Energia elettrica

 


Energia elettrica

 

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ENERGIA   ELETTRICA

L’energia elettrica è la forma di energia più versatile e comoda da utilizzare.
Essa si trasforma facilmente in energia cinetica ( motore elettrico ), termica (stufe, forni ….. ), luminosa etc.
E’ facile da trasportare  ( basta un filo ), non è rumorosa e non inquina sul posto di utilizzo.
Oggi tutto funziona elettricamente ( industrie, treni, metropolitane, telecomunicazioni …..) se manca l’energia elettrica il mondo si ferma.

Mentre l’energia fornitaci dalle varie fonti energetiche è detta PRIMARIA perché tratta direttamente dalla natura, l’energia elettrica è detta SECONDARIA perché ottenuta trasformando l’energia primaria.
Essa viene fabbricata nelle  centrali elettriche, che sono di vario tipo, a seconda dell’energia primaria che utilizzano.

 

COME FUNZIONANO I GENERATORI ?
Dinamo e alternatori sono costituiti da una parte ruotante detta  rotore  e da una parte fissa detta statore. 
Se il rotore gira, nello statore si crea energia elettrica.
Sono molto simili alla dinamo della bicicletta.

 

CHE SUCCEDE NELLE CENTRALI ELETTRICHE ?
Il problema, dunque, è quello di fare girare il rotore del generatore.
Il rotore è accoppiato con una TURBINA ( che possiamo immaginare come una ruota con le pale ). Si sfrutta una fonte di energia primaria ( petrolio, carbone, acqua, sole etc.) per fare girare la turbina, questa fa girare il rotore del generatore e nello statore si crea energia elettrica.


CENTRALI  IDROELETTRICHE

 

Sfruttano l’energia potenziale dell’acqua che si trova in alto, in una diga. 
Mediante grossi tubi ( condotte forzate)  l’acqua cade e investe le pale di una turbina idraulica mettendola in rotazione. La turbina fa girare l’alternatore e si genera energia elettrica.
Ci sono centrali che sfruttano, invece, l’energia cinetica dell’acqua di un fiume che scorre.
Nelle centrali di pompaggio l’acqua viene raccolta in un apposito bacino inferiore e durante la notte, quando c’è meno richiesta di energia elettrica, viene pompata nel bacino superiore: di notte il generatore funziona come un motore elettrico e fa girare delle apposite pompe.

VANTAGGI

  • Non sono inquinanti
  • L’acqua è una fonte rinnovabile e non costa niente
 

SVANTAGGI

  • Utilizzabili solo dove c’è l’acqua
  • Hanno poca potenza per cui producono molta meno energia rispetto alle centrali termoelettriche
  • La costruzione della diga deturpa il paesaggio
  • Ci sono grossi pericoli per le popolazioni che vivono a ridosso delle dighe (disastro del Vajont)
  • Solo il 3% dell’energia  elettrica mondiale è  di tipo idroelettrica
  


EVOLUZIONE DELLA RUOTA IDRAULICA

Dai tempi più remoti l’uomo ha sfruttato la forza dell’acqua. Nel medioevo, ad esempio, la ruota idraulica azionava i mulini ad acqua oppure serviva per irrigare i campi.

 

 


La ruota idraulica andò in disuso con l’avvento
della macchina a vapore, ma tornò ad evolversi
con lo sviluppo dell’energia elettrica,  
trasformandosi nelle moderne turbine.

 


CENTRALE TERMOELETTRICA

 

In questo tipo di centrale si bruciano combustibili fossili ( petrolio, carbone, gas…..) per produrre vapore ad alta pressione.  Questo fa girare una turbina a vapore, collegata al solito generatore.
All’uscita della turbina il vapore viene raffreddato nel condensatore e diventa acqua che viene rimandata nella caldaia.

 

 

VANTAGGI

  • Molto potenti, producono grandi quantità di energia elettrica
  • Gli impianti non sono molto pericolosi
  • Fornisce il 94% dell’energia elettrica mondiale
 

SVANTAGGI

  • Sono le più inquinanti, soprattutto se il combustibile usato contiene zolfo
  • Emettono ossidi di zolfo, di carbonio, di azoto, ceneri volanti , anidride carbonica etc.
  • Richiedono appositi depuratori dei fumi
  • I combustibili fossili prima o poi finiranno
  

 

CENTRALI NUCLEARI


Le centrali nucleari funzionano come le centrali termoelettriche, solo che il calore per produrre il vapore deriva da una reazione nucleare di fissione utilizzando l’uranio 235.
Alcune centrali sono dette autofertilizzanti, perché nel loro ciclo di funzionamento producono plutonio, elemento fissile artificiale, che può essere riutilizzato nelle stesse centrali.

 

VANTAGGI

  • Con una piccola quantità di uranio producono enormi quantità di energia elettrica: 1 grammo di uranio = 2 tonnellate di petrolio circa
  • L’energia così prodotta costa molto meno di quella prodotta col petrolio
  • Bruciando meno petrolio si riducono le sue emissioni nocive
 

SVANTAGGI

  • Producono scorie radioattive difficili da smaltire
  • Pericolo di incidenti (fusione del nocciolo del reattore) con fughe radioattive pericolose e mortali per l’ambiente e per l’uomo (ricorda Chernobyl in Ucraina nel 1986)
  • Elevato consumo di acqua di raffreddamento
  • Dopo circa 25 anni tali centrali devono essere dimesse, isolate e non sono più riutilizzabili
  

 


ENERGIE  ALTERNATIVE

I combustibili fossili prima o poi finiranno e l’energia nucleare presenta grandissimi problemi. Attualmente le centrali che sfruttano il vento, il sole, le maree, la biomassa etc. sono costose e producono poca energia.
Però hanno il vantaggio di essere rinnovabili e non inquinanti. Si stanno facendo, comunque, sempre più progressi nel tentativo di renderle più convenienti economicamente.

 

NEL FUTURO:

  • Se si riuscirà a realizzare la fusione nucleare controllata l’umanità avrà infinita energia a disposizione, altrimenti l’uomo dovrà vivere con la poca energia fornita dalle fonti alternative e non inquinanti.
  • Si pensa anche di realizzare una stazione orbitale, avente una superficie di alcuni Km2 interamente rivestita di celle fotovoltaiche. L’energia elettrica da essa prodotta verrebbe inviata sulla terra sotto forma di microonde. La stazione è praticamente fattibile e potrebbe crescere in dimensioni e potenza perché progettata in moduli agganciabili tra loro.
  • Per ritardare l’esaurimento dei combustibili fossili e limitare l’inquinamento dell’aria, sempre più grave, occorre, intanto, risparmiare al massimo i consumi di energia, evitando gli sprechi e costruendo dispositivi sempre più efficienti.

CENTRALE    SOLARE  TERMODINAMICA

In questa centrale ci sono tanti specchi orientabili (eliostati) che riflettono i raggi solari concentrandoli su una caldaia posta alla sommità di una torre.
Nella caldaia si forma vapore ad altissima temperatura (500°C) che
viene inviato ad un’apposita turbina, che aziona un generatore. 

SVANTAGGI

  • Molto costose e poco produttive (sono state abbandonate)
  • Non producono di notte o con il cielo nuvoloso
  • Necessitano di spazi molto ampi che alterano il paesaggio
  


CENTRALE  SOLARE  FOTOVOLTAICA

 

Un grande numero di CELLE FOTOVOLTAICHE trasformano la luce direttamente in energia elettrica, come avviene anche in  alcune calcolatrici,  nei satelliti artificiali, nei posti SOS delle autostrade etc.

 

SVANTAGGI

  • Costosissime
  • Non producono senza sole
  • Non convenienti per costruire una centrale (ma sono in grande evoluzione)
 


CENTRALE   EOLICA

Il vento è una delle più antiche fonti energetiche usate dall’uomo, basti pensare ai velieri, ai mulini a vento  etc. 


L’energia del vento può essere trasformata in energia elettrica attraverso  aerogeneratori che sono l’evoluzione degli antichi mulini a vento.
Il vento investe il rotore, costituito da una grande elica, cedendo   parte della sua energia cinetica. Il rotore, attraverso opportuni ingranaggi, fa girare il generatore elettrico.
In Italia ci sono impianti sperimentali in Sardegna, con torri alte circa 25 metri ed eliche del diametro di 32 metri.

 

 

SVANTAGGI

  • Producono poca energia
  • Sfruttabili solo nelle zone ventose
  • Il vento deve avere una velocità minima di 12 Km/h e massima di 65 Km/h
  • Sono incostanti perché il vento potrebbe mancare
  

 


CENTRALE  MAREOMOTRICE

Una diga chiude un bacino, che viene riempito e svuotato dall’alternarsi delle maree, secondo il principio dei vasi comunicanti.  Il movimento dell’acqua aziona le turbine che funzionano sia quando l’acqua entra nel bacino, sia quando esce verso il mare. 
Una centrale di questo tipo si trova a Rance,  nel nord della Francia, sull’estuario dell’omonimo fiume. La diga è lunga circa 730 metri e alta 27 ed equipaggiata con 24 turbine. Funziona per 4 ore al giorno.

 

 

 

SVANTAGGI

  • Sfruttabili solo dove le maree sono vistose  ( dislivello minimo di circa 10 metri )
  • Non sono molto convenienti economicamente e sono poco diffuse
  

 


CENTRALE  GEOTERMICA

Funziona come la centrale termoelettrica. Il calore naturale della terra fa evaporare l’acqua piovana delle falde sotterranee.  Perforando il sottosuolo si preleva il vapore.
La centrale geotermica funziona come quella termoelettrica: in Italia ci sono impianti a Larderello, in Toscana, dove il vapore dei soffioni boraciferi viene sfruttato per azionare direttamente le turbine collegate ai generatori.  All’uscita della turbina il vapore viene raffreddato in un condensatore e  diventa acqua che viene dispersa nel terreno. I gas di scarico, invece, vengono raffreddati in apposite torri di raffreddamento e dispersi nell’atmosfera.

I geyser islandesi  ( getti di acqua calda e vapore ), invece, sono più difficili da utilizzare per la produzione di energia elettrica, mentre sono ottimi per il riscaldamento, anche di intere città.

VANTAGGI

  • Molto meno inquinanti del petrolio
  • Si risparmia petrolio e inquinamento da petrolio
  • Non sono impianti molto pericolosi per l’ambiente e per l’uomo
 

SVANTAGGI

  • Il calore geotermico non è sfruttabile ovunque
  • Il vapore è comunque associato a sostanze tossiche (boro, arsenio) e ad una certa quantità di inquinanti.
  • Hanno poca potenza e producono poca energia

LA  BIOMASSA

Sono tutti i prodotti di scarto provenienti dal regno vegetale ed animale (quindi anche gran parte dei rifiuti RSU ed agricoli). Anche se non esistono vere e proprie centrali elettriche che sfruttano la biomassa, questa è una risorsa energetica in evoluzione e, comunque, può servire a produrre piccole quantità di energia elettrica o contribuire a risparmiare petrolio nelle centrali termoelettriche. Vediamo come.
Ci sono vari modi per utilizzare la biomassa:

PRODUZIONE DI BIOGAS
Scarti vegetali e liquami di animali vengono fatti fermentare in appositi DIGESTORI ANAEROBICI     ( ad opera di microbi anaerobici, cioè che vivono in assenza di ossigeno). La fermentazione produce due prodotti:  biogas e fanghi.

 

Il biogas, che contiene soprattutto metano, viene utilizzato per riscaldamento, combustione diretta, autotrazione e produzione di energia elettrica da impiegarsi all’interno della stessa azienda agricola.
I fanghi si possono utilizzare come fertilizzanti per le colture agricole.
Questa tecnica è importante anche per l’aspetto ecologico: nei grandi allevamenti le deiezioni degli animali hanno un enorme potere inquinante ( le deiezioni di un maiale sono venti volte più inquinanti di quelle di un uomo e dieci volte più di quelle di un bovino). Con questa tecnica, invece, diventano utili. L’azienda potrebbe diventare energicamente autosufficiente.

 

PRODUZIONE DI ETANOLO

Dalla fermentazione di vegetali ricchi di zuccheri, come la canna e
la barbabietola da zucchero, si può ricavare etanolo, un idrocarburo da utilizzarsi al posto della benzina
In alcuni paesi si stanno sperimentando coltivazioni di vegetali a crescita rapida da utilizzare per questo scopo.

 

CO – COMBUSTIONE

E’ la combustione dei rifiuti solidi urbani ( RSU ) , opportunamente trattati per eliminare i metalli e gli altri rifiuti incombustibili, nelle caldaie delle grandi centrali termoelettriche.  Con questa tecnica i rifiuti vengono mescolati con il combustibile normale.
Naturalmente bisogna tener conto dei gas inquinanti che si generano con la combustione.
La Svezia e la Germania inceneriscono  circa il 40% dei RSU, la Francia il 35%, l’Italia solo l’8%, mentre il resto va a finire nelle discariche!

 

 

 

 

TRASPORTO E DISTRIBUZIONE DELL’ENERGIA ELETTRICA

Le centrali elettriche di solito vengono costruite nelle vicinanze della fonte energetica da esse utilizzata. Così troveremo le centrali idroelettriche vicino ai fiumi o in montagna, le centrali termoelettriche là dove è facile rifornirsi di petrolio, gas o carbone etc.
Gli alternatori producono energia elettrica a tensioni comprese tra 6.000 Volt e 25.000 Volt. Siccome è più conveniente trasportare l’energia elettrica ad alta tensione ( ci vuole un cavo più sottile ) appositi trasformatori elevano la tensione a valori anche di 400.000 Volt.
L’energia, trasportata dagli elettrodotti, arriva  nelle vicinanze delle città, dove ci sono impianti detti stazioni di trasformazione.
Qui appositi trasformatori abbassano la tensione a circa 11.000 Volt e l’energia viene trasportata fino alle cabine di trasformazione  ( o di distribuzione ) che si trovano in prossimità di industrie, paesi etc. 
Nelle cabine di trasformazione la tensione viene ulteriormente abbassata fino a 220 Volt se deve servire le abitazioni o a 380 Volt se deve servire fabbriche e industrie.
Ricorda che le ferrovie e i filobus cittadini funzionano con corrente continua e non con corrente alternata.

 

Fonte: http://www.garibaldigenzano.net/enelettricaWEB.doc

 

Autore del testo: non indicato nel documento di origine

 


 

Energia elettrica

Un po' di Storia

 

Più di un secolo fa, Edison combatteva perché la distribuzione di energia elettrica fosse in continua. Nella Storia della tecnologia si parla di "guerra delle correnti" per indicare quella contesa, tecnologica e commerciale, che fra fine 800 e inizi del 900 si ebbe negli Stati Uniti, fra distribuzione in cc e distribuzione in ca.
La prima sostenuta da Edison, la seconda da Tesla e Westinghouse.
Edison, per avvalorare la sua tesi, si rifaceva alla maggior pericolosità della corrente alternata.
La prima sedia elettrica fu inventata a scopo propagandistico da un collaboratore di Edison, e si tentò di coniare la parola "westinghousing" per indicare la folgorazione elettrica. Non solo: organizzò l'esecuzione pubblica di una elefantessa da circo per dimostrare la pericolosità della corrente alternata.
Tuttavia, le sempre maggiori richieste di energia elettrica per l'industria, la necessità di utilizzare come fonte primaria l'energia idroelettrica distante dal luogo di utilizzo di energia, gli incendi causati dal surriscaldamento dei cavi, resero evidente che l'unica strada praticabile era quella della corrente alternata. Grazie al trasformatore, inventato in Francia ma studiato e migliorato da Galileo Ferraris, si poteva alzare la tensione, portare l'energia a grande distanza con piccole perdite e poi riabbassarla alla tensione di utilizzo, con molta efficacia. Tesla portò questi concetti dall'Europa negli Stati Uniti, e furono subito recepiti dall'industriale Westinghouse. Dopo qualche anno di contesa, anche la Edison (che poi diventò General Electric) dovette passare alla corrente alternata (6367)


Edison perse dunque la sua battaglia e per la distribuzione dell'energia elettrica si è affermata la corrente alternata. Macchina fondamentale da questo punto di vista è il trasformatore che permette di variare "facilmente" il valore della tensione. Il trasformatore funziona in corrente alternata. La A.C. ha dunque i pregi che la D.C. non ha. E' però vero anche il viceversa. Le innumerevoli apparecchiature elettroniche che utilizziamo necessitano della continua. Ma i motori ad induzione funzionano e funzioneranno sempre in alternata. Nell'industria la fanno da padroni perché sono i più semplici e robusti. Anche le macchine sincrone, che producono l'energia elettrica nelle centrali, hanno meno problemi dei generatori a corrente continua. Se si utilizzasse la continua, ammesso  di avere dispositivi di potenza per elevare ed abbassare la tensione con la stessa facilità consentita dai trasformatori, si dovrebbe riconvertire la continua in alternata per far funzionare i motori. Si può obiettare che per regolare la velocità degli asincroni occorre ora convertire la A.C. in D.C. quindi la D.C in A.C. e che la regolazione di velocità si diffonde sempre più. Se arrivasse la continua si risparmierebbe un passaggio.
Si possono trovare molti pro e molti contro per entrambe. Ma la storia della tecnica elettrica ha portato all'affermazione dell'alternata e se è ancora l'alternata ad arrivare nelle abitazioni e nelle industrie, significa che è stato ed è tuttora più facile la distribuzione di energia elettrica secondo questa modalità. Non è stata una scelta casuale e sciocca. Il tempo può ovviamente cambiare le cose, ma non saranno di certo tempi brevi vista la complessità del sistema realizzato e tuttora funzionante nella produzione dell'energia elettrica. Lo scenario più probabile è la coesistenza dei due sistemi con un incremento della distribuzione in continua.

 


Le realizzazioni in DC

Allo stato attuale la c.c. non ha rivali nella trasmissione ad alta tensione (HVDC) in particolari condizioni come:
- distanze elevate (considera che linee in c.a. diventano sconvenienti ed irrealizzabili se si superano 800-600km in corda o 50km in cavo)
- trasmissione in acqua (ad es. tra Sardegna-Italia, tra l'altro ne stanno realizzando un altro in questi anni)
Il pregio della c.c. è di essere facilmente controllabile e gestibile essendo un sistema più stabile, tant'è che è adottata interfacciare sistemi in c.a. asincroni con diversa frequenza o fase (come avviene tra Brasile ed Argentina od in Giappone).
La trasmissione in c.c. poi ha inoltre un ridotto impatto ambientale. Gli elettrodotti sono molto meno invasivi a parità di potenza trasmessa (anche fino ad 1/4 dello spazio necessario). E’ possibile trasmettere in cavo anche su lunghe distanze (cosa problematica in c.a.); non vi sono i temuti problemi di elettrosmog a causa di un'induzione magnetica stazionaria (nella realtà non è proprio esattamente così a causa di correnti armoniche comunque limitabili con filtri).
Queste soluzioni sono adottate in molte parti del mondo, in particolare per grandi potenze. Un esempio è la centrale idroelettrica della famosa diga delle tre gole in Cina è connessa mediante sistemi in HVDC. Cominciano ad affermarsi anche su dimensioni relativamente ridotte: c'è ad esempio un impianto in funzione in Svezia, nell'isola di Gotland che collega il parco eolico della zona meridionale mediante un cavo da 70km, alcune piattaforme offshore sono alimentate in HVDC e diventerà un'opzione sempre più utilizzata in futuro.
Se Edison avesse avuto gli efficienti convertitori di tensione in continua che esistono oggi, forse le cose sarebbero andate diversamente, anche perché i primi esempi di sistemi elettrici sono in c.c. dalla generazione all'utilizzazione. La generazione era affidata a più dinamo connesse in serie per incrementare la tensione di trasmissione e richiedevano una costante manutenzione a causa del consumo delle spazzole. I primi "apparati di conversione c.c./c.c." erano a controllo per così dire manuale: semplici "batterie" alimentate in serie alla linea e successivamente scollegate dalla rete, e connesse in base alle necessità, con ovvi problemi di autonomia, affidabilità e sicurezza. (NRGPower)
I primi impianti ad alta tensione in corrente continua furono realizzati dall'ingegnere svizzero Renè Thury. Utilizzava convertitori meccanici realizzati tramite dinamo accoppiate. Il primo impianto nel 1889 a Firenze: 14kV e 630kW su una lunghezza di 120 km. Gli impianti Thury arrivarono sino a 100 kV e furono in esercizio sino agli anni '30 (6367)
Ecco una tabella con elencati alcuni significativi impianti ( da Trasmissione dell'Energia Elettrica di Antonio Paolucci ed. Cleup 1998 )

 


IMPIANTO

anno

d (km)

P (MW)

U (kV)

tipo di raddrizzatore

Manica (Francia-Gran Bretagna), 1° impianto

1961

65 cavo

160

+/- 100

Mercurio

Sardegna-Corsica-Toscana (S. Dalmazio)

1967

292 aerea
121 cavo

200

200

Mercurio

Pacific-Intertie (USA)

1970

1352 aerea

1440

+/-400

Mercurio

Nelson River-Manitoba (Canada) 1° impianto

1976

895 aerea

1620

+/-450

Mercurio

Underwood-Minneapolis (USA)

1978

660 aerea

1000

+/-400

Tiristori

Cabora Bassa-Apollo (Sud Africa)

1979

1420 aerea

1920

+/- 533

Tiristori

Manica (Francia-Gran Bretagna), 2° impianto

1982

65 cavo

2000

+/-250

Tiristori

Nord Kazakistan-Russia Centrale

1985

2400 aerea

6000

+/-750

Tiristori

Due sono le configurazioni adottate. La prima sfrutta come ritorno il terreno (o il mare)


Contro e pro

Contro la corrente continua esistono ancora i seguenti argomenti:

  • difficoltà (ovvero maggiore costo delle apparecchiature) per convertire la tensione, difficoltà soprattutto per gli apparecchi più piccoli ed economici; questo aspetto si ricollega alla criticità della eventuale scelta della tensione di distribuzione (se troppo bassa significa dover aumentare le sezioni del rame)
  • maggiori difficoltà a interrompere i corto circuiti in continua (gli interruttori in continua o sono meno performanti o costano di più di quelli in alternata). E' ancora uno dei principali impedimenti alla realizzazione di vere e proprie reti.
  • difficoltà a rilevare le correnti di dispersione tramite differenziali (i differenziali che sentono la continua sono molto più complicati)
  • maggior logorio degli interruttori in generale, anche di comando, che con corrente continua tengono a logorarsi di più (6367)

A favore, oltre ai già accennati vantaggi nel campo della trasmissione su lunghe distanze di grandi potenze, si può tenere presente che, ad esempio:

  • tutti i generatori fotovoltaici producono tensione continua.
  • I generatori eolici di piccola potenza possono più facilmente erogare tensione continua.
  • Le fuel cell producono corrente continua, e così pure i generatori brushless a frequenza variabile impiegati su fonti di energia alternativa (idraulica, microturbine, ecc.)

Col passare degli anni, aumentano i carichi elettrici domestici alimentati internamente a tensione continua (computer, TV, alimentatori vari, lampade a risparmio energetico, media center, condizionatori con inverter, ecc.).
Guardando avanti (5...10 anni?), credo che si possa proporre al mercato di realizzare un bus domestico a tensione continua che possa raccogliere:

  • energia da generatori fotovoltaici
  • energia da piccoli aerogeneratori
  • eventuale energia dalla rete a 50 Hz, in caso di necessità
  • sistemi di accumulo energetico centralizzato

Tale bus dovrà essere affiancato al normale impianto elettrico domestico, rispettando le normative IEC. Tutte le prese e le spine di questo bus saranno diverse dalle attuali, e saranno ovviamente polarizzate, ci vorranno prese e spine dedicate.La tensione del bus dovrà essere scelta con molta attenzione, forse andrà bene 42 V (tensione usata nell'automotive, quindi alta disponibilità di componenti per quella tensione) oppure 60 V o altra tensione.
L'uso di un bus a tensione continua con tensione simile a quella del generatore e del carico da comandare, permette la massima efficienza ed il minor costo. Sparirebbe così l'inverter nel fotovoltaico e nelle applicazioni dove non si richiede di mandare energia in rete.
Come si vede c'è molto lavoro da fare, anche per aziende produttrici, per progettisti e per installatori. 

 

Autore: (Mario Maggi)

Fonte: http://www.istitutopesenti.it/dipartimenti/elettronica/appunti/ca_cc(vantaggi-svantaggi).doc

 

RISPARMIARE    ENERGIA

 

Perché bisogna risparmiare energia?  Per almeno due motivi:

 

 1) RITARDARE L’ESAURIMENTO DEI COMBUSTIBILI FOSSILI
Oggi il consumo e la richiesta di energia è sempre più grande ed in costante aumento.Se non si
trovano nuove fonti energetiche dovremo abbassare il nostro tenore di vita.

 

2) DIMINUIRE L’INQUINAMENTO DELL’ARIA. Esso come sappiamo è causato
principalmente dalla combustione del petrolio, carbone, metano etc. Purtroppo oggi le fonti
“pulite” non sono in grado di sostituire completamente  i combustibili fossili.

 

Per capire come si può agire bisogna tener conto di  come viene consumata l’energia:


 


  • circa il 38% nelle case e negozi 

 

 


  • circa il 25% nei trasporti

 


  • circa il 37% nelle industrie

 

E’ in questi settori che si deve intervenire per  RISPARMIARE  energia, eliminare gli  SPRECHI,  aumentare  l’EFFICIENZA.

 

 

      PIU EFFICIENZA

 

      PIU RISPARMIO

 

  MENO SPRECHI

  



RISPARMIARE  NEI  TRASPORTI

  • Fare crescere il trasporto delle persone e delle merci su rotaie (ferrovie) limitando quello su  “gomma” (camion, tir, automobili etc.)
  • Nelle città privilegiare il trasporto pubblico (autobus e metropolitane) limitando l’uso privato delle automobili
  • Costruire veicoli più leggeri, aerodinamici e motori più efficienti che consumino meno
  • Sviluppare le applicazioni dei motori all’idrogeno e della trazione elettrica
  • Mantenere l’auto sempre in forma controllando motore, pneumatici etc.
  • Viaggiare a velocità moderata e costante.

 

RISPARMIARE NELLE INDUSTRIE

  • Riciclare i metalli, la plastica, la carta, il vetro etc.
  • Recuperare il calore disperso dai fumi
  • Utilizzare   i rifiuti solidi urbani ( RSU) nella combustione (cementifici, centrali etc.)

 

L’obiettivo deve essere:  produrre gli stessi beni con minore energia e con energia pulita.
I tecnici studiano continuamente come migliorare l’efficienza dei processi produttivi e dei dispositivi costruiti.  Molti progressi sono stati fatti in tal senso:

  • 50 anni fa un’auto percorreva 10 Km con 1 litro di benzina, oggi un’auto analoga ne percorre 15
  • Il motore  “turbo” utilizza parte dei gas di scarico ed è più efficiente di un motore normale
  • I motori ad iniezione elettronica sono più efficienti di quelli a carburatore
  • Una lampada elettronica a basso consumo da 18 Watt fa la stessa luce di una lampada da 100 Watt pur consumando molto di meno

 

RISPARMIARE NELLE ABITAZIONI

 

Molto possiamo fare tutti noi, soprattutto per eliminare gli sprechi. Ecco cosa possiamo fare:

  • Ridurre anche di 1°C la temperatura negli appartamenti
  • Fare la manutenzione periodica della caldaia e del bruciatore
  • Isolare le case (pareti, tetto etc. ) già in fase di costruzione, installare i doppi vetri
  • Eliminare gli spifferi da finestre, cassettoni degli avvolgibili etc.
  • Adoperare spesso la pentola a pressione
  • Fare la doccia anziché il bagno
  • Regolare la temperatura dell’acqua calda a valori più bassi (50 - 60°C)
  • Adottare lampade a basso consumo e spegnere le luci superflue
  • Acquistare elettrodomestici di classe A o B e fare la manutenzione come scritto sul libretto (pulire la griglia del frigo, controllare le guarnizioni, pulire il filtro della lavatrice, eliminare le incrostazioni di calcare etc. )
  • Adoperare la lavatrice e la lavastoviglie solo a pieno carico
  • Adottare pannelli solari per l’acqua calda
  • Usare 1 lampada potente anziché tante piccole ( 3 lampade da 40 Watt ciascuna fanno la stessa luce di una lampada da 100 Watt ma consumano il 20% in più )

 


IL TELERISCALDAMENTO

Cos’è il teleriscaldamento?  E’ un metodo per riscaldare case, quartieri ed anche intere città utilizzando il calore residuo di una centrale elettrica.

Come funziona?  La tecnica è detta  CO – GENERAZIONE, cioè produzione combinata, nella centrale, di energia e calore.
Nella centrale di co-generazione i generatori sono mossi da grossi  motori diesel alimentati a metano. Il calore da essi generato viene utilizzato per riscaldare acqua. Questa viene distribuita nei quartieri e nelle città con una rete di tubi coibentati. Ogni edificio preleva l’acqua calda dalla rete e uno scambiatore di calore riscalda l’acqua che viene mandata ai singoli appartamenti.

VANTAGGI

  • Nelle case non c’è più la caldaia che brucia gasolio (inquinante)
  • Nella centrale si brucia metano ( molto meno inquinante perché non contiene zolfo)
  • Ogni abitante paga solo per  l’acqua calda utilizzata.

Esempi di teleriscaldamento si trovano a Brescia (fin dal 1972) e poi a Como, Imola, Mantova, Modena, Roma, Milano, Torino, Verona ed anche in città come Parigi, Amburgo, Mosca.

 

COS’E’  L’EFFICIENZA O RENDIMENTO?

Quando un convertitore trasforma un tipo di energia in un altro c’è sempre una parte di energia che “si perde” in calore.
Il rendimento è un numero che ci dice quanta energia si è trasformata .

CONVERTITORE

 

ENERGIA IN
ENTRATA

 

ENERGIA  IN
USCITA

 

ENERGIA
PERSA

RENDIMENTO

macchina a
vapore

100 joule e. chimica

10 joule e. meccanica

90  joule

10 %

motore a
scoppio

100 joule e. chimica

25 joule e. meccanica

75  joule

25 %

motore
diesel

100 joule e. chimica

35 joule e. meccanica

60  joule

35 %

centrale
termoelettrica

100 joule e. chimica

40 joule e. elettrica

60  joule

40 %

motore
elettrico

100 joule e.elettrica

90 joule e. meccanica

10  joule

90 %

alternatore

100 joule e. meccanica

85 joule e. elettrica

15  joule

85 %

pila
elettrica

100 joule e. chimica

90 joule e. elettrica

10  joule

90 %

stufa
elettrica

100 joule e. elettrica

99 joule e. termica

1   joule

99 %

 

Rendimento     =     (energia trasformata x 100) /energia fornita

 

fonte: http://www.garibaldigenzano.net/energia(risparmio).doc

 

Autore del testo: non indicato nel documento di origine

 

La definizione di energia


L’energia è "la capacità che un corpo ha di compiere lavoro.
L'energia meccanica di un corpo si presenta in due forme diverse, cioè come energia potenziale (energia che gli deriva dalla posizione in cui si trova: per esempio, un corpo sospeso), oppure energia cinetica (energia che gli deriva dalla velocità che possiede: per esempio, un corpo che cade).  Da questa definizione segue immediatamente il principio che l'energia si può trasformare da una forma all'altra (per esempio, da potenziale in cinetica) e, per estensione, il principio di conservazione dell'energia: "l'energia si trasforma da una forma all'altra ma non può essere né creata né distrutta".
L'energia è presente in natura sotto forme diverse che si trasformano l'una nell'altra (termica, elettrica, chimica, nucleare).
Quando si parla di energia (in qualsiasi forma) o di fonti di energia (cioè di sostanze - carbone, metano ecc. - o di entità - vento, acqua corrente - in grado di produrre energia), si fa in genere riferimento a un "qualcosa" che è in grado di sviluppare una data quantità di energia e, quindi, di consentire l'effettuazione del relativo lavoro.
Per tutte queste forme risulta valido anche il principio di conservazione, di cui vengono precisati i limiti pratici.  Ogni trasformazione di energia provoca il "degrado" di una parte di essa; in altri termini, via via che si trasforma, l'energia - pur non distruggendosi - perde parzialmente il suo potere di produrre lavoro (e quindi di essere utilizzata per scopi pratici).  Il principio di conservazione dell'energia, con questa precisazione, costituisce uno dei principi basilari della scienza.

 

Forme e fonti

Nella pratica, si considerano "fonti" di energia tutte quelle entità che possono trasformarsi in forme di energia direttamente utilizzabili, dalle sostanze in grado di liberare l'energia che contengono (per esempio, i combustibili fossili) ai fenomeni che producono energia per esempio il fluire di un fiume o  la fissione del nucleo atomico.
Se però si analizzano un po' più da vicino le diverse fonti, si può osservare che, per esempio, i combustibili fossili contengono energia solare immagazzinata milioni di anni fa, che l'energia nucleare deriva da un riassestamento della materia costituente il nucleo atomico, che l'acqua che scende a valle è stata trasportata in cima alle montagne dalle precipitazioni seguite all'evaporazione prodotta dall'energia solare, e così via.
A stretto rigore, le diverse "fonti" possono quindi essere ricondotte a quella che - dal punto di vista della fisica - è l'unica "vera" fonte di energia nell'universo, cioè la materia che si trasforma in energia annullando la sua massa (come dimostrò Albert Einstein).
In questa visione estremamente rigida, le uniche fonti di energia disponibili sulla Terra risultano quindi essere il Sole (con la sua luce e il suo calore) e la Terra stessa (con la sua attrazione gravitazionale).

 

Le trasformazioni energetiche

 

Quando si parla di fonti di energia è opportuno distinguere tra fonti primarie e fonti secondarie.
Sono considerate fonti primarie le fonti energetiche direttamente utilizzabili così come si trovano in natura.  Per esempio, sono di questo tipo i combustibili fossili (carbone, petrolio e metano), direttamente utilizzabili per produrre energia termica (cioè calore), o l'energia idraulica, che è energia meccanica e come tale viene utilizzata (per far ruotare turbine).  Sono considerate fonti secondarie le fonti energetiche ottenute mediante la trasformazione di energia prodotta da fonti primarie.
Esempio tipico di fonte secondaria è l'energia elettrica che, pur essendo direttamente presente in vari fenomeni naturali, diviene praticamente utilizzabile solo se prodotta su grande scala mediante trasformazione di altre fonti primarie (combustibili fossili, energia idraulica, combustibili nucleari, energia solare, ecc. ). Però, ogni trasformazione da una fonte all'altra avviene sempre con perdite, spesso assai rilevanti.
Particolarmente negativo è il rendimento di trasformazione (rapporto tra la quantità di energia consumata e la quantità di energia prodotta) quando si ha passaggio attraverso la forma energia termica (calore), una forma scarsamente pregiata di energia.
Poiché la maggior parte dell'energia elettrica è oggi prodotta in impianti dove si bruciano combustibili fossili (centrali termoelettriche) e che hanno un rendimento di circa 2/5 (cioè attorno al 40%, entra 100 ed esce 40), è facile intuire che questo grande spreco è giustificato solo dai vantaggi offerti dalla forma energia elettrica, fonte energetica secondaria.

 

I combustibili fossili

Tra le fonti non rinnovabili le più usate sono i combustibili fossili, ricchi di carbonio, la cui energia viene ottenuta attraverso la combustione, cioè la reazione chimica di ossidazione rapida del carbonio.
Questa reazione produce grandi quantità di calore (che verranno poi trasformate in elettricità) e di gas (anidride carbonica o biossido di carbonio, C02) che si disperde nell'atmosfera.  L’anidride carbonica è già presente nell'atmosfera (nel corso della respirazione, che è una reazione di ossidazione lenta del carbonio, tutti gli animali superiori espirano anidride carbonica) e, assieme ad altri gas (soprattutto vapore acqueo), ha la funzione di equilibrare il bilancio termico dell'atmosfera in quanto lascia passare la radiazione solare in arrivo ma impedisce alla Terra di disperdere nello spazio parte di tale energia. (E' questo il cosiddetto effetto serra, che ha consentito al nostro pianeta di avere una temperatura adatta allo sviluppo della vita).
Oltre al carbonio, che bruciando produce anidride carbonica, i combustibili fossili contengono anche quantità più o meno grandi di zolfo e azoto (carbone e petrolio) o di solo azoto (metano),
Anche questi elementi chimici, combinandosi con l'ossigeno e con l'azoto dell'aria durante la combustione, formano gas che si disperdono nell'atmosfera e che contribuiscono all'inquinamento: dallo zolfo derivano l'anidride solforosa (biossido di zolfo) e l'anidride solforica (triossido di zolfo), dall'azoto ossidi di vario tipo.
Tutti questi gas, combinandosi con l'acqua presente nell'atmosfera, formano degli acidi (solforico, nitrico, ecc.) che, cadendo al suolo, danno luogo alle cosiddette "piogge acide", responsabili dell'acidificazione dei laghi e di gravi danni alla vegetazione e all'ambiente in generale, ma anche agli edifici (soprattutto a quelli antichi).
L’anidride carbonica e i gas che provocano le piogge acide sono prodotti in misura diversa dai diversi combustibili fossili: a parità di energia prodotta, dal carbone se ne formano in misura maggiore che dal petrolio e, da questo, in misura maggiore che dal metano, che ha però la particolarità di non produrre ossidi di zolfo.
Eccettuata l'anidride carbonica, tutti gli altri gas possono essere assorbiti prima della loro immissione nell'atmosfera, per esempio utilizzando marmitte catalitiche nelle automobili od opportuni filtri sulle ciminiere delle centrali termoelettriche.

 

Fonte: http://cmapspublic.ihmc.us/rid=1201641564212_1226275332_26793/intro_energia.doc

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