Tecnologie per l uso efficiente dell energia e per l utilizzo di fonti energetiche rinnovabili

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1 Corso di laurea in: Innovazione Tecnologica e Design per i Sistemi Urbani e il Territorio Titolo insegnamento: Audit e progettazione energetica Docente: Arch. Antonio Carbonari Tecnologie per l uso efficiente dell energia e per l utilizzo di fonti energetiche rinnovabili Università IUAV - Venezia

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7 HP elioassistita

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9 HP ad adsorbimento elioassistita Impianto solare termico realizzato dall'università di Firenze per i locali dell'associazione La Misericordia di Badia a Ripoli. L'impianto vede l'installazione di collettori solari a concentrazione di tipo parabolico lineare e una macchina frigorifera ad assorbimento acquaammoniaca di derivazione commerciale (17 kwf), opportunamente modificata per essere alimentata mediante acqua calda pressurizzata o vapore saturo diretto alla temperatura di 180 C nonché un assorbitore a doppio stadio ad H2O-LiBr.

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12 Le fonti rinnovabili di energia primaria Correnti marine UK Biomassa Tirano Italia idro Barcis Italia Solare Mojave desert USA eolico California USA

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15 Il prototipo è costituito da un foglio a tre strati. Gli strati superiore e inferiore sono conduttori di elettricità (elettrodi), mentre quello intermedio ha una funzione isolante ed è realizzato in silicio estremamente elastico. Il movimento delle onde esercita una forza meccanica sul convertitore (foglio). Inizialmente, il movimento verso l'alto dell'onda comprime il silicio intermedio e riduce la distanza tra i due elettrodi. Una piccola corrente elettrica, proveniente da una sorgente esterna, carica positivamente uno degli elettrodi e negativamente l'altro. Non appena l'onda comincia a scendere, la forza che agisce sul convertitore diminuisce. Il silicio ritorna al suo spessore originale e aumenta la distanza tra i due elettrodi. Questo effetto aumenta la potenza elettrica nel convertitore, che viene immagazzinata e il ciclo ricomincia. L'energia meccanica dell'onda è così convertita in energia elettrica.

16 WEM (Wave Energy Module), brevetto internazionale, è un sistema modulare studiato per estrarre energia dalle onde del mare. In che modo? Ogni modulo è composto da una struttura centrale di acciaio a cui sono collegati, tramite bracci, sei galleggianti del peso di circa kg l uno (peso che si ottiene grazie al riempimento parziale con acqua), andando a formare un immagine simile a quella di un ragno. Il modulo misura circa 6 m di diametro e pesa kg, cui si deve aggiungere il peso dei galleggianti. La struttura centrale contiene all interno un generatore di 7 kilowatt nominali e viene posizionata a livello del mediomare (cioè tenendo conto delle maree), fissata (o ancorata) al fondo, in modo da poter resistere a eventuali correnti o mareggiate. I galleggianti, nella fase discendente dell onda, trasferiscono la loro energia ad un dispositivo interno alla struttura centrale, tramite i bracci. Il dispositivo trasmette a sua volta gli impulsi a un generatore, producendo così energia elettrica. L energia ottenuta viene trasferita a terra, tramite cavo marino.

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18 Micro turbine eoliche S. Francisco

19 Il solare termodinamico. Tipi di impianto

20 Concentrazione dell energia solare

21 Il solare termodinamico / Barstow (California) / N

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24 Il solare termodinamico / Themis (Pirenei - Francia)

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29 Solare termodinamico / Progetto Archimede

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32 Il progetto di rete europea Supergrid. Mare del Nord: 9 campi eolici off-shore per 32 GW (di punta) = CTE Nuke + bacini idroelettrici Di Svezia e Norvegia (altri 40 GW = 26 CTE Nuke). Partecipano : Germania, UK, Irlanda, Benelux, Svezia, Norvegia e Danimarca.

33 L idrogeno: un nuovo vettore energetico

34 La produzione di Idrogeno

35 L idrogeno: un nuovo vettore energetico Cella a combustibile PEM

36 L Idrogeno, ottenuto dal metano o da altri idrocarburi, entra nella cella (1) ed incontra una barriera porosa. L elettrodo a base di platino (anodo) separa (2) l unico elettrone dall unico protone costituenti l atomo di H. Mentre gli elettroni vengono trattenuti dell anodo, gli ioni positivi (protoni) raggiungono l altro elettrodo poroso (catodo) attraversando l elettrolita (acido fosforico) (3). L accumulo di elettroni sul primo elettrodo produce differenza di potenziale rispetto al secondo elettrodo, quindi una corrente elettrica (4) quando i due elettrodi vengono collegati. Nel catodo si incontrano (5) ioni positivi di H, elettroni ed ossigeno che si combinano formando acqua.

37 Le celle a combustibile Sono sicure, pulite, silenziose, compatte e non richiedono molta manutenzione (low maintenance). Possono essere installate in qualsiasi edificio. Sono alimentate ad Idrogeno, se questo è ricavato dal gas naturale (anziché dall acqua), un po di CO2 viene prodotta, ma in misura molto minore rispetto a metodi tradizionali (basati su combustione). L efficienza totale, in caso di utilizzo del calore di scarto, qui è del 90%: 50% del potere calorifico in ingresso (dell idrogeno) diventa elettricità, il 40% calore.

38 Celle a combustibile

39 Celle a combustibile

40 Celle a combustibile

41 L idrogeno: un nuovo vettore energetico Cella a combustibile come batterie

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43 Esempio (Giacomini)

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