Ricerca sulle fonti di energia alternative

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Testo

Per fonte di energia alternativa (o anche energia alternativa) si intende un modo di ottenere energia elettrica fondamentalmente differente da quella ottenuta con l'utilizzo dei combustibili fossili, che costituiscono fonti "non rinnovabili".
Spesso tale classe di fonti energetiche viene confusa o assimilata a quella delle fonti di energia rinnovabile (che in inglese sono sinonimi) o anche a quella delle fonti energetiche in grado di permettere uno sviluppo sostenibile. In realtà le fonti di energia alternativa comprendono una classe più ampia di forme di produzione di energia comprendendo "qualunque" modo di produzione di energia che non avvenga mediante l'utilizzo di combustibili fossili. Una differenza sostanziale ad esempio è la presenza fra le fonti alternative dell'energia nucleare, che non viene compresa nelle altre due classi.
Prima di approfondire la questione delle energie alternative è meglio approfondire, con una parentesi, in cosa consistono i combustibili fossili, come funzionano e le loro conseguenze.

COMBUSTIBILI FOSSILI Fonti: http://maximilian2231.giovani.it www.galileo2001.it
Tra le energie primarie esauribili il carbone, il petrolio e il gas naturale( metano) sono i veri protagonisti. Vengono detti anche combustibili fossili. Sono sostanze naturali che si estraggono dal sottosuolo anche a grandissima profondità le quali a contatto con l'ossigeno sono in grado di bruciare ( reazione chimica tra combustibile e comburente) sviluppando calore e luce. Qui si classificano in naturali o artificiali. I carboni sono sostanze costituite da carbonio libero, mentre petrolio e metano, detti idrocarburi, sono costituiti da idrogeno e carbonio; la legna e gli oli vegetali invece sono costituiti da idrogeno carbonio e ossigeno.
I carboni fossili sono 4 e in ordine di formazione sono:
- torba
- ligniti
- litantrace
- antracite
1) La torba ha un periodo di formazione di circa 600.000 anni fa( era quaternaria). È costituito dal 59% di carbonio, è di colore bruno tendente al nero, ha una massa volumica uguale a uno e un alto tasso di umidità, circa il 40%. Rispetto agli altri carboni ha un basso potere calorifico. Viene usata per la preparazione di isolanti termici in misura molto minore come combustibile e come integratore di terricci.
2) Le ligniti si sono formate nell'era terziaria circa 50.000.000 di anni fa. Contengono circa il 60-75% di carbonio, hanno una massa volumica che va dal 1 al 1,3, ha un potere calorifico che va dai 6000 ai 7500 K cal/Kg, presenta un'umidità che varia dal 15 al 25% e il loro colore varia dal bruno al nero. Si impiega come combustibile, viene distillato per ricavare glassa, catrame, carburanti sintetici, ammoniaca.
3) I litantraci si sono formati nell'era secondaria circa 250.000.000 di anni fa. Hanno un tenore di carbonio che varia dal 75% al 90% e hanno un tasso di umidità molto basso, dal 1 al 3%, la loro massa volumica va dal 1,2 al 1,5% Kg/dm e presenta un potere calorifico abbastanza alto che va da 7500 fino a 9500 K cal/Kg. Il suo colore è opaco e lucente. È usato principalmente come combustibile, riscaldato a temperature che vanno dai 1200 ai 1300 gradi centigradi (operazione detta distillazione) viene trasformato nel cosiddetto coke metallurgico. Dalla distillazione si ricava gas, illuminante, ammoniaca, catrami, solventi e carburanti.
4) L'antracite proviene dall'era primaria circa 300.000.000 di anni fa. Ha un tasso di umidità che varia dal 5 al 15% e la sua massa volumica varia dall'1,3 all'1,7 Kg/dm, ha un potere calorifico che varia da 8200 a 9200 K cal/Kg, si presenta di colore nero con lucentezza metallica. L'antracite è usata come combustibile tradizionale e negli altiforni.
I combustibili quindi servono per generare energia e le macchine utilizzate per sfruttare tale energia sono dette macchine termiche, essi impiegano tale energia termica e la trasformano in energia meccanica.
Le macchine sono:
- a vapore( centrali termoelettriche )
- a scoppio( a combustione interna)
Attualmente il consumo di carbone è in sensibile aumento dovuto quasi sicuramente al forte rincaro del petrolio( circa 24 - 25 a dollari al barile) in rapporto al suo futuro esaurimento. Le scorte di carbon fossile secondo le stime sono tali da assicurare l'approvvigionamento di circa 200 anni. Considerando l'uso sconsiderato del carbone, per il suo alto potere di inquinamento, l'uomo dovrà impiegarlo con metodi tecnologicamente avanzati.
Attualmente vi sono diverse tecniche per l'utilizzo del carbone:
• ciclo di utilizzazione a carbone polverizzato( viene usato negli impianti termici e termoelettrici )
• processo di pirolisi( si usa per produrre il coke e il gas di cokeria)
• processo di ossigenolisi( si ottengono combustibili gassosi )
Il processo a carbone polverizzato consiste nel polverizzare il carbone molto finemente.
Il processo di pirolisi consiste nella distillazione a secco del carbone(litantrace) alla temperatura di circa 1000°.
Il gas di cokeria contiene idrogeno, metano, ossido di carbonio, acido cianidrico, ammoniaca e idrocarburi. Inoltre viene usato come combustibile dopo averlo purificato dai composti azotati e solforati.
Il processo di ossigenolisi è il procedimento che serve per ottenere la trasformazione del carbon fossile in combustibili gassosi. Tale processo consiste nell'eliminazione, tramite l'idrogenolisi, dei gas inquinanti prima di essere immesso nei metanodotti.
I prodotti che si estraggono da un tonnellata di carbon fossile sono:
- 745 chilogrammi di coke
- 195 di gas
- 50 di catrame
- 6 di benzolo
- 2, 5 di ammoniaca
- 1, 5 di cianuri
Il potere calorifero dei combustibili fossili
I combustibili fossili si distinguono oltre per il loro stato, anche per il loro potere calorifico. Si definisce potere calorifico di un combustibile la quantità di calore prodotta dalla quantità di combustione completa di un chilogrammo di combustibile. Il potere calorifico si misura in K cal/Kg per solidi e liquidi, in K cal per metro, per i combustibili gassosi.
La K cal è la quantità di calore che occorre per elevare di un grado centigrado( da 14,5 a 15,5) la temperatura di un chilogrammo di acqua distillata.
Le fonti di energia si dividono in: esauribili ( non rinnovabili ), inesauribili ( rinnovabili ).
Tra le inesauribili vi sono forme energetiche come il Sole, il vento e le maree che sono variabili, mentre altre forme come le acque sono costanti.
Tra le fonti esauribili invece trovano posto i carboni, il petrolio, metano, le fonti dei vapori naturali e i combustibili nucleari.
Per ogni combustibile è possibile stabilire la causa, l'effetto e la forma di energia che esso ci dà:
Tabella 1
COMBUSTIBILE
CAUSA
EFFETTO
FORMA DI ENERGIA
CARBONE
Brucia
Calore
Energia termica
PETROLIO
Brucia
Calore
Energia termica
ACQUA
Precipita nelle condotte forzate
Rotazione della turbine
Energia meccanica
VENTO
Investe le pale di un rotore
Rotazione delle pale
Energia meccanica
SOLE
Illumina le celle foto voltaiche
Impulsi elettrici
Energia elettrica
VAPORI NATURALI
Emissione di vapori
Rotazione di una turbina
Energia meccanica
COMBUSTIBILE NUCLEARE
Subisce la rottura del nucleo
Calore
Termonucleare
Tabelle fornita da http://maximilian2231.giovani.it
Tabella 2
Dati
America Del Nord
Russia
Resto del Mondo
Europa
Asia
Antracite
2100
1000
2000
550
1000
Litantrace
2100
1000
2000
550
1000
Lignite
950
200
/
85
50
Torba
10
70
/
45
/
Fonte : www.flanet.org
I combustibili fossili sono sostanze naturali che si estraggono dal suolo a grandissime profondità le quali a contatto con l'ossigeno possono bruciare sviluppando calore e luce.
