elettrodotti. grandi centrali elettriche combustibili fossili produzione elettrica

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5 Uno dei grandi vantaggi dell energia elettrica è che essa può essere prodotta in luoghi lontani dai centri di consumo. L energia elettrica può essere trasportata facilmente attraverso condutture metalliche posate su tralicci o disposte in cavi. Queste condutture si chiamano appunto elettrodotti. Il sistema elettrico collega ai consumatori la produzione realizzata in grandi centrali elettriche che usano combustibili fossili oppure, ad esempio, che sfruttano l energia idroelettrica dei grandi fiumi o dei grandi serbatoi d acqua situati in montagna. Vi sono però anche centrali più piccole dove è possibile sfruttare le fonti energetiche locali come il calore del sottosuolo, la ventosità del posto o i prodotti di scarto di alcune industrie. Infine negli ultimi anni si va affermando anche la produzione elettrica di piccolissima dimensione realizzata vicino al punto di consumo. In questi casi si tratta quasi sempre di impianti che sfruttano fonti rinnovabili, come ad esempio gli impianti fotovoltaici installati sui tetti delle case. 5

6 In Italia le centrali termoelettriche utilizzanti combustibili fossili sono quelle che forniscono la maggior parte della produzione elettrica. Ci sono molte tipologie di centrali termoelettriche a seconda del tipo di combustibile utilizzato ed a seconda del motore che fa girare l alternatore, ossia il generatore di energia elettrica. Esistono centrali a carbone, a gasolio, a olio combustibile ed a gas naturale, se consideriamo le classiche fonti energetiche fossili. Possiamo avere però anche centrali termoelettriche che utilizzano combustibili biologici come biomasse, bioliquidi e biogas. A seconda del motore utilizzato possiamo avere centrali con turbine a vapore, con turbine a gas oppure con motori a combustione interna simili a quello delle nostre automobili. La turbina è una macchina che trasforma in rotazione la pressione dei gas caldi della combustione o del vapor d acqua generato da una caldaia. Per essere il più possibile compatibili con l ambiente e sfruttare nel modo migliore l energia del combustibile oggi le nuove centrali termoelettriche bruciano gas naturale e usano in modo combinato sia turbine a gas che turbine a vapore. 6

7 Le centrali nucleari sono particolari centrali termoelettriche in cui il vapore che fa girare la turbina viene prodotto nel reattore nucleare, sfruttando il calore derivante dalla fissione dei materiali radioattivi come l uranio. Non vi sono al momento reattori nucleari che sfruttano la fusione nucleare. Per analogia con i combustibili fossili i materiali radioattivi utilizzati sono detti combustibili nucleari, anche se nel reattore non avviene alcuna combustione. Vi sono varie tipologie di centrali nucleari, a seconda : del tipo di combustibile nucleare utilizzato, dei tipo di raffreddamento del reattore e dei materiali usati per rallentare la velocità dei neutroni che si generano nella fissione. I principali problemi per le centrali nucleari riguardano la sistemazione dei materiali radioattivi residui, detti scorie e lo smantellamento finale dell impianto. Le scorie devono essere infatti trattate e messe in appositi depositi da sorvegliare per centinaia di anni. Infine per smantellare le centrali nucleari occorrono procedure lente, delicate e costose. 7

8 Un altra importate tipologia di centrali elettriche è rappresentata dalle centrali idroelettriche. Queste tipologie in passato sono state ampiamente sfruttate dall Italia, grazie alla notevole presenza di acqua ed alla conformazione montuosa della penisola Per avere una centrale idroelettrica bisogna avere un prelievo di acqua amonte ed uno scarico a valle. La differenza di quota tra il prelievo e lo scarico è detta altezza di caduta o salto e può andare da pochi metri a molte centinaia di metri. Le centrali idroelettriche possono prelevare l acqua da un corso d acqua o da un bacino naturale o artificiale. Con un bacino si può accumulare acqua e produrre energia elettrica quando serve, aprendo le valvole e facendo scendere l acqua nella centrale posta prima dello scarico. Per creare un bacino artificiale bisogna costruire una diga bloccando il deflusso naturale dell acqua. Le macchine della centrale che permettono di trasformare in rotazione l energia cinetica di caduta dell acqua sono dette turbine idrauliche. 8

9 Le centrali idroelettriche sfruttano la portata ed il salto dell acqua. Esistono centrali che sfruttano grandi portate ma hanno piccoli salti come esistono centrali che hanno piccole portate ma grandi salti. Tra i due estremi possono aversi tutti i casi intermedi. In Italia sono molto diffuse le centrali che sfruttano grandi dislivelli, spesso alimentate da serbatoi artificiali formati costruendo dighe molto alte. Una diga, purtroppo famosa è quella del Vajont. Nel 1963 il monte Toc franando nel bacino provoco un onda che scavalcò la diga e travolse il paese di Longarone. Ci furono circa morti. Anche se la diga resistette all ondata da allora il bacino non è stato più utilizzato In alcuni impianti per ripristinare il volume d acqua nel bacino superiore, di notte l acqua viene riportata sopra prelevandola da un bacino inferiore. Per convogliare l acqua verso la centrale nell ultimo tratto si possono utilizzare delle condotte forzate, dette così perché devono resistere alle forti pressioni esistenti. 9

10 Le centrali geotermoelettriche sono molto simili alle centrali termoelettriche tradizionali, soltanto che invece della caldaia che brucia combustibili, utilizzano il calore della Terra per produrre vapore Per avere una centrale geotermoelettrica bisogna avere un area adatta dove c è sia il calore del sottosuolo che acqua sotterranea che può diventare vapore. Un segnale dell esistenza di queste condizioni è data dalla presenza dei cosiddetti soffioni. In Italia la zona storica dove è disponibile energia geotermica ad alto potenziale è la zona di Larderello in Toscana, che prende il nome dal francese Larderel un ingegnere trasferitosi in Italia che, per primo, promosse lo sfruttamento dei soffioni per estrarre sostanze chimiche. L Italia è all avanguardia nel mondo per l utilizzo delle risorse geotermiche per la produzione elettrica. 10

11 Unacentraleabiomasseèancoraunacentrale termoelettrica che però utilizza come combustibile materiale di origine biologica. Questi impianti sono considerati a fonti rinnovabili in quanto il combustibile utilizzato si ritiene sempre disponibile e non esauribile. Nella slide è riportata una centrale che utilizza biomasse solide come il legno. Ma è possibile utilizzare anche combustibili liquidi come l olio di palma oppure gassosi, come il biogas ottenuto dalla degradazione di materiale organico. Il materiale biologico utilizzato può essere ottenuto anche separandolo dai rifiuti solidi urbani o dagli scarti di lavorazione delle industrie alimentari. Questi impianti se non gestiti bene possono dar luogo a inquinamento generato nel processo di ottenimento del combustibile o nella combustione vera e propria. Nel territorio di Aprilia sono presenti alcune centrali a biogas 11

12 Le centrali eoliche sono formate da uno o più aerogeneratori in cui la forza necessaria per far girare il generatore elettrico è trasmessa dalle pale mosse dal vento. In effetti si tratta di una applicazione sfruttata dall uomo fin dall antichità anche se in passato l energia che si ricavava era di tipo meccanico e veniva utilizzata in loco, per esempio, per macinare il grano in un mulino o per sollevare l acqua. Con i moderni impianti eolici si produce energia elettrica che viene trasportata con gli elettrodotti per essere utilizzata nei luoghi di consumo. In Italia gli impianti eolici sono tipicamente installati sulla terraferma, ma un alcune zone a forte ventosità, come ad esempio nel Mar del Nord, possono essere installati anche in mare 12

13 Recentemente per ragioni ambientali si stanno diffondendo le centrali fotovoltaiche che trasformano direttamente in energia elettrica la radiazione solare. Questo è possibile grazie ad alcuni materiali particolari come il silicio In una centrale fotovoltaica non vi sono organi in movimento, tranne nel caso in cui si vuole far muovere i pannelli durante il giorno per fare in modo che prendano il sole nelle migliori condizioni. Grandi centrali fotovoltaiche sono state progettate per funzionare nel deserto del Sahara, dove la radiazione solare raggiunge il massimo di intensità. 13

14 Le centrali solari a concentrazione sono particolari centrali termoelettriche in cui una parte o tutto il calore necessario per produrre il vapore viene ottenuto dalla radiazione solare, concentrando l irraggiamento grazie a particolari specchi parabolici. Si sfrutta quindi lo stesso principio che la leggenda narra utilizzò Archimede per bruciare le navi romane durante l assedio di Siracusa del 212 avanti Cristo. Anche per questo tipo di impianti si prevedono grandi realizzazioni nel deserto del Sahara. 14

15 Nell ultima slide sono riportate alcune domande, a risposta multipla, su argomenti trattati nella lezione. Gli studenti potranno utilizzare queste domande per verificare se alcuni contenuti della lezione sono stati assimilati nel modo corretto. Tra queste domande sono presenti anche quelle che faranno parte della prova tra gruppi per l assegnazione dei punteggi. 15

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