Formazione base Burundi
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Il Burundi è uno dei paesi più poveri del pianeta; i suoi abitanti sono circa 8
milioni, il 68% dei quali vive al di sotto della soglia di povertà. Dopo molti anni di
guerra civile, il Burundi è impegnato in un' ingente quanto difficile opera di
ricostruzione del tessuto sociale ed economico nazionale. La maggior parte delle
aree rurali sono completamente senza energia elettrica. Dato il non elevato
costo e il minimo impatto ambientale, l ' energia solare fotovoltaica sembra
essere una scelta appropriata per l' elettrificazione delle zone rurali remote, dove
l ' accesso ai sistemi di altre forme di energia è difficile, se non impossibile. Nel
2009 in Burundi abbiamo effettuato tre sessioni di formazione per i tecnici solari
e una realizzazione di un impianto fotovoltaico nella scuola elementare gestita
dai Padri Gesuiti. La formazione si è tenuta a Kiriri. I corsi si sono svolti tra la
seconda metà del mese di febbraio e inizio marzo, con tre sessioni di
formazione di una settimana ciascuna. Erano presenti alunni provenienti dal
Burundi, dal Ruanda e dal Congo. I requisiti richiesti agli alunni sono stati un '
età di almeno 24 anni, la residenza in uno dei paesi africani ammissibili per la
formazione e una minima conoscenza, per esperienze lavorative pregresse, dei
temi trattati (elettricità, manutenzione, installazione elettrica). Le ore totali di
lezione per ciascun corso sono state 40, suddivise in 14 ore di lezioni teoriche e
26 di lezioni pratiche: offrire ai tecnici degli impianti di energie alternative
rinnovabili la possibilità di realizzare dimostrazioni applicative delle nozioni più
comuni, in particolare nei settori della progettazione, installazione, gestione e
manutenzione di impianti solari fotovoltaici e di produzione di acqua calda è
stato uno degli obiettivi che EFrem ha perseguito con successo.
ENERGIA
capacità di un corpo o di un sistema di compiere lavoro
Movimento
Temperatura
Stato fisico
della materia
1917, Albert Einstein:
E m c2
proprietà della materia stessa
2
2
2
J
N
m
Kg
m
s
m
Kg
m
s
RISORSE
ENERGETICHE
NON RINNOVABILI
RINNOVABILI
da calore
da movimenti naturali
da biomassa
Energia solare
La principale fonte di energia
Il Sole, oltre ad essere
utilizzato dall’uomo per
produrre energia, è
utilizzato in natura
attraverso il processo
della fotosintesi
clorofilliana.
Energia solare
Energia inesauribile
e pulita
Il Sole (dal latino
Sol) è la stella
madre del sistema
solare. Questo
sistema, chiamato
galassia, è formato
da circa 200
miliardi di stelle;
attorno ad esso
orbitano gli otto
pianeti principali.
sole
Il Sole è,
propriamente,
una stella di
dimensioni
medio-piccole
costituita
essenzialmente
da idrogeno
(circa il 74%
della sua massa,
il 92% del suo
volume) ed elio
(circa il 24-25%
della massa, il
7% del volume).
Il sole si trova in uno dei bracci della Via
Lattea, il braccio di Orione. Esso muove
l’intero sistema solare. Il sole è una stella
piuttosto piccola e di bassa temperatura
ed è composto quasi interamente di
idrogeno ed elio. Esso brilla di luce propria
e si ritiene che abbia circa 4,6 miliardi di
anni.
L’energia solare
L’energia solare può essere
utilizzata direttamente: è
un’energia pulita ed
inesauribile, che non inquina
e non contamina, distribuita,
anche se non in modo
uniforme, su tutto il globo.
La potenza di irraggiamento
dei raggi solari è, in media,
di circa 1kilowatt per ogni
m2 di superficie.
Energia solare nel mondo
ENERGIA SOLARE
Essa è una fonte intermittente e variabile,
in quanto legata all’alternarsi del giorno e
della notte, al variare delle stagioni e al
mutare delle condizioni climatiche. Essa è
emessa sotto forma di radiazioni
elettromagnetiche (luce) e consente la vita
sulla terra.
ENERGIA SOLARE NEL
DESERTO
Nel deserto del Sahara e in quello dell’
Arizona, si sono impiantati dei pannelli
solari, perché queste zone della terra sono
più favorite rispetto ad altre, perché sono
colpite maggiormente dall’irraggiamento
solare.