- Carboni = carbonio libero
- Petrolio e metano(idrobarburi) = idrogeno e carbonio
- Legna e oli vegetali = idrogeno di carbonio e ossigeno
I combustibili generano energia, le macchine termiche sfruttano l'energia termica e la trasformano in meccanica. Il petrolio è una miscela di idrocarburi liquidi, gassosi e solidi. Gli idrocarburi sono composti chimici formati da idrogeno e carbonio. Il petrolio è la più importante risorsa energetica mondiale ed è la materia prima di base dell'industria petrolchimica. Il petrolio è il prodotto della trasformazione di organismi vegetali ed animali, in seguito a complessi processi fisici e chimici che si sono svolti nel corso della lunghissima storia della Terra e che hanno portato alla formazione di quelle rocce dette sedimentarie. I depositi sul fondo marino formati dagli organismi morti, dai detriti e dalle sostanze minerali prendono il nome di sedimenti. In questi sedimenti gli organismi si sono scomposti in sostanze chimiche formate solamente da idrogeno e carbonio, gli idrocarburi. Gli idrocarburi che si formavano potevano essere liquidi e gassosi; essi quindi tendevano a risalire attraversando gli strati di rocce permeabili sino a quando non incontravano uno strato impermeabile; allora questi idrocarburi impregnavano le rocce che divennero rocce magazzino. Durante le ere geologiche avvennero giganteschi sconvolgimenti della crosta terrestre, per questo motivo le rocce magazzino possono essere oggi anche molto distanti dalle località originarie. Gli idrocarburi si sono quindi accumulati nella parte più alta di rocce porose coperte da rocce impermeabili. È molto importante ricordare che il petrolio impregna le rocce e non forma laghi o fiumi sotterranei. Il petrolio greggio è necessario sottoporlo a delle lavorazioni che consentono di separare i vari componenti: cioè avviene in complessi chiamati raffinerie. Il petrolio, riscaldato fino alla temperatura di ebollizione, è inviato in una collana di frazionamento. Sui piatti posti in cima alla colonna si depositano gli idrocarburi più leggeri mentre invece gli idrocarburi pesanti si depositeranno alla base della colonna.
Le riserve
La questione delle riserve di idrocarburi può così riassumersi: come per ogni risorsa finita e non rinnovabile, la quantità di essa estratta nel tempo comincia a zero, cresce in media nel tempo (generalmente esibendo uno o più punti di massimo) e si chiude inevitabilmente a zero. Usando un modello che tiene conto di questo comportamento generale, M.K. Hubbert predisse nel 1956 che, in media, la quantità di petrolio estratto in USA avrebbe raggiunto un massimo tra il 1966 e il 1971 per poi decrescere. Hubbert venne ignorato, ma il massimo da egli previsto si verificò nel 1970, e oggi l'estrazione di petrolio in USA è la metà di quella del 1970.
Come accennato nell'introduzione, si potrebbe pensare di fare affidamento a più moderni metodi di sfruttamento dei giacimenti di petrolio e, in particolare, alle tecniche della loro localizzazione nelle profondità degli oceani, da cui si potrebbe addirittura pensare di raddoppiare la attuale disponibilità. In più si stima la presenza di centinaia di miliardi di tonnellate di petrolio negli scisti bituminosi. Non bisogna però trascurare il fatto che sfruttare tali giacimenti comporterebbe, oltre al problema di dover affrontare costi elevati di estrazione (sino a 10 volte i costi di estrazione dai giacimenti convenzionali), elevati rischi ecologici connessi a possibili rotture di canalizzazioni profonde e alle rimozioni di enormi masse di suolo.
Immense quantità di metano sono localizzate sotto forma di clatrati (sistemi cristallini stabili solo in particolari condizioni e composti in gran parte d'acqua); la stima prevede in questi casi una quantità di metano doppia di quella attualmente presente nei giacimenti noti di petrolio, carbone e gas naturale. Il prelievo di questi idrati non sembra comportare particolari difficoltà tecniche, ma certamente comporta rischi ecologici da non sottovalutare:
1) la possibile emissione in atmosfera di enormi quantità di metano, un gas-serra oltre 20 volte più efficace dell'anidride carbonica;
2) la possibile destabilizzazione di equilibri geologici accompagnata da maremoti con conseguenze anche catastrofiche.
In un recente lavoro, S. Deffreys, utilizzando il metodo di Hubbert, stima che il massimo di estrazione mondiale di petrolio si verificherà tra il 2003 e il 2009. E' stato anche stimato che ogni miliardo di tonnellate di petrolio in più rispetto alle stime attuali delle risorse sposterebbe in avanti il picco di circa 50 giorni. Per dirla con le parole di Deffreys, "una cosa è certa: nessuna iniziativa che venga oggi intrapresa potrà avere alcun sostanziale effetto sulla data in cui il massimo di estrazione di petrolio andrà a verificarsi. Nessuna esplorazione del mar Caspio, nessuna ricerca nei mari del sud della Cina, nessun progetto di energia rinnovabile potrà mai evitare una guerra per il petrolio rimasto. C'è solo da sperare che sia una guerra economica e non militare".
In conclusione, fare affidamento alle risorse non convenzionali di combustibili fossili significa doversi confrontare con costi elevati e rischi ecologici elevati. In ogni caso, la fine del petrolio a buon mercato non è lontana (si pensi che già oggi il costo di estrazione del petrolio dal Mar del Nord è 20 volte più elevato del costo di estrazione in Arabia Saudita). Non sembra superfluo sottolineare queste cose ai responsabili politici: chiudere gli occhi dinanzi alla realtà potrebbe rivelarsi sgradevole nel prossimo futuro.
L'impatto ambientale
I problemi ambientali dello sfruttamento dei combustibili fossili sono di due tipi: uno, certo, dovuto agli effetti immediati della degradazione dei siti e dell'inquinamento da prodotti della combustione (primari e secondari) accertati nocivi; il secondo, a lungo termine, dovuto alla possibile influenza sul clima che potrebbe conseguire dall'immissione in atmosfera di quantità di gas-serra in eccesso rispetto a quelle di origine naturale, principalmente anidride carbonica, ma anche metano. Quest'ultimo combustibile, in particolare, necessita di essere trasportato attraverso metanodotti che, al meglio, hanno perdite intorno al 5%, ma che raggiungono valori del 30% nei metanodotti siberiani. Queste perdite sono un inconveniente serio se si teme l'eccessiva introduzione di gas-serra in atmosfera: rispetto all'effetto serra, il metano è oltre 20 volte più efficace dell'anidride carbonica.
Specifichiamo subito che il secondo problema è una questione aperta ed è lontano dall'essere una certezza. Ci limitiamo qui alle seguenti osservazioni: sembra accertato che la temperatura media globale sia aumentata di mezzo grado nell'ultimo secolo e, parimenti, la concentrazione di anidride carbonica presente nell'atmosfera, nello stesso periodo, è aumentata del 25%. Rimane dubbio però il passaggio da semplice correlazione a rapporto causa-effetto tra i due fatti e, in particolare, se le attività antropogeniche ne siano la causa. Ad esempio, se è vero che la temperatura atmosferica media globale non è mai stata così elevata da 1400 anni a oggi, bisognerebbe pur trovare una spiegazione agli elevati valori di 1400 anni fa, quando non si avevano emissioni antropogeniche. E' necessario essere consapevoli che è limitata la nostra capacità di valutare l'eventuale influenza delle attività umane sul clima globale, sui cui cambiamenti è necessario stimare l'influenza di fenomeni ciclici naturali, come ad esempio quelli legati all'attività solare o ai moti della Terra (modificazioni dell'eccentricità della sua traiettoria, dell'obliquità del suo asse di rotazione e dei moti di precessione attorno al suo asse). In ogni caso, pur con tutti i dubbi che il problema merita, esso, ove fosse ritenuto rilevante, sarebbe uno stimolo maggiore a ridurre la dipendenza dai combustibili fossili per l'approvvigionamento energetico.
Naturalmente, la produzione di gas-serra non è il solo tipo di inquinamento dall'uso dei combustibili fossili. Anzi: forse è il meno importante. Nella tabella seguente riportiamo i tassi di emissione di inquinanti dalle diverse risorse fossili. Si vede dalla tabella che, in linea di principio, la fonte più inquinante è il carbone, quella meno inquinante è il gas naturale.
