ISTITUTO PROFESSIONALE “ F.S. CABRINI “ TARANTO
Anno scol.2010/11
ENERGY : SOURCE AND PRODUCTION
ORDER PLEASE!
Primary or secondary?
Energy sources are the result of a long
transformation process that starts with sunlight:
in fact, aside from geothermal power and energy from uranium, all sources
can be traced back to energy coming from the sun.
Primary energy sources are potential
energy resources found directly in nature: the
sun, wind, rivers, mountain lakes, the tides,
the heat of the Earth, coal, natural gas, oil,
uranium, biomass
Secondary energy sources are the result
of transformations made by people through
technological innovations to make primary
energy sources more affordable and
functional to their own needs.
Primary, yes. but…
renewable ornon-renewable?
Renewable sources are always available,
and never run out: nature keeps on producing
them. The sun, the wind, the water in rivers
and lakes, the tides and waves, the heat of
the Earth, and biomass never run out. They
will last as long as our planet does.
Non-renewable sources have very long
regeneration times: in fact, once they are
used, they are considered spent, because
they cannot be renewed on a “human”
timescale. Examples of this are fossil fuels
(oil, natural gas, coal), which formed over
the course of millions upon millions of years.
Uranium was born with our planet itself. The
availability of these resources, although
great, is thus limited. That is why we are
now seeking to differentiate the sources
that are used, leaving room for renewable
sources
QUALI FONTI USIAMO PER PRODURRE
L’ENERGIA ELETTRICA?
Fonte: EIA, International
Energy Outlook 2010
■ Carbone - 42%
■ Gas Naturale - 21%
■ Acqua - 15%
■ Nucleare - 14%
■ Petrolio - 5%
■ Rinnovabili - 3%
L’attuale produzione mondiale di energia
elettrica è basata per il 68% circa sull’uso dei
combustibili fossili. Una previsione: nel 2035, i
combustibili fossili continueranno a coprire la
maggior parte della domanda mondiale di
energia elettrica (65% circa). A livello
mondiale, il carbone seguito dal gas naturale resterà, infatti, la fonte dominante
nella generazione elettrica fi no al 2035.
Questo ha, e avrà, ripercussioni sulle emissioni
di gas serra.
Future low-impact,
high-performance
Prospects
Today, research on energy issues has two
great objectives: producing electricity from
traditional fuels with practically no CO2
emissions, and developing high-efficiency
technologies that will make it possible, right
away, to maximize the use of the sources of
renewable energy, while meeting increasingly
significant energy needs.
Politica energetica “20, 20, 20” dell’UE.
Entro il 2020 gli Stati membri dovranno:
1. aumentare del 20% lo sviluppo e l’utilizzo delle energie rinnovabili;
2. aumentare del 20% l’efficienza energetica, riducendo i consumi;
3. ridurre del 20% le emissioni di gas a effetto serra, anche attraverso le tecnologie
“pulite” applicate al carbone;
4. incrementare l’utilizzo dei biocarburanti nei trasporti.
Le Fonti Energetiche Rinnovabili, FER, (solare
termico, fotovoltaico, eolico,..) stanno vivendo
una stagione di grande sviluppo a livello
mondiale, assumendo un peso sempre
maggiore nella produzione energetica. Queste
fonti energetiche, oltre ad essere inesauribili,
sono ad impatto ambientale nullo in quanto
non producono né gas serra né scorie
inquinanti da smaltire.
Negli ultimi anni la quota mondiale
percentuale di energia prodotta tramite
queste fonti è molto aumentata, (come si
vede nel grafico qui sotto che descrive la
crescita dell’eolico in Italia negli utlimi anni);
sulla base di questo trend le fonti rinnovabili di
energia nei prossimi 10 anni avranno una
crescita senza paragoni, in modo particolare
per l’eolico ed il solare.
Il grafico descrive la crescita dell’eolico in Italia
negli ultimi anni
Interessanti sono anche i numeri del fotovoltaico, ad esempio, in Italia nel
2009 sono stati installati 730 MWp, in Francia 185 MWp, in Germania 3000;
questi possono essere considerati dei risultati di incremento eccezionali, se si
considera che in tutto il mondo nell’anno 2008 l’installato fotovoltaico
aveva raggiunto i 5.600 MWp.
La regione italiana con una maggiore produzione di energia eolica
è la Puglia, da sempre all’avanguardia nel campo delle rinnovabili,
e in special modo proprio dello sfruttamento del vento per la
creazione di energia pulita
THE WIND AND THE WIND FARMS
The wind’s kinetic energy can be
transformed into:
■ mechanical energy: for centuries,
people have harnessed the wind to drive
hydraulic pumps and turn their windmills;
■ electricity: a relatively recent acquisition.
