Energia Pulita

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ENERGIA PULITA

Ci sono diverse forme di energia pulita, ovvero che non producono tonnellate di anidride carbonica dannosa, più o meno efficienti.

Tra queste troviamo:

 

1 - L' IMPIANTO SOLARE FOTOVOLTAICO

 

L' impianto solare fotovoltaico ci permette di trasformare l' energia solare in energia elettrica. Un pannello fotovoltaico è formato dalle cosiddette celle fotovoltaiche che in pratica catturano i raggi del sole per poi trasformarli in energia elettrica pulita.

I VANTAGGI DI UN IMPIANTO SOLARE FOTOVOLTAICO

Per il fotovoltaico ci sono dei vantaggi consistenti. Anche in questo caso utilizziamo un' energia pulita e quindi non inquiniamo. Con il fotovoltaico inoltre non solo si può risparmiare ma addirittura ci si può anche guadagnare rivendendo l' energia al gestore della rete grazie al sistema incentivante denominato "conto energia".

Già, possiamo proprio dire che si tratta di un vero e proprio investimento nel tempo. Nei primi anni di produzione e vendita di energia elettrica andremmo ad ammortizzare le spese mentre negli anni successivi ci sarà un vero e proprio guadagno. Mediamente un impianto fotovoltaico si ammortizza in circa 7/8 anni. La vita media di un impianto fotovoltaico è di circa 25 anni. Facendo un semplice calcolo si capisce che il guadagno durerà svariati anni.

 

IL COSTO DI UN IMPIANTO SOLARE FOTOVOLTAICO

Diciamo subito che i pannelli fotovoltaici sono molto diversi dai pannelli solari termici anche se sfruttano la medesima energia naturale del sole. I pannelli solari sfruttano l' energia del sole per produrre acqua calda mentre i pannelli fotovoltaici trasformano l' energia solare in elettricità.

Anche i costi sono molto diversi ma questo è comprensibile in quanto un impianto fotovoltaico è molto più complesso e composto da vari componenti più costosi. I costi di un impianto fotovoltaico variano a seconda delle esigenze e del tipo di pannello utilizzato. Si può dire che mediamente il costo di un impianto per la produzione di un KW si aggira intorno ai 7/8 mila euro mediamente. Un impianto di 3 KW potrebbe costare circa 20/25 mila euro.

Naturalmente rispetto al solare termico ci sono incentivi più appetibili quali appunto il cosiddetto "conto energia". Ma in cosa consiste questo "conto energia"?. In pratica il conto energia ci consente di rivendere l' energia elettrica in sovrappiù al nostro fabbisogno al gestore della rete elettrica. Il vantaggio sta nel fatto che si può rivendere l' energia prodotta ad un prezzo molto più alto rispetto a quanto ce la rivende il gestore stesso. Ad esempio per un impianto fino a 20 KWp possiamo rivendere il KWh a 0,445.

 

 

 

I VARI TIPI DI IMPIANTI FOTOVOLTAICI

Lasciando perdere i vari tipi di pannello esistenti sul mercato (ce ne sono diversi che variano soprattutto nei materiali utilizzati) possiamo distinguere due generi di impianto fotovoltaico. Abbiamo l' impianto stand-alone e grid-connected.

Il sistema stand-alone è quell' impianto che accumula l' energia prodotta in una sorta di grande batteria (accumulatore). E' un impianto che non è collegato direttamente alla rete; quindi l' accumulatore serve in quei momenti in cui non vi è luce solare. L' impianto stand-alone è meno efficiente del grid-connected ma come si può intuire è indispensabile nel caso di utenze isolate che non possono collegarsi alla rete.

Il sistema grid-connected invece non ha accumulatore in quanto non è necessario. Infatti l' impianto in questione è collegato alla rete elettrica pubblica. Quindi quando il sole manca l' energia elettrica arriva dalla rete. Naturalmente in questo genere di impianto fotovoltaico esiste un contatore che conteggerà appunto l' energia prodotta dal nostro impianto e immessa in rete e quella da noi stessi prelevata dalla rete.

 

 

 

2 – L’IMPIANTO EOLICO

 

L'energia eolica è il prodotto della conversione dell’energia cinetica del vento in altre forme di energia (elettrica o meccanica). Oggi viene per lo più convertita in energia elettrica tramite una centrale eolica, mentre in passato l'energia del vento veniva utilizzata immediatamente sul posto come energia motrice per applicazioni industriali e pre-industriali (come, ad esempio, nei mulini a vento). Di fatto è stata la prima forma di energia rinnovabile, assieme a quella idraulica, scoperta dall'uomo dopo il fuoco (si pensi alla vele delle navi) ed una tra quelle a sostegno della cosiddetta economia verde nella società moderna.

Il più grande svantaggio è rappresentato dalla sua caratteristica intrinseca di intermittenza nella produzione associata alla necessaria presenza della giusta quantità di vento. Tuttavia la sua diffusione in termini di kilowattora prodotti al mondo sta comunque crescendo continuamente nel tempo.

 

 


 

FUNZIONAMENTO E TIPOLOGIE

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Il suo sfruttamento, relativamente semplice e poco costoso è attuato tramite macchine eoliche divisibili in due gruppi distinti in funzione del tipo di modulo base adoperato definito generatore eolico:

 

 

GENERATORE AD ASSE VERTICALE


 

Un generatore eolico ad asse verticale (VAWT, in inglese Vertical Axis Wind Turbines) è un tipo di macchina eolica contraddistinta da una ridotta quantità di parti mobili nella sua struttura, il che le 

conferisce un'alta resistenza alle forti raffiche di vento, e la possibilità di sfruttare qualsiasi direzione del vento senza doversi riorientare continuamente. È una macchina molto versatile, adatta all'uso domestico come alla produzione centralizzata di energia elettrica nell'ordine del megawatt (una sola turbina soddisfa il fabbisogno elettrico mediamente di circa 1000 case).

La velocità del vento cresce con la distanza dal suolo; questa è la principale ragione per la quale i costruttori di aerogeneratori tradizionali spingono le torri a quote così elevate. La crescita dell'altezza, insieme al diametro del rotore che essa rende possibile, sono la causa delle complicazioni statiche dell'intera macchina, che impone fondazioni complesse e costose e strategie sofisticate di ricovero in caso di improvvise raffiche di vento troppo forte.

Si è cercato di ottimizzare molto queste macchine, rendendole molto competitive; gli ultimi prototipi, funzionando in molte più ore l'anno rispetto a quelle ad asse orizzontale, hanno un rendimento complessivo maggiore.

 

 

GENERATORE AD ASSE ORIZZONTALE

 

eo1.jpgUn generatore eolico ad asse orizzontale (HAWT, in inglese Horizontal Axis Wind Turbines) è formato da una torre in acciaio di altezze tra i 60 e i 100 metri sulla cui sommità si trova un involucro (gondola) che contiene un generatore elettrico azionato da un rotore a pale lunghe tra i 20 e i 60 metri (solitamente 3, raramente 2). Esso genera una potenza molto variabile, che può andare da pochi kW fino a 5-6 MW.

Come i generatori ad asse verticale anche quelli ad asse orizzontale richiedono una velocità minima di 3-5 m/s ed erogano la potenza di progetto ad una velocità del vento di 12-14 m/s. Ad elevate velocità (20/25 m/s) l'aerogeneratore viene bloccato dal sistema frenante per ragioni di sicurezza.

Il mulino a vento è un esempio storico di generatore ad asse orizzontale.

 

 

SISTEMA IBRIDO EOLICO-IDROGENO

L'energia eolica ha una natura intermittente, che ha condotto a numerosi metodi di immagazzinamento dell'energia, inclusa la produzione di idrogeno attraverso l'elettrolisi dell'acqua. L'idrogeno è susseguentemente usato a generare elettricità quando la domanda d'energia non può essere sostenuta solo dal vento. L'energia immagazzinata nell'idrogeno viene convertita in energia elettrica attraverso celle a combustibile o con un motore a combustione collegato a un generatore elettrico. In Danimarca, a maggio 2007 è stata costruita la prima centrale europea a eolico-idrogeno.


 

 

 

 

3 – L’IMPIANTO SOLARE TERMICO O PANNELLI SOLARI

 

Gli impianti a collettori solari (o più comunemente conosciuti come pannelli solari) sono quelli al momento più utilizzati nel nostro paese. La tecnologia viene chiamata solare termico e consiste nel trasformare l' energia 

solare in energia termica per il riscaldamento dell' acqua che può essere utilizzata a fini domestici e per riscaldamento.

I VANTAGGI DI UN IMPIANTO SOLARE TERMICO

I vantaggi di un impianto solare termico sono consistenti e credo che possano essere percepiti immediatamente. Innanzitutto è un' energia pulita (dobbiamo veramente pensare ad inquinare un pò meno) ed inesauribile, cosa che non lo è il petrolio o il gas ad esempio.

E' un' energia gratuita in quanto ci viene regalata dal nostro "amico sole". La spesa sta tutta all' inizio ossia nella fase di progettazione ed installazione dell' impianto. Di conseguenza si potranno avere dei notevoli risparmi e credo che anche questo sia abbastanza importante.

 

COSTI E RISPARMI DI UN IMPIANTO TERMICO SOLARE

Abbiamo visto a grandi linee come funziona e si installa un impianto solare termico. Vediamo ora più da vicino quali possono essere i costi per la sua installazione.

Chiaramente i costi dipendono molto dal tipo di pannello scelto ma si può comunque abbozzare un' idea approssimativa dei costi. Ad esempio per un impianto a circolazione naturale da circa 3 mq. con serbatoio di accumulo da 200 litri per l' acqua sanitaria siamo intorno ad una spesa di 2.000 euro circa compresa manodopera e iva.