Tabella 3
Emisisoni da
(per kWh)
g di CO2
g di SO2
g di NO2
Carbone
950
7.5
2.8
Gasolio
800
5
1.8
Gas naturale
570
-
1.3

Tipicamente, i rendimenti delle centrali termiche convenzionali non superano il 35%. Oggi, grazie ai progressi della ricerca su nuovi materiali, è possibile utilizzare turbine a gas che funzionano a temperature più alte (900°) di quelle convenzionali: i gas emessi da queste turbine sono ancora sufficientemente caldi da essere utilizzabili per far funzionare un'altra turbina a vapore accoppiata alla prima (ciclo combinato), raggiungendo così rendimenti del 50%. Si può anche realizzare la situazione in cui i vapori di questa seconda turbina siano ancora sufficientemente caldi da essere utilizzati come sorgenti di calore, ad esempio per riscaldamento dei locali (cogenerazione di elettricità e di calore) . In questo caso i rendimenti possono raggiungere anche l'85% (naturalmente questa tecnica trova piena efficacia solo ove vi sia necessità contemporanea di produzione di elettricità e calore, e non è giustificata, ad esempio, nelle stagioni calde se ci si limitasse ad utilizzare il calore per il riscaldamento dei locali). Con queste nuove tecnologie è possibile abbattere, anche di un fattore 2, le emissioni inquinanti riportate nella tabella.
Rimane infine un'ultima osservazione da fare: il petrolio è una sostanza preziosa e non sarebbe forse sbagliato pensare di economizzarne l'uso come combustibile e destinarla invece a usi più opportuni, come la produzione di materie plastiche. Rivolgere pertanto l'attenzione alla esplorazione di sorgenti alternative d'energia è, come si vede, motivato da diversi fattori: la non inesauribilità dei combustibili fossili, la ricerca di risorse meno inquinanti, la possibilità di utilizzare diversamente e più oculatamente alcuni di essi.

Fonti: www.lenntech.com
Energie Alternative
Negli ultimi trent'anni sono state investite nella ricerca delle energie alternative molte risorse umane ed economiche. Nonostante ciò, uno dei problemi è rappresentato da conflitti d'interesse tra chi dovrebbe investire i fondi nella ricerca e chi produce attualmente l'energia o chi vende petrolio: di conseguenza vengono a mancare le alternative per il futuro.
Alcune fonti energetiche alternative sono rappresentate da:
• energia nucleare (sia a fissione che a fusione)
• energia idroelettrica
• energia geotermica
• energia ricavata dalla biomassa e biogas (anche biodiesel)
• energia eolica
• energia solare (sia attraverso centrali solari termiche che fotovoltaiche)
ENERGIA NUCLEARE fonte: www.ecoage.com
Con energia nucleare si intendono tutte quei fenomeni in cui si ha la produzione di energia in seguito a trasformazioni nei nuclei atomici. L'energia atomica insieme a quella solare è una fonte di energia primaria.
Precisando meglio, possiamo distinguere in reazioni di fissione nucleare e fusione nucleare.
Nelle reazioni di fissione, nuclei di atomi con alto numero atomico come, ad esempio, l'uranio si spezzano producendo nuclei con numero atomico minore e liberando una parte di energia. Esempio naturale di ciò è la radioattività. Tale processo è usato per produrre energia nelle centrali nucleari. Le prime bombe atomiche, del tipo di quelle sganciate su Hiroshima e Nagasaki, erano basate sul principio della fissione.
Nelle reazioni di fusione, atomi con nuclei con basso numero atomico, come l'idrogeno, si fondono dando origine a nuclei più pesanti e rilasciando una notevole quantità di energia.
In natura le reazioni di fusione sono quelle che producono l'energia proveniente dalle stelle.
Finora, malgrado decenni di sforzi da parte dei ricercatori di tutto il mondo, non è ancora stato possibile realizzare, in modo stabile, reazioni di fusione controllata, e quindi sfruttabile, sul nostro pianeta. È invece attualmente possibile ottenere grandi quantità di energia attraverso reazioni di fusione incontrollate, come ad esempio nella bomba all'idrogeno.
L'energia nucleare è una fonte energetica da valutare attentamente sia negli aspetti positivi che negativi. In primo luogo è necessario comprendere il suo funzionamento. Nelle centrali nucleari l'energia scaturisce dal bombardamento dell'uranio con neutroni. Il nucleo dell'uranio si divide in due nuclei più piccoli tramite un processo detto di 'fissione nucleare' durante il quale si genera energia e altri neutroni che, a loro volta, continueranno a far dividere i nuclei di uranio dando luogo alla famosa 'reazione a catena nucleare'. Durante questo processo viene emessa radioattività ad alta intensità. Gli oggetti e i metalli esposti alle radiazioni diventano essi stessi radioattivi, ossia scorie radioattive. Le scorie dovranno essere stoccate per migliaia di anni fin quando non decade il livello di radioattività. Il grado di radioattività non consente all'uomo di avvicinarsi alle scorie e, al momento, la scienza non è in grado di distruggere le scorie radioattive o di accelerare il periodi di decadimento della radioattività.
L'uranio è la materia prima delle centrali nucleari a fissione. Una minima quantità di uranio consente di produrre un'elevata quantità energia, e a differenza del carbone o del petrolio, senza emissioni di anidride carbonica (principale causa dell'effetto serra). Non esistono stime ufficiali sull'estrazione annuale di uranio. Questi dati sono coperti dal segreto militare o dal segreto di Stato.
Fin quì i vantaggi che hanno determinato lo sviluppo dell'energia nucleare nella seconda metà del novecento.
Su altri aspetti il nucleare non trova ancora valide risposte:
• Il principale svantaggio del nucleare sono le drammatiche conseguenze in caso di incidente. L'epilogo di Chernobyl ha causato conseguenze globali e, ancora oggi, non si conosce il reale impatto sulla salute. Se da un lato le nuove centrali di ultima generazione garantiscono un livello di sicurezza elevato, dall'altro non si può fare a meno di pensare che anche la centrale di Chernobyl era stata considerata sicura a suo tempo.
• Le scorie radioattive devono essere stoccate per migliaia di anni. Nessun paese al mondo è giunto a una soluzione definitiva di stoccaggio. In Italia, nel 2003 si fermò in protesta un'intera regione italiana per impedire la realizzazione di un deposito geologico di scorie.
• La produzione di armi nucleari resta l'ultimo grande handicap. Non si può negare un legame tecnologico tra la produzione civile di energia nucleare e l'industria bellica. Nel 2004 gli USA e altri paesi occidentali fecero grande pressione sull'Iran per impedire la costruzione di una centrale nucleare civile proprio per il timore che questi impianti fossero utilizzati anche per finalità belliche. Pertanto il legame tra le due attività esiste.
• Il costo reale del nucleare. Da circa 15 anni nessun paese occidentale, salvo la Finlandia, ha messo in cantiere nuove centrali nucleari. Il nucleare comporta costi elevati fin dalla realizzazione degli impianti. Vanno poi ad aggiungersi i costi militari per garantire la sicurezza dagli attentati terroristici e i costi per smantellare la centrale nucleare al termine della sua attività. Tutti questi costi non sono sostenibili da un'industria privata. Lo Stato deve necessariamente intervenire a copertura delle spese aumentando tasse e imposte ai contribuenti. In breve, il basso costo dell'energia in bolletta potrebbe essere più che compensato dall'aggravio fiscale in termini di imposte.
• La localizzazione degli impianti nucleari. Le comunità locali sono restie ad accettare un deposito di scorie o una centrale nucleare vicino casa.
Abbiamo considerato sia i pro sia i contro dell'energia nucleare. Volendo sintetizzare il nucleare a fissione realizzato con reattori di ultima generazione è relativamente sicuro. Resta però il problema dei costi sociali e quello della localizzazione delle centrali e del deposito di scorie. Finora nessuna soluzione sembra essere stata condivisa con i cittadini del luogo destinato ad ospitare un deposito di scorie.