Effetto serra
L'effetto serra è un
principio naturale che si
riferisce alla capacità di
un pianeta di trattenere
nella propria atmosfera
parte del calore
proveniente dal Sole.
L’effetto serra è
indispensabile per lo
sviluppo della vita sulla
Terra perché regola gli
squilibri termici.
EFFETTO SERRA
IL BUCO DELL’ OZONO
Lo ozono è un gas bluastro. Circa il 90 % dell’ozono terrestre
è situato nella stratosfera. Se tutta l’energia emessa dal sole
arrivasse sulla terra senza essere filtrata dalle nuvole e dalla
fascia d’ozono, la vita sulla terra sarebbe impossibile, dato
che questa fascia, da sola, trattiene il 99 % della luce
ultravioletta. Lo strato di ozono sta diventando più sottile,
specialmente sopra l’Antartide, ma nel 1997 ne è stato
coperto un altro sopra il polo nord. Le sostanze chimiche
responsabili del problema sono chiamate “sostanze che
consumano l’ozono” e comprendono molti gas comprendono
molti gas contenenti cloro e bromo. L’unico rimedio possibile
adottabile dagli Stati Uniti per proteggere la fascia d’ozono è
vietare totalmente la produzione e il consumo di cloro, fluoro e
carburi (CFC).
Valore medio di energia solare è di circa 1
kW/m2
In Italia è di 4,5 kW/ m2
“ ”: area necessaria per fornire l'energia
equivalente alla richiesta primaria di energia
attuale
La quantità è enorme ma poco concentrata
raccogliere energia da aree molto vaste per averne quantità significative
Tre sono le tecnologie principali:
Pannello solare
Pannello solare a concentrazione
Pannello fotovoltaico
PRODUZIONE DI ELETTRICITÀ DA
FOTOVOLTAICO
NEI PRINCIPALI STATI EUROPEI
(APRILE 2005) (MW)
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
Portogallo 2,275
Totale 1.004,063
generare
elettricità
USES
(fotovoltaico)
generare
calore
(solare termico)
Il pannello solare
Converte la radiazione
solare in energia
Pannello fotovoltaico
Pannello a concentrazione
è un dispositivo in grado di
convertire l'energia solare
direttamente in energia
elettrica mediante effetto
fotovoltaico ed è impiegato
come generatore di corrente
in un impianto fotovoltaico
è un sistema in grado di
concentrare i raggi solari verso
un ricevitore di dimensione
contenute tramite un sistema di
specchi riflettenti.
Pannello termico
è un dispositivo atto alla
conversione della radiazione
solare in energia termica e al
suo trasferimento, per
esempio, verso un
accumulatore per un uso
successivo.
SILICIO
È il secondo elemento per abbondanza nella crosta
terrestre dopo l'ossigeno, componendone il 27,7%
del peso. Nella sua forma cristallina, il silicio ha
colore grigio e una lucidità metallica. Il silicio è
un elemento molto utile, ed è vitale per molte
industrie. Il diossido di silicio in forma di sabbia e
argilla è un importante ingrediente del cemento e
dei mattoni, ed è molto importante per la vita
animale e vegetale. Le diatomee estraggono la
silice dall'acqua per costruire i muri protettivi
delle loro cellule; gli equiseti lo concentrano nel
fusto della pianta usandolo per conferirgli
robustezza e notevole resistenza alla
masticazione, per scoraggiare gli erbivori
ENERGIA
SOLARE
PRODUZIONE DI
CALORE A BASSA
TEMPERATURA
PRODUZIONE DI
CALORE AD ALTA
TEMPERATURA
CONVERSIONE
FOTOVOLTAICA
SISTEMA A
COLLETTORI
PARABOLICI
SISTEMA A
TORRE
PROGETTO DI
ARCHIMEDE
Produzione a bassa temperatura
È il settore più collaudato e offre buoni risultati.
Vengono utilizzati pannelli solari che sfruttano il
principio dell’effetto serra.
