Guida

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Fonte: Rapporto statistico GSE 2011
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ar
m
m 8
5 Premessa
6 Il ruolo del GSE
Il nostro viaggio inizia così...
16 Impianti idroelettrici
20 Impianti eolici
24 Impianti fotovoltaici
28 Impianti geotermoelettrici
32 Impianti alimentati da bioenergie
36 Una particolare bioenergia: il biogas
40 Impianti a maree, correnti marine e moto ondoso
50 Produzione
lorda di energia elettrica
rinnovabile nell’UE15 nel 2011
52 Classifica dei PaesidaUEfonteperrinnovabile
produzione
53 Acronimi
54 Glossario
Negli ultimi anni si è assistito nel
nostro Paese, così come nel resto del
mondo, al costante progredire dello sviluppo delle
fonti rinnovabili. La crescita dei progetti relativi a tali fonti
è sempre più sostenuta dai vari Governi.
L’utilizzo delle fonti rinnovabili comporta grandi vantaggi sia per
l’ambiente, sia per la diminuita dipendenza dai combustibili fossili
(carbone, petrolio e gas naturale) che sono risorse esauribili.
È diventato così indispensabile indirizzare l’attenzione sulle energie rinnovabili,
ovvero investire sulle tecnologie che ci permettono di sfruttare l’energia solare,
eolica, idraulica, la forza delle maree e il calore della terra, oltre alle bioenergie.
Terra, acqua, aria, fuoco sono il fondamento della vita e proprio dai quattro
elementi naturali traggono origine le fonti rinnovabili che la natura ci ha messo
a disposizione e l’uomo ha imparato ad utilizzare.
Questo opuscolo, pensato per i giovani, è finalizzato alla conoscenza delle fonti
rinnovabili attraverso spiegazioni semplificate, schemi tecnici ed immagini.
Il GSE, mediante questo progetto, continua il suo impegno nella
promozione dello sviluppo sostenibile, con azioni informative
tese a diffondere la cultura dell'uso dell'energia compatibile
con le esigenze dell'ambiente.
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il ruolo del GSE
Il Gestore dei Servizi Energetici (GSE) è una società
del Ministero dell’Economia e delle Finanze, che
sostiene lo sviluppo delle fonti rinnovabili, attraverso
incentivi economici alla produzione energetica da fonti
rinnovabili e con azioni informative volte alla diffusione
di una cultura dell’energia compatibile con le esigenze
dell’ambiente.
Il GSE promuove anche l’efficienza energetica, cioè
l’adozione di comportamenti e misure che consentano
di risparmiare energia (riduzione di perdite e sprechi),
anche in vista del raggiungimento degli obiettivi
comunitari al 2020.
Il Gestore agisce sulla base delle indicazioni del
Ministero dello Sviluppo Economico e dell’Autorità
per l’Energia Elettrica ed il Gas.
È capogruppo di altre 3 società che operano nel
settore energetico con finalità pubblicistiche:
• Acquirente Unico S.p.A. (AU), cui è affidato per
legge il ruolo di garante della fornitura di energia
elettrica alla famiglie e alle piccole imprese;
• Gestore dei Mercati Energetici S.p.A. (GME),
responsabile dell’organizzazione e della gestione
economica del mercato elettrico, dei mercati per
l’ambiente e da ultimo del mercato del gas naturale;
• Ricerca sul Sistema Energetico S.p.A. (RSE),
che opera nell’attività di ricerca strategica nel settore
elettro-energetico.
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Fra le principali attività svolte dal GSE, per promuovere le
fonti rinnovabili e l’uso efficiente dell’energia si annoverano:
• la promozione dello sviluppo sostenibile attraverso
l’erogazione di incentivi alla produzione di energia
elettrica da fonti rinnovabili;
• la qualifica, al 31 dicembre 2011, di 4.621 impianti a
fonti rinnovabili;
• il rilascio di incentivi con il conto energia, al 31
dicembre 2011, per 326.927 impianti fotovoltaici,
cifra destinata ad aumentare significativamente nei
prossimi anni;
• l’acquisto di energia elettrica prodotta dagli impianti
collocandola sul mercato elettrico;
• la costante attività di verifica e di controllo sugli
impianti che beneficiano degli incentivi;
• il riconoscimento degli impianti di cogenerazione;
• la gestione degli stoccaggi virtuali del gas;
• la funzione informativa attraverso i vari strumenti:
sito internet, guide dedicate, contact center, seminari,
pubblicazioni;
• il supporto alla Pubblica Amministrazione per servizi
specialistici in campo energetico;
• la partecipazione attiva ad organismi internazionali;
• il monitoraggio dello sviluppo delle energie rinnovabili
per la verifica degli obiettivi comunitari al 2020;
• l’emissione dei Certificati Verdi, titoli annuali emessi dal
GSE che attestano la produzione di 1 MWh di energia
da fonti rinnovabili.
MISSIONE
Promozione dello sviluppo sostenibile, attraverso l’erogazione di incentivi economici destinati
alla produzione energetica da fonti rinnovabili e con azioni informative tese a diffondere la
cultura dell’uso dell’energia compatibile con le esigenze dell’ambiente.
MSE
MEF
AEEG
Ministero dello
Sviluppo Economico
Ministero dell’Economia
e delle Finanze
Autorità per l’Energia
Elettrica ed il Gas
Direttive
Proprietà 100%
Delibere
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il Nostro viaggio inizia così…
Cos’è l’Energia?
L’energia è il “motore” dell’Universo e si definisce
come “la capacità di un sistema (un uomo, una
macchina, una data quantità di carburante ecc.) di
compiere un lavoro”, ovvero di fare qualcosa, come
ad esempio spostare un oggetto. L’energia non può
essere creata, ma soltanto trasformata in varie forme
(elettrica, chimica, termica ecc.).
L’Energia Elettrica è una forma di energia molto
utile per l’uomo perché facilmente trasportabile da un
posto all’altro con l’aiuto delle linee elettriche
(elettrodotti) e trasformabile in altre fonti di energia.
Cosa sono le Fonti di Energia?
Le fonti di energia sono risorse naturali disponibili
all’uomo. Si distinguono generalmente in fonti fossili
o esauribili e in fonti rinnovabili. Le fonti fossili sono il
petrolio, il gas e il carbone. Tali fonti sono frutto della
trasformazione di sostanze organiche e la loro
formazione ha richiesto tempi molto lunghi e processi
complessi come la fossilizzazione. In quanto sostanze
organiche, queste fonti sono dovute all’azione del Sole.
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L’energia da fonti rinnovabili è l’energia proveniente
da fonti non fossili, vale a dire quella prodotta da Sole,
vento, onde, acqua, calore della terra e bioenergie.
Queste sono le più note fonti rinnovabili, sono
presenti in abbondanza e non necessitano di tempi
lunghi di formazione.
A cosa servono le fonti di energia?
Le fonti di energia vengono utilizzate per produrre
energia, a sua volta trasformabile in varie forme, con
processi che possono creare prodotti di scarto che
inquinano l’ambiente. Le fonti rinnovabili, a differenza
delle fonti fossili, non inquinano quando vengono
trasformate nelle varie forme di energia. Per questo
motivo diversi Paesi del Mondo si sono impegnati ad
aumentare la “quantità” di energia proveniente da fonti
rinnovabili e a ridurre quei gas detti ad effetto serra,
ritenuti responsabili dell’eccessivo riscaldamento del
Pianeta. La scienza ci ha insegnato che i raggi del Sole,
che normalmente riscaldano la superficie terrestre e poi
si disperdono nello spazio, vengono invece intrappolati
da questi gas, provocando un generale surriscaldamento,
come viene schematizzato nell’immagine seguente.
Alcune radiazioni solari sono riflesse
dalla Terra e dall’Atmosfera
L’accumulo di gas serra negli strati medi
dell’atmosfera favorisce l’intrappolamento
dell’energia riflessa delle radiazioni solari
determinando un aumento della temperatura
sulla superficie terrestre.