ENERGIA IDROELETTRICA
fonte: www.elettrocenter.com ; www.irem.it ; www.microhydropower.net
Inizialmente utilizzate per far girare le macine, trasformavano l'energia cinetica dello scorrere dell'acqua in energia meccanica, mediante ruote a pale immerse per metà nel fiume. Con lo stesso principio poi la ruota idraulica servì per azionare macchine per segherie, mantici, magli per le fucine, frantoi per olio, per minerali e per polvere da sparo, verricelli idraulici, gualchiere, ossia macchine per la follatura dei tessuti di lana, mulini per la concia, per la canapa, per la carta, torni da falegname, pompe per sollevare l'acqua, soffianti per altiforni, alesatrici per cannoni, ecc...ora l'esigenza di trovare un'alternativa ai combustibili fossili e al nucleare deve guardare a questa fonte energetica con rinnovato interesse e concretezza.
La potenza teorica di un impianto idroelettrico è denominato rendimento globale dell'impianto; nei moderni impianti idroelettrici esso va dall'80% al 90%, rappresentando un valore molto elevato (in particolare è il valore più elevato tra le varie fonti rinnovabili).
Le tecnologie idroelettriche hanno un buon sviluppo nelle applicazioni terrestri, cioè utilizzando il ciclo dell'acqua che, evaporando dal mare, viene trasportata ai monti dalle nubi da dove ridiscende a valle permettendo l'intercettazione della sua energia cinetica, tali applicazioni hanno, come illustrato di seguito, ancora buoni margini di sviluppo, molto interessanti ma ancora in fase di sviluppo sono anche le tecnologie maremotrici che nascondono un potenziale enorme.
Gli impianti idroelettrici attuali sfruttano l'energia potenziale meccanica contenuta in una portata di acqua che si trova disponibile ad una certa quota rispetto al livello cui sono posizionate le turbine. Pertanto la potenza di un impianto idraulico dipende da due termini: il salto (dislivello esistente fra la quota a cui è disponibile la risorsa idrica svasata e il livello a cui la stessa viene restituita dopo il passaggio attraverso la turbina) e la portata (la massa d'acqua che fluisce attraverso la macchina espressa per unità di tempo).
Impianti a deflusso regolato (a bacino)
Sono ad oggi gli impianti idroelettrici più potenti e più sfruttati, hanno però un notevole impatto ambientale, possono essere usati come "accumulatori" di energia da utilizzare nelle ore di punta pompando acqua da valle a monte nelle ore notturne
Impianti ad accumulo o a serbatoio
Sono impianti con tutte le caratteristiche degli impianti tradizionali ma che ricavano la disponibilità di acqua nel serbatoio superiore mediante sollevamento elettromeccanico (con pompe o con la stessa turbina di produzione). Questo tipo di impianto consiste in due serbatoi di estremità, collocati a quote differenti, collegati mediante i manufatti tipici di un impianto idroelettrico: nelle ore diurne di maggior richiesta (ore di punta) dell'utenza l'acqua immagazzinata nel serbatoio superiore è usata per la produzione di energia elettrica; nelle ore di minor richiesta (ore notturne) la stessa viene risollevata al serbatoio superiore.
Impianti ad acqua fluente
Non dispongono di alcuna capacità di regolazione degli afflussi, per cui la portata sfruttata coincide con quella disponibile nel corso d'acqua (a meno di una quota detta deflusso minimo vitale, necessaria per salvaguardare l'ecosistema); quindi la turbina produce con modi e tempi totalmente dipendenti dalla disponibilità del corso d'acqua, data la loro facilità di arresto-avvio sono utilizzati per regolare il sistema della rete di trasmissione dell'energia elettrica, questo però determina una considerevole dissipazione di energia.
Impianti inseriti in condotte idriche
Una interessante possibilità solo di recente presa in considerazione dai tecnici progettisti sono gli impianti inseriti in un canale o in una condotta per approvvigionamento idrico L’acqua potabile è approvvigionata ad una città adducendo l'acqua da un serbatoio di testa mediante una condotta in pressione. Solitamente in questo genere di impianti la dissipazione dell'energia all'estremo più basso della tubazione in prossimità dell'ingresso all'impianto di trattamento acque viene conseguito mediante l'uso di apposite valvole: un'alternativa interessante è quella di inserire una turbina che recuperi l'energia che altrimenti verrebbe dissipata. Si ha così un recupero energetico, che può essere effettuato anche in altri tipi di impianti: sistemi di canali di bonifica, circuiti di raffreddamento di condensatori, sistemi idrici vari.
Energia dal mare
In linea di principio è possibile convertire almeno cinque tipi di energia presenti nel mare: quella delle correnti, delle onde, delle maree, delle correnti di marea e del gradiente termico tra superficie e fondali.
Attualmente esiste solo un impianto per lo sfruttamento delle maree in Francia, mentre sono in corso esperimenti per lo sfruttamento del potenziale energetico delle onde nel Regno Unito, in Norvegia e in Giappone e del gradiente termico negli Stati Uniti. L'Unione Europea ha di recente concluso uno studio che identifica circa 100 siti suscettibili di essere utilizzati per la produzione di energia elettrica dalle correnti marine. In Italia è lo stretto di Messina ad essere stato identificato tra i siti più promettenti.
La strada di sfruttare il moto delle onde del mare per ottenere energia elettrica, nonostante i problemi, non smette di solleticare la fantasia degli ingegneri. Ci sono allo studio ipotesi per concentrare e focalizzare le onde in modo da aumentarne l’altezza e il potenziale di conversione in energia elettrica. Altre ipotesi prevedono invece di utilizzare le variazioni di pressione che sì riscontrano al di sotto della superficie del mare, altre utilizza dei galleggianti che "copiano" il moto ondoso trasferendolo a dei generatori per mezzo di pistoni idraulici.
ENERGIA GEOTERMICA fonte: www.enelgreenpower.it ; www.ecoage.com
Il termine "geotermia" deriva dal greco "gê" e "thermòs" ed il significato letterale è "calore della Terra".
Per energia geotermica si intende quella contenuta, sotto forma di "calore", all'interno della terra.
L'origine di questo calore è in relazione con la natura interna del nostro pianeta e con i processi fisici che in esso hanno luogo.
Tale calore è presente in quantità enorme e praticamente inesauribile.
Il calore interno si dissipa con regolarità verso la superficie della terra, la quale emana calore nello spazio quantificabile in una corrente termica media di 0,065 Watt per metro quadrato.
Il gradiente geotermico è in media di 3°C ogni 100 m di profondità, ossia 30°C ogni km.
Oltre alla produzione di energia elettrica, a seconda della temperatura del fluido geotermico sono possibili svariati impieghi:
acquicoltura (al massimo 38 °C), serricoltura (38 - 80 °C), teleriscaldamento (80 - 100 °C), usi industriali (almeno 150 °C), e molti altri. In alcuni paesi si utilizza il calore geotermico per l’essiccazione del legname (Nuova Zelanda), della farina di diatomee (Islanda), del piretro (Kenya) e per l’allevamento di alligatori (USA, Giappone).
Le principali applicazioni del vapore naturale proveniente dal sottosuolo sono due:
• La generazione di energia elettrica tramite il classico metodo delle turbine.
• Il calore geotermico incanalato in un sistema di tubature utilizzato per attività locali di teleriscaldamento.
Per alimentare la produzione del vapore acqueo si ricorre spesso all'immissione di acqua fredda in profondità, una tecnica utile per mantenere costante il flusso del vapore. In questo modo si riesce a far lavorare a pieno regime le turbine e produrre calore con continuità.
La geotermia è la fortuna energetica dell'Islanda. La grande isola del nord Atlantico basa l'intera sua esistenza energetico-climatica sul naturale equilibrio tra l'acqua calda in profondità e l'atmosfera glaciale esterna.
La geotermia resta comunque una fonte energetica alternativa e marginale, da utilizzare soltanto in alcuni limitati contesti territoriali. Resta in ogni caso una potenzialità energetica da sfruttare laddove possibile. In Italia la produzione di energia elettrica dalla geotermia è fortemente concentrata in Toscana.

la mappa illustra la situazione geotermica dell’Europa
fonte: www.energoclub.it

BIOMASSE E BIOGAS fonti: www.fire-italia.it ; www.ilsolea360gradi.it
Biomasse
S'intende per biomassa ogni sostanza organica derivante direttamente o indirettamente dalla fotosintesi clorofilliana.
