Vigilante Giovanni 5^A ET Anno scolastico 2014/2015 ENERGIE RINNOVABILI. ITIS Enrico Mattei. Tesina D esame

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1 Vigilante Giovanni 5^A ET Anno scolastico 2014/2015 ENERGIE RINNOVABILI ITIS Enrico Mattei Tesina D esame

2 INDICE PARAGRAFO 1 _ Introduzione: cosa sono le energie rinnovabili e differenza tra quelle non rinnovabili PARAGRAFO 2 _ Tipologie di energie rinnovabili PARAGRAFO 3 _ 3.1 Energie e ambiente: le problematiche di oggi _ 3.2 Energie e ambiente: una panoramica storica, quando è iniziata la domanda sull impatto da industrializzazione e ambiente? _ 3.3 Energie e ambiente: tutela della vita e salute delle persone e questione sicurezza PARAGRAFO 4 _ Cambio di direzione tra passato e futuro PARAGRAFO 5 _ Il volto dell energia in letteratura: A: concetti positivismo, Carducci e poesia alla stazione PARAGRAFO 6 _ Un progetto di energia rinnovabile PARAGRAFO 7 _ Futuro e green job/esperienza in learning week

3 PARAGRAFO 1 La fonte più importante dalla quale oggi attingiamo per soddisfare i bisogni di energia è rappresentata dai combustibili fossili. Parliamo di combustibili perché questi materiali sono in grado di liberare grandi quantità di energia attraverso reazioni di combustione. I giacimenti di combustibili fossili sono destinati prima o poi a esaurirsi. Per questo motivo i combustibili fossili sono un esempio di fonti di energia non rinnovabili o esauribili. Con energie rinnovabili si intendono invece quelle forme di energia che si ottengono da risorse naturali che hanno la capacità di rigenerarsi alla stessa velocità con cui vengono consumate e quindi non sono esauribili. È l inesauribilità la principale caratteristica che differenzia energie rinnovabili e non rinnovabili. Infatti quest ultime si rigenerano in tempi lunghissimi e il loro utilizzo porta all esaurimento delle riserve disponibili. Fanno parte di questa categoria i combustibili come il petrolio, il carbone e il gas naturale. Le energie non rinnovabili ad oggi sono le più utilizzate perché hanno la capacità di produrre grandi quantità di energia grazie a impianti che non richiedono tecnologie particolarmente complesse e sono più facilmente trasportabili rispetto alle altre fonti di energia. Un altra differenza è che le energie non rinnovabili hanno un processo di produzione che immette nell atmosfera ingenti quantità di Co2 e altre sostanze inquinanti; mentre le energie rinnovabili hanno il vantaggio di non produrre sostanze nocive o capaci di alterare il clima. Si deve comunque ricordare che è ancora oggetto di discussione il fatto che sia realmente possibile soddisfare tutto l attuale fabbisogno energetico del pianeta solo con il potenziale energetico proveniente da fonte rinnovabile.

4 PARAGRAFO 2 Le tipologie di energie rinnovabili sono: ENERGIE RINNOVABILI FOTOVOLTAICO EOLICO BIOMASSE SOLARE TERMICO FOTOVOLTAICO: è la tecnologia che converte direttamente l irradiazione solare in energia elettrica. I pannelli sono composti da unità di base, le celle fotovoltaiche, che praticamente si comportano come delle minuscole batterie in seguito all irraggiamento solare. Il materiale usato per le celle fotovoltaiche commerciali è il silicio. I pannelli possono essere montati su tetti inclinati, terrazzi piani, pareti verticali e aree libere. L orientamenti ideale per un impianto è nel quadrante sudest-sudovest. Un impianto fotovoltaico è costituito da pannelli, da un inverter, da un contatore se la corrente viene immessa in rete o da un accumulatore. Gli impianti stand-alone sono quelli in cui l energia elettrica prodotta in eccesso viene accumulata all interno di batterie e poi utilizzata in momenti di scarsa insolazione o di buio. Mentre gli impianti grid-connected sono invece connessi alla rete elettrica, in questo caso l energia elettrica non consumata viene immessa nella rete, contabilizzata e può essere utilizzata da altre utenze.

