Nuova energia nella scuola

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1 ENTE PER LE NUOVE TECNOLOGIE L ENERGIA E L AMBIENTE Progetto Ecoinnovazione Sicilia Nuova energia nella scuola FAVIGNANA 10 aprile 2014 Ing. Francesco Cappello Responsabile ENEA CCEI Sicilia Promotore e Vice Responsabile Programma SICENEA Via Catania, 2 PALERMO francesco.cappello@enea.it Queste officine che si elevano da tutte le parti, queste colonie così popolose, questi vascelli che solcano i mari, questa abbondanza, questo lusso, questo fremito di vita, tutto proviene dagli inventori della scienza e, tuttavia, tutto pare ad essi estraneo. (G. Cuvier naturalista ) Ing. Francesco Cappello - ENEA - Centro di Consulenza Energetica della Sicilia

2 Energia Forme e Cambiamenti

3 Natura dell Energia Utilizzi l energia quando: colpisci una palla da calcio; sollevi lo zaino dei libri; comprimi una molla.

4 Energia chimica Il carburante e il cibo hanno immagazzinata al loro interno energia chimica.

5 Energia chimica L energia chimica è indispensabile per tenere uniti gli atomi. Quando i legami atomici si rompono viene rilasciata energia.

6 Energia elettromagnetica Le linee elettriche trasportano l'energia elettromagnetica nelle nostre case sotto forma di energia elettrica.

7 Energia nucleare Quando il nucleo si divide (fissione), l'energia nucleare viene rilasciata sotto forma di energia termica e di energia luminosa.

8 Energia meccanica Quando dai un calcio ad un pallone gli trasmetti l energia meccanica che serve a farlo muovere.

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11 2 A TE NON COSTA NULLA MA CON IL MODESTO SACRIFICIO DI UN GIORNO DI SETE... UN PICCOLO EUROPEO POTRA LAVARSI I DENTI LASCIANDO IL RUBINETTO APERTO!

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14 ENERGIA NON RINNOVABILE ENERGIA RINNOVABILE FONTI ENERGETICHE NON RINNOVABILI risorse danneggiate o alterate in maniera irreversibile dall uso RINNOVABILI risorse non danneggiate o alterate in maniera reversibile COMBUSTIBILI FOSSILI - PETROLIO - CARBONE - METANO - URANIO ENERGIA SOLARE (fotovoltaica, termica) ENERGIA IDRAULICA ENERGIA EOLICA, BIOMASSA, RSU IDROGENO (fusione, celle di combustibile) FONTI ENERGETICHE TRADIZIONALI FONTI ENERGETICHE ALTERNATIVE Ing. Francesco Cappello - ENEA - Centro di Consulenza Energetica della Sicilia

15 IL PROBLEMA GLOBALE ENERGIA - AMBIENTE 80 % ENERGIA MONDIALE PROVIENE DAI COMBUSTIBILI FOSSILI: PETROLIO, METANO E CARBONE PETROLIO 38% CARBONE 24% GAS 20% NUCLEARE 6% IDRAULICA 2% BIOMASSA (legno,ecc.) 8% NUOVE RINNOVABILI (eolico, solare, ecc.) 2% Ing. Francesco Cappello - ENEA - Centro di Consulenza Energetica della Sicilia

16 IL FABBISOGNO ENERGETICO ITALIANO Il SERBATOIO della macchina ITALIA CONSUMO: CONSUMO per passeggero: CAPACITA' SERBATOIO: 6 m 3 / secondo 10 litri / giorno 200 MILIARDI di litri/anno H = 200 m L = 1 km P = 1 km Ing. Francesco Cappello - ENEA - Centro di Consulenza Energetica della Sicilia

17 L ENERGIA NUCLEARE neutrone NUCLEO URANIO neutrone prodotti di fissione NUCLEO URANIO prodotti di fissione neutrone NUCLEO URANIO prodotti di fissione Ing. Francesco Cappello - ENEA - Centro di Consulenza Energetica della Sicilia

18 LA CENTRALE ELETTRICA NUCLEARE Le barre di uranio emettono calore e scaldano l acqua. Il vapore in pressione fa girare la turbina per produrre l elettricità tramite un generatore elettrico Ing. Francesco Cappello - ENEA - Centro di Consulenza Energetica della Sicilia

19 UN REATTORE NUCLEARE A PALERMO L ENERGIA A PALERMO NUCLEARE IL PRIMO A REATTORE PALERMO NUCLEARE ITALIANO AGN 201 COSTANZA (1960) Ing. Francesco Cappello - ENEA - Centro di Consulenza Energetica della Sicilia

20 LA GESTIONE DEI RIFIUTI RADIOATTIVI PRIMA SPECIE O A VITA BREVE Decadono in un arco di tempo dell ordine della decina di anni SECONDA SPECIE O A VITA MEDIA Decadono in un arco di tempo dell ordine delle decina di anni (due trecento anni) TERZA SPECIE O A VITA LUNGA Decadono in un arco di tempo dell ordine dell ordine di un migliaio di ( 209 Pu ) ISPEZIONE DEI CENTRI NUCLEARI DA PARTE DEGLI ISPETTORI ONI-IAEA Iran, Corea del nord, Cina Ing. Francesco Cappello - ENEA - Centro di Consulenza Energetica della Sicilia

21 INCIDENTI NUCLEARI IMPIANTO NUCLEARE DI CHERNOBYL SUBITO DOPO L INCIDENTE IMPIANTO NUCLEARE DI CHERNOBYL DOPO LA COSTRUZIONE DEL SARCOFAGO Ing. Francesco Cappello - ENEA - Centro di Consulenza Energetica della Sicilia

22 LA FUSIONE FUSIONE NUCLEARE NUCLEARE 14 MeV 3,5 MeV REAZIONE NUCLEARE DI FUSIONE CONFINAMENTO MAGNETICO DEL PLASMA Ing. Francesco Cappello - ENEA - Centro di Consulenza Energetica della Sicilia

23 CENTRALE NUCLEARE A FUSIONE Ing. Francesco Cappello - ENEA - Centro di Consulenza Energetica della Sicilia

24 RISPARMIARE Il Consumo casalingo di un solo chilowattora (kwh), corrispondente a circa mezz'ora d'accensione di uno scaldabagno o di una stufetta, richiede in centrale la combustione di circa 200 grammi d'olio combustibile e l'immissione in atmosfera di circa 600 grammi di anidride carbonica: 1kWh = 200 grammi petrolio = circa 600 grammi di CO 2 Ing. Francesco Cappello - ENEA - Centro di Consulenza Energetica della Sicilia

25 ENERGIA DAL SOLE In un solo giorno la terra riceve dal Sole un energia 30 volte superiore a quella consumata dal mondo in un intero anno! Ing. Francesco Cappello - ENEA - Centro di Consulenza Energetica della Sicilia

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27 ACQUA e ARIA CALDE DAL SOLE Il collettore solare Quando i raggi solari raggiungono la superficie vetrata, una piccola parte di essi viene riflessa ma la maggior parte la attraversa e viene assorbita dal collettore. Quest ultimo si riscalda e riemette energia sotto forma di radiazione infrarossa rispetto alla quale il vetro si comporta come se fosse opaco, trattenendola così al suo interno (effetto serra). Assorbitore Copertura Ing. Francesco Cappello - ENEA - Centro di Consulenza Energetica della Sicilia

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29 Collettore a tubi evacuati Collettore piano vetrato Collettore scoperto Ing. Francesco Cappello - ENEA - Centro di Consulenza Energetica della Sicilia

30 Protezione anti stagnazione - Caltagirone Ing. Francesco Cappello - ENEA - Centro di Consulenza Energetica della Sicilia

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32 RISCALDAMENTO DAL PAVIMENTO I tubi sono installati sopra del materiale isolante, che previene la dispersione del calore al di sotto del pavimento Con l uso del solare termico le temperature del fluido variano fra un range di C in mandata e gradi in ritorno la superficie dei collettori solari varia tra 0,25 e 0,10m² per metro quadro di locale da riscaldare Costo: 30% in piu del sistema tradizionale Ing. Francesco Cappello - ENEA - Centro di Consulenza Energetica della Sicilia

33 ELETTRICITA DAL SOLE: Fotovoltaico Le celle fotovoltaiche trasformano la luce del sole in elettricità usando particolari materiali: i semiconduttori Ing. Francesco Cappello - ENEA - Centro di Consulenza Energetica della Sicilia

34 ELETTRICITA DAL SOLE: Fotovoltaico Più celle e moduli, collegati elettricamente in serie in modo da fornire la tensione richiesta, costituiscono una stringa Più stringhe collegate, generalmente in parallelo, per fornire la potenza richiesta, costituiscono il generatore fotovoltaico Il generatore fotovoltaico, insieme al sistema di controllo e condizionamento della potenza e ad altri dispositivi di interfacciamento alla rete o al sistema di accumulo, costituiscono l impianto fotovoltaico Ing. Francesco Cappello - ENEA - Centro di Consulenza Energetica della Sicilia

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36 IL FOTOVOLTAICO i pannelli fotovoltaici integrati nell edificio producono energia elettrica in corrente continua la corrente, da continua, viene trasformata in alternata da un inverter e trasferita ad un contatore di questa energia la parte che serve al fabbisogno energetico dell edificio viene utilizzata, la parte in eccesso viene ceduta alla rete elettrica se l energia elettrica prodotta dall impianto non è sufficiente a soddisfare il fabbisogno energetico dell edificio, si prende energia dalla rete. Ing. Francesco Cappello - ENEA - Centro di Consulenza Energetica della Sicilia

37 LA CASA FOTOVOLTAICA Ing. Francesco Cappello - ENEA - Centro di Consulenza Energetica della Sicilia

38 LA TEGOLA FOTOVOLTAICA il componente è costituito da un supporto plastico sul quale sono applicati moduli fotovoltaici flessibili in silicio amorfo, prodotti dalla Unisolar con la tecnologia delle celle a tripla giunzione. ogni elemento è composto da 9 tegole affiancate, per un area di circa 1m 2. la potenza generata da ognuno dei moduli è di circa 64 W p Ing. Francesco Cappello - ENEA - Centro di Consulenza Energetica della Sicilia

39 LA TEGOLA FOTOVOLTAICA Ing. Francesco Cappello - ENEA - Centro di Consulenza Energetica della Sicilia

40 LA FINESTRA FOTOVOLTAICA E L ARIA CALDA IN INVERNO MODULO MULTIFUNZIONALE AD ELEMENTI PREFABBRICATI filtro aria pannello isolante elemento strutturale produzione elettrica fotovoltaica produzione di calore (aria calda) controllo del calore nell edificio facile trasporto installazione rapida e sicura Prestazioni termiche/acustiche variabili secondo la scelta del modulo fotovoltaico (FV opaco; FV semitrasparente; misto FV opaco/vetro normale) intercapedine ventilata persiana alla veneziana doppio vetro isolante vetro esterno normale o fotovoltaico semitrasparente ventilazione naturale (effetto camino) o forzata vetro esterno fotovoltaico opaco filtro aria ingresso aria Ing. Francesco Cappello - ENEA - Centro di Consulenza Energetica della Sicilia

41 LA FINESTRA FOTOVOLTAICA E L ARIA CALDA IN INVERNO risalita aria calda MODULO MULTIFUNZIONALE AD ELEMENTI PREFABBRICATI filtro aria pannello isolante elemento strutturale produzione elettrica fotovoltaica produzione di calore (aria calda) sistema orientamento lamelle controllo della luce diurna lamelle riflettenti controllo del calore nell edificio facile trasporto installazione rapida e sicura Prestazioni termiche/acustiche K=1,6 W/m 2 K dba da 40 a 500 Hz Da NOTARE Controllo della luce diurna mediante le lamelle riflettenti fino a 6 m di distanza dalla finestra, secondo le proprietà riflettenti dell intrad osso della copertura doppio vetro isolante vetro esterno trasparente intercapedine ventilata lamelle fotovoltaiche ventilazione naturale (effetto camino) o forzata filtro aria Ing. Francesco Cappello - ENEA - Centro di Consulenza Energetica della Sicilia

42 FOTOVOLTAICO: i numeri da ricordare 1 kw di potenza, installato in Sicilia è in grado di produrre ogni anno circa kwh di energia elettrica utile. Dati per ciascun kwpicco installato: Energia prodotta = kwh/anno Costo: = Ingombro: = 8-12 m 2 Ing. Francesco Cappello - ENEA - Centro di Consulenza Energetica della Sicilia

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59 L EOLICO Una singola macchina produce circa di kwh/anno) ESTRAE circa 400 tonnellate/anno di petrolio! Ing. Francesco Cappello - ENEA - Centro di Consulenza Energetica della Sicilia

60 EOLICO IN MARE (ENEA - Progetto NOSTRUM) Favignana Esempio di analisi dei vincoli antropici Ing. Francesco Cappello - ENEA - Centro di Consulenza Energetica della Sicilia

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70 IDROGENO LA CELLA A COMBUSTIBILE ELETTRICITA OSSIGENO CALORE IDROGENO ACQUA Ing. Francesco Cappello - ENEA - Centro di Consulenza Energetica della Sicilia

71 SOLE IDROGENO - ENERGIA Ing. Francesco Cappello - ENEA - Centro di Consulenza Energetica della Sicilia

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89 FILMATI YOUTUBE CURIOSI 1) Generatore di idrogeno: 2) Report, risparmiare spegnendo stand bay casalinghi: 3) Esperimenti di fisica: 4) Pannello solare aria calda ventilatore e mini fotovoltaico: 5) Ragazzo costruisce simil Fotovoltaico