Mediante questo processo le piante assorbono dall'ambiente circostante anidride carbonica (CO2) e acqua, che vengono trasformate, con l'apporto dell'energia solare e di sostanze nutrienti presenti nel terreno, in materiale organico utile alla crescita della pianta. In questo modo vengono fissate complessivamente circa 2×1011 tonnellate di carbonio all'anno, con un contenuto energetico equivalente a 70 miliardi di tonnellate di petrolio, circa 10 volte l'attuale fabbisogno energetico mondiale.
Biomassa è un termine che riunisce una gran quantità di materiali, di natura estremamente eterogenea. In forma generale, si può dire che è biomassa tutto ciò che ha matrice organica, con esclusione delle plastiche di origine petrolchimica e dei materiali fossili, es. petrolio e carbone che esulano dall’argomento in questione. Le più importanti tipologie di biomassa sono residui forestali, scarti dell’industria di trasformazione del legno (trucioli, segatura, etc.) scarti delle aziende zootecniche, gli scarti mercatali, alghe e colture acquatiche e i rifiuti solidi urbani.
Il settore delle biomasse per usi energetici è probabilmente la più concreta ed immediata F.E.R. disponibile. Le principali applicazioni sono: produzione di energia (bioenergia), sintesi di carburanti (biocarburanti) e sintesi di prodotti (bioprodotti). Il biossido di carbonio emesso dagli impianti termici alimentati a biomasse è lo stesso che viene assorbito dai vegetali per produrre una quantità uguale di biomassa.Nel ciclo energetico della biomassa il bilancio del biossido di carbonio è in pareggio-equilibrio Come risultato dei progressi tecnologici la maggior parte dei motori dei veicoli attualmente in circolazione nell'Unione europea è in condizione di usare una miscela contenente una bassa percentuale di biocarburante senza problemi. I più recenti sviluppi tecnologici permettono di utilizzare percentuali più elevate di biocarburante nella miscela. Alcuni paesi utilizzano già miscele contenenti il 10%, e oltre, di biocarburante.
I principali vantaggi delle biomasse sono: abbondanza, facilità di estrazione energetica, economica, rigenerante terre desolate, sviluppabile in aree inutilizzate e creare occupazione, non contribuisce all'effetto serra, basso tenore di zolfo e quindi non contribuisce alla produzione di piogge acide, è rinnovabile e il suo fine ciclo costituisce potenziale fertilizzante.
Stato dell'arte
Ad oggi, le biomasse soddisfano il 15% circa degli usi energetici primari nel mondo, con 55 milioni di TJ/anno (1.230 Mtep/anno). L’utilizzo di tale fonte mostra, però, un forte grado di disomogeneità fra i vari Paesi. I Paesi in Via di Sviluppo, nel complesso, ricavano mediamente il 38% della propria energia dalle biomasse, con 48 milioni di TJ/anno (1.074 Mtep/anno), ma in molti di essi tale risorsa soddisfa fino al 90% del fabbisogno energetico totale, mediante la combustione di legno, paglia e rifiuti animali.
Nei Paesi Industrializzati, invece, le biomasse contribuiscono appena per il 3% agli usi energetici primari con 7 milioni di TJ/anno (156 Mtep/anno). In particolare, gli USA ricavano il 3,2% della propria energia dalle biomasse, equivalente a 3,2 milioni di TJ/anno (70 Mtep/anno); l’Europa, complessivamente, il 3,5%, corrispondenti a circa 40 Mtep/anno, con punte del 18% in Finlandia, 17% in Svezia, 13% in Austria, l’Italia, con il 2,5% del proprio fabbisogno coperto dalle biomasse, è al di sotto della media europea.
L’impiego delle biomasse in Europa soddisfa, dunque, una quota abbastanza marginale dei consumi di energia primaria, rispetto alla sua potenzialità.
Quale è la composizione chimica della biomassa?
Nonostante il rapporto effettivo dei composti vari da specie a specie, la biomassa è costituita in media per il 75% da carboidrati o zuccheri e per il 25% da lignina.
Qual è il potere calorifico del legno?
Il valore energetico del legno, espresso come potere calorifico inferiore, dipende molto dall'umidità presente nel legno. Infatti vale 2 KWh/Kg se l'umidità relativa è del 50%, mentre aumenta a 4,3 KWh/Kg. Inoltre il potere calorifico del legno, a parità di umidità relativa, non cambia sensibilmente in funzione della specie vegetale.
Biodiesel
Il Biodiesel è un prodotto naturale utilizzabile come carburante in autotrazione e come combustibile nel riscaldamento, con le caratteristiche indicate rispettivamente nelle norme UNI 10946 ed UNI 10947.
• è rinnovabile, in quanto ottenuto dalla coltivazione di piante oleaginose di ampia diffusione;
• è biodegradabile, cioè se disperso si dissolve nell’arco di pochi giorni, mentre gli scarti dei consueti carburanti permangono molto a lungo;
• garantisce un rendimento energetico pari a quello dei carburanti e dei combustibili minerali ed un’ottima affidabilità nelle prestazioni dei veicoli e degli impianti di riscaldamento.

Si ottiene dalla spremitura di semi oleoginosi di colza, soia, girasole ecc.. e da una reazione detta di transesterificazione , che determina la sostituzione dei componenti alcolici d’origine ( glicerolo ) con alcool metilico ( metanolo ).
Fonte: www.energoclub.it/biorisc.gif
Biogas fonti: www.ecopower.com
Il biogas viene prodotto da residui organici, ad esempio come prodotto di processo nel trattamento dei reflui fognari. Può essere adoperato in veicoli progettati per essere alimentati a metano, il gas deve essere prima purificato per poterlo usare come carburante per autovetture. Il rimanente materiale proveniente dal trattamento dei residui organici, può essere utilizzato come fertilizzante di alta qualità.
Il biogas prodotto nella fase di digestione anaerobica viene completamente impiegato per la produzione di energia elettrica e calore.Tale produzione viene garantita mediante cogeneratori Gli impianti possono accedere ai contributi di cui all'art. 13 della Legge 10 Gennaio 1991 n. 10, come impianto per la produzione di energia elettrica mediante l'utilizzo di biomasse. L'energia elettrica prodotta viene totalmente ceduta, mentre quella necessaria per il funzionamento dell'impianto viene acquistata con un contratto di fornitura a tariffa multioraria. Tale soluzione offre i maggiori vantaggi economici, almeno fino a quando sono in vigore i particolari benefici previsti dal Provvedimento C.I.P. n. 6 del 1992 (8 anni dall'entrata in funzione dell'impianto).
Il calore prodotto dai cogeneratori viene utilizzato per mantenere il digestore anaerobico primario alla temperatura ottimale. Il fluido vettore caldo fa parte di un circuito secondario che recupera calore anche dal raffreddamento dei motori (acqua e olio) e dai fumi di scarico.
Possono essere previste caldaie ausiliarie funzionanti a biogas per a fornire calore nel caso di prolungata interruzione dei gruppi di cogenerazione.
L’uso del biogas prodotto localmente è un esempio di un processo energetico a catena chiusa.
La città di Stoccolma sviluppò inizialmente impianti per la produzione di biogas per ridurre la generazione di gas responsabili dell’effetto serra, provenienti dalle discariche e dagli impianti fognari. Adesso, il biogas viene purificato ed utilizzato come carburante sostituendo circa 360.000 litri di benzina all’anno.