Produzione di acqua
calda nelle abitazioni
per usi sanitari
Riscaldamento di
case, uffici e
scuole
Produzione di
aria calda per usi
agricoli e
industriali
Produzione ad alta temperatura
La tecnologia è quella che utilizza
i collettori parabolici lineari. Negli
impianti termoelettrici solari, i
pannelli sono disposti in serie di
file parallele e lineari lunghe
alcune centinaia di metri. Ogni
collettore, di forma parabolica,
concentra i raggi del sole in un
tubo assorbitore. Il calore
formatosi viene trasportato per
mezzo di un fluido in una stazione
localizzata al centro dell’impianto
solare. Il calore, successivamente,
viene trasformato in vapore per far
funzionare un turbo-generatore
elettrico. La temperatura di
operazione è di 390°.
• Le centrali solari sono
impianti di grandi
dimensioni che
utilizzano l'energia
solare e la trasformano
in energia elettrica.
Esse possono essere
centrali termiche che
utilizzano i pannelli
solari, e fotovoltaiche
che utilizzano invece
moduli fotovoltaici
Questo tipo di centrale solare
immagazzina l'energia solare attraverso
dei pannelli solari che provvedono a
convogliare la luce solare in un liquido.
Questo liquido assorbendo l'energia solare
si riscalda fino a giungere ad ebollizione.
Una volta diventato gas viene convogliato
in una turbina collegata a un alternatore.
La turbina sottrae energia cinetica al gas e
la converte in energia meccanica che
viene utilizzata dall'alternatore per
produrre corrente elettrica. Esiste una
seconda tipologia di centrali che non
utilizza pannelli solari ma specchi. Gli
specchi vengono puntati verso un
serbatoio posto alla sommità di una torre.
La luce concentrata dagli specchi fa
evaporare il liquido contenuto nel
serbatoio che inviato alla turbina e
all'alternatore per generare energia
elettrica. Questa seconda tipologia di
centrale termica consente di raggiungere
temperature maggiori e quindi consente di
utilizzare come liquido altri elementi oltre
Collettori parabolici lineari
•Ciascun collettore è costituito da un RIFLETTORE di forma
parabolica che concentra i raggi solari su un tubo assorbitore
(RICEVITORE) disposto sul fuoco della parabola.
•Un olio minerale pompato attraverso i tubi alimenta una
stazione al centro del campo solare. Il calore così prodotto viene
trasformato in vapore allo scopo di far funzionare un gruppo
TUBO-GENERATORE elettrico. La temperatura tipica di
operazione è di 390°C.
Sistemi a torre
Negli impianti a torre sono
presenti specchi che seguono
il moto del sole, concentrando i
raggi su un ricevitore
posizionato su una torre al
centro dell’impianto. L’interno
del ricevitore è composto da
una miscela di sali fusi che
assorbe il calore e lo accumula
in serbatoi. Il calore raggiunge
una temperatura di 565° e si
trasforma in vapore per
alimentare un turbogeneratore.
Il progetto Archimede
Il progetto Archimede, sulla base di un progetto ideato dal prof Rubbia,
andrà ad incrementare di 20 Megawatt la potenza dell’impianto
termoelettrico di Priolo Gargallo (Siracusa). Questo aumento di potenza,
ottenuto interamente da energia solare, coprirà il fabbisogno annuo di una
cittadina di circa 20.000 abitanti.
3. PROGETTO DI ARCHIMEDE
Il progetto di Archimede è costituito da
una serie di 360 specchi in grado di
convogliare il calore del sole e consentire
la produzione di vapore che, muovendo
delle turbine, produrrà potenza elettrica
pari a 5 MW.
• Una centrale solare è
una centrale elettrica
che utilizza l'energia
solare per produrre
corrente elettrica. Di
questo tipo di centrali
elettriche esistono due
tipologie diverse: le
centrali fotovoltaiche e
le centrali elettriche
termiche
• Un modulo fotovoltaico è un
dispositivo in grado di convertire
l'energia solare direttamente in
energia elettrica mediante effetto
fotovoltaico ed è impiegato come
generatore di corrente in un
impianto fotovoltaico. Può
essere meccanicamente
preassemblato a formare un
pannello fotovoltaico, pratica
caduta in disuso con il
progressivo aumento delle
dimensioni dei moduli, che ne
hanno quindi incorporato le
finalità. Può essere
esteticamente simile al pannello
solare termico, ma ha scopo e
funzionamento profondamente
differenti
La cella fotovoltaica
È la componente principale del sistema fotovoltaico
È costituita da un materiale
semiconduttore
che spesso è il silicio.