I costi salgono per impianti a circolazione forzata e per impianti di riscaldamento delle abitazioni o fabbricati in genere. Tuttavia concludendo si può dire che i costi vengono ripagati sicuramente.

Naturalmente dopo che si ammortizzano i costi si incomincia a risparmiare veramente nel senso che il tutto diventa gratuito. Mediamente un impianto a pannelli solari viene ammortizzato in 5/7 annu a seconda dell' impianto scelto.

 

4 - GEOTERMICO


 

L'energia geotermica è l'energia generata per mezzo di fonti geologiche di calore e può essere considerata una forma di energia alternativa e rinnovabile, se valutata in tempi brevi. Si basa sullo sfruttamento del calore naturale della Terra (Gradiente geotermico) dovuto all'energia termica rilasciata in processi di decadimento nucleare naturale di elementi radioattivi quali l'uranio, il torio e il potassio, contenuti naturalmente all'interno della terra (nucleo, mantello e crosta terrestre). 

L'energia geotermica è una forma di energia sfruttabile che deriva dal calore presente negli strati più profondi della crosta terrestre. Infatti penetrando in profondità nella superficie terrestre, la temperatura diventa gradualmente più elevata, aumentando mediamente di circa 30 °C per km nella crosta terrestre (30 °C/km e 80 °C/100 km rispettivamente nel mantello e nel nucleo, si tratta di valori medi, in alcune zone infatti, si possono trovare gradienti decine di volte inferiori o maggiori). I giacimenti di questa energia sono però dispersi e a profondità così elevate da impedirne lo sfruttamento. Per estrarre e usare il calore imprigionato nella Terra, è necessario individuare le zone con anomalia termica positiva dove il calore terrestre è concentrato: il serbatoio o giacimento geotermico. Per ottenere un ottimale riscaldamento di case o serre viene messa in atto l'azione di fluidi a bassa temperatura; invece, per ottenere energia elettrica si fa uso di fluidi ad alte temperature.

Esistono diversi sistemi geotermici, ma attualmente vengono sfruttati a livello industriale solo i sistemi idrotermali, costituiti da formazioni rocciose permeabili in cui l'acqua piovana e dei fiumi si infiltra e viene scaldata da strati di rocce ad alta temperatura. Le temperature raggiunte variano dai 50-60 °C fino ad alcune centinaia di gradi. L'uso di quest'energia comporta vantaggi come l'inesauribilità a tempi brevi, se sfruttata in modo razionale, ed il minor inquinamento dell'ambiente circostante; un certo inquinamento non viene escluso per la possibile immissione nell'area di elementi tossici, come zolfo, mercurio e arsenico presenti nei fluidi geotermali, per questo motivo le aree geotermiche sono sottoposte a verifiche ambientali annuali.

Rivolto solamente ad una produzione di energia termica, è il sistema geotermico a bassa entalpia che sfruttando il naturale calore del terreno con l'ausilio di una pompa di calore riesce a produrre energia termica per l'acqua calda sanitaria e per il riscaldamento degli edifici.

In alcune particolari zone si possono presentare condizioni in cui la temperatura del sottosuolo è più alta della media, un fenomeno causato dai fenomeni vulcanici o tettonici. In queste zone "calde" l'energia può essere facilmente recuperata mediante la geotermia.

La geotermia consiste nel convogliare i vapori provenienti dalle sorgenti d'acqua del sottosuolo verso apposite turbine adibite alla produzione di energia elettrica e riutilizzando il vapore acqueo per il riscaldamento urbano, le coltivazioni in serra e il termalismo.

Per alimentare la produzione del vapore acqueo si ricorre spesso all'immissione di acqua fredda in profondità, una tecnica utile per mantenere costante il flusso del vapore. In questo modo si riesce a far lavorare a pieno regime le turbine e produrre calore con continuità.


 

LE CENTRALI GEOTERMICHE

 

 

Per lo sfruttamento del calore geotermico esistono al mondo ormai da diverso tempo le centrali geotermiche. Il flusso di vapore proveniente dal sottosuolo, liberamente oppure canalizzato tramite perforazione geologica in profondità, produce una forza tale da far muovere una turbina; l'energia meccanica della turbina viene infine trasformata in elettricità tramite un alternatore.

I sistemi geotermici possono essere a vapore dominante, quando l'alta temperatura determina la formazione di accumuli di vapore, o ad acqua dominante, se l'acqua rimane allo stato liquido. Nel primo caso l'energia geotermica può essere utilizzata per produrre energia elettrica, inviando il vapore, attraverso dei vapordotti, a una turbina collegata a un generatore di corrente. Se il fluido non raggiunge una temperatura sufficientemente elevata, l'acqua calda potrà essere utilizzata per la produzione di calore per esempio in impianti di teleriscaldamento.