Dal 1997 la quantità di biogas annualmente venduta a Stoccolma è più che triplicata, portandosi a più di 180.000 Nm3 L’utilizzo di questa quantità di biogas fa risparmiare ogni anno 850 GJ di energia da combustibili fossili. A partire dal 2001, a Stoccolma saranno prodotti circa 4,5 milioni Nm3 di biogas sufficienti per alimentare 3.000 auto. Fonte zeus-europe.org
Dal 1 gennaio 2001 i camion della Migros (la più grossa catena di supermercati della svizzera, che non vende sigarette o alcool ) fa girare i propri camion a biogas prodotto con i resti dei propri ristoranti, supermercati, impianti di produzione. Fonte alcatraz.it
Treno svedese a biogas (fonte: www.repubblica.it)

ENERGIA EOLICA fonti: www.uniroma1.it ; www. enelgreenpower.it
Il vento è una delle principali fonti rinnovabili di energia. Da miliardi di anni il sole riscalda la terra e questa rilascia il calore nell'atmosfera. Un fenomeno che non avviene dappertutto allo stesso modo. La superficie marina, ad esempio, impiega più tempo a riscaldarsi rispetto alla superficie terreste. Nelle zone dove viene rilasciato meno calore (es. le superfici marine), le zone più fredde, tende ad aumentare la pressione. Nelle zone più calde, viceversa, la pressione tende a ridursi. L'aria delle zone ad alta pressione tende a spostarsi verso le zone a bassa pressione, generando il "vento". L'aria più calda tende a muoversi verso l'alto lasciando dietro a sè una zona di bassa pressione. L'aria calda, una volta in alto, si raffredda per poi ricadere verso il basso nelle zone fredde marine. Questo movimento verso il basso genera una spinta dell'aria fredda marina verso le zone di bassa pressione in direzione della terraferma. Le caratteristiche morfologiche del territorio e dell'ambiente influiscono sulla direzione e sulla potenza del vento. Ad esempio boschi e montagne riducono la potenza del vento, come anche gli edifici delle grandi città. Per questa ragione gli impianti eolici sono localizzati soltanto in alcune zone e non sono invece distribuiti sull'intero territorio. La potenza del vento è particolarmente forte laddove non sussistono ostacoli, nelle superfici piane, lungo le coste e in mare aperto.
La storia dell'energia eolica. L'uomo usa la forza del vento da migliaia di anni. Basti pensare alla vela che fin dall'antico Egitto muove le imbarcazioni, ha consentito commerci altrimenti impossibili e le scoperte di grandi continenti. Ma la forza del vento fu anche la principale fonte energetica per realizzare le macine del grano o delle olive (mulini a vento) oppure per pompare acqua dai pozzi. L'energia cinetica del vento (movimento) veniva trasformata in energia meccanica. Paradossalmente oggi l'energia eolica è definita un'energia alternativa ma in un contesto storico ha accompagnato la vita dell'uomo molto più a lungo rispetto al petrolio o al carbone. Nel novecento dall'energia meccanica prodotta dalla forza eolica si è giunti alla generazione di energia elettrica. Le fattorie del vento sono composte da numerosi impianti eolici installati mare aperto, dove il vento è più forte. Sono veri impianti off-shore il cui impatto ambientale sul paesaggio è minimo proprio per l'essere stati costruiti in alto mare.
Quali paesi usano l'eolico? Molti paesi del nord europa sfruttano i forti venti per generare energia. Nell'immaginario collettivo è facile che venga in mente l'Olanda e i suoi storici mulini a vento, in realtà il paese a più largo consumo di energia eolica è invece la Danimarca, seguita da Germania, Olanda e Spagna. E' fondamentale e importante per gli impianti eolici che il vento oltre ad essere forte sia anche costante, caratteristiche tipiche dei venti del Mar del Nord.
I sistemi eolici sono, tra le F.E.R. , quelli che hanno avuto il maggior sviluppo negli ultimi anni e sono sempre meno, anche tra gli ambientalisti, gli oppositori a tali sistemi mentre sono sempre maggiori gli studi che mettono in evidenza quale enorme potenziale è offerto dall'energia cinetica del vento.In uno studio per quantificare le risorse d'energia eolica mondiali, titolato" Wind Force 12", la European Wind Energy Association e Greenpeace concludono che il potenziale mondiale d'energia generabile dal vento sarebbe addirittura il doppio della domanda d'elettricità mondiale prevista per il 2020. Il vento è abbondante, economico, inesauribile, ampiamente distribuito, non danneggia il clima ed è pulito. Anche i costi sono scesi, e ora sono ben più favorevoli.Nel 1991 un inventario nazionale per la risorsa eolica presentato dal dipartimento statunitense dell'energia meravigliò il mondo dichiarando che i tre Stati più ricchi di tale risorsa (Nord Dakota, Kansas e Texas) avevano abbastanza energia eolica da soddisfare i bisogni energetici nazionali. Ora un nuovo studio condotto da un team d'ingegneri dell'Università di Stanford sostiene che l'energia eolica potenziale è notevolmente maggiore di quella stimata nel 1991.I progressi nel disegno delle turbine eoliche degli ultimi 10 anni permettono a queste di operare anche a velocità del vento inferiori, imbrigliando una quantità maggiore di energia e raccogliendola ad altezze maggiori, aumentando la quantità di energia eolica sfruttabile. Moltissimi territori potrebbero essere utilizzati per generare energia eolica in aree scarsamente popolate, regioni ventose come le grandi pianure del Nord America, il nordovest della Cina, la Siberia Orientale e le regioni argentine della Patagonia, oltre all'enorme potenziale degli impianti offshore.
Uno studio condotto dal CNR (Consiglio Nazionale delle Ricerche), assieme ad ENEA (Ente per le nuove tecnologie, l'energia e l'ambiente) e Università degli Studi di Roma "La Sapienza" CIRPS (Centro interuniversitario di ricerca per lo sviluppo sostenibile) ha reso noto che la potenza installabile di centrali eoliche in Italia è di circa 15.000 MW, senza dover creare impatto ambientale eccessivo.Questo studio si basa sulle "fattorie del vento" o "campi eolici" con aerogeneratori dai 0,5 a 1,5 MW di potenza, non prende in considerazione la potenzialità dei microgeneratori da pochi kW, che attualmente non sono sviluppati ed incentivati, e non prende in considerazione possibili evoluzioni dei sistemi eolici più innovativi che potrebbero dare rendimenti maggiori fino al 50%.
Secondo Enelgreenpower:
"... il costo dell'energia generata in siti con buona ventosità è già competitivo rispetto a quello dell'elettricità prodotta con impianti tradizionali che utilizzano combustibili fossili, anche senza tenere conto dei costi evitati, legati all'assenza di emissioni nocive.
Le risorse disponibili ed utilizzabili nel mondo sono valutate in grado di fornire una producibilità circa quattro volte superiore ai totali consumi elettrici mondiali del 1998.
Questo potenziale potrebbe essere ulteriormente accresciuto dallo sviluppo di installazioni off shore, collocate al largo delle coste.
In un'ottica di sfruttamento su larga scala dell'energia eolica, l'installazione di aerogeneratori in siti marini presenta infatti indubbi vantaggi, riconducibili ad una maggiore disponibilità di spazi e ad una migliore qualità del vento..."
ENERGIA SOLARE fonti: www. artechenergia.it/es/glossario.html ; www1.elsevier.com
L'energia solare è la fonte di energia primaria per eccellenza. Ogni anno il sole irradia sulla terra 19.000 miliardi di TEP ( Tonnellate Equivalenti Petrolio) mentre la domanda annua di energia è di circa 8 miliardi di TEP. In Italia la domanda annua è di circa 167 milioni di TEP.
Tutta l' energia che oggi utilizziamo ha origine dall'irradiamento solare, compresi i combustibili fossili. In questa sezione saranno trattati i sistemi termosolari e i sistemi fotovoltaici che sono le applicazioni più dirette dell'energia solare.
Panelli Solari
Come ben sappiamo i pannelli solari utilizzano l'energia solare per trasformarla in energia utile e calore per le attività dell'uomo. I pannelli solari si dividono in due diverse categorie di prodotti a seconda dell'utilizzo, possiamo distinguerli in:
1. pannelli solari fotovoltaici, finalizzati alla produzione di energia elettrica per un normale uso domestico;
2. pannelli solari termici, finalizzati al riscaldamento dell'acqua sanitaria.
Ci soffermeremo sui pannelli solari termici per comprendere meglio quali vantaggi possono apportare a chi decide di installarli sul tetto della propria casa, rimandando agli altri approfondimenti già realizzati per i pannelli solari fotovoltaici.
I vantaggi dei pannelli solari termici
In primo luogo, i pannelli solari termici permettono di riscaldare l'acqua sanitaria per l'uso quotidiano senza utilizzare gas o elettricità. Sono pertanto un sostituto dello scaldabagno elettrico e della caldaia a gas per ottenere acqua calda per lavare piatti, fare la doccia, il bagno ecc.