The first wind plant was built in 188788 in the United States: since then,
technology has made giant leaps forward..
Special farms
Wind farms consist of a number of wind
turbines connected to one another and to the
electricity distribution grid.
The wind rotates the blades on these modern
windmills, which convert kinetic energy directly
into electric energy.
Ecco gli elementi che costituiscono un aerogeneratore:
1. la torre sostiene le pale e la navicella;
2. il rotore (le pale vere e proprie) è fi ssato alla
navicella tramite un mozzo e trasforma l’energia
cinetica del vento in energia meccanica. Le
attuali turbine eoliche hanno un rotore a tre
pale, che permette di ridurre la superfi cie delle
singole pale senza diminuire l’area complessiva
che sono in grado di spazzare. Le pale si
orientano diversamente a seconda della velocità
del vento e in attesa della corrente d’aria
assumono una posizione di taglio, anziché rimanere
nella confi gurazione di arresto;
3. la navicella è montata in cima alla torre e contiene,
tra gli altri: il moltiplicatore di giri che
trasforma la rotazione lenta delle pale in una
più veloce; il generatore elettrico che trasforma
l’energia meccanica in energia elettrica a
media tensione (centinaia di V); il sistema di
controllo.
A terra è invece collocato il trasformatore che innalza
la tensione (migliaia di V) dell’energia elettrica
generata nella navicella prima di immetterla
nella rete di distribuzione.
L’energia a casa mia.
Le mini-pale
Gli impianti eolici di piccola taglia (da 1 a 200
kW con un’altezza che varia da 2 a 60 metri)
possono essere installati sui tetti o a terra
anche dai singoli cittadini. Sono utili per
imbarcazioni,camper, piccole utenze isolate,
abitazioni, esercizi commerciali, aziende
agricole, piccole e medie
imprese. La connessione alla rete elettrica
nazionale non è indispensabile: gli impianti di
piccola taglia lavorano, infatti, anche in
modalità stand alone rifornendo utenze
isolate.
L’offshore
L’energia eolica off shore viene prodotta da turbine
installate in mare aperto. Nelle zone di bassa e media
profondità le turbine vengono poggiate o fissate al
fondale marino. Nelle zone di alto fondale (oltre i 50
m di profondità) si punta invece a realizzare piattaforme
galleggianti opportunamente ancorate. I vantaggi
dell’off shore sono legati al ridotto impatto visivo e alla
maggiore capacità produttiva grazie a condizioni di
vento più costante. Si contrappongono però i maggiori
costi di progettazione, costruzione e manutenzione: gli
impianti, infatti, devono resistere non solo al vento ma
anche alle onde e sono più difficilmente raggiungibili.
.
La Puglia è la prima regione in Italia a ottenere
grandi risultati nel settore eolico con una
potenza istallata di 1158 MVA (mega volt
ampere)
Entro il 2020 investimenti e impianti sono
destinati a crescere in misura notevole.
PARCHI EOLICI IN PUGLIA
TRICASE
MARTINA FRANCA
PRACTICAL SECTION
Il vento solleva-pesi
Qual è l’obiettivo? Dimostrare che dall’energia
del vento si ottiene lavoro meccanico.
Cosa occorre?
• 1 girandola. Per costruirne una...
• 1 asta leggera e resistente.
• 1 vecchio secchiello di plastica o un altro
contenitore cilindrico di almeno 20 cm di
diametro.
• 1 punteruolo o altro attrezzo appuntito per
bucare
il secchiello.
• Nastro adesivo.
• 1 piccola scatola di latta o un altro oggetto
leggero
da riempire.
• 1 spago sottile.
• 1 phon.
Cosa fare?
Fase A. Costruire
1. Fissare l’asta leggera all’asse attorno al quale
ruota la girandola, in modo tale che formino
insieme un unico “rotore” come nel disegno.
2. Forare, facendo attenzione, il secchiello dai due
lati e infi lare l’asse attraverso il cilindro per rendere
stabile la turbina che abbiamo costruito.
Attenzione! L’asse orizzontale deve uscire oltre
il cilindro dal lato opposto della girandola.
3. Fissare la scatola di latta allo spago e fissare lo
spago all’estremità dell’asse opposta alla girandola.
4. Accendere il phon e mettere in moto la girandola.
Fase B. Osservare e rispondere
Cosa accade quando la girandola si mette in moto?
Cosa succede se si soffi a sulla girandola da varie distanze?
Cosa succede se si riempie la scatola o, in altre parole,
variando il peso cosa capita?
Fase C. Tirare le somme
La turbina produce energia meccanica che mette in
moto l’asse. Quest’ultimo, ruotando, solleva il peso.
Se il peso aumenta è necessario collocarsi più vicino
alla turbina per sollevarlo.
