Energia

Tipi di produzione energetica alternativa

Sfruttare il piu' possibile le superfici per l'installazione di pannelli fotovoltaici, generatori eolici, impianti geotermici, generatori moto ondoso(se ci sono strutture vicino al mare), con pacchi batterie per l'immagazzinamento dell'energia. In emergenza si puo' avere un generatore Diesel o l'attacco alla rete elettrica nazionale.

Impianto fotovoltaico

Si intende un'installazione in grado di ottenere energia elettrica sfruttando la luce solare, questo impianto è composto da varie componenti, come i Pannelli fotovoltaici o solari, definiti anche moduli e questi sono fissati ad una struttura di supporto. L'Inverter, un dispositivo elettronico che trasforma la corrente continua prodotta dai pannelli, in alternata e da 12/24V in 220V, il tutto collegato con cavi elettrici e salvavita. Infine le batterie(o accumulatori) che servono per immagazzinare energia durante il giorno e utilizzarla di notte o nei periodi di poca luce.

Qui potete vedere come creare un impianto solare per un'abitazione

Altro

Impianto eolico/solare :

Questa installazione "Combo" e' in grado di ottenere energia elettrica sfruttando la luce solare, grazie ai Pannelli fotovoltaici o solari, e sfruttare anche l'energia del vento con i generatori eolici(che possono funzionare sia di giorno che di notte). L'Inverter, un dispositivo elettronico che trasforma la corrente continua prodotta dai pannelli in alternata, e da 12/24V in 220V, il tutto collegato con cavi elettrici e salvavita. Infine le batterie(o accumulatori) che servono per immagazzinare energia durante il giorno e utilizzarla di notte o nei periodi di poca luce.

Questo impianto ha un maggiore rendimento dato che sfrutta 2 energie alternative diverse

Il tipo di batterie per impianti ad energie alternative sono vari tipi

Batterie piombo-acido, come quella dell'auto, meno adatte a carica/scarica ma piu' economiche, durata 3-4 anni

Batterie AGM (Absorbed Glass Mat) con placche in fibra di vetro che assorbono e trattengono l'acido, piu' adatte ai sistemi carica/scarica, hanno durata massimo di 6-8 anni, costo elevato.

Batterie a gel, adatte ai sistemi ad energia alternative, buon sistema carica/scarica, durata massima 8 anni, costo medio.

Batterie al Litio : ottime per impianti ad energie alternative, ottime per sistema carica/scarica, durata 10 anni o superiore, molto costose.

Batterie allo stato solido(grafene) : queste batterie hanno una durata di carica e nel tempo molto elevata rispetto alle altre batterie, ma sono molto costose e ci sono ancora alcuni dettagli da studiare.

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Pannelli solari termici (Impianti di riscaldamento Radianti)

Questi pannelli utilizzano la luce solare per scaldare l'acqua che passa attraverso dei piccoli tubi trasparenti spinta da una pompa, infine questa viene immagazzinata in serbatoi coibentati, ed e` disponibile per doccia, sanitari, impianto di riscaldamento o altro.

Impianto moto ondoso

L'energia del moto ondoso è una fonte di energia che consiste nello sfruttamento dell'energia cinetica contenuta nel moto ondoso, con boe, strutture galleggianti o sulla costa, che grazie al movimento dell'acqua possono produrre energia, con dei generatori elettrici.

Energia idroelettrica

Mulino : l'energia cinetica dell'acqua di un fiume e' da migliaia di anni che viene utilizzata per varie mansioni grazie ai mulini, e dall'inizio del 1900 e` possibile anche produrre elettricita' grazie ad un generatore elettrico. Uno dei vantaggi del mulino e` che funzionando con il flusso d'acqua ci sara' sempre energia.

Centrale idroelettrica o diga e' una struttura che grazie a vari macchinari, condotte, turbine e generatori, trasforma l'energia cinetica dell'acqua in energia elettrica, non producendo inquinamento atmosferico. Per far funzionare una centrale idroelettrica abbiamo bisogno di molta acqua quindi bisogna creare dei bacini di accumulo ed una diga, modificando cosi alcune aree che verranno sommerse. Viene spesso usata su fiumi di zone montane o pianeggianti.

Impianto geotermico :

Un impianto geotermico preleva l' energia termica dal sottosuolo e la trasporta in superficie, grazie a delle tubazioni e sonde geotermiche inserite nel terreno a decine o un centinaio di metri. Siccome durante il periodo invernale la temperatura nel sottosuolo e` maggiore che in superficie e d'estate il contrario, questo impianto puo' prelevare il calore d'inverno e rinfrescare d'estate. Questo sistema puo' collegarsi a caldaie, impianti di riscaldamento, sanitari, pavimenti radianti per l'inverno e con condizionatori d'estate.

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Impianto di riscaldamento aria e acqua con stufa a pellet

Da alcuni anni esistono delle stufe a pellet per scaldare sia l'ambiente che l'acqua, quelle per l'aria grazie a delle ventole o sistemi canalizzati possono scaldare l'ambiente, e se sono attrezzate anche per poter cucinare(cucina economica a pellet)

Poi ci sono le stufe a pellet che scaldano l'acqua grazie a una serpentina posta sopra il bruciatore, che puo' essere usata sia come riscaldamento, collegata a termosifoni, oppure rifornire rubinetti, sanitari, e altro, possibilmente con un serbatorio coibentato di accumulo.

E` possibile anche avere una caldaia/stufa a pellet con le 2 funzioni insieme che di solito ha una potenza maggiore, inoltre questa tecnologia e` compatibile con altre, come riscaldamento geotermico, pannelli solari termici, caldaie a gas, e altro.

L'utilizzo di una sola fonte alternativa NON garantisce il fabbisogno energetico totale di una struttura, almeno che non si abbia molto spazio, ma bisogna sommare fonti diverse per arrivare ad un completo fabbisogno energetico, soprattutto immagazzinando l'energia, dato che sono fonti variabili.

Inoltre le energie rinnovabili sono un buon metodo per produrre energia senza inquinamento, ma per ora POSSONO SOSTITUIRE SOLO UNA PARTE della produzione energetica dei combustibili fossili, per questo e`   impossibile arrivare ad una sostituzione del 100%, se non in piccole realta'.

L'IDROGENO

L'idrogeno e` l'elemento piu' diffuso nel nostro universo ma meno sul nostro pianeta, dato che e` legato ad altre molecole, quindi bisogna separarlo per arrivare all'idrogeno molecolare (H2), che e` quello che ci serve per produrre energia.

Come produrre idrogeno :                                                                                               

L'idrogeno puo' essere prodotto in vari modi, grazie all'elettrolisi dell'acqua, dal metano, dalla fotosintesi (il Bioidrogeno), e molti altri modi :

Bilancio energetico : e` un processo con uno o piu' passaggi che prevede la produzione di energia o materiali con le minori emissioni di sostanze tossiche nell'atmosfera (es.: produco idrogeno con l'elettrolisi dall'acqua, grazie a pannelli solari e turbine eoliche, questo idrogeno verra' utilizzato, quindi ho creato idrogeno senza emissioni inquinanti).

Il bioidrogeno può essere prodotto mediante alghe (bioreattori). Alla fine degli anni novanta si scoprì che se le alghe venivano private dello zolfo esse smettevano di produrre ossigeno attraverso la normale fotosintesi producendo idrogeno. Sembra che questo metodo sia ora economicamente fattibile superando la barriera del 7-10% di efficienza energetica (la conversione della luce solare in idrogeno). Il bioidrogeno può essere prodotto in bioreattori che utilizzano materia differente dalle alghe, soprattutto materiali di scarto. Il processo coinvolge batteri che si alimentano di idrocarburi e che producono idrogeno e CO2. Il CO2 può essere sequestrata con successo in vari modi, lasciando solamente l'idrogeno gassoso

Celle a Combustibile, "bruciare" idrogeno

Una cella a combustibile utilizza l'idrogeno (o il metano) che reagisce con l'ossigeno e questa reazione crea dell'energia. Nello specifico, una cella a combustibile utilizza idrogeno che reagendo con l'ossigeno, produce acqua ed energia, quest'ultima poi viene trasformata in energia elettrica. Questo è molto simile a quello che fa una batteria(accumulatore), con la differenza che in una cella a combustibile, le sostanze reagenti devono essere sempre fornite e i prodotti della reazione devono essere rimossi continuamente.

Stesso principio di funzionamento dello Space shuttle, Arian 5, e alcuni stadi del Saturno 5.

E` possibile anche riconvertire centrali a metano e riconvertirle con idrogeno.

Centrale elettrica di Fusina Marghera-VE

Reazione a fusione : da Idrogeno ad Elio

La fusione nucleare è una reazione nella quale i nuclei di due o più atomi si uniscono tra loro formando il nucleo di un nuovo elemento chimico, lo stesso meccanismo che avviene all'interno del sole e delle stelle.

Un reattore a fusione è un tipo di reattore che puo' gestire una reazione di fusione nucleare in modo controllato e costante, nel nostro caso 2 atomi di idrogeno a temperature elevatissime si fondono creando un atomo di elio e molta energia. Quest'ultima scaldera' dell'acqua che produrra' del vapore, che attraverso una turbina generera' corrente elettrica.

Al giorno d'oggi esistono SOLO reattori a fusione sperimentali che non riescono a produrre continuativamente energia elettrica, sono impianti che consumano complessivamente più energia elettrica di quella che producono, tra accensione e spegnimento.

Vantaggi : Le centrali a fusione sono molto sicure dato che hanno sempre bisogno di idrogeno e se questo dovesse mancare, si avrebbe uno spegnimento del reattore, hanno un impatto ambientale bassissimo producendo come reazione elio, inoltre producono moltissima quantita' di energia (es. 1000 MW di potenza a centrale).

Svantaggi : Per sviluppare questa reazione ci vogliono temperature elevatissime, sull'ordine dei        100 milioni di gradi, quindi bisogna trovare dei sistemi e materiali che permettano questo, una soluzione sono i campi magnetici di altissima intensita'(Confinamento magnetico), oppure tramite l'utilizzo di laser o simili(Confinamento inerziale).