In secondo luogo è indubbio un vantaggio economico nell'abbattimento della spesa in bolletta. In Italia godiamo di un'insolazione media di 1500 kWh/m2 ogni anno. Anche ipotizzando un rendimento medio dei pannelli solari termici, con 160.000 metri quadri di pannelli solari installati in una qualsiasi regione italiana le famiglie risparmierebbero in bolletta circa 8 milioni di metri cubi di metano per il riscaldamento dell'acqua sanitaria tramite la caldaia a gas o circa 80 Gwh di energia elettrica altrimenti utilizzata dagli scaldabagno elettrici.
Le domande più frequenti (FAQ) sui pannelli solari termici
Le principali domande o dubbi sono basate sulla presenza o meno del sole del genere "quando piove?" "quando è nuvoloso?" "di notte?". In realtà la moderna tecnologia ha superato da tempo questi handicap di qualche anno fa. Non si spiegherebbe altrimenti perché molti paesi europei con un livello di insolazione inferiore all'Italia (es. Germania) abbiano già investito massicciamente nei pannelli solari termici ...molto più del nostro paese del sole.
E' il caso della Germania e dell'Austria in cui la superficie occupata dai pannelli solari termici è molto più grande di quella occupata attualmente in Italia. Un altro paese europeo molto avanti nell'utilizzo dei pannelli solari termici è la Grecia.
I pannelli solari, o collettori termici, sono diventati una realtà di tutti i giorni. La crescita del mercato europeo del solare sta contribuendo a un rapido abbattimento dei prezzi d'acquisto dei panneli tramite la spinta della concorrenza tra imprese produttrici e installatrici. Dal lato tecnologico i rendimenti d'uso dei pannelli sono fortemente migliorati rispetto al passato per effetto dei crescenti investimenti dei produttori nella ricerca di innovazioni.
I contributi dello Stato
Installare i pannelli solari termici è una scelta privata. Ogni proprietario di un'immobile può valutare l'installazione dei collettori solari e farsi quattro calcoli sul vantaggio economico che ne conseguirà.
Una scelta privata che sgrava però lo Stato dalla dipendenza energetica e riduce l'importazione del gas o di petrolio. L'uso dei pannelli solari termici riduce anche le spese pubbliche sanitarie o ambientali per riparare i danni provocati l'inquinamento. E' pertanto razionale che lo Stato incentivi l'acquisto dei pannelli solari con contributi di sostegno e defiscalizzazioni della spesa privata.
Pannelli Fotovoltaici
I materiali come il silicio possono produrre energia elettrica se irragiati dalla luce solare. Una caratteristica fisica che ha consentito negli anni '50 di realizzare la prima cella fotovoltaica della storia dell'uomo. Lo stesso nome "fotovoltaico" esprime in sè tutto il significato della scoperta, foto = luce e voltaico = Alessandro Volta (inventore della batteria).
1) I pannelli fotovoltaici sono installati sul tetto della propria abitazione o ovunque ci sia un'esposizione diretta ai raggi solari (es. terrazze, cortili, terreni ecc.).
2) La luce solare è trasformata in energia elettrica alternata, usufruibile per tutte le normali attività domestiche.
3)L'energia elettrica prodotta dai pannelli in eccesso, rispetto ai consumi, viene venduta alla società elettrica come credito da applicare sulla bolletta elettrica. Questo quadro si amplierà radicalmente quando l'Italia approverà il "conto energia" in base al quale chiunque potrà rivendere l'energia prodotta dai pannelli solari ottenendo in cambio un reddito netto (profitto). Attualmente è concesso al massimo compensare il costo della propria bolletta elettrica.
Le celle fotovoltaiche collegate tra loro formano un modulo fotovoltaico in grado di trasformare la luce solare direttamente in energia elettrica. Un modulo è costituito da 36 celle poste in serie e consente di produrre una potenza di circa 50 Watt. Ogni singola cella fotovoltaica (FV) può produrre circa 1,5 Watt di potenza a una temperatura standard di 25°C. L'energia prodotta dal modulo prende il nome di potenza di picco (Wp).
La modularità dei pannelli fotovoltaici consente una vasta flessibilità di impiego. Le celle possono essere combinate in serie sulla base delle reali esigenze energetiche dell'utenza o sulle caratteristiche della superficie destinata all'impianto.
L'energia elettrica in uscita dal modulo viene passa per dispositivi balance of system per adattare la corrente e trasformarla in corrente alternata tramite il sistema di inverter. L'energia così modificata è introdotta nella rete elettrica per alimentare il consumo di elettricità locale (sistemi isolati in case o imprese) o per essere computata a credito da uno speciale contatore del gestore della rete elettrica.
Approfondimento
Come guadagnare dall'energia solare
(Andrea Minini - Ecoage - 1 settembre 2005)
Finora abbiamo parlato del conto-energia fotovoltaico e dei suoi vantaggi sociali per chiedere l'approvazione del decreto da parte del Governo. Oggi quel decreto è arrivato, pertanto ci sembra giusto scendere un gradino più basso ed affrontare il tema in termini pratici fornendo risposte a chi vuole installare i pannelli solari fotovoltaici sul proprio tetto o terrazza. Concentreremo l'attenzione di questo focus sui piccoli impianti fotovoltaici fino a 20 kWp.
Il Decreto del Ministero delle Attività Produttive e dell'Ambiente pubblicato il 5 agosto 2005 sulla G.U. 181 garantisce una rendita in conto energia per chi installa e produce energia elettrica da pannelli solari. Sarà riconosciuta per ben venti anni una tariffa di riacquisto di 0,445 euro per ogni chilowattore prodotto dai pannelli solari. Tra risparmio sulla bolletta e redditto generato dal conto energia si stima che un piccolo impianto da 1 kWp installato su otto metri quadri di superficie (tetto, terrazzo, o terreno) possa garantire, in condizioni normali, un guadagno annuale di circa 1000 euro per molti anni. Un impianto fotovoltaico non necessita di manutenzione frequente ed ha una durata di 25-30 anni.
Non è necessario staccarsi dalla rete elettrica e tutti possono fare domanda per ottenere il conto energia: famiglie, condomini, enti e imprese. Le prime domande potranno essere inviate entro il 31 dicembre 2005 secondo la procedura che sarà decisa entro settembre. Vi daremo notizia su Ecoage non appena saranno aperti i termini per inviare le domande. L'organo predisposto a rilasciare le autorizzazioni darà risposta entro 90 giorni, a quel punto i lavori dovranno iniziare entro 6 mesi e terminare entro 12 mesi dal loro inizio. In ogni caso le domande si potranno inviare anche nel 2006.
Quanto costa un impianto fotovoltaico? Un piccolo impianto da 1 kWp occupa una superficie di 8 metri quadri ed ha un costo medio di circa 8.000-10.000 euro e una durata media di 25-30 anni. Ciò significa che bastano soltanto otto anni per rientrare dell'investimento. Senza poi contare l'incremento del valore patrimoniale dell'immobile in cui sono installati pannelli solari. Si tratta, ovviamente, di stime indicative ma hanno il pregio di rendere immediata l'idea delle dimensioni dell'investimento e dei suoi ritorni.
L'investimento garantisce un buon tasso di rendimento. Su un capitale investito di 10.000 euro, l'impianto fotovoltaico produce mediamente 1.000 euro l'anno. Va inoltre considerata la lunga durata pluridecennale degli impianti e l'assenza quasi completa di rischio nell'investimento. Le tariffe incentivate per il riacquisto dell'energia elettrica prodotta dai pannelli solari sono garantite per legge 20 anni, questo aspetto da ulteriore certezza all'investimento e favorisce l'accesso al credito.
Dove possono essere installati i pannelli solari? Il posto ideale è la propria terrazza o il proprio tetto, purché siano ben esposti a sud per godere del max. irraggiamento solare. Possono essere installati anche sul terreno, l'ideale per chi ha un'azienda agricola o una villa. E' comunque consigliabile evitare l'installazione in posti troppo isolati e poco sorvegliati, recentemente alcuni fatti di cronaca stanno facendo emergere sempre più frequentemente casi di furti di pannelli solari fotovoltaici.
E' ormai una certezza, l'energia solare fotovoltaica piace ad aziende e famiglie e diventerà presto una grande realtà anche italiana. Il conto energia fotovoltaico attira simpatie crescenti non soltanto dagli ambientalisti ma anche dalla società civile stanca dell'inquinamento, del caro-bolletta e desiderosa di produrre un reddito dall'energia solare. Ci poniamo però un dubbio... basteranno i 100 MW previsti dal decreto per contenere tutte le richieste?
Le applicazioni del fotovoltaico
Dagli anni '70 l'energia fotovoltaica è presente nella quotidianità della nostra vita moderna. Basti pensare alle calcolatrici tascabili o agli orologi ricaricabili con energia solare molto in voga in quegli anni. Piccole applicazioni basate su potenze infinitesimali d'energia, da 0,01 a 0,1 Watt, ma sufficienti per far conoscere l'opportunità del fotovoltaico a un ampio pubblico.
Negli anni '80-'90 il fotovoltaico è stato vittima del suo iniziale successo nelle calcolatrici da tavolo e nella piccola elettronica di consumo. Il suo sviluppo per potenze d'energia maggiori si scontrava con costi crescenti e poco competitivi rispetto alle altre forme di erogazione d'energia. In quegli anni il petrolio raggiunse una duratura stabilità con bassi prezzi al barile disincentivando qualsiasi investimento nelle energie alternative. Nel corso degli anni '90 la crescente evidenza sui danni dell'inquinamento ha creato una nuova sensibilità al problema energetico e interesse sul fotovoltaico. Nel frattempo la ricerca tecnologica ha comunque fatto il suo corso realizzando pannelli solari fotovoltaici con rendimenti sempre più elevati e con rapporto prezzo/rendimenti decrescenti.
Fonte :www.red2002.it/gif/Effetto-fotovoltaico.gif
Come possono essere utilizzati i pannelli solari fotovoltaici?
I sistemi isolati permettono di erogare energia in luoghi ameni e remoti, riducendo in questo modo i costi sociali dell'allaccio alla rete elettrica. In questo senso possiamo fare molti esempi pratici: segnaletica stradale illuminata in località di montagna, il telemonitoraggio (centraline, telecamere ecc.), sistemi di irrigazione nelle aziende agricole, illuminazione nei parchi pubblici, fornitura di energia per case isolate.
I sistemi connessi in rete sono invece realizzati con impianti in grado di cedere l'energia elettrica prodotta alla rete elettrica nazionale e ottenere in cambio una tariffa per compensare il costo della bolletta elettrica. Dopo l'approvazione del "conto energia" sarà anche possibile ottenere un reddito netto positivo (profitto) dalla cessione dell'energia elettrica prodotta dai pannelli solari.
L'integrazione nell'edilizia sostenibile. Nel futuro prossimo il fotovoltaico diventerà parte integrante dei progetti edilizi. Nel "paese del sole", quale l'Italia, non potrebbe essere altrimenti. Scenari futuri in cui i moduli fotovoltaici si differenzieranno per assumere l'aspetto esteriore di "tegole fotovoltaiche", di davanzali per i balconi o di pareti in vetro esterne in grado di generare energia elettrica. In pratica, i pannelli fotovoltaici del futuro scompariranno dagli occhi ma saranno presenti ovunque.
Come si ripartisce la potenza solare fotovoltaica installatata in Europa? Riprendiamo i dati della tabella Eurobserver relativa alla potenza FV installata a fine 2004.
Paese
MWp
Germania
794,000
Paesi Bassi
47,740
Spagna
38,696
Italia
30,300
Lussemburgo
26,000
Francia
20,119
Austria
19,833
Regno Unito
7,803
Grecia
4,544
Svezia
4,140
Finlandia
3,702
Portogallo
2,275
Danimarca
2,245
Belgio
1,461
Rep. Ceca
0,363
Polonia
0,234
Cipro
0,190
Ungheria
0,138
Irlanda
0,100
Slovenia
0,088
Slovacchia
0,060
Lituania
0,017
Malta
0,009
Lettonia
0,004
Estonia
0,002
Total U.E.
1004,063
Svizzera (non UE)
23,000


(fonte dati Eurobserver aprile 2005)


IDROGENO fonti: www.blulaboratori.org ; www.cellecombustibile.tk
La "Rivoluzione H" o di "Era dell'idrogeno" identifica il prossimo scenario futuro in cui il mondo dovrà fare a meno del petrolio. E' fondamentale partire da un primo semplice concetto: l'idrogeno non è una fonte di energia bensì un "vettore" di energia, una sorta di sistema adatto per trasportare e conservare l'energia. L'energia elettrica è infatti difficilmente immagazzinabile e deve essere utilizzata immediatamente. Trasformando l'energia per produrre idrogeno è possibile "confezionarla" per consumarla successivamente. Si parla di produzione di idrogeno in virtù del fatto che l'idrogeno non si trova facilmente allo stato puro ma quasi sempre legato ad altri elementi chimici come l'ossigeno o il carbonio. L' idrogeno ha un valore commerciale minimo di 0,8 €/Nm3 ( basso grado di purezza ed elevate quantità di acquisto) e un costo massimo di 3,6 €/Nm3 (puro al 99,9999 % e quantità minima di acquisto).
Pur essendo l'elemento chimico più diffuso in natura e nell'universo l'idrogeno "pronto all'uso" non si trova facilmente sulla Terra. Deve essere prodotto. Come produrre idrogeno? Si possono percorrere due strade:
1) Si può estrarre l'elemento H dai combustibili fossili tramite il processo di "reforming". Il gas naturale e il carbone posti in un catalizzatore ad alte temperature scindono gli atomi di idrogeno da quelli di carbonio. E' un processo fattibile già nell'immediato ma ha come handicap la produzione di emissioni di scarto inquinanti (CO2) .
2) Tramite il processo dell'elettrolisi. L'energia elettrica in una massa d'acqua divide gli atomi di idrogeno da quelli di ossigeno. L'operazione richiede una grande quantità di energia elettrica e non è ancora stata utilizzata su scala industriale in quanto implica costi di produzione molto elevati. Rispetto al reforming ha il pregio di non essere inquinante. Per questo motivo molti paese stanno riconsiderando nel lungo periodo l'uso del nucleare o delle energie rinnovabili (eolico, solare, biomasse, idrica ecc.) per produrre idrogeno.
La produzione mondiale annua di idrogeno è di 500 miliardi di Nm3 , equivalenti a 44 milioni di tonnellate, ottenuti per il 90% dal processo chimico di reforming degli idrocarburi leggeri (principalmente il metano) o dal cracking di idrocarburi più pesanti (petrolio) e per il 7% dalla gassificazione del carbone. Solo il 3% dell'attuale produzione è ottenuta per elettrolisi
L' idrogeno prodotto è impiegato per il 95% nell'industria chimica, che con esso produce ammoniaca, alcool metilico (metanolo) e prodotti petroliferi; il 5% è invece utilizzato dall'industria metallurgica per il trattamento dei metalli.
Ad oggi non sono ancora stati adottati sistemi sostenibili di produzione , accumulo e distribuzione dell'idrogeno anche se le tecnologie lo permetterebbero.
Sono a buon punto varie tecnologie di produzione di fuel-cells (celle a combustibile o pile a combustibile), sono ormai molti e a buon punto anche i prototipi di veicoli a idrogeno.
Fonte: www.micro-vett.it
INDICE
Combustibili fossili
• potere calorifero
• riserve
P.2
• P.3
• P.5
Energia nucleare
P.8
Energia idroelettrica
• Energia del mare
P.10
• P.11
Energia geotermica
P.12
Biomasse e biogas
• biomasse
• biodisel
• biogas
P.13
• p.13
• p.14
• p.14
Energia eolica
P.16
Energia solare
• pannelli solari
• pannelli fotovoltaici
APPROFONDIMENTO
• Come guadagnare dall'energia solare
• Le applicazioni del fotovoltaico
P.18
• p.18
• p.19
• p.20
• p.21
Idrogeno
P.23
Le fonti di immagini e/o informazioni sono poste ad inizio argomento e/o presso le immagini stesse.
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Esempio



  



Come usare