5 BIOMASSE: tra le diverse fonti di energia rinnovabile, recentemente l attenzione si è concentrata sull utilizzo delle biomasse. L energia prodotta dalla biomassa può essere sfruttata in vari modi. Il più evidente consiste nell utilizzare il calore prodotto dalla sua combustione direttamente o producendo vapore per generare elettricità. Il termine biomassa riunisce materiali di natura eterogenea, dai residui forestali agli scarti dell industria di trasformazione del legno o delle aziende zootecniche. In generale si possono definire biomasse tutti i materiali di origine organica provenienti da reazioni fotosintetiche. Rispetto ai combustibili fossili, che emettono Co2 assorbita milioni di anni fa, le biomasse presentano un bilancio di Co2 neutro, in quanto quella emessa è bilanciata da quella assorbita durante la crescita della biomassa. SOLARE TERMICO: sono gli impianti a energia rinnovabile più diffusi sui tetti degli edifici e quelli con maggiore potenzialità di sviluppo. Permettono di trasformare l energia irradiata dal sole in energia termica, ossia calore, per la produzione di acqua calda sanitaria, per il riscaldamento e il raffrescamento degli ambienti. All interno dei pannelli solari è presente una serpentina in cui scorre il fluido termovettore che, grazie all azione termica del sole, si riscalda. Il calore accumulato viene poi ceduto mediante uno scambiatore all acqua sanitaria contenuta in un serbatoio e distribuita alle varie utenze. EOLICO: gli impianti eolici sfruttano l energia del vento per produrre elettricità. Sono costituiti da aerogeneratori che trasformano l energia cinetica del vento in energia meccanica e infine quest ultima in energia elettrica. Possono essere realizzati impianti eolici di varie dimensioni con aerogeneratori di altezza e potenza differente. Il principale problema riguardante l energia eolica è l impatto paesaggistico, accentuato dal fatto che spesso le turbine sono poste sulle cime di montagne e colline e quindi visibili anche da grande distanze: molti paesi hanno disincentivato fino a questo momento l utilizzo delle centrali eoliche proprio perché ritenute esteticamente inaccettabili.

6 PARAGRAFO 3.1 Il modello di sviluppo industriale fin qui seguito ha condotto ad un abuso delle risorse energetiche fossili. Per molti anni si è creduto che l unico modello di sviluppo possibile fosse quello legato ad un continuo incremento di produzione e di consumo di energia. Questo modello si è rivelato insufficiente per due ragioni: - La limitatezza delle risorse energetiche presenti sulla terra e sinora sfruttate intensamente - Il crescente inquinamento ambientale legato alla produzione e al consumo di energia. La natura ha impiegato milioni di anni per accumulare l energia chimica nei combustibili fossili. Infatti questi materiali si sono formati in seguito alla lenta decomposizione di sostanze contenute negli organismi viventi milioni di anni fa. Come sappiamo, per utilizzare il contenuto di energia chimica dei combustibili fossili è necessario convertire questa energia in altre forme. Il modo più rapido è quello di bruciare i combustibili e ottenere così energia termica. Purtroppo le reazioni di combustione di questi materiali hanno sempre creato anche molti problemi a causa del loro non trascurabile impatto ambientale. Questo significa che i prodotti della reazione di combustione sono sostanze che hanno effetti negativi sull equilibrio ambientale. Con il termine inquinamento intendiamo l insieme delle alterazioni provocate nell ambiente in seguito all immissione nell atmosfera, nelle acque e nel suolo di sostanze contaminanti, nocive sia per la loro tossicità e sia perché immesse in grandi quantità. Di conseguenza le caratteristiche fisiche, chimiche e biologiche dell ambiente vengono modificate in senso sfavorevole alla vita degli organismi vegetali e animali. All inquinamento concorrono una serie di cause di fondo tra cui la crescita demografica, la progressiva concentrazione urbana della popolazione e il corrispondente aumento del bisogno, cui fa riscontro un aumento esplosivo della produzione di beni di consumo. I principali effetti dell inquinamento atmosferico sono il cosiddetto buco dell ozono, ossia la diminuzione dello strato di ozono che filtra i raggi ultravioletti più dannosi per la vita sulla Terra; e l effetto serra. Con l espressione effetto serra si definisce il fenomeno per cui l energia che viene emessa dalla superficie terrestre verso lo spazio, per bilanciare il flusso di energia ricevuta dal sole, è parzialmente assorbita da alcuni gas presenti nell atmosfera e da questi rinviata nuovamente

