Energierinnovabili

Energiageotermica

Energia idroelettrica

Energiasolare

Energiaeolica

Energiada biomasse

Energie rinnovabiliDefinizione

• Sono da considerarsi energie

rinnovabili quelle forme di

energia generate da fonti il

cui utilizzo non pregiudica le

risorse naturali per le

generazioni future o che per

loro caratteristica intrinseca si

rigenerano o non sono

"esauribili" nella scala dei

tempi "umani".

Energie rinnovabiliProgrammabili e non

• Nell'ambito della produzione

di energia elettrica le fonti

rinnovabili vengono infine

classificate in "fonti

programmabili" e "fonti non

programmabili", a seconda

che possano essere

programmate in base alla

richiesta di energia oppure

no.

Energie rinnovabiliClassiche e nuove

• Un'altra distinzione che spesso viene fatta è

quella tra fonti rinnovabili "classiche"

(essenzialmente idroelettrico e geotermia) e

fonti rinnovabili "nuove" (anche dette

"NFER"), tra cui vengono generalmente

incluse l'energia solare, eolica e da biomassa.

Energie rinnovabilidefinizione gestore servizi

• Secondo la definizione del Gestore Servizi Elettrici (GSE,

anche conosciuto come GRTN), nel primo gruppo rientrano

"impianti idroelettrici a serbatoio e bacino, rifiuti solidi

urbani, biomasse, impianti assimilati che utilizzano

combustibili fossili, combustibili di processo o residui",

mentre nel secondo gruppo (non programmabili) si trovano

"impianti di produzione idroelettrici fluenti, eolici,

geotermici, fotovoltaici, biogas"

Energie rinnovabilienergia nucleare

• Fonte rinnovabile, per la UE,

significa quindi riproducibile dal

Sole attraverso la fotosintesi e la

catena trofica. Sebbene "non

fossile", l'energia nucleare, non

viene unanimemente considerata

rinnovabile, in quanto il suo

utilizzo dipende comunque da

riserve limitate di materiali che

non si rigenerano alla stessa

velocità con cui vengono

consumate.

Energia rinnovabileenergia geotermica

• Inoltre, in alcuni studi non viene

considerata "rinnovabile" l'energia

geotermica, mentre nell'ambito

dei movimenti ambientalisti,

spesso viene scartata l'energia

prodotta dai rifiuti solidi urbani, in

quanto questi sono prodotti anche

con materie prime fossili o

prodotti sintetici non

biodegradabili (mentre solo la

parte organica dei rifiuti sarebbe

da considerarsi "rinnovabile").

Energia rinnovabiliclassificazione fonti

• Come già enunciato, non esiste una definizione univoca dell'insieme delle

fonti rinnovabili, esistendo in diversi ambiti diverse opinioni sull'inclusione

o meno di una o più fonti nel gruppo delle "rinnovabili". Secondo la

normativa di riferimento italiana, vengono considerate "rinnovabili":

Rientrerebbero in questo campo dunque:

• Energia idroelettrica

• Energia geotermica

• Energia solare (termica e fotovoltaica)

• Energia eolica

• Energia da biomasse

Energia rinnovabileimpatto ambientale

• Sono fonti di energia che possono permettere uno

sviluppo sostenibile all'uomo, senza che si

danneggi la natura e per un tempo indeterminato.

Alcune di questi tipi di energia (in particolare

quella solare) possono essere microgenerate,

ossia prodotte in piccoli impianti domestici che

possono soddisfare il bisogno energetico di una

singola abitazione o piccolo gruppo di abitazioni.

Energia geotermicaDefinizione

• Per energia geotermica si

intende quella contenuta,

sotto forma di "calore",

all'interno della Terra. La

sua origine è dovuta al

calore endogeno; vulcani,

sorgenti termali, soffioni e

geyser ne sono una

conseguenza.

Energia geotermicafenomeni geotermici

• Questa energia fluisce verso

l’esterno trasportata da vettori

quali acqua e vapore e si

dissipa con regolarità verso la

superficie della terra. Tale

calore, anche se in quantità

enorme e praticamente

inesauribile, risulta assai

disperso e solo raramente

concentrato.

Energia geotermicai gayser

• Sono formati per buona parte da

anidride carbonica, idrogeno

solforato (massimo 1%), metano

(0,4%), idrogeno (0,1%) e tracce

di radon. Si tratta di sostanze già

presenti nell'atmosfera e l'unica

accortezza è quella di far si che

vengano diluiti nell'atmosfera in

modo che non si presentino a

livello del suolo con concentrazioni

potenzialmente nocive, per evitare

effetti dannosi locali.

Energia geotermicale pompe di calore

• Il solo calore estratto dal sottosuolo è

insufficiente a riscaldare un edificio,

ed il liquido deve essere quindi

convogliato ad una pompa di calore

che ne innalza la temperatura per

poterlo infine trasferire ai terminali:

termoconvettori, piastre o pannelli

radianti. Invertendo il ciclo della

pompa di calore, è possibile ottenere

il raffreddamento del fluido circolante

nelle sonde e quindi il raffrescamento

dell’edificio durante l’estate

Energia geotermicala 1° centrale

• Larderello, la prima vera centrale

geotermoelettrica, entrò in servizio

nel 1913 con un primo gruppo a

turbina da 250 KW di costruzione

italiana (Tosi); oggi nel territorio di

Larderello sono presenti 14 centrali

geotermoelettriche per una potenza

installata complessiva pari a 316

MW. L'insieme di queste centrali

coprono complessivamente il

fabbisogno regionale dei consumi

domestici di energia elettrica. Nel

1904 nasce la geotermoelettricità

delle famiglie della Toscana ed

Umbria

Energia geotermicasistemi geotermici

• Sistemi a vapore secco o "a vapore dominante": costituiti soprattutto da vapore

secco che si trova a pressioni e temperature elevate accompagnato da altri gas

o sostanze solubili (CO2, H2S, B, NH3). Il vapore può essere utilizzato

direttamente per la produzione di energia elettrica convogliandolo ad una

turbina.Sistemi a vapore umido o "ad acqua dominante": costituito da acqua

calda (temperatura compresa tra 180 e 370° C) e ad alta pressione; nel

momento in cui viene ridotta la pressione nella colonna del pozzo, l’acqua

vaporizza ed arriva in superficie sotto forma di una miscela composta di acqua e

vapore che può essere utilizzato immediatamente per la produzione di energia

elettrica.

Energia geotermicaimpatto ambientale

• La generazione di energia elettrica per via geotermica

presenta grandi vantaggi: I bacini geotermici sono

praticamente inesauribili o comunque hanno una

lunghissima durata; Consente la produzione di grossi

quantitativi di energia elettrica che è facilmente

trasportabile; Evita l’uso di combustibili fossili; Annulla le

immissioni di anidride carbonica nella atmosfera; Comporta

una minore importazione di combustibili fossili dall'estero.

Energia idroelettricadefinizione

• L'energia idroelettrica è

l'energia prodotta dal

movimento dell'acqua. La

forza meccanica dell'acqua

viene convertita in energia

elettrica mediante una

turbina idroelettrica

accoppiata ad un

generatore.

Energia idroelettricaimpianti idroelettrici

• Un impianto idroelettrico consiste di:

un sistema di raccolta dell'acqua di

forma e di dimensioni adatte alla

natura del terreno e al letto del corso

d'acqua; una conduttura forzata di

convogliamento e adduzione

dell'acqua; una turbina, che trasforma

l'energia potenziale dell'acqua in

energia meccanica; un alternatore o

generatore, che converte in energia

elettrica l'energia meccanica della

turbina;un sistema di controllo e

regolazione della portata d'acqua.

Energia idroelettricale dighe

• La fonte primaria e' dunque l'acqua piovana. La raccolta dell'acqua, opera di sbarramento, o diga, e' un manufatto che deve rispettare indicazioni costruttive e di gestione molto rigorose regolamentate da leggi e sorvegliate, nel caso di dighe di grandi dimensioni, da un ispettorato di Stato, il Servizio Nazionale Dighe. Oltre alle dighe, la raccolta dell'acqua e' realizzata mediante traverse, ossia mediante sbarramenti di piccola entità che realizzano piccoli invasi.

• Esistono diverse tipologie di dighe e di traverse: a gravità massiccia o alleggerita; ad arco gravità o cupola; a volte multiple

Energia idroelettricale cascate

• In alternativa si

possono sfruttare i salti

d'acqua naturali come

le cascate. Nel caso di

salti modesti o impianti

di piccole dimensioni si

parla di mini-hidro, o

mini idroelettrico

Energia idroelettricaturbine idroelettrica

• Nelle turbine Pelton il distributore, ovvero l'organo di immissione

dell'acqua, consiste in un iniettore comandato da una valvola a bulbo che

intercetta e regola il getto dell'acqua, permettendo di variare l'energia

trasmessa alla girante e quindi anche la potenza emessa dal generatore.

Nelle turbine Francis l'organo di immissione e' composto dalla cassa spirale

e dal distributore. La cassa spirale e' un tubo che si restringe

progressivamente e contorna il distributore e ha il compito di imprimere

all'acqua un moto circolare. Il distributore invece e' composto da una serie

di pale ad apertura variabile che indirizzano l'acqua verso le pale della

turbina. Le turbine Kaplan hanno la girante molto simile all'elica di un

motore marino.

Energia idroelettrica (vantaggi)

• Produrre energia elettrica sfruttando

l'energia potenziale dell'acqua, oltre a

rendere disponibile una risorsa utile al

progresso ed alla vita quotidiana di tutti,

permette infatti di valorizzare il territorio e

contribuisce a diminuire i processi di

inquinamento ambientale. Alla costruzione

di una centrale idroelettrica nella maggior

parte dei casi e' legata la realizzazione di

uno sbarramento, o diga, che consente di

accumulare le acque rendendo disponibile

l'energia potenziale. Il lago artificiale che si

forma impreziosisce il territorio favorendo

lo sviluppo di attività turistiche, sportive e

produttive che possono coesistere con lo

sfruttamento idroelettrico. Un elemento

decisivo e' infine l'inquinamento evitato.

Energia solarequestioni economiche

• Il solare fotovoltaico non è ancora

economicamente conveniente,

salvo alcune applicazioni di

nicchia,tuttavia gode di una forte

incentivazione alla produzione che

lo può rendere un buon

investimento. Tale incentivazione

si chiama Conto Energia e prevede

il pagamento al produttore di circa

mezzo euro ogni Kwh prodotto. In

aggiunta a questo, l'energia

prodotta viene anche scalata dalla

bolletta elettrica, con un

consistente risparmio.

Energia solareconvenienza

• La tecnologia solare termica è

economicamente conveniente

anche senza incentivi

pubblici, tuttavia la possibilità

di detrarre dalle tasse il 55%

del costo dell'impianto,

abbrevia notevolmente i

tempi di ammortamento

dell'investimento.

Energia solarepannelli fotovoltaici

• Nel caso del solare termico i

raggi solari vengono catturati

da pannelli detti "collettori

solari" e trasformati in calore

(acqua calda e

riscaldamento).Il calore dei

raggi solari viene catturato

dai collettori solari, e quindi

utilizzato per scaldare l'acqua

per la doccia o per il

riscaldamento.

Energia solarecollettori fotovoltaici

• I collettori fotovoltaici sono

attualmente realizzati in

silicio. La resa dei prodotti

commerciali è di circa il

15% di conversione

dell'energia solare in

energia elettrica, ma in

laboratorio si arriva anche

oltre il 40%.

Energia solareprocesso fotovoltaico

• Nel caso del solare fotovoltaico i raggi solari vengono catturati da pannelli fotovoltaici trasformati in energia elettrica tramite un processo chiamato appunto "fotovoltaico". Nel processo viene prodotta corrente continua, che normalmente viene trasformata in corrente alternata da un inverter, per poi essere immessa in rete o consumata il loco.

Energia solarecostosità impianto

• In questo tipo di impianto solare nel collettore viene normalmente

riscaldato un fluido vettore (es. liquido antigelo) che poi cede il

calore all'acqua in un apposito "bollitore solare" posizionato

all'interno dell'abitazione. Questo tipo di impianto è più costoso

dei sistemi a circolazione naturale, necessita di energia elettrica

per far circolare il fluido vettore, ma si adatta meglio ai climi più

freddi e limita le dispersioni di calore del boiler.

Energia solarevantaggi

• Nel caso degli impianti a circolazione

naturale il trasferimento del calore

avvenire normalmente tramite

scambio diretto, ovvero l'acqua

viene riscaldata direttamente nel

collettore solare e poi accumulata in

un serbatoio posizionato sopra il

pannello solare. Questo tipo di

impianti sono relativamente

semplici, e quindi anche molto

economici. Un altro vantaggio è che

non avendo bisogno di pompe, non

consumano energia elettrica.

Energia eolicadefinizione

• Con energia eolica si

intende l'estrazione di

energia cinetica del

vento per la

produzione di energia

meccanica o elettrica.

Energia eolicaenergia cinetica del vento

• E' dimostrato (A. Betz) che solo una parte, e precisamente il

59,3%, della potenza posseduta dal vento può essere

teoricamente assorbita dal sistema eolico. Il perché è facilmente

intuibile; per cedere tutta la sua energia il vento dovrebbe ridurre

a zero la sua velocità immediatamente alle spalle del rotore, con

l'assurdo di una massa in movimento prima e di una massa d'aria

perfettamente immobile immediatamente dopo. In realtà il vento,

passando attraverso il rotore, subisce un rallentamento e cede

parte della sua energia cinetica; questo rallentamento avviene in

parte prima e in parte dopo la turbina eolica.

Energia eolicaAria calda ed aria fredda

• Nel corso del giorno l'aria sopra i mari e i laghi rimane più fredda

rispetto all'aria sopra la terra, principalmente per il fatto che

l'acqua "assorbe" il calore solare negli strati inferiori , sulla

terraferma invece il calore solare viene in buona parte riflesso e

riscalda l'aria in superficie che espandendosi diventa leggera e

tende a salire, di conseguenza l'aria più fredda e più pesante che

proviene dai mari e dagli oceani si mette in movimento per

prendere il suo posto causando i venti di superficie di notte in

genere succede il contrario in quanto il calore accumulato negli

strati profondi dell'acqua rendono più calda l'aria sovrastante gli

specchi d'acqua. Di giorno si ha la brezza verso la terraferma e di

notte si ha la brezza verso il mare.

Energia eolical’aerogeneratore

• Importante è la disponibilità della

fonte e quella della stessa

macchina. Siti interessanti

garantiscono intorno a 100 giorni di

vento/anno (circa 2400 h/anno).

Buone macchine consentono di

utilizzare almeno il 95% del vento a

disposizione. Le potenze installabili

per una moderna centrale si

aggirano sui 10 MW/km2, anche se

l'area effettivamente occupata è

molto più piccola. Quanta energia

da un aerogeneratore.

Energia eolicale turbine eoliche

• Una turbina eolica che possa utilizzare la forza del vento

che va da 3 m/s a 30 m/s può produrre mediamente 860

kWh all'anno per ogni m2 di corrente d'aria intercettata, un

rotore eolico può avere una potenza nominale di 0,3-0,5

kW/m2 , in Italia il parco eolico produce energia elettrica

con una efficenza del 22% circa della potenza nominale

installata. (corrispondenti ad una media di 1900 ore di

funzionamento all'anno).

Energia eolicaistallazione di un aerogeneratore

• Prima di installare un aerogeneratore è opportuno compiere

rilevamenti anemometrici che diano un quadro generale

delle caratteristiche del vento nel punto esatto di

installazione, questo studio si effettua con apparecchi detti

anemometro e le rilevazioni devono durare minimo un

anno, da tali dati si rileva anche quale tipo di

aerogeneratore è più adatto al sito in questione.

Energia eolicavari parametri

Quando si intende "coltivare" l'energia eolica per fini

energetici bisogna conoscere molti parametri:

• le variazioni diurne, notturne e stagionali ;

• la variazione della velocità del vento con l'altezza sopra il

suolo;

• l'entità delle raffiche nel breve periodo e valori statistici

ottenibili registrando dati in un lungo periodo di tempo.

• E' importante conoscere la velocità massima del vento.

Energia da biomasseimpianti per produrre

biomasse

L'uomo, studiando la fermentazione

naturale, è riuscito a realizzare degli

impianti che, utilizzano

particolari batteri, consentono di trasformare

le biomasse in combustibili, ottenendo

come prodotti di scarto fertilizzanti

naturali.

Energia da biomassecombustibili prodotti

• Molto promettenti sono i

processi biologici che

consentono di produrre tre

tipi di combustibile: alcool

un tipo di combustibile

alternativo alle benzine,

idrogeno e biogas cioè un

miscuglio di gas costituito in

massima parte da metano e

anidride carbonica .

Energia da biomassefermentazione

• In questi prodotti si è accumulata l'energia

del sole che può venire liberata con la

combustione (cioè bruciandoli) o mediante

altri tipi di tecniche . Tutti i materiali

organici si decompongono ad opera di

batteri: questo processo si chiama

fermentazione.

Energia da biomassetermoutilizzazione

La scelta tecnologica del processo può essere effettuata sulla

base di criteri decisionali orientati su due concetti limite:

• 1. minimi impatti, minimi residui e migliore tecnologia

disponibile e che gli stessi siano adeguatamente

rappresentati come informazione e conoscenza ai cittadini

• 2. massimizzazione del profitto economico in termini di

recupero energetico affinché gli impianti vengano

adeguatamente gestiti.

Energia da biomassesostenibilità

• L'estremizzazione di ognuno dei due concetti può

portare il progetto fuori dal criterio di "sostenibilità"

per aspetti economici in un caso, e per aspetti

ambientali nell'altro. D'altronde, l'introduzione di

sistemi di recupero energetico finalizzati alla

produzione di energia elettrica e di energie termica,

permette di poter contare su risorse economiche che

consentono di utilizzare tecnologie di depurazione

avanzate, senza compromettere l'esercizio

economico degli impianti.

Energia da biomassecosa potrebbe consentire

• Nell'ottica di un risparmio energetico spinto il

teleriscaldamento, accoppiato ad impianti di

termodistruzione di rifiuti, consente di

trasformare i comprensori industriali che hanno

grande produzione di scarti termoutilizzabili in

veri e propri bacini energetici.

Energia da biomassetermovalorizzazione

• Il concetto fondamentale di ogni tecnologia di

termovalorizzazione è la trasformazione del rifiuto

in energia con la migliore efficienza ed al minimo

costo possibili. L'energia ricavata dai rifiuti può

rappresentare una fonte di reddito tale da

alterare significativamente il bilancio economico

della gestione dei rifiuti.