Fonti rinnovabili
Eolico
Cosa è l’energia eolicaL'energia eolica è il prodotto della conversione dell'energia cinetica del vento in altre forme di energia. Attualmente viene per lo più convertita in elettrica tramite una centrale eolica.
Il suo sfruttamento, relativamente semplice e poco costoso, è attuato tramite macchine eoliche divisibili in due gruppi ben distinti in funzione del tipo di modulo base adoperato definito generatore eolico:
Generatori eolici ad asse verticale
Le turbine ad asse verticale sono, alle attuali conoscenze, le più antiche concepite dall'uomo. Venivano utilizzate in Mesopotamia fin dall' inizio di quella civiltà, sopratutto per irrigare. Negli ultimi anni stanno risvegliando l'interesse di alcune aziende e gruppi di ricercatori.
I principali vantaggi dell'asse verticale sono: il costante funzionamento indipendentemente dalla direzione del vento,la migliore resistenza anche alle alte velocità dei venti e alla loro turbolenza
Per ulteriori informazioni: energoclub (aerogeneratori ad asse verticale)
Generatori eolici ad asse orizzontale
Le più diffuse e conosciute sono le turbine ad elica. La pala dell'elica, come un'ala sottile offre una resistenza minima all'avanzamento, non crea turbolenze pericolose, ha una portanza elevata. In conseguenza dell'alta velocità di rotazione tipica di queste macchine è possibile accoppiare dei generatori di elettricità, direttamente o con ingranaggi molto modesti, evitando che la gran parte della potenza estratta sia dissipata in trasmissioni complicate caratterizzate da elevati rapporti di trasmissione. L'elica , per poter avere un rendimento costante ed elevato, deve sempre potersi orientare nel vento. I metodi utilizzati sono due: con un timone di opportune dimensioni che orienta tutto il complesso (elica controvento o up-wind ), oppure , ponendo l'elica posteriormente al complesso generatore-perno di rotazione e utilizzando la coppia giroscopica del motore stesso per orientare il mulino (elica sottovento o down-wind). L'elica ha un profilo aerodinamico facilmente ricavabile da libri e pubblicazioni molto diffuse; in pratica per applicazioni modeste vengono impiegati profili standard. Per ulteriori informazioni: energoclub (aerogeneratori ad asse orizzontale)
Per saperne di più: la tecnologia eolica, il mini eolico, il micro eolico, l’eolico off shore
Wind-Gis: il sistema per la valutazione del potenziale eolico della Regione Toscana
WIND-GIS è un sistema informativo, consultabile da tutti, che illustra il potenziale eolico della Toscana, nel senso che mostra le aree nelle quali si registra una ventosità tale da rendere possibile lo sfruttamento del vento per la produzione di energia elettrica.
Realizzato dal LAMMA, WIND-GIS è stato costruito attraverso delle simulazioni matematiche sviluppate nell’ambito di uno specifico modello.
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Solare fotovoltaico e termico
Cosa sono l’energia fotovoltaica e l’energia termicaUn pannello fotovoltaico è un impianto elettrico che sfrutta l'energia solare per produrre energia elettrica mediante effetto fotovoltaico.
Un pannello solare termico sfrutta i raggi solari per scaldare un liquido con speciali caratteristiche, contenuto nel suo interno, che cede calore, tramite uno scambiatore di calore, all'acqua contenuta in un serbatoio di accumulo
Sono tre le tecnologie principali per trasformare in energia sfruttabile l'energia del sole
- il pannello solare termico sfrutta i raggi solari per scaldare un liquido con speciali caratteristiche, contenuto nel suo interno, che cede calore, tramite uno scambiatore di calore, all'acqua contenuta in un serbatoio di accumulo. I collettori termici possono essere a circolazione naturale o forzata; i primi utilizzano del liquido contenuto nei pannelli per consentirne la circolazione all'interno del sistema pannello di calore. In questo caso il serbatoio di accumulo che contiene lo scambiatore di calore deve trovarsi più in alto del pannello. I secondi utilizzano una pompa che fa circolare il fluido all'interno di scambiatore e pannello quando la temperatura del fluido all'interno del pannello è più alta di quella all'interno del serbatoio di accumulo, che, in questo caso, si trova più in basso dei pannelli.
- il pannello solare a concentrazione sfrutta una serie di specchi parabolici a struttura lineare per concentrare i raggi solari su un tubo ricevitore in cui scorre un fluido termovettore o una serie di specchi piani che concentrano i raggi all'estremità di una torre in cui è posta una caldaia riempita di sali che per il calore fondono. In entrambi i casi "l'apparato ricevente" si riscalda a temperature molto elevate (400 °C ~ 600 °C)
- il pannello fotovoltaico sfrutta le proprietà di particolari elementi semiconduttori per produrre energia elettrica quando sollecitati dalla luce. I pannelli solari fotovoltaici convertono la luce solare direttamente in energia elettrica. Questi pannelli sfruttano l'effetto fotoelettrico e hanno una efficienza di conversione che arriva fino al 32,5% nelle celle da laboratorio. In pratica, una volta ottenuti i moduli dalle celle e i pannelli dai moduli e una volta montati in sede, l'efficienza media è di circa il 12%. Questi pannelli, non avendo parti mobili o altro, necessitano di pochissima manutenzione: in sostanza vanno solo puliti periodicamente. La durata operativa stimata dei pannelli fotovoltaici è di circa 30 anni. I difetti principali di questi impianti sono il costo dei pannelli e l'immagazzinamento dell'energia.
Per saperne di più: scopri alcuni aspetti tecnici
Biomasse e biocarburanti
Per biomassa si intendono tutti quei materiali di origine organica, animale o vegetale, che non hanno subito alcun processo di fossilizzazione, quindi il petrolio, il carbone e gli altri combustibili fossili, pur essendo di origine organica non possono essere definiti biomassa.Il cippato è legno ridotto in scaglie con dimensioni variabili da alcuni millimetri ad un paio centimetri.
Viene prodotto a partire da tronchi e ramaglie attraverso la cippatrice.
Può essere utilizzato come combustibile o come materia prima per processi industriali.
Il cippato, come le altre biomasse ligno-cellulosiche, è una fonte rinnovabile in quanto le materie di scarto rappresentano la materia prima per la crescita delle specie vegetali di origine in un ciclo chiuso a scala globale. Condizione necessaria è che il prelievo dalla sorgente sia non superiore all'accrescimento della stessa. Il cippato può essere prodotto da scarti di lavorazioni agricole e forestali o da colture dedicate (short rotation). Il cippato è utilizzato sia per la generazione elettrica che per produrre calore o in forma combinata in impianti di cogenerazione. Può alimentare sia impianti di piccola taglia (pochi kW) che grandi impianti fino all'ordine di diversi MW. Il legno in pellet è un combustibile ricavato dalla segatura essicata e poi compressa in forma di piccoli cilindri con un diametro di alcuni millimetri, tipicamente 6-8 mm.
La capacità legante della lignina, contenuta nella legna, permette di ottenere un prodotto compatto senza aggiungere additivi e sostanze chimiche estranee al legno. Si ottiene, quindi, un combustibile naturale ad alta resa. L'umidità del materiale deve essere compresa in uno stretto intervallo (intorno al 15% m/m) per garantire una corretta pressatura.
La combustione del pellet di legno produce biossido di carbonio e altri inquinanti tipici della combustione delle biomasse solide. Residuo tipico sono gli incombusti, ma in particolare le ceneri, la cui quantità è strettamente dipendente dalla tipologia di biomassa (circa 3% per il legno, 9-15% per paglia).
Grazie alla pressatura, il potere calorifico del pellet, a parità di volume, ma non di peso, è circa doppio rispetto al legno, sul rendimento calorico influisce anche la percentuale di legni duri di origine.
Il pellet è utilizzato come combustibile per stufe di ultima generazione, in sostituzione dei ceppi di legno. Ciò comporta una serie di miglioramenti di tipo ecologico, energetico e di gestione dell'impianto di riscaldamento rispetto alle stufe tradizionali.
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Idroelettrico
L'energia idroelettrica è quel tipo di energia che sfrutta la trasformazione dell'energia potenziale gravitazionale (posseduta da masse d'acqua in quota) in energia cinetica nel superamento di un dislivello, la quale energia cinetica viene trasformata, grazie ad un alternatore accoppiato ad una turbina, in energia elettrica.L'energia idroelettrica viene ricavata dal corso di fiumi e di laghi grazie alla creazione di dighe e di condotte forzate. Esistono vari tipi di diga: nelle centrali a salto si sfruttano grandi altezze di caduta disponibili nelle regioni montane. Nelle centrali ad acqua fluente si utilizzano invece grandi masse di acqua fluviale che superano piccoli dislivelli; per far questo però il fiume deve avere una portata considerevole e un regime costante.
La produzione di energia idroelettrica può avvenire anche attraverso lo sfruttamento del moto ondoso, delle maree e delle correnti marine. In questo caso si parla di energia mareomotrice
Il termine mini idroelettrico si riferisce a centrali elettriche, che sfruttano l'energia idroelettrica, e caratterizzato dal fatto di avere una potenza installata ridotta. La definizione quantitativa di un progetto mini-idroelettrico varia molto, ma di solito, per convenzione, una capacità di generazione che arriva fino ai 10 megawatt (MW) é generalmente accettata come il limite superiore di quello che si definisce mini idroeletrico
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