I.T.I.S. G. Marconi Nocera Inferiore (SA) Classi 4C - 5C 5B. Stage sulle fonti rinnovabili 9-19 Dicembre Febbraio 2004

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1 I.T.I.S. G. Marconi Nocera Inferiore (SA) Classi 4C - 5C 5B Stage sulle fonti rinnovabili 9-19 Dicembre Febbraio

2 Energia Alternativa L'attuale concezione comune d'energia si limita alle fonti classiche utilizzate negli ultimi 80 anni. L'abitudine di premere un bottone, di accendere un fornello senza chiedersi cosa renda questo possibile ha allontanato l'uomo dalla comprensione del bisogno. Il sistema si "nutre" con poche forme d'energia, la più importante è il petrolio seguito dall'energia nucleare, che attualmente non viene sfruttata in Italia. L'esaurimento di queste fonti d'energia naturale non rinnovabili a breve, il continuo aumento del consumo, lo spreco, il pericolo nella gestione dell'energia atomica e la difficoltà nello smaltirne i derivati ci inducono a guardare con interesse alle fonti d'energia alternativa. 2

3 Inoltre l Italia, aderendo al protocollo di Kyoto, si è impegnata a ridurre entro il 2010 le emissioni di CO 2 in atmosfera, progettando nuovi impianti per la produzione di energia elettrica da fonti alternative (Per ogni KWh prodotto da fonte rinnovabile non si immette in atmosfera circa 1 kg di CO 2 ). L energia alternativa si basa su fonti di energia naturale rinnovabile a breve che anche se possono risultare più scomode e un po' più onerose di quelle tradizionali presentano vantaggi, sia nei confronti dell ecosistema e dell ambiente che nei confronti del sistema economico del nostro paese, in quanto contribuiscono, anche se in minima parte, a ridurre la dipendenza dai paesi stranieri per l acquisto di combustibile per la produzione di energia elettrica con i sistemi convenzionali. 3

4 Le possibili fonti alternative come acqua, vento, sole, terra, biomasse, biogas, se disponibili con la giusta caratterizzazione, sono utilizzabili per generare energia elettrica. L Enel e le sue società satellite pongono tra i loro obiettivi principali lo sfruttamento di tali fonti per la produzione dell energia elettrica e l individuazione di nuovi siti per la creazione di nuove centrali : Idroelettriche Eoliche Fotovoltaiche Geotermoelettriche Elettriche da biogas o da biomasse 4

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6 Energia Idroelettrica Che cos è un impianto idroelettrico? È un impianto che produce energia elettrica sfruttando l energia potenziale di masse d acqua in movimento. I parametri fondamentali, di cui tener conto, per la produzione di energia elettrica sono: Portata della massa d acqua da sfruttare (Q in m 3 /s) Altezza o salto motore (H in m) In base a questi due valori è possibile calcolare la potenza in KW di un impianto di produzione: P = 8 x Q x H Dove 8 è un fattore che tiene conto del rendimento e della capacità della turbina a convertire energia idraulica in meccanica 6

7 Centrali Idroelettriche Trasformano l energia potenziale di una quantità d acqua (Q) accumulata in un bacino naturale o artificiale, posto ad una certa altezza (H) dall impianto di produzione in energia elettrica. Linea di Trasmissione Diga Bacino Superiore Trasformatore Generatore Condotta Forzata Bacino Inferiore Turbina 7

8 Perché utilizzare un impianto idroelettrico? Perché presenta molteplici vantaggi, tra i quali : 1. Produzione di energia elettrica utilizzando una fonte di energia pulita 2. Nessuna emissione di sostanze inquinanti nell ecosistema 3. Nessuna emissione di anidride carbonica (CO 2 ) nell atmosfera 4. Indipendenza dalle fonti energetiche estere 8

9 Classificazione degli impianti In base alla potenza installata, si dividono in: Impianto idroelettrico con potenza superiore ai 10 Mw (dalle quali deriva un notevole impatto ambientale); Impianto mini-idroelettrico con potenza installata minore di 10 Mw (impatto ambientale notevolmente ridotto). In base alla tipologia impiantistica: 1. Impianti ad acqua fluente 2. Impianti inseriti in un canale 3. Impianti a deflusso regolato 4. Impianti di accumulazione mediante pompaggio 9