7 verso la Terra. In tal modo viene ritardata la dispersione di energia e s instaura una temperatura media alla superficie terrestre maggiore di quella che si verificherebbe in assenza di atmosfera. I principali gas responsabili dell effetto serra sono il vapore acqueo e l anidride carbonica. Il risultato di questa intensificazione dell effetto serra potrebbe essere un aumento della temperatura media terrestre, con conseguente parziale scioglimento dei ghiacci delle calotte polari e innalzamento del livello dei mari.

8 PARAGRAFO 3.2 La storia dell umo è stata sempre caratterizzata dalla ricerca di nuove fonti d energia: inizialmente per garantirsi la sopravvivenza, poi per migliorare il proprio tenore di vita. In origine l energia era costituita dal lavoro muscolare, spesso fornito dagli schiavi e dagli animali da soma. Verso la fine dell ottocento, con lo sviluppo della civiltà industriale, il fabbisogno energetico fu soddisfatto grazie all utilizzo intensivo del carbone. Sotto il profilo tecnologico costituì un notevole passo avanti l aver capito che il calore, attraverso la produzione di vapore, poteva essere trasformato in energia meccanica. È la rivoluzione industriale che ha quindi dato alla luce l inquinamento ambientale come lo conosciamo oggi. L emergere di grandi fabbriche e il consumo di enormi quantità di carbone e altri combustibili fossili ha dato luogo a un inquinamento atmosferico senza precedenti. L inquinamento è diventato poi un tema popolare dopo la seconda guerra mondiale, a causa della ricaduta radioattiva dal conflitto atomico in Giappone. Successivamente il Grande Smog del 1952 a Londra, uccise almeno 4000 civili. Ciò ha indotto alcuni dei primi grandi e moderni modelli di legislazione ambientale. In Italia la sensibilità pubblica sull argomento ha ugualmente segnato un picco d interesse nel secondo dopoguerra.

9 PARAGRAFO 3.3 Viste le problematiche riguardanti l inquinamento ambientale con le sue relative cause e conseguenze, in questi ultimi anni, da parte delle maggiori potenze mondiali e dei paesi più industrializzati sono stati stipulati due importanti accordi per salvaguardare l ambiente e per la tutela delle persone. 1. Il protocollo di Kyoto 2. Il piano Il protocollo di Kyoto è un trattato internazionale in materia ambientale sul riscaldamento globale sottoscritto nella città giapponese di Kyoto l 11 dicembre 1997 da più di 180 paesi. Il trattato è entrato in vigore il 16 febbraio Il trattato prevedeva l obbligo per i paesi industrializzati di ridurre, nel periodo , le emissioni di anidride carbonica e di altri cinque gas serra: metano, ossido di azoto, idrofluorocarburi, perfluorocarburi ed esalforuro di zolfo; in misura non inferiore al 5%. L Italia ha più che c entrato l obiettivo nazionale di riduzione delle emissioni di gas serra, che era stato fissato dal protocollo arrivando ad una riduzione del 7%. A pesare positivamente sul raggiungimento degli obiettivi è stato il miglioramento delle performance ambientali del nostro sistema economico, lo sviluppo delle rinnovabili e la crisi. Eppure nonostante i buoni risultati raggiunti anche da altri paesi industrializzati le emissioni totali dal 1990 non sono diminuite. 2 Il piano consiste nell insieme delle misure pensate dall Unione Europea per il periodo successivo al termine del protocollo

10 di Kyoto che sarà valido dal gennaio 2013 fino al Il piano prevede di ridurre le emissioni di gas serra del 20%, alzare al 20% la quota di energia prodotta da fonti rinnovabili e portare al 20% il risparmio energetico: il tutto entro il PARAGRAFO 4 INDUSTRIALIZZAZIONE POTENZA PROGRESSO E EVOLUZIONE 1900 SOSTENIBILITÀ TOUR TUTELA DELLE PERSONE E AMBIENTI EIFFE FONTI RINNOVABILI L ALBERO DELLA VITA 2015

11 Le immagini inserite rappresentano due icone e simboli di due periodi diversi. A livello strutturale sono simili, ma ciò che li diversifica è il significato che gli si attribuisce. Infatti le ragioni e gli ideali per il quale sono stati innalzati questi due monumenti è diverso in quanto sono differenti le idee di progresso in visione del futuro. TOUR EIFFEL: fu costruita su progetto e calcoli dell ingegnere Gustave Eiffel dal 1887 al La torre fu eretta durante gli anni della seconda rivoluzione industriale, anni di progresso e conquiste scientifiche. Si cercava di adattare ogni arte al nuovo corso che aveva preso la vita, di far corrispondere ogni attività umana alla nuova sensibilità che i tempi avevano cambiato. La torre fu uno dei primi esempi di costruzioni in ferro battuto realizzate su grandi dimensioni per un altezza di 315 metri circa. Verso il 1885, all epoca della edificazione della torre, l utilizzazione del ferro e dell acciaio si allargò diffusamente nella realizzazione di ponti ed edifici. La Torre Eiffel, è lei stessa simbolo di modernità e progresso per mostrare l evoluzione dell umanità in quell epoca. Si voleva infatti evidenziare una differenza rispetto al gusto tradizionale del passato e manifestare l inizio di una nuova epoca caratterizzata dall uso di nuovi materiali. Alla sommità sono collocate una stazione metereologica, una stazione radio e un ripetitore televisivo. ALBERO DELLA VITA: grande opera destinata a diventare simbolo memorabile dell evento expo 2015, in grado di fondere emozione, suggestione e tradizione. Struttura in legno e acciaio,

12 dall altezza complessiva di 35 metri. La struttura dell albero della vita affonda le sue radici in uno dei periodi artistici più fervidi dell arte italiana il Rinascimento. Ma l albero della vita è anche uno slancio rivolto al futuro, all innovazione e alla tecnologia. PARAGRAFO 5 Carducci Carducci nasce nel 1835 e trascorre l infanzia e l adolescenza nella Maremma toscana, fino a quando, nel 1853, entra alla Scuola Normale di Pisa. Negli che vanno dal 1853 al 1860 Carducci comincia a insegnare. Nel frattempo costruisce a Firenze, insieme a un gruppo di amici, la società degli Amici pedanti e pubblica le sue prime liriche. Nel 1860 Carducci si trasferisce a Bologna, dove ottiene un incarico come professore universitario. Inizia una grande passione politica. Nel 1870 muore il piccolo figlio Dante. A partire da questo momento fino al 1889, Carducci scrive moltissime poesie, pubblicando i libri di versi più significativi, quelli della maturità poetica. Le nuove poesie, intitolate non a caso Rime nuove, sono ispirate da temi intimi e autobiografici e da elementi paesaggistici. Mentre con l importante raccolta intitolata Odi barbare Carducci tenta di rendere in versi italiani la metrica latina e greca. Nel 1890 Carducci viene nominato senatore e quindi Cavaliere di Gran Croce: grazie a questi riconoscimenti si accende la sua fama di poeta-vate, che raggiunge il culmine nel 1906, quando ottiene il premio Nobel per la letteratura. Muore nel 1907 a Bologna. POSITIVISMO Il Positivismo è un movimento filosofico e culturale, nato in Francia nella prima metà dell'800 e ispirato ad alcune idee guida fondamentali riferite in genere all'esaltazione del progresso scientifico. Questa corrente di pensiero, trainata dalle rivoluzioni industriali e dalla letteratura ad esso collegata, si diffonde nella seconda metà del secolo a livello europeo e mondiale influenzando anche la nascita di movimenti letterari come il Verismo in Italia e il Naturalismo in Francia. Il Positivismo non si configura dunque come un pensiero filosofico organizzato in un sistema definito come quello che aveva caratterizzato la filosofia idealistica, ma piuttosto come un movimento per certi aspetti simile all'illuminismo, di cui condivide la fiducia nella scienza e nel progresso scientifico-tecnologico, e per altri affine alla concezione romantica della storia che vede nella progressiva affermazione della ragione la base del progresso o evoluzione sociale. C'è una profonda trasformazione anche nei modi di vita della città, dove si verificano, in pochi anni, cambiamenti più incisivi di quelli avvenuti nei secoli precedenti con le innovazioni tecnologiche dell'uso della macchina a vapore, dell'elettricità, delle ferrovie che mutano profondamente non solo le dimensioni spazio-temporali ma anche quelle intellettuali. Tutto questo porterà nei primi

13 anni del '900 a quella esaltazione delle "magnifiche sorti e progressive" raggiunte dall'europa della Belle Epoque. Il Positivismo influì fortemente nella cultura ottocentesca sino a divenire una "moda culturale" tanto che si può parlare di una "civiltà positivistica" che ha improntato di sé correnti culturali come il realismo e il verismo. Nonostante i suoi aspetti critici il Positivismo ha lasciato in eredità alla cultura moderna la considerazione dell'importanza per la conoscenza e per la trasformazione della società della ricerca scientifica. Dobbiamo inoltre al Positivismo la codificazione delle "scienze umane" della sociologia e della psicologia.

14 POESIA ALLA STAZIONE IN UNA MATTINA D AUTUNNO PARAGRAFO 6 PROGETTO DI ENERGIA RINNOVABILE

15 Materiale utilizzato per la realizzazione del modello in scala: N.1 Casa sezionata in scala 1/200 N.5 Luci led N.1 Modulo fotovoltaico N.1 Regolatore di carica N.1 Batteria al piombo ermetica 6Ah N.6 Interruttori (5 stanze +1generale) N.1 Pulsante N.1 Campanello

16 Modulo fotovoltaico Tensione Potenza Nominale Tensione a punto massimo (Vmp) Corrente a punto massimo (Imp) Tensione a circuito aperto (Voc) Corrente a corto circuito (Isc) 12 V 5 Wp V 0.27 A 22 V 0.29 A Celle/Modulo 36 Dimensione Peso 260 x 220 x 18 mm 0.8 Kg

17 Descrizione del lavoro svolto Cablaggio Il modellino acquistato presentava un basilare cablaggio elettrico delle stanze, collegate in serie. La necessità di controllare singolarmente l accensione di stringhe di led, da noi aggiunte al fine di ottenere un illuminazione ottimale, ci ha portato ad effettuare un completo ricablaggio della struttura. Il modulo solare produce una tensione di circa 12 V in condizioni standard di irraggiamento solare. La tensione prodotta viene accumulata tramite l utilizzo di una batteria al piombo anch essa da 12V per poter usufruire dell energia anche i condizioni di scarso o assente irraggiamento solare.

18 Il regolatore di carica ha lo scopo di regolare il parametro di corrente necessaria alla corretta ricarica della batteria e di stabilizzare la tensione in uscita ai morsetti a cui vengono collegati gli utilizzatori. Caratteristiche tecniche del regolatore di carica Selezione automatica della tensione (12 o 24V) Funzione crepuscolare e timer regolabile Protezione del sovraccarico (sia in ingresso che in uscita) Protezione dalla sovratemperatura Protezione dalla polarità inversa (sia per i moduli che per le batterie) Pre-allarme di batteria scarica tramite LED Protezione della batteria dall'eccessiva carica (evita il sovraccarico della batteria che la rovinerebbe) Protezione della batteria dall'eccessiva scarica (evita la scarica completa della batteria che ne diminuirebbe la vita) Indicazione stato di carica e malfunzionamenti del sistema con LED Modello EP5 Tensione di sistema (V) 12/24 Corrente max ingresso (A) 5 Corrente max uscita (A) 5 Massimo autoconsumo (ma) 6 Coefficiente di compensazione della temperatura -30mV/ C/12V Tensione di uscita (V) 12/24 Umidità Temperatura di funzionamento (ºC) Tipo di carica 10%-90% NC da -35º a +55º Serie PWM (4 fasi) Grado di protezione IP 30

19 Dimensioni (mm) 97 x 66 x 25 Peso (Kg) 0.05 Controller di comando Per controllare l accensione singola di ogni stanza abbiamo realizzato un controller di comando adattando una scatoletta in plastica inserendovi 6 interruttori (1 per ogni stanza + 1 generale) e un pulsante per azionare il campanello. Ogni interruttore interrompe il positivo della striscia di led attaccata al soffitto della stanze in modo da poter scegliere quante e quali stanze accendere.

20 Strumenti di misura Abbiamo voluto applicare al nostro impianto un voltmetro e un amperometro per poter controllare i valori di tensione prodotta dal pannello e la quantità di corrente assorbita dagli utilizzatori installati. Avendo a disposizione un amperometro di portata 100mA ed avendo un assorbimento massimo di circa 300 ma, abbiamo modificato l amperometro installando ai suoi capi una resistenza in parallelo del valore di 2/3 della resistenza interna all amperometro. In questo modo, la corrente si distribuisce per 1/3 nell amperometro e per 2/3 viene assorbita dalla resistenza. Il valore reale di corrente sarà quindi interpretabile moltiplicando per 3 il valore di lettura dell amperometro.

21 PARAGRAFO 7 Quest anno ho avuto l occasione di aver partecipato ad un progetto chiamato Learning week della durata di una settimana. Tale progetto consisteva nella visita al depuratore di Nosedo, dove si è potuto vedere i vari processi che l acqua subiva per essere depurata, e infine la visita all Abbazia di Chiaravalle e al vecchio mulino. È stata proprio questa la parte interessante di questa esperienza in quanto si è potuto vedere le differenze tra passato e presente e di come le cose siano cambiate attraverso l evoluzione. Inoltre l ultimo giorno si è concluso parlando di un tema chiamato Green job ovvero tutta una serie di lavori e professioni nate negli ultimi tempi che operano nei seguenti ambiti: - Energie rinnovabili - Ecologia e ambiente - Biologico La finalità che lega le professioni green job sono: l ambiente, responsabilità sociale e qualità della vita. Penso che ad oggi siamo arrivati ad un punto in cui l uomo si sta accorgendo di ciò che lo circonda

22 e attraverso l evoluzione, il progresso e con le nuove tecnologie, stia cercando di salvaguardare ciò per rendere un futuro migliore. SITOGRAFIA liceofrancescodassisi.it Le risorse naturali L'ambiente online.scuola.zanichelli.it wikipedia.it/inquinamento

23 libro di testo di italiano Liberamente