Ma chi è la “madre” di tutte le Fonti?
Il Sole… perché…
• il Sole alimenta il ciclo dell’acqua, facendo evaporare
masse d’acqua dal mare, che poi ricadono sotto
forma di pioggia o neve sulla terra;
• il Sole dà la possibilità alle piante di crescere grazie
alla “fotosintesi clorofilliana”. Tale processo chimico,
innescato dal Sole, permette alle piante di assorbire
l’anidride carbonica dall’atmosfera e restituire
sostanze organiche (principalmente carboidrati) tra
cui glucosio (zucchero fondamentale per la vita della
pianta) e ossigeno, sotto forma di stomi;
• il Sole, riscaldando in maniera differenziata le masse
d’aria, ne causa lo spostamento generando i venti;
• il Sole, in maniera indiretta, è anche causa delle onde
del mare, dovute all’attrito del vento sulla superficie
dell’acqua;
• il Sole, insieme alla Luna, è causa delle maree per
effetto dell’attrazione gravitazionale;
• la formazione dei pianeti, così come è conosciuta
oggi, è dovuta anche all’attrazione gravitazionale
esercitata dalla nostra stella Sole. Seppure in modo
indiretto, quindi, il Sole ha reso possibile la formazione
della Terra, da cui ricaviamo l’energia geotermica.
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il Nostro viaggio inizia così…
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Come avviene la trasformazione in energia
elettrica e perchè?
Spesso le fonti di energia vengono trasformate in
energia elettrica, tramite centrali (o impianti) di
produzione, che prendono il nome dalla fonte che
trasformano (ad es. se usano il vento si chiamano
impianti eolici, dal nome della divinità “Eolo” che
governava i venti; se usano l’acqua si chiamano
impianti idroelettrici, dalla parola greca che significa
acqua ecc.). Si preferisce usare l’energia elettrica
perché è facilmente trasportabile e trasformabile in
Impianto
di produzione
altre forme di energia. L’insieme degli impianti di
produzione, delle linee elettriche e dei centri di
consumo (case, industrie ecc.) prende il nome di
“Sistema Elettrico”. L’energia elettrica viene poi
ritrasformata, nei vari centri di consumo, in energia
termica, meccanica, luminosa ecc. a seconda della
necessità. Nella figura seguente sono illustrati alcuni
esempi di trasformazione dell’energia elettrica per usi
domestici, ma non vanno certamente dimenticati i
grandi consumatori industriali (le fabbriche), agricoli
e del settore terziario.
Linee Elettriche
(trasporto energia)
Abitazione
(centro di consumo)
Sistema elettrico
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il Nostro viaggio inizia così…
Per far funzionare correttamente il sistema elettrico,
la quantità di energia prodotta deve essere sempre
uguale alla quantità di energia consumata. L'energia
elettrica non si può immagazzinare nelle quantità
necessarie per il sistema elettrico: non esistono tante
batterie che accumulino tutta l’energia che serve al
Pianeta! È necessario, quindi, produrre istante per
istante la quantità di energia richiesta dall'insieme dei
consumatori (case, industrie ecc.) e gestirne il
trasporto in modo che la produzione e il consumo
siano sempre in equilibrio.
Qual è la “classifica” delle fonti rinnovabili?
Alcune fonti rinnovabili sono più adatte di altre a
fornire energia elettrica con continuità al sistema
elettrico: si tratta delle fonti rinnovabili cosiddette
programmabili.
Le fonti programmabili sono quelle di cui si conosce
esattamente quando sono disponibili e con quale
intensità. Al primo posto si possono immaginare le
bioenergie e la geotermia, al secondo posto il Sole e
le maree, al terzo l’acqua ed il moto ondoso e, per
ultimo, il vento. Parlando di disponibilità, invece, il Sole
è sicuramente al primo posto. Altro aspetto
importante per quanto riguarda gli impianti è il loro
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rendimento nel trasformare la fonte in energia
elettrica. La tabella successiva vuole fornire
un’indicazione di massima di quanto ogni tipo di
impianto sia capace di trasformare la sua fonte in
energia elettrica, considerando il numero medio di ore
di funzionamento (prendendo, ad esempio, un
impianto di taglia unitaria pari a 1 MW).
POTENZA (kW) x TEMPO (h) = ENERGIA (kWh)
Impianti FER con potenza pari a 1 MW
Tipo impianto
Produzione Annua
MWh
Eolico
1.700-2.000
Bioenergie
6.000-7.000
Geotermico
7.000-8.000
Idroelettrico
3.000-5.000
Fotovoltaico
1.000-1.400
1 MWh=1.000 kWh
Una famiglia italiana consuma mediamente ogni anno
circa 3.000 kWh = 3 MWh
Cos’è l’efficienza energetica
L’Efficienza energetica è la capacità di sfruttare al
meglio l'energia di cui si dispone, riuscendo a
soddisfare i bisogni - industriali o del cittadino - col
minor consumo possibile di energia, senza
compromettere la qualità del servizio offerto.
Spesso i termini “efficienza energetica” e “risparmio
energetico” vengono utilizzati come sinonimi, ma
esiste una profonda differenza tra loro. Fare efficienza
energetica non equivale solo a “economizzare”, ma a
“fare di più, con meno risorse”. Ad esempio, se
volessimo risparmiare sulle spese di riscaldamento di
un appartamento, potremmo abbassare la
temperatura dei termosifoni (risparmio energetico), con
diminuzione della temperatura interna (sentiremmo
più freddo!). Se invece sostituissimo anche i vecchi
infissi alle finestre, migliorando la coibentazione termica
dell’appartamento con l’esterno, ridurremmo la
bolletta del gas, senza soffrire il freddo, perché
l’ambiente necessita di meno calore per rimanere ad
una temperatura adeguata al periodo dell’anno! In
questo caso abbiamo fatto “efficienza energetica”.
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il Nostro viaggio inizia così…
Come si fa efficienza?
La normativa sta facendo la sua parte: ad esempio,
sono fuori mercato le lampade ad incandescenza che
sprecano molta più energia di quanto non facciano le
lampade a basso consumo e i recenti sistemi led.
La ricerca e l’innovazione per introdurre nuovi materiali
per l’edilizia (coibentazioni e infissi ad alte prestazioni),
impianti termici ad alta efficienza (caldaie a
condensazione, pompe di calore, motori ad alta
efficienza, ecc.), ma anche sistemi di gestione integrata
dei distretti industriali o le innovazioni tecnologiche
nel settore dei trasporti, garantiscono un
miglioramento dell’efficienza in tutti gli ambiti coinvolti.
Quindi, in questo senso, l’efficienza energetica va dalla
scelta dei materiali per la progettazione in edilizia
all’acquisto di apparecchiature o autovetture a basso
consumo energetico, al più complesso sistema di
tecniche e tecnologie che permettono ai distretti
industriali di ridurre il proprio fabbisogno energetico
per l’espletamento delle loro funzioni, pur
mantenendo la stessa qualità di prodotto o di bene
erogato.
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Ed infine, ma non di minore importanza, sono i nostri
“comportamenti consapevoli” come ad esempio:
spegnere gli stand-by delle apparecchiature e
l’illuminazione artificiale quando non serve, regolare in
maniera razionale la temperatura interna degli
ambienti e non aprire le finestre o coprire i
termosifoni, per non disperdere calore nel periodo in
cui gli stessi sono accesi. Anche la scelta dell’acquisto
di un’autovettura o di un ciclomotore può fare la
differenza, unitamente alla buona abitudine di usare i
mezzi pubblici o fare due passi a piedi, ovviando anche
ai problemi di mobilità urbana.
Ma oltre a produrre energia da fonti
rinnovabili cos’altro possiamo fare?
Ognuno di noi può ridurre i propri consumi energetici,
risparmiando energia e perseguendo quindi l’efficienza
energetica. L’Unione Europea ha infatti lanciato per il
2020 una sfida ambiziosa, con gli obiettivi del
"Pacchetto Clima Energia":
• +20% di energia da fonti rinnovabili nei consumi
finali di energia;
• -20% di consumi di energia (rispetto allo scenario
tendenziale) attraverso l'efficienza energetica;
• -20% di emissioni di gas climalteranti in atmosfera.
L’Unione Europea ha assegnato all’Italia un obiettivo
del 17% di energie rinnovabili, a copertura dei consumi
finali di energia entro il 2020, nei tre settori: elettricità,
calore e trasporti.
Nella tabella a fianco si riportano, inoltre, alcuni piccoli
accorgimenti “casalinghi” che tutti potrebbero
adottare per non danneggiare il Pianeta!
Pillole di sostenibilità a casa (www.gse.it)
Prima di uscire di casa, ricordati di spegnere completamente
televisori, stereo, radio o altri piccoli elettrodomestici dotati di stand
by. Se sostituisci le lampadine ad incandescenza con lampadine a
risparmio energetico otterrai una riduzione media dei costi di
illuminazione anche del 70%.
La temperatura ideale del frigo è intorno ai 6-7 gradi e, per
mantenerla costante, evita di aprire e chiudere spesso il frigo. Non
inserire cibi ancora caldi nel frigorifero, attendi che si raffreddino!
Evita l’utilizzo di asciugatrici per biancheria che, per riscaldare l’aria,
consumano molta energia. Fai asciugare i panni al sole e all’aria
aperta e utilizza l’asciugatrice solo se non è possibile farne a meno.
Quando ti lavi le mani, i denti o fai la doccia si possono avere grandi
sprechi dovuti alla cattiva abitudine di lasciare il getto d’acqua disponibile
anche quando non serve. Chiudi il rubinetto mentre ti insaponi, spazzoli
i denti o fai la barba: contribuirai a evitare sprechi inutili di acqua.
Per risparmiare acqua in cucina, lava le verdure lasciandole a bagno in
un recipiente e usa l'acqua corrente solo per un rapido risciacquo.
Puoi riutilizzare l’acqua di lavaggio delle verdure per innaffiare le piante.
Puoi risparmiare sul riscaldamento della casa semplicemente
chiudendo persiane e tapparelle, regolando i termosifoni e isolando
bene le porte e le finestre verso l’esterno. La temperatura dell’aria
nei diversi ambienti non deve superare i 20 gradi; in alcune stanze,
come la cucina e la camera da letto, può essere di qualche grado più
bassa. In inverno, evita di aprire le finestre se in casa fa troppo caldo!
Organizza la raccolta differenziata in modo che sia facilmente
realizzabile da tutti, anche dai più pigri! Informati dal tuo comune
come separare i rifiuti.
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impianti idroelettrici
L’impianto idroelettrico trasforma l’energia potenziale • un’opera di sbarramento costituita da una
dell’acqua in energia meccanica di rotazione della
traversa o una diga, che intercetta il corso d’acqua
turbina che viene convertita direttamente in energia
creando un invaso, che può essere un serbatoio o
elettrica tramite il generatore. L’impianto è costituito da
un bacino, dove viene mantenuto un livello costante
opere civili, idrauliche e da macchinari elettromeccanici.
dell’acqua;
Lo schema impiantistico generale di un impianto • un canale di derivazione che può essere in tutto
idroelettrico, riportato nella pagina seguente,
o in parte in galleria e una vasca di carico
comprende:
solitamente dotata di organi di scarico;
• una o più condotte forzate che convogliano
l’acqua alle turbine idrauliche;
• un impianto di produzione dell’energia elettrica,
in cui sono installate uno o più gruppi turbinageneratore, che scaricano l’acqua turbinata nell’alveo
del corso d’acqua a valle dell’impianto, mediante il
canale di restituzione, senza alcun consumo
dell’acqua prelevata a monte.
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Schema di un impianto idroelettrico
serbatoio
diga
turbina idraulica
condotta forzata
alternatore
trasformatore
rete
canale di restituzione
Solitamente l’opera di presa è dotata di una vasca di calma per la
sedimentazione della sabbia trasportata dalla corrente e di paratoie
di scarico per la pulizia del bacino contro il suo interrimento.
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iMpianti idroelettrici
Gli impianti idroelettrici sono poi classificati in base alla
durata di invaso dell’impianto, ossia al tempo necessario
per fornire al serbatoio un volume d’acqua pari alla sua
capacità utile con la portata media annua del corso
d’acqua che in esso si riversa. Pertanto si parla di:
• impianti a serbatoio con durata di invaso
maggiore o uguale a 400 ore;
• impianti a bacino: con un serbatoio classificato
come “bacino di modulazione” settimanale o
giornaliero, con durata di invaso minore di 400 ore
e maggiore di 2 ore;
• impianti ad acqua fluente: senza serbatoio o che
hanno un serbatoio con durata di invaso uguale o
minore di 2 ore. Sono generalmente posizionati sui
corsi d’acqua o sui canali di bonifica e la loro
produzione dipende dalla portata disponibile nel
fiume o nel canale. Sono ricondotti a questa
categoria anche gli impianti installati negli acquedotti
(in questo caso la turbina idraulica sostituisce la
valvola di dissipazione del carico).
In genere gli impianti con accumulo (a serbatoio o a
bacino) sfruttano un bacino idrico naturale (ad
esempio un lago ad alta quota) o artificiale. Gli
accumuli artificiali sono creati attraverso la
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costruzione di sbarramenti, che in molti casi
consistono in dighe alte anche 100 metri. Gli impianti
con
accumulo
presentano
il
fenomeno
dell’interrimento del bacino, ovvero del riempimento
causato dal trasporto solido dei corsi d’acqua che
alimentano i bacini. Ogni 5-10 anni è necessario
svuotare il bacino per permettere la pulitura
dell’invaso, ripristinando la capacità utile dello stesso.
Gli impianti a serbatoio e a bacino sono impianti
programmabili, perché è possibile regolare
l’utilizzazione dell’acqua nell’impianto tramite la capacità
di accumulo creata da queste opere. Gli impianti ad
acqua fluente utilizzano direttamente la portata utile
disponibile nell’alveo del corso d’acqua senza possibilità
di regolazione della portata all’impianto e sono
pertanto definiti non programmabili.
Tutti gli impianti idroelettrici non possono inoltre
prelevare l’intera portata d’acqua disponibile, ma si
devono attenere al rispetto del Deflusso Minimo
Vitale. Tale parametro indica la quantità minima
d’acqua che non può essere prelevata e che permette
la sopravvivenza degli ecosistemi a valle dell’opera di
presa. Una scala rimonta pesci può essere un ottimo
sistema per garantire il rilascio del Deflusso Minimo
Vitale e permettere ai pesci di deporre le uova nel
loro habitat nativo.
Distribuzione regionale della produzione idraulica nel 2011
L’Italia, ricca di fiumi e di valli che possono fungere da
naturali serbatoi, sfrutta storicamente questa fonte. La
distribuzione regionale della produzione idroelettrica
presenta, come si nota dalla mappa, valori molto
elevati nelle Regioni settentrionali, mentre nelle
Regioni meridionali e nelle Isole i valori sono molto
bassi. Tra le Regioni del Nord si segnalano la
Lombardia, il Trentino Alto Adige ed il Piemonte, che
assieme totalizzano il 60%. Nel centro Italia la Regione
Umbria ha prodotto il 3% del totale.
Tra le Regioni meridionali, l’Abruzzo detiene il primato
di produzione con quota 4%. La Sicilia e la Sardegna
presentano valori molto ridotti.
Produzione in ITALIA:
45.823 GWh
Suddivisione per classe
percentuale della produzione
fino a 1,0
1,1 - 2,0
2,1 - 4,0
4,1 - 8,0
8,1 - 16,0
16,1 - 25,0
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impianti eolici
Un impianto eolico (o parco eolico) è costituito in
generale da uno o più aerogeneratori che trasformano
l’energia cinetica del vento in energia elettrica. Il vento
fa ruotare un rotore, normalmente dotato di due o
tre pale, generalmente in fibre di vetro, collegate ad
un asse orizzontale.
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La rotazione è successivamente trasferita, attraverso un
apposito sistema meccanico di moltiplicazione dei giri,
ad un generatore elettrico e l’energia prodotta, dopo
essere stata adeguatamente trasformata ad un livello
di tensione superiore, viene immessa nella rete
elettrica. La navicella o gondola o genericamente
struttura di alloggiamento contiene i sistemi di
trasformazione (principalmente il moltiplicatore di giri
ed il generatore elettrico) e di controllo della macchina.
Le turbine eoliche sono infine montate su una torre,
sufficientemente alta per catturare maggiore energia
dal vento, evitando la turbolenza creata dal terreno o
da eventuali ostacoli. Infatti, la produzione di energia
elettrica degli impianti eolici risulta proporzionale al
cubo della velocità del vento e piccole differenze nelle
caratteristiche anemometriche del sito possono
tradursi in notevoli differenze di energia realmente
producibile. Inoltre un generatore sia ad asse verticale
che orizzontale richiede una velocità minima del vento
(cut-in) di 3-5 m/s ed eroga la potenza di progetto ad
una velocità del vento di 12-14 m/s. Ad elevate
velocità (20-25 m/s, velocità di cut-off)
l'aerogeneratore viene bloccato dal sistema frenante
per ragioni di sicurezza. Gli aerogeneratori possono
suddividersi in classi di diversa potenza, in relazione ad
alcune dimensioni caratteristiche:
• macchine di piccola taglia (1-200 kW):
diametro del rotore: 1- 20 m;
altezza torre: 10 - 30 m
• macchine di media taglia (200 - 800 kW):
diametro del rotore: 20 - 50 m;
altezza torre: 30 - 50 m
• macchine di grande taglia (oltre 1.000 kW):
diametro del rotore: 55 - 80 m;
altezza torre: 60 - 120 m
per realizzare parchi eolici o “fattorie del vento”, meglio
note come “wind farm”, collegate alla rete di media
oppure di alta tensione.
Gli impianti eolici si distinguono in impianti on-shore
(sulla terraferma) e off-shore (in mare). In Italia esistono
dei progetti di impianto off-shore ma il vero
sfruttamento di questa tecnologia avviene nel nord
Europa. Il parco eolico offshore più grande del Mondo
è ad oggi quello di Thanet (100 pale eoliche di un'altezza
di 115 m, 300 MW), entrato in esercizio a novembre
2011. Occupa una superficie di 35 km2 a 12 km a largo
di Foreness Point, la punta più orientale del Kent.
Le macchine eoliche di piccola taglia possono essere
utilizzate per produrre elettricità per singole utenze o
gruppi di utenze, collegate alla rete elettrica in bassa
tensione o anche isolate dalla rete elettrica. Le macchine
di media e grande taglia sono utilizzate prevalentemente
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iMpianti eolici
pale
PARTICOLARE
moltiplicatore di giri
navicella
navicella
rotore
alternatore
vento
torre
cavidotto
Schema di un impianto eolico
22
trasformatore
rete
Distribuzione regionale della produzione eolica nel 2011
I parchi eolici sono presenti in tutte le regioni italiane.
La produzione eolica è generata principalmente nelle
Regioni meridionali e nelle Isole, mentre nel
Settentrione i valori sono molto bassi. La Sicilia detiene
il primato di produzione con il 24% e insieme alla
Puglia totalizza quasi il 47% di produzione eolica in
Italia. Seguono la Campania, la Calabria e la Sardegna,
con quote rispettivamente del 14%, 13% e 11%.
Produzione in ITALIA:
9.856 GWh
Suddivisione per classe
percentuale della produzione
fino a 0,5
0,6 - 1,0
1,1 - 5,0
5,1 - 10,0
10,1 - 20,0
20,1 - 25,0
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impianti fotovoltaici
La tecnologia fotovoltaica consente di trasformare
direttamente l'energia solare in energia elettrica
attraverso l’effetto fotovoltaico, ossia la proprietà di
alcuni materiali semiconduttori di generare elettricità
se colpiti da radiazione luminosa. Il silicio, elemento
molto diffuso in natura, è il materiale base per la cella
fotovoltaica, dispositivo elementare in grado di
produrre circa 1,5 Watt in corrente continua,
normalmente insufficiente per gli usi comuni. Più celle
sono collegate elettricamente e incapsulate in una
struttura a formare il modulo, componente base
commercialmente disponibile. Più moduli, collegati in
serie e in parallelo, formano le sezioni di un impianto,
la cui potenza può arrivare a migliaia di kW. A valle
dei moduli fotovoltaici è posto l’inverter, che
trasforma la corrente continua generata dalle celle in
corrente alternata, direttamente utilizzabile dagli utenti
o riversabile in rete. I moduli possono essere orientati
verso il Sole su strutture fisse o su strutture in grado
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di seguirne il movimento allo scopo di incrementare
la captazione solare (impianto ad inseguimento). Ogni
kWp installato richiede uno spazio netto di circa 8 –
10 mq per moduli a silicio cristallino complanari alle
coperture degli edifici; occorre invece uno spazio
maggiore per moduli disposti in più file su superfici
piane per ridurre gli ombreggiamenti.
In Italia l’esposizione ottimale per moduli fissi è verso
Sud con un’inclinazione di circa 30-35 gradi: un
impianto fotovoltaico, ottimamente orientato ed
inclinato, può produrre in media dai 1.000 kWh per
kWp installato nell’Italia Settentrionale ai 1.500 kWh
per kWp installato nell’Italia Meridionale.
Le principali applicazioni dei sistemi fotovoltaici sono:
• impianti con sistema di accumulo per utenze isolate
dalla rete;
• impianti per utenze collegate alla rete in bassa
tensione;
• centrali di produzione di energia elettrica collegate
alla rete in media o alta tensione.
Tipologia di pannelli o moduli
Pannelli di silicio cristallino (monocristallino e policristallino): rappresentano la tipologia più diffusa. Le celle policristalline
risultano particolarmente efficienti in termini di conversione della radiazione incidente in energia elettrica.
Pannelli a film sottile con silicio amorfo o altri materiali. I dispositivi a film sottile con silicio amorfo sono realizzati facendo
evaporare alcuni suoi composti con l’idrogeno (il Silano o il Disilano) su supporti rigidi o flessibili come il vetro, la plastica o
la lamiera. Altri materiali innovativi con cui realizzare questi pannelli sono il diselenurio di indio e rame (CIS) e il telloruro di
Cadmio (CdTe). I pannelli realizzati con questa tecnica sono caratterizzati da rendimenti più bassi rispetto al silicio cristallino,
ma hanno prezzi più convenienti e maggiore versatilità di utilizzo. Ulteriore innovazione dei film sottili è la possibilità di
utilizzare celle multi giunzione, in cui vari strati di materiale fotovoltaico sovrapposti sfruttano spettri di radiazione solare
diversi, aumentandone l’efficienza totale.
Pannelli a concentrazione, caratterizzati da apposite lenti o specchi che convogliano in un unico punto l’energia solare.
In genere sono accoppiati a sistemi a inseguimento solare, incrementando di gran lunga il rendimento complessivo del sistema.
Schema di un impianto fotovoltaico
25
iMpianti fotovoltaici
Impianti fotovoltaici a concentrazione (CPV)
Una particolare tipologia di impianti fotovoltaici è
quella a concentrazione, dove la luce solare è
concentrata, tramite sistemi ottici, su celle
fotovoltaiche. Il rendimento è più elevato rispetto ai
sistemi tradizionali fotovoltaici.
Un impianto fotovoltaico produce elettricità per 2025 anni, con poche necessità di manutenzione e una
buona resistenza agli agenti atmosferici. Lo
smaltimento a fine vita non pone particolari problemi.
Un modulo fotovoltaico è, infatti, riciclabile per più del
90%. Silicio, vetro e alluminio vengono riutilizzati come
materie prime secondarie riducendo il fabbisogno
energetico necessario per i materiali vergini. Il Decreto
del 5 maggio 2011 (Quarto Conto Energia) prevede
che dal 30 giugno 2012 tutti i proprietari di impianti
fotovoltaici aderiscano ad un consorzio che assicuri il
recupero dei moduli a fine vita.
26
Esempio di pannello fotovoltaico a concentrazione con il
dettaglio del sistema di raffreddamento.
Distribuzione regionale della produzione fotovoltaica nel 2011
La mappa riporta il contributo regionale alla
produzione italiana da impianti fotovoltaici. Primeggia
la Puglia che con i suoi 2.096 GWh copre il 19% del
totale. A seguire, l’Emilia Romagna (10%) e la
Lombardia (9%).
Produzione degli
impianti fotovoltaici:
10.796 GWh
Suddivisione per classe
percentuale della produzione
fino a 2,0
2,1 - 4,0
4,1 - 6,0
6,1 - 8,0
8,1 - 15,0
15,1 - 25,0
27
impianti geotermoelettrici
Un impianto geotermoelettrico ha la funzione di • sistema di produzione dell’energia elettrica,
trasformare in energia elettrica l’energia termica
condotto di ammissione in turbina, turbinapresente nel fluido geotermico (vapore d’acqua
generatore, trasformatore elevatore e connessione
oppure una miscela di acqua e vapore) che si forma
alla rete elettrica;
grazie al contatto dell’acqua con strati di roccia calda. • sistema di trattamento del vapore esausto,
I bacini sfruttati per la produzione elettrica sono
condensatore e relativa pompa di estrazione
caratterizzati da temperature superiori ai 150°C e
condensato, torre di raffreddamento ad aria, sistema
profondità da poche decine a qualche migliaio di metri.
di estrazione dei gas incondensabili;
Generalmente un impianto geotermoelettrico è • sistema di reiniezione dell’acqua nel bacino
costituito dai seguenti componenti:
geotermoelettrico.
• sistema di raccolta, trattamento e convogliamento
del fluido geotermico fino all’impianto di produzione
dell’energia elettrica (pozzi, sistemi di sicurezza e
sfioro a bocca pozzo, tubazioni di trasporto, sistemi
di separazione acqua-vapore);
28
Possono anche essere presenti sistemi di abbattimento
di alcuni composti presenti nei gas incondensabili
(idrogeno solforato e mercurio), al fine di limitare
l’impatto ambientale dell’impianto.
Le emissioni in atmosfera di questi tipi di impianti
dipendono dalle caratteristiche del fluido geotermico
ma, per unità di energia prodotta, sono comunque
decisamente inferiori a quelle derivanti da impianti
alimentati con combustibile fossile.
29
iMpianti geotermoelettrici
Distribuzione provinciale degli impianti geotermoelettrici nel 2011
Numerosità, Potenza efficiente lorda e Produzione lorda
Regione Toscana
33
Potenza 772 MW
Produzione 5.654 GWh
N° impianti
La carta tematica descrive la distribuzione provinciale
degli impianti geotermoelettrici in Toscana, unica
Regione italiana ove è presente questo tipo di
impianti. Il primato spetta alla Provincia di Pisa nella
quale sono presenti 15 impianti per una potenza
complessiva istallata di 399 MW e una produzione
pari a 3.132 GWh. Le Province di Siena e Grosseto
con 10 e 8 impianti nel loro territorio producono
insieme 2.523 GWh da fonte geotermica.
30
Schema di un impianto geotermoelettrico
31
impianti alimentati da
Le Bioenergie sono l’insieme di Biomasse, Biogas e
Bioliquidi.
Per “Biomassa” si intende “la frazione biodegradabile
dei prodotti, rifiuti e residui di origine biologica
provenienti dall’agricoltura (comprendente sostanze
vegetali e animali), dalla silvicoltura e dalle industrie
connesse, comprese la pesca e l’acquacoltura, nonché
la parte biodegradabile dei rifiuti industriali e urbani”.
Tale definizione include una vastissima gamma di
materiali, vergini o residui di lavorazioni agricole e
industriali, che si possono presentare in diversi stati fisici,
con un ampio spettro di poteri calorifici. Le soluzioni
impiantistiche variano per tipo di biomasse, tecnologia
utilizzata e prodotto finale (solo energia elettrica,
combinata con produzione di calore, solo energia
termica). Ad esempio, la combustione diretta della
biomassa in forni appositi può avvenire in sospensione,
su griglia fissa o mobile, su letto fluido. Carbonizzazione,
pirolisi e gassificazione sono processi più raffinati e
complessi che permettono di ottenere combustibili
intermedi solidi, liquidi e gassosi, più puri rispetto alla
fonte di partenza, facilitando l’esercizio dell’impianto e
32
il rispetto delle normative ambientali. Particolarmente
interessante appare la gassificazione in quanto il syngas
(gas di sintesi) ottenuto ha il vantaggio di essere
versatile, di garantire elevati rendimenti di combustione
ed emissioni più contenute.
Bioenergie
Le centrali termoelettriche alimentate da biomasse
solide o liquide effettuano la conversione dell’energia
termica, contenuta nella biomassa, in energia meccanica
e successivamente in energia elettrica. Le taglie delle
centrali possono variare dalle medie centrali
termoelettriche alimentate da biomasse solide,
solitamente da cippato di legno, sino ai piccoli gruppi
elettrogeni alimentati da biocombustibili liquidi.
Al di là di una fase preliminare di trattamento della
biomassa, gli impianti termoelettrici a biomasse sono
abbastanza simili a quelli alimentati con combustibili
tradizionali.
biomasse in ciclo semplice o combinato con turbina
a vapore;
• impianti termoelettrici ibridi, che utilizzano
biomasse e fonti convenzionali (il caso più frequente
è la co-combustione della biomassa e della fonte
convenzionale nella stessa fornace);
• impianti alimentati da bioliquidi (oli vegetali,
biodiesel), costituiti da motori accoppiati a
generatori (gruppi elettrogeni).
Esistono impianti che generano solo calore, solo
energia elettrica, o entrambe le forme di energia
contemporaneamente. Quest’ultimo uso, detto
Le tipologie impiantistiche più diffuse sono le seguenti: cogenerazione, qualora possibile, è quello più efficiente.
• impianti tradizionali con forno di combustione della Le Bioenergie, se utilizzate all’interno di un ciclo locale
biomassa solida, caldaia che alimenta una turbina a di produzione-utilizzazione nel rispetto del patrimonio
vapore accoppiata ad un generatore;
forestale e della biodiversità, rappresentano una
• impianti con turbina a gas alimentata dal syngas da preziosa risorsa energetica rinnovabile.
33
iMpianti alimentati da Bioenergie
Di seguito la tabella con il potere calorifico inferiore di riferimento dei principali combustibili.
Combustibili tradizionali1
PCI (kcal/kg)
Combustibili rinnovabili2 PCI SS3 (kcal/kg)
Lignite
Carbon fossile
Carbon di legna
Gas naturale
Olio combustibile
Gasolio
Distillati leggeri
GPL
2.500
7.400
7.500
8.250 kcal/mc
9.800
10.200
10.400
11.000
Paglia di grano, segale e orzo
Vinacce
Sansa
Ceduli a rotazione breve
Gusci di noci, mandorle e pinole
Legna
Corteccia
Residui di potatura
1 Fonte BEN
2 Fonte UNI/TS
3 Potere calorico inferiore alla sostanza secca, arrotondato
34
4.200
4.300
4.300
4.400
4.400
4.500
4.600
4.600
Schema di un impianto alimentato a Biomasse
35
una particolare bioenergia:
Il biogas, costituito prevalentemente da metano
(almeno il 50%) ed anidride carbonica, si origina da
fermentazione anaerobica di materiale organico di
origine vegetale ed animale. Si parla di gas di
discarica, gas residuati dai processi di depurazione e
biogas, a seconda dell’origine e modalità di
fermentazione. In effetti tutti i tre tipi di gas indicati
sono dei biogas, ma la loro elencazione separata
mette in evidenza la molteplicità di matrici organiche
da cui il biogas può essere prodotto: rifiuti conferiti
in discarica ovvero frazione organica dei rifiuti urbani,
fanghi di depurazione, deiezioni animali, scarti di
macellazione, scarti organici agro-industriali, residui
colturali, colture energetiche. Il biogas ha un ottimo
potere calorifico dato l’elevato contenuto in metano,
per cui si presta ad una valorizzazione energetica per
combustione diretta, attuata in caldaia per sola
36
produzione di calore, o in motori accoppiati a
generatori per la produzione di sola elettricità o per
la cogenerazione di elettricità e calore. Gli impianti
termoelettrici a biogas effettuano quindi la
conversione dell’energia termica contenuta nel
biogas in energia meccanica e successivamente in
energia elettrica. Nel caso, molto comune, di impianti
alimentati da biogas prodotto nelle discariche
controllate di rifiuti urbani, le parti principali
dell’impianto sono le seguenti:
• sezione di estrazione del biogas da discarica
(pozzi di captazione, linee di trasporto, collettori di
raggruppamento);
• sezione di aspirazione e condizionamento del
biogas da discarica (collettore generale, separatori
di condensa, filtri, aspiratori);
il biogas
• sezione di produzione dell’energia elettrica
(gruppi elettrogeni) e torcia (dispositivo di
sicurezza per bruciare l’eventuale biogas non
combusto nella sezione di produzione energetica).
Nel caso dei biogas non derivanti da discarica, lo
schema impiantistico prevede, al posto della sezione
di estrazione, una sezione di produzione (digestore)
e raccolta (gasometro) del biogas, poi inviato ai
gruppi elettrogeni per produrre energia elettrica.
37
una particolare bioenergia: il biogas
torcia
discarica controllata
pozzi di captazione del gas
collettori del gas
gruppo elettrogeno
aspirazione e
trattamento gas
Schema di un impianto alimentato da biogas
38
trasformatore
rete
Produzione regionale da bioenergie nel 2011
In termini di produzione da bioenergie il Nord Italia
presenta sempre le Regioni con i valori più alti:
Lombardia 21% ed Emilia Romagna 14%, seguono poi
al Sud la Puglia (13%) e la Campania (8%). Tutte le
altre Regioni presentano un contributo variabile a
partire dallo 0,1% della Valle d’Aosta.
Produzione in ITALIA:
10.832 GWh
Suddivisione per classe
percentuale della produzione
fino a 1,0
1,1 - 2,0
2,1 - 4,0
4,1 - 8,0
8,1 - 16,0
16,1 - 22,0
39
impianti a maree, correnti
I movimenti marini che possono fornire, con adeguate Analogamente a quanto avviene per un impianto
tecnologie, energia elettrica rinnovabile sono tre:
idroelettrico tradizionale, una volta aperte le paratie
le maree, le correnti marine e il moto ondoso. che delimitano il bacino, il movimento dell’acqua
uscente dal bacino stesso potrà essere trasformato in
L’azione gravitazionale sul mare compiuta energia elettrica tramite turbine.
costantemente dalla Luna e, in misura minore, dal Sole,
genera le maree: esse nascono dal movimento
orizzontale dell’acqua marina che insegue i corpi celesti.
Come accade per l’impianto di La Rance in Francia,
durante l’alta marea è possibile racchiudere l’acqua
che si accumula nei pressi delle coste, tramite paratie,
all’interno di un bacino artificiale. In questo modo,
durante la bassa marea, il bacino si trova a racchiudere
l’acqua ad un livello superiore a quello del mare.
40
marine e moto ondoso
paratoie
sbarramento
rete
trasformatore
generatore
livello alta marea
turbina bidirezionale
livello bassa marea
fondale marino
Schema dell’impianto a maree (La Rance Francia)
41
impianti a maree, correnti marine e moto ondoso
Le correnti marine si sviluppano fondamentalmente
a causa delle maree e/o della differenza di temperatura
dell’acqua marina.
Tali correnti possono essere sfruttate energicamente
in maniera simile al vento: la corrente fa muovere un
rotore, formato da più pale e collegato ad un asse
verticale montato su una piattaforma galleggiante
ancorata al fondale marino tramite cavi; la rotazione è
trasferita, tramite un moltiplicatore di giri, ad un
generatore elettrico posto all’interno della piattaforma.
Impianto Kobold - Stretto di Messina
42
Schema di un impianto a correnti marine (Kobold)
43
impianti a maree, correnti marine e moto ondoso
La gamma dei dispositivi impiegati per la conversione Sistemi a galleggianti ancorati sul fondale dell’energia del moto ondoso è ampia e diversificata. Archimedes Wave Swing (AWS)
• I sistemi a galleggianti ancorati ai fondali sono
strutture composte da un cilindro cavo, riempito
d’aria, che si muove in verticale al passaggio dell’onda,
mentre la parte inferiore, ancorata al fondale, ha al
suo interno un generatore elettrico che trasforma il
moto verticale del cilindro in energia elettrica.
• I sistemi con apparati galleggianti sono un insieme di
corpi cilindrici galleggianti, collegati da giunti articolati,
posti in mare aperto. Il passaggio dell’onda mette in
moto dei pistoni idraulici interni ai cilindri che
alimentano motori collegati ad un generatore elettrico.
• I sistemi a colonna d’acqua oscillante sono gli unici
impianti a moto ondoso on-shore. Sono costituiti da
una camera in calcestruzzo, posta sulla costa,
all’interno della quale può entrare l’acqua marina: il
livello del mare si innalza e si abbassa per effetto
delle onde, le quali provocano un movimento
dell’aria all’interno della camera.
Di seguito si riporta una breve descrizione dei sistemi
più comuni, classificati in base al principio di
sfruttamento del moto ondoso.
44
Si tratta di una tecnologia off-shore costituita da una
struttura semisommersa, attivata dalle variazioni di
pressione statica derivanti dalle variazioni di quota
della superficie libera delle onde. La parte superiore
della struttura, infatti, è costituita da un cilindro cavo
in acciaio, riempito di aria, che si muove in verticale
sotto l’azione della variazione di pressione esercitata
dal passaggio dell’onda, mentre la parte inferiore della
struttura è fissata al fondale marino. L’aria all’interno
della camera cilindrica si comporta, in altri termini,
come una molla - di rigidezza variabile a seconda che
si aumenti o si riduca la pressione all’interno del
cilindro - che si comprime o si estende a seconda che
la cresta o la valle dell’onda si presenti al di sopra della
parte galleggiante della struttura. Esiste un
realizzazione funzionante di questo tipo di impianto
lungo le coste del Portogallo (Porto), posizionato su
un fondale di circa 40 m di profondità e costituito da
una struttura cilindrica di 9 m di diametro e 18 m di
altezza, con una potenza massima di circa 2 MW.
rete
trasformatore
cavo elettrico
superficie del mare
galleggiante
generatore elettrico lineare
basamento
fondale marino
Schema del sistema AWS
45
impianti a maree, correnti marine e moto ondoso
Sistema con apparati galleggianti - Pelamis
É costituito da un insieme di corpi cilindrici galleggianti
collegati fra loro tramite giunti articolati, posizionati in
mare aperto. Al passaggio dell’onda i giunti si spostano
in maniera ortogonale alla direzione dell’onda stessa
(con movimenti di beccheggio e di imbardata): gli
spostamenti mettono in moto dei pistoni idraulici
interni al dispositivo che alimentano dei motori
idraulici collegati ad un generatore elettrico. I prototipi
finora realizzati sono composti normalmente da 3-4
grossi cilindri collegati tra loro, aventi ciascuno un
diametro di 3,5 m. L’impianto di Orkney, Regno Unito,
ha una lunghezza complessiva di 150 metri per una
potenza di 0,75 MW.
46
modulo
conversione
di potenza
oscillazione Pelamis
verticale e orizzontale
rete
segmento
tubolare
principale
trasformatore
cavo
elettrico
direzione onda
mare aperto
ancoraggio
fondale marino
Schema del sistema Pelamis
47
impianti a maree, correnti marine e moto ondoso
Sistemi a Colonna d’Acqua Oscillante - effetto volano che riduce le fluttuazioni di potenza. Nel
Oscillating Water Column (OWC)
mondo esistono diversi esempi di impianti OWC. In
Europa sono operativi l’impianto di Pico delle Azzorre
Si presentano come strutture semisommerse (Portogallo) e quello sull’isola di Islay (Regno Unito).
generalmente sulla costa, realizzate in acciaio o
preferibilmente in calcestruzzo, costituite da una
camera di captazione all’interno della quale il livello
dell’acqua si innalza e si abbassa ciclicamente per
effetto dell’onda incidente. L’onda ascendente in
entrata provoca una compressione dell’aria presente
all’interno della camera di captazione, nella cui parte
superiore è installata la turbina, che viene così messa
in rotazione. Analogamente, l’onda discendente
provoca una decompressione, anch’essa sfruttata per
mettere in moto la turbina. In questi impianti, infatti,
vengono impiegate turbine unidirezionali in grado di
mantenere lo stesso senso di rotazione (ad esempio
turbine Wells), pur funzionando con due flussi d’aria in
direzioni opposte (compressione e decompressione).
Il funzionamento di tipo pneumatico presenta il
vantaggio di non sottoporre la turbina e le altre parti
meccaniche all’azione corrosiva diretta dell’acqua
marina. Le potenze massime raggiungibili si aggirano
fra 0,5 e 1 MW, con diametri della turbina compresi
fra i 2 ed i 3,5 m, in grado di produrre un apprezzabile
48
trasformatore
turbina ad aria
bidirezionale
mare
onde
camera
di captazione
rete
generatore
compressione/
decompressione
aria
Schema del sistema OWC
49
Produzione lorda di energia elettrica
rinnovabile nell’UE15 nel 2011
Nel 2011 con i suoi 83 TWh, l’Italia sale al 4° posto
tra i paesi dell’UE-15 per produzione lorda di energia
elettrica rinnovabile, dopo la Germania, la Spagna e la
Svezia, superando la Francia.
L’aumento della produzione rinnovabile in Italia, che
passa dai 77 TWh del 2010 agli 83 TWh del 2011, è
trainato dalla produzione solare cresciuta da 1,9 TWh
a 10,9 TWh; è aumentato anche il contributo delle
altre fonti, a meno della produzione idraulica che è
scesa di circa 5 TWh.
50
Produzione UE 15:
610.729 GWh
Fonte IEA
Dati provvisori
Produzione lorda di energia elettrica
rinnovabile nell’UE15 per fonte nel 2011
Analizzando la composizione del mix di produzione
rinnovabile dei paesi dell’Europa dei 15, è possibile
verificare che in Austria, Svezia e Francia la
produzione da fonte idraulica nel 2011 si attesta su
percentuali pari o superiori al 70%. L’eolico è molto
diffuso in Danimarca e Irlanda, ove rappresenta
rispettivamente il 70% e l’81% della produzione
rinnovabile. La Spagna e il Regno Unito si attestano
su percentuali pari a 49% e 45%.
Le bioenergie presentano il peso maggiore nel mix di
produzione rinnovabile di Olanda (57%), Belgio (53%)
e Finlandia (44%). Germania e Italia superano i 10 TWh
di produzione da fonte solare, mentre il geotermico è
rilevante solo in Italia con oltre 5 TWh. La produzione
da maree e moto ondoso è presente solo in Francia
con 0,5 TWh
51
classifica dei Paesi UE per produzione
da fonte rinnovabile
La produzione da fonte solare, eolica e da bioenergie
è quella che negli ultimi anni ha registrato la crescita
maggiore.Tra i paesi dell’UE-15 si riportano i maggiori
produttori dell’anno 2011.
Solare
52
Eolica
Bioenergie
acronimi
GSE
Gestore dei Servizi Energetici - GSE S.p.A.
AU
Acquirente Unico - AU S.p.A.
FER
Fonti di Energia Rinnovabili
GME
Gestore dei Mercati Energetici - GME S.p.A.
RSE
Ricerca sul Sistema Energetico - RSE S.p.A.
53
glossario
Archimedes Wave Swing - AWS (sistemi a
galleggianti ancorati sul fondale): tecnologia offshore, cioè realizzata in mare, che sfrutta le variazioni di
quota della superficie libera delle onde, per movimentare
in verticale un cilindro cavo la cui parte inferiore è ancorata
al fondale marino. Il moto verticale del cilindro viene
trasformato in energia elettrica da un generatore elettrico.
Certificati verdi: titoli annuali emessi da GSE che
attestano la produzione da fonti rinnovabili di 1 MWh di
energia. Produttori e importatori hanno l’obbligo di
immettere in rete energia da fonti rinnovabili, in quantità
pari ad una percentuale del totale dell’elettricità prodotta
o importata l’anno precedente da fonti convenzionali (al
netto di esportazione, servizi ausiliari di centrale e
cogenerazione).
Bioenergie: insieme di biomasse, biogas e bioliquidi.
Biogas: miscela di vari tipi di gas (per la maggior parte
metano e anidride carbonica) prodotto dalla fermentazione
batterica anaerobica dei residui organici provenienti da
rifiuti, vegetali in decomposizione, carcasse in putrescenza,
liquami zootecnici o fanghi di depurazione, scarti dell'agroindustria. Il biogas si forma spontaneamente nelle discariche.
Bioliquidi: combustibili liquidi per scopi energetici diversi
dal trasporto, compresi l'elettricità, il riscaldamento ed il
raffreddamento, prodotti dalla biomassa.
Biomassa: frazione biodegradabile dei prodotti, rifiuti e
residui di origine biologica provenienti dall’agricoltura
(comprendente sostanze vegetali e animali), dalla silvicoltura
e dalle industrie connesse comprese la pesca e
l’acquacoltura, nonché la parte biodegradabile dei rifiuti
industriali e urbani.
54
Chilowatt (kW): multiplo dell’unità di misura della
potenza, pari a 1.000 Watt.
Chilowattora (kWh): multiplo dell’unità di misura
dell’energia, pari a 1.000 Wattora.
Cogenerazione: produzione combinata di energia
elettrica ed energia termica in uno stesso impianto, con il
vantaggio di garantire un significativo risparmio di energia
primaria rispetto agli impianti separati, secondo le modalità
definite dall’Autorità per l’energia Elettrica ed il Gas
(Delibera AEEG 42/02 e s.m.i.).
Corrente marina: massa di acqua marina in movimento
rispetto all'acqua che la circonda e dalla quale si può
differenziare per densità, salinità, temperatura o colore.
Efficienza energetica: capacità di sfruttare l’energia
adottando comportamenti e misure che consentano il
risparmio energetico mediante la riduzione di perdite e
sprechi, ovvero ridurre il consumo di energia a parità di
servizio o prodotto fornito.
Energia: capacità di un corpo o di un sistema di compiere
un lavoro. L’energia non può essere creata, ma soltanto
trasformata in varie forme (elettrica, chimica, termica ecc.)
Energia elettrica: forma di energia molto pregiata in
quanto facilmente trasportabile da un luogo ad un altro per
mezzo delle linee elettriche (elettrodotti).
Energia eolica: Energia cinetica presente nel vento, che
può essere sfruttata per produrre energia meccanica e
elettrica.
Energia idraulica: energia ottenuta a seguito della caduta
dell'acqua attraverso un dislivello; è una risorsa naturale
disponibile ove esista un considerevole flusso costante
d'acqua.
Energia geotermica: energia immagazzinata sotto
forma di calore nella crosta terrestre.
Energia meccanica: energia potenziale o cinetica
posseduta dai corpi posti ad una certa altezza o in
movimento.
Energia rinnovabile: energia proveniente da fonti
rinnovabili non fossili, vale a dire energia eolica, solare,
aerotermica, geotermica, idrotermica e oceanica, idraulica,
biomassa, gas di discarica, gas residuati dai processi di
depurazione e biogas.
Energia solare: energia associata alla radiazione solare.
Rappresenta la fonte primaria di energia sulla Terra.
Energia termica: energia data dal movimento delle
molecole all'interno dei corpi che aumenta con
l'innalzamento della temperatura.
Fonti fossili: fonti disponibili in quantità limitata, quali
petrolio, gas e carbone, derivanti della trasformazione di
sostanze organiche. La loro formazione ha richiesto tempi
molto lunghi e processi complessi come la fossilizzazione.
Fonti rinnovabili: fonti non esauribili e non fossili, quali
sole, onde, vento, onde, acqua, calore della terra e
bioenergie.
Impianto alimentato da bioenergie: impianto che
converte, dopo un trattamento preliminare materia prima,
l’energia termica contenuta nella stessa in energia
meccanica e successivamente in energia elettrica.
Impianto eolico: impianto che trasforma l’energia
cinetica del vento in energia elettrica. I generatori eolici o
aerogeneratori convertono direttamente l'energia cinetica
del vento in energia meccanica, che può essere utilizzata
per il pompaggio, per usi industriali e soprattutto per la
generazione di energia elettrica.
55
glossario
Impianto eolico off-shore: wind-farm costruite in
mare. Rappresenta un’utile soluzione per quei paesi
densamente popolati e con forte impegno del territorio
che si trovano vicino al mare.
Impianto eolico on-shore: wind farm costruite sulla
terraferma, generalmente sui crinali delle montagne.
Impianto fotovoltaico: impianto nel quale le cellule
fotovoltaiche, assemblate in moduli, trasformano la
radiazione solare in energia elettrica, sfruttando le proprietà
fisiche di alcuni semiconduttori come il silicio.
Impianto fotovoltaico a concentrazione: particolare
tipologia di impianto fotovoltaico che raggiunge un
rendimento più elevato rispetto al fotovoltaico tradizionale,
concentrando la luce solare tramite sistemi ottici.
Impianto geotermoelettrico: impianto che sfrutta
l’energia termica presente nel fluido geotermico in energia
elettrica.
Impianto idroelettrico: impianto che raccoglie e
convoglia volumi di acqua da una quota superiore ad una
inferiore allo scopo di sfruttare l'energia potenziale
idraulica, in genere di un corso d'acqua . L’energia
potenziale dell’acqua viene trasformata in energia
meccanica, e l’energia meccanica in energia elettrica.
56
Incentivi alla produzione di energia elettrica da
fonti rinnovabili: incentivazione che viene riconosciuta
dal GSE alla produzione di energia elettrica o alla parte di
produzione che viene immessa in rete da impianti
alimentati da fonti rinnovabili. Le tariffe incentivanti vengono
determinate in relazione alla tipologia di fonte utilizzata per
la produzione dell’energia elettrica, alla potenza
dell’impianto e all’intervento effettuato sull’impianto.
Marea: movimento periodico dell'acqua del mare che si
alza e si abbassa a causa dell'attrazione esercitata dalla Luna
e, in parte, dal Sole.
Mercato elettrico: il decreto di liberalizzazione del
mercato elettrico (il cosiddetto "decreto Bersani"), datato
19 febbraio 1999, ha sancito l'inizio dell'apertura del
mercato elettrico italiano in applicazione della Direttiva
Comunitaria CE 96/92. Con la liberalizzazione completa del
mercato elettrico, le imprese possono identificare fornitori
alternativi all'esistente con cui negoziare elementi
commerciali significativi come prezzo e condizioni di
fornitura.
Modulo fotovoltaico: insieme di più celle fotovoltaiche
collegate in serie e incapsulate in una struttura rigida a
copertura trasparente.
Moto ondoso: movimento più evidente del mare o, più
in generale, di qualunque superficie d'acqua, caratterizzato
da onde e dal loro moto in propagazione.
Oscillating Water Column - OWC (Sistemi a
colonna d’acqua oscillante): strutture semisommerse
realizzate in acciaio o calcestruzzo, all’interno delle quali il
livello dell’acqua si alza e si abbassa ciclicamente per effetto
dell’onda incidente, consentendo l’azionamento delle
turbine unidirezionali, ovvero di turbine in grado di
mantenere lo stesso senso di rotazione pur funzionando
con flussi d’aria in direzioni opposte. La turbina è collegata
con un generatore e quest’ultimo con un trasformatore.
Pacchetto Clima Energia: l’Unione Europea ha lanciato
per il 2020 una sfida ambiziosa che consiste nel
raggiungimento di tre obiettivi: tagliare del 20% le emissioni
di gas a effetto serra rispetto ai livelli del 1990, incremento
al 20% del contributo delle rinnovabili nel mix energetico
dell’Unione Europea; incremento al 20% dell’efficienza
energetica nella UE.
Pelamis (sistemi con apparati galleggianti): insieme
di corpi cilindrici galleggianti collegati tra loro tramite giunti
articolati, posizionati in mare aperto. Gli spostamenti di
questi giunti, al passaggio dell’onda, azionano dei pistoni
idraulici interni che alimentano motori idraulici collegati ad
un generatore elettrico.
Sistema elettrico: complesso degli impianti di
produzione, delle reti di trasmissione e di distribuzione, dei
servizi ausiliari e dei dispositivi di interconnessione e
dispacciamento presenti sul territorio nazionale.
Sviluppo sostenibile: concetto che comprende al suo
interno considerazioni ambientali e sociali, e mira a realizzare
una crescita politico-economica che non comprometta
l’ambiente e assicuri, allo stesso tempo, una equa
distribuzione della ricchezza tra le popolazioni mondiali.
Watt: unità di misura della potenza elettrica.
Wattora: unità di misura di energia. È l’energia fornita dalla
potenza di un Watt per un’ora.
Wind farm (o fattorie del vento): parchi eolici formati
da più aerogeneratori collegati insieme e connessi con la
rete di media o di alta tensione. È necessario distanziare
opportunamente gli aerogeneratori (almeno cinque – dieci
volte il diametro delle pale) per evitare interferenze
reciproche che potrebbero causare cadute di produzione.
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Progetto grafico
Paola Bartolomei
Stampa
Arti Grafiche Tilligraf - Roma
Finito di stampare
nel mese di novembre 2012
su carta naturale ecologica
Fedrigoni Arcoset - Arcoprint 1EW
Pubblicazione fuori commercio
A cura di
Divisione Gestione e Coordinamento Generale
Unità Sviluppo Organizzativo
Si ringraziano tutti i colleghi che hanno collaborato
alla realizzazione della presente Guida
Gestore dei Servizi Energetici - GSE S.p.A.
00197 Roma - V.le Maresciallo Pilsudski, 92
www.gse.it - [email protected]
Questa pubblicazione è stata realizzata utilizzando carta ecologica,
stampa e inchiostro a basso impatto ambientale.
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