Il silicio è compreso tra una faccia di atomi di boro e una di
atomi di fosforo. Nella zona di contatto fra i due strati si
forma un campo elettrico. Quando la cella è esposta alla
luce per effetto fotovoltaico si generano delle cariche
elettriche e così si avrà un flusso di elettroni sotto forma di
corrente elettrica continua.
Le celle fotovoltaiche (pile solari) trasformano
direttamente l’energia luminosa dei raggi solari in energia
elettrica. In esse si sfrutta l’effetto fotoelettrico, per il
quale una piastra metallica, esposta alla luce, emette cariche
elettriche; la piastra è formata da speciali materiali come il
silicio o l’arseniuro di gallio, detti semiconduttori. Per
ottenere un modulo fotovoltaico con una potenza di 50-100
watt è necessario collegare più celle tra loro. Più moduli
collegati formano un pannello, più pannelli una stringa, più
stringhe un campo. L’energia elettrica prodotta da un sistema
fotovoltaico non è costante. La cella fotovoltaica può essere
di varia misure e di varie forme.
Conversione fotovoltaica
Sistemi collegati alla rete
Sono impianti stabilmente collegati alla rete elettrica. La rete
fornisce l’energia richiesta. Il dispositivo detto inverter, trasforma
l’energia elettrica da corrente continua a corrente alternata.
inverter
Sono impianti stabilmente collegati alla rete elettrica.
Nelle ore in cui il generatore fotovoltaico non è in
grado di produrre l’energia necessaria a coprire la
domanda di elettricità, la rete fornisce l’energia
richiesta e viceversa. Un dispositivo, detto
inverter,trasforma l’energia elettrica da corrente
continua prodotta dal sistema fotovoltaico, in corrente
alternata presente sulla rete. Negli impianti integrati
negli edifici vengono installati due contatori per
contabilizzare gli scambi tra l’utente e la rete.
Passive solar building design
Progettazione di
Nella progettazione
di edifici solari passivi, finestre, pareti
edifici
solari passivi
e pavimenti sono fatti per raccogliere, conservare e
distribuire l'energia solare sotto forma di calore in inverno
e respingere il calore solare in estate . Questo si
chiama progettazione solare passiva o di progettazione
climatiche, perché, a differenza di sistemi attivi di
riscaldamento solare, non comportano l'uso di dispositivi
meccanici ed elettrici. La chiave per progettare un edificio
solare passivoèquello di sfruttare al meglio il clima locale.
Tecniche di design solare passivo può essere applicata più
facilmente a nuovi edifici, ma gli edifici
esistenti possono essere adattate o "ristrutturato".
Pannelli spaziali
Una centrale solare
orbitale è un'ipotetica
centrale elettrica
costituita da uno o più
satelliti che tramite celle
fotovoltaiche convertono
la luce del Sole in
corrente elettrica e poi
tramite un'antenna
trasmettono l'energia
ottenuta sotto forma di
microonde o laser.
ADVANTAGES
non inquina
pulita ed inesauribile
distribuita su tutto il globo
DISADVANTAGES
cospicui investimenti di capitale
intermittente
variabile
Vantaggi e svantaggi
vantaggi
• Contributo in conto energia per
20 anni;
• Costi di esercizio e
manutenzione dell’impianto molto
contenuti;
• Alta affidabilità impianto in
quanto non esistono parti in
movimento;
• Possibilità di accesso a strumenti
di finanziamento;
• Possibilità di aumentare
successivamente il numero dei
moduli (modularità del sistema);
svantaggi
• Investimento iniziale molto
elevato;
• Necessità di avere a
disposizione un’elevata superficie
rispetto alla potenza installata;
• Variabilità ed aleatorietà della
fonte energetica (irraggiamento
solare).
PENSIERO PERSONALE
Sicuramente l’energia solare è un’energia pulita e rinnovabile
ed è diffusa in tutto il mondo, ma gli aspetti negativi sono
questi:
- È un’energia discontinua: sparisce di notte e quando il cielo
è nuvoloso
- Gli impianti solari costano ancora molto
- Per produrre molta energia solare è necessario occupare
vaste aree di pannelli solari.
VANTAGGI:
investimento a medio termine
risparmio di idrocarburi e di energia elettrica
mancata emissione di CO2, ossidi di zolfo, di azoto e di pm10
mancata emissione di calore
meno infrastrutture per il trasporto di energia a grandi distanze
diminuzione di disastri ambientali
Pannello solare a circolazione
naturale
Pannello solare a circolazione
forzata
Future Benefit
