Relazione I.P.S.S.A.R "G. Matteotti"

Provincia
di Pisa
Comuni di Pisa – Cascina
Pontedera - Volterra
Con la collaborazione di: Enel SpA – Belvedere SpA – Scuola Superiore S.Anna – UNIPI – Gerresheimer Spa
I Pannelli Solari del “Matteotti”
Classe: 3^ OGA B
IPSSAR G. Matteotti
di Pisa
___________________________________________________________________________________________________
INIZIATIVA “I GIOVANI, L’ACQUA E L’ENERGIA” - ANNATA 2009-2010 – COMPLESSO POLIFUNZIONALE “A. MACCARRONE” – PISA, 19-04-2010 -
CHE COS’ E’ L’ENERGIA?
• L'energia è la proprietà
fondamentale della
materia che si esprime
ogni volta che una forza
"entra in azione", o , come
si dice in termini fisici,
ogni volta che si compie un
lavoro;
• Energia = capacita di un
corpo di compiere un
lavoro
Importanza dell’energia
Senza energia non è possibile nessuna
attività.
L’energia = aria
come la vita non è possibile senza l’aria e
non se ne riconosce il valore così è per
l’energia
LE FONTI DI ENERGIA
Fonti energetiche fossili
•
•
•
Carbone
Petrolio
Gas naturali
Fonti energetiche non fossili
•
•
•
•
•
•
•
•
Energia nucleare
Idroelettrica
Geotermica
Solare
Eolica
Legna, sterco, scarti agricoli
Biogas
Maree, onde
• Gradienti termici marini
LE VARIE FORME DI ENERGIA
•
•
•
•
•
•
•
MECCANICA
ELETTRICA
CHIMICA
TERMICA
IDRAULICA
MAGNETICA
LUMINOSA
Tutte le forme di
energia sono derivate
dal sole: il vento,
l’acqua, le piante ….
IL PROBLEMA ENERGETICO
• Limitatezza delle fonti
energetiche fossili
• Importanza delle fonti
energetiche alternative
• Inquinamento da fonti
energetiche
• Uso razionale dell’energia
Conservazione dell’ Energia
• L’ energia di un “Sistema Chiuso” si
conserva, non si può creare o
distruggere, ma solo trasformarla.
• Ogni trasformazione energetica avviene
in perdita Termica.
Il sole
Radiazione solare
Percorso solare a Pisa San Giusto
Principali usi dell’energia solare:
• Pannello solare termico
• Pannello solare a concentrazione
• Motore solare
• Panello fotovoltaico
Pannello solare termico
• utilizza la radiazione
solare 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
CENTRALI SOLARI
• Utilizza 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
MOTORE SOLARE
È simile al pannello solare, si
raccoglie il calore con degli
specchi che viene ceduto a
gas come il butano o il freon.
Questi gas vaporizzano a
temperature non molto elevate.
I fluidi mettono in moto una
turbina che produce energia
elettrica.
Panello fotovoltaico
• La scoperta dell’effetto
fotovoltaico è stata fata da
Edmond Becquerel (18201891).
• Becquerel stava effettuando
esperienze con una cella
elettronica in cui erano
immersi due elettrodi di
platino, quando scoprì che
l’intensità della corrente
aumentava se si esponeva la
cella alla luce del sole.
Conversione fotovoltaica
• La conversione diretta dell’energia solare in
energia elettrica, realizzata con la cella
fotovoltaica utilizza il fenomeno fisico
dell’interazione della radiazione luminosa con
gli elettroni di valenza nei materiali
semiconduttori, denominato effetto
fotovoltaico.
• Fino a oggi il materiale maggiormente
utilizzato nella costruzione delle celle
fotovoltaiche è stato il silicio cristallino.
• Le celle in silicio se colpite dalla luce
rilasciano elettroni.
Campo fotovoltaico
STORIA
• 2001: iniziativa dell’Assessorato all’Ambiente e
all’Energia della Provincia di Pisa
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Appalto nel dicembre 2001
Potenze fra 1kWp e 20kWp
Obbligo di connessione alla rete
Inizio lavori: giugno 2002
Fine lavori: agosto 2002
Costo euro 155.100,00
Costo unitario euro / kwp 7.750,00
Contributo ministeriale 105.750,00
Quota provincia 49.350,00
Istallazione su
copertura piana
mediante strutture in
acciaio appoggiate
Collegamento alla rete
Enel (scambio sul posto)
240 moduli, potenza nom, unitaria
85Wp, potenza nominale
complessiva 20,4kWp, 151 mq di
superficie netta, 350 mq di
superficie occupata
Produzione energica
attesa: 20.000 kWh/anno
Produzione energetica
registrata 24,593
kWh/anno
Campo fotovoltaico
• Campo fotovoltaico: composto da n.2
stringhe in parallelo
N. moduli 40
─ Potenza 3400Wp
─ Tensione max 360V
─ Corrente max 9.44°
─ Superficie 24.8mq
L’intero generatore conta 6 campi FV
Generatore fotovoltaico
Modulo
- Potenza 85Wp
- Tensione Max 18V
- Corrente Max 4.72°
- Superficie 0.62mq
 Stringa (moduli in serie)
- N. moduli 20
- Potenza 1700Wp
- Tensione Max 360V

Ad ogni quadro
sono connessi 3
campi
Componenti:
6 sezionatori
di stringa
3 interruttori
di inverter
scaricatori per
sovratensioni
atmosferiche
Dimensionamento strutturale
• Struttura in acciaio zincato
• Zavorre in collegamento
cementizio
• Zavorra anteriore 150Kg
• Zavorra posteriore 300Kg
Costi a confronto
MWH:
Ore di utilizzo all’anno
degli impianti
Costo senza Co2
(euro x MWh)
Costo della Co2
(euro x MWh)
Costo totale
(euro x MWh)
Eolico
1.800- 2.100
66- 101
0
66- 101
Fotovoltaico
1.000- 1.400
255- 607
0
255-607
Solare termodinamico
2.000- 2.700
193-362
0
193- 362
Gas ciclo combinato
4.500- 6.500
52- 133
9- 18
61- 151
Carbone
5.000- 7.500
38- 83
19- 38
57- 121
nucleare
7.600- 8.000
44- 67
0
44- 67
Vantaggi
• Estrema semplicità impiantistica
• Emissioni (quasi) 0 durante l’esercizio
• Costi di gestione e manutenzione ridotti
Svantaggi
• Rendimenti ridotti
• Costi di realizzazione
• Consumo di suolo rilevante
• Energia solare intermittente, variabile
Futuro
Reti intelligenti per
sfruttare vento e sole