10 Classificazione degli impianti Gli Impianti ad acqua fluente non dispongono di alcuna capacità di regolazione degli afflussi, quindi la portata sfruttata corrisponde a quella del corso d'acqua sfruttato. Di conseguenza la produzione dipende dalla disponibilità del corso d'acqua; se la sua portata raggiunge il livello minimo consentito cessa la produzione di energia elettrica; Gli Impianti inseriti in un canale o in una condotta per approvigionamento idrico sono impianti che recuperano l'energia, che altrimenti verrebbe dissipata, all'estremo più basso della tubazione per l'approvigionamento dell acqua potabile nelle città. Si ha così un recupero energetico, che può essere effettuato anche in altri tipi di impianti: sistemi di canali di bonifica, circuiti di raffreddamento di condensatori, sistemi idrici vari (sono impianti di piccola potenza). 10

11 Classificazione degli impianti Gli Impianti a deflusso regolato (a bacino) sono provvisti di una centrale ai piedi di una diga che contiene il bacino; Le portate utilizzate dalla centrale dipendono dalla capacità di invaso che ha il corso d'acqua che alimenta il bacino. Gli impianti di accumulazione mediante pompaggio sono impianti a doppio bacino che ricavano la disponibilità di acqua nel bacino superiore mediante sollevamento con pompe dal bacino inferiore. Questo tipo di impianto si usa dove la disponibilità naturale di acqua è scarsa. I due bacini sono collegati da condotte forzate nelle quali, nelle ore di maggior richiesta, circola acqua usata per la produzione di energia elettrica; mentre nelle ore di minor richiesta la stessa viene risollevata dal serbatoio inferiore mediante pompe. 11

12 Componenti di un impianto idroelettrico 1. Turbine 2. Moltiplicatori di velocità 3. Pompe (Solo negli impianti di accumulazione per pompaggio) 4. Generatori 5. Quadri di controllo e di potenza 6. Quadri d automazione 7. Trasformatore 8. Organi di scarico 12

13 Turbina La turbina trasforma l energia cinetica e potenziale dell acqua in energia meccanica Classificazione : 1. pelton 2. turgo 3. cross-flow 4. francis 5. kaplan e ad elica 6. turbine a bulbo 13

14 I criteri di scelta della turbina tengono conto dei seguenti parametri : 1.salto e portata dell acqua da turbinare (H;Q) 2.velocità di rotazione 3.problemi di cavitazione 4.costo In funzione alla portata e al salto, del corso d acqua, esistono dei grafici e delle tabelle che permettono la scelta esatta della turbina. 14

15 MOLTIPLICATORE DI VELOCITA Viene utilizzato con turbine di piccola potenza per raggiungere la velocità standard degli alternatori ( rpm) POMPE (nelle centrali di accumulazione per pompaggio) Le pompe trasformano l energia cinetica, che mette in rotazione la turbina, in energia potenziale idraulica, portando l acqua ad un livello superiore a quello di alimentazione GENERATORI Asincrono Sincrono 15

16 Generatori I generatori trasformano l energia meccanica di rotazione, della turbina, in energia elettrica. In base alle potenze da fornire si usano : 1. Generatori sincroni (Alternatori) (Generano energia ad una tensione, frequenza ed angolo di fase costante grazie ad un apparato di eccitazione associato ad un regolatore di tensione. Si utilizzano per la produzione di grosse potenze, >3 MW. Generano tensione anche a vuoto e vengono accoppiati alla rete quando i parametri di tensione e frequenza sono uguali a quelli della stessa rete); 2. Generatori asincroni (Sono semplici motori ad induzione, senza possibilità di regolazione della tensione. Si usano per la produzione di piccole potenze e devono essere necessariamente collegati alla rete nella quale la loro potenza rappresenta una percentuale trascurabile del carico di sistema). 16

17 QUADRI DI CONTROLLO E DI POTENZA Sono dei dispositivi inseriti tra il generatore e la linea. Essi controllano il funzionamento della macchina, la proteggono, la mettono in parallelo con la rete o la staccano in caso di guasto. Il controllo viene realizzato mediante la misurazione : 1. di tensione 2. dell intensità della corrente 3. della frequenza 4. dell energia prodotta dal generatore 5. del fattore di potenza 17

18 QUADRI D AUTOMAZIONE I quadri di automazione sono dei sistemi automatici di controllo; permettono il funzionamento della centrale senza personale; forniscono, ai posti di teleconduzione, le informazioni relative allo stato di funzionamento di ogni singola apparecchiatura presente nelle centrali e nelle stazioni di trasformazione. STAZIONE DI TRASFORMAZIONE La stazione di trasformazione eleva la tensione in uscita dall alternatore portandola a valori di media tensione MT, o alta tensione AT per permetterne la trasmissione. 18

19 Centrale di Suio La centrale di Suio è una centrale di tipo ad acqua fluente ubicata lungo una deviazione artificiale del fiume Liri. La sua potenza installata è di 15 MW (3 gruppi da 5 MW), di cui se ne producono circa 9 MW. I Componenti della centrale Paratia (per la regolazione della portata di acqua) Albero di trasmissione Canale di afflusso Turbina (Kaplan) ad albero verticale 19

20 Generatore sincrono (potenza nominale di 5 MW) Canale di deflusso (che si getta nel fiume Liri) Trasformatore 6600/60000 Regolatore idraulico Sottostazione di trasformazione 20

21 Funzionamento L acqua, tramite il canale di afflusso, passa attraverso la paratia e dopo un salto motore (H) di 12m attraversa un distributore, che ne regola la portata, e va ad investire la turbina (kaplan) posizionata in modo verticale. Grazie ad un sistema idraulico chiamato Regolatore, che regola l inclinazione delle pale della turbina, è possibile, al variare della portata d acqua (Q) in ingresso, mantenere una velocità costante (velocità di sincronismo dell alternatore utilizzato). L acqua in uscita dalla turbina tramite un sistema di scarico viene immessa nel canale di deflusso che a sua volta si ricongiunge con il fiume. In caso di grosse piene del fiume si ha una mancanza di salto motore, di conseguenza la turbina va in uno stato di fermo ( si dice turbina affogata ). Nel caso opposto quando ci sono delle secche la centrale viene messa fuori servizio perché l acqua non è sufficiente per alimentare le turbine. 21

22 La centrale di Ceprano è una centrale di tipo a deflusso regolato, con due serbatoi posti alla stessa quota (128 m) e collegati tra di loro da una galleria di 4 Km. Sul primo serbatoio c è la diga di S.Eleuterio la quale presenta tre paratie con una luce di 6 metri. Come opera di sbarramento del secondo bacino c è la diga di Collemezzo dalla quale parte una condotta forzata in galleria lunga 1410 m che raggiunge una quota si 77 m dove è posto il collettore che va ai gruppi di produzione ( salto motore 51 m). Centrale di Ceprano 22

23 L impianto di produzione è costituito da : 2 gruppi (di cui 1 è fuori esercizio) sono costituiti da turbine Francis orizzontali e un alternatore da 7 MW. 1 gruppo è costituito da turbina Francis verticale e un alternatore da 5 MW Ogni gruppo ha un regolatore che mediante l apertura o chiusura delle pale direttrici immette sulla girante della turbina una certa quantità Q di acqua in modo da ottenere una velocità costante ed un rendimento alto. L acqua in uscita dalla turbina attraverso gli organi di scarico viene immessa in una piccola vasca di raccolta che a sua volta alimenta il fiume Liri. Gruppo da 7 MW (ad asse orizzontale) Gruppo da 5 MW (ad asse verticale) 23

24 Particolare del sistema di regolazione della portata Turbine Francis orizzontali Regolatore Condotte forzate Scarico e vasca di raccolta 24

25 SITUAZIONE ATTUALE E SVILUPPI Rispetto alle altre fonti rinnovabili, l energia idroelettrica ha sfruttato al massimo l utilizzo delle risorse. Attualmente gli impianti di produzione, circa 1965 (dato GRTN ) in Italia, soddisfano circa il 20% del fabbisogno nazionale giornaliero. Per il futuro, si punta sul mini-idrico con piccoli impianti per le utenze isolate, sfruttando così le risorse idriche nelle loro vicinanze. In Italia gli impianti mini-idrici producevano, in termini di potenza, nel 2000 complessivamente l 8,6 % del fabbisogno nazionale, si prevede uno sviluppo per l anno 2007 della produzione da mini-idrico fino al 9,8 %. 25

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27 Energia Eolica Che cos è l energia eolica? È una fonte primaria rinnovabile che letteralmente indica l energia cinetica posseduta dai venti. Come viene utilizzata? Viene utilizzata per la produzione di energia elettrica o meccanica mediante appositi impianti (centrali eoliche). 27

28 Centrali Eoliche Trasformano l energia cinetica del vento in energia meccanica, tramite il movimento delle pale ancorate al rotore di un aereogeneratore, in energia elettrica, generata da un alternatore mantenuto in rotazione dal rotore. 28

29 I componenti dell impianto eolico sono: Rotore (capta l energia del vento e la trasforma in energia meccanica dando rotazione al generatore); Generatore (trasforma l energia meccanica in energia elettrica). 29

30 I componenti dell aereogeneratore Generatore Principale Pale Mozzo Albero veloce Moltiplicatore di giri Generatore secondario Rotore 30

31 Impianto eolico di Campolieto Il campo eolico di Campolieto (Potenza installata si circa 5 MW) è composto da 7 aereogeneratori con potenza nominale di 850 KW. Oltre ai componenti tradizionali di un aereogeneratore 3 di questi sono dotati di un sistema di controllo della posizione delle pale in base alla velocità del vento, al fine di ottenere una velocità dell albero di trasmissione più o meno costante. Inoltre questo sistema protegge l aereogeneratore bloccandolo quando la velocità del vento supera un livello prestabilito 31

32 Le dimensioni delle macchine Macchine di piccola taglia ( Potenza 5-50 Kw; diametro rotore 3-15 metri; altezza mozzo metri) Macchine di media taglia ( Potenza fino a Kw; diametro rotore fino a 50 metri; altezza mozzo metri) Macchine di grande taglia ( Potenza fino a Kw; diametro rotore metri; altezza mozzo metri) 32

33 Vantaggi Produzione di energia da fonte rinnovabile Nessuna emissione di gas inquinanti Risparmio sulla bolletta Impatto paesaggistico Svantaggi Produzione non continua (circa 2000 h equivalenti su un totale di 8760 h annue) 33

34 Capacità Produttiva Attualmente in Italia si producono circa 700 Mw corrispondenti allo 0.5 % del fabbisogno elettrico nazionale collocando l Italia al 6 posto in Europa. Numeri Impianti installati Circa 60 di varie potenze, di cui circa 20 di proprietà dell ENEL. L ENEL attualmente ha in progetto altri 95 impianti da distribuire sul territorio nazionale. 34

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36 Energia Fotovoltaica Che cos è l energia fotovoltaica? La tecnologia fotovoltaica consente di trasformare direttamente le radiazioni solari in energia elettrica. Come viene utilizzata? Viene utilizzata per la produzione di energia elettrica o per il riscaldamento dell acqua. 36

37 Centrali Fotovoltaiche Trasformano direttamente la luce solare in energia elettrica, sfruttando un fenomeno fisico, noto come effetto fotovoltaico basato sulle proprietà di alcuni materiali semiconduttori in grado di generare elettricità se colpiti da radiazioni solari. 37

38 I componenti dell impianto Celle fotovoltaiche fotovoltaico (organizzate in grossi pannelli opportunamente collegati tra di loro costituiscono il generatore FV) Sistema di accumulo (in genere costituito da batterie e relativo apparecchio di controllo e regolazione della carica) Inverter ( provvede alla conversione da CC a AC) 38

39 Una cella fotovoltaica e' sostanzialmente un diodo di grande superficie. La Cella FV Esposta alla radiazione solare converte la stessa in elettricità. Si comporta come una minuscola batteria, producendo, nelle condizioni di soleggiamento tipiche italiane, una corrente di circa 3 A (Ampere) con una tensione di circa 0.6 V (Volt), quindi una potenza intorno a 1.5 W (Watt). 39

40 Composizione di una cella FV I due principali tipi di celle fotovoltaiche, disponibili in commercio,si differenziano in base alla tecnologia costruttiva: celle al silicio cristallino celle a film sottile. Le prime sono ottenute attraverso il taglio di un lingotto di un singolo cristallo (monocristallino) o di più cristalli (policristallino) di silicio. Le seconde sono costituite da uno strato di silicio amorfo (o di altri materiali sensibili all'effetto fotoelettrico) posto su un supporto sottile di lastra di vetro o metallo. 40

41 Sistema di accumulo Il sistema di accumulo e costituito da batterie che immagazzinano l energia prodotta dai moduli fotovoltaici al fine di renderla disponibile quando non c è sufficiente illuminazione. E l elemento più critico di tutto il sistema, l unico che esige manutenzione. Requisiti principali: - costante disponibilità ad assorbire ed erogare energia elettrica - erogazione di corrente sufficientemente grande - lunga durata di vita nel funzionamento - esercizio con poca manutenzione - costi bassi 41

42 BOS (Balance of System) BOS è Il complesso di dispositivi necessari per trasformare ed adattare la corrente continua, prodotta dai moduli alle esigenze dell'utenza finale alimentate in corrente alternata. Inverter Di esso fanno parte componenti come: l'inverter, il trasformatore, i quadri elettrici e i sistemi ausiliari di centrale. 42

43 Struttura del campo FV di Serre 9 Sottocampi fissi, 1 ad inseguimento del sole; Ogni sottocampo è costituito da un certo numero di stringhe collegate in parallelo tra loro; Ogni stringa genera ad una tensione di 420 V (c.c.) a vuoto ed è composta da 20 pannelli, collegati in serie tra loro; Un pannello genera ad una tensione di 21 V (c.c.) a vuoto ed è composto da 36 celle fotovoltaiche opportunamente collegate tra di loro. 43

44 Nel caso in cui avviene un corto circuito su un pannello interviene un dispositivo a diodo che permette il by-pass dello stesso e garantendo la continuità di esercizio. Se i pannelli guasti sono più di due viene messo fuori servizio il sottocampo in questione per la manutenzione. Nella centrale di serre non esiste sistema di accumulo in quanto ogni singolo sottocampo e collegato al proprio BOS, che converte e innalza la tensione prodotta dai pannelli fotovoltaici (420 V c.c.) in una tensione di 20 KV (c.a.). Quindi i dieci sottocampi sono collegati tra loro tramite un anello a 20 KV che a sua volta è collegato alla stazione si trasformazione MT/AT. 44

45 Vantaggi del sistema fotovoltaico Produzione di energia elettrica sfruttando un fonte di energia pulita Ridotta manutenzione Produzione di energia elettrica dove serve Semplicità di utilizzo Nessuna emissione di CO 2 45

46 Capacità produttiva Di tutta l energia solare che investe una cella solare sotto forma di radiazione luminosa, solo una parte viene convertita in energia elettrica (energia utile). Quindi il fattore di conversione di celle commerciali al silicio è in genere compreso tra il 13% e il 17%. Il che equivale a dire che per un Kw di potenza che raggiunge il pannello si ha all uscita dei morsetti una potenza di 0,13-0,17 Kw. Questo rappresenta, insieme all impatto paesaggistico, uno degli svantaggi del sistema fotovoltaico. 46

47 Situazione attuale e Sviluppi In Italia sono presenti, attualmente, 3 centrali fotovoltaiche di cui la più grande è quella di Serre (3,5 MW) collegata alla rete nazionale che produce l equivalente di circa 4 Gwh annui. Per quanto riguarda gli sviluppi futuri è stato avviato, dal Ministero dell Ambiente e della Tutela del Territorio, un progetto chiamato tetti fotovoltaici che prevede entro il 2007 l installazione di impianti fotovoltaici, presso utenze private, da collegare alla rete nazionale, con un equivalente incremento della produzione da fotovoltaico di 50 MW. 47

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49 Che cos è la geotermia? Il termine geotermia deriva dal greco ge e thermos e significa calore della terra. Questo calore era già noto e utilizzato fin dai tempi antichi. L energia geotermica invece è quella prodotta sfruttando il calore della terra. 49

50 L acqua piovana che circola nel sottosuolo attraverso rocce fratturate e permeabili viene riscaldata fino a raggiungere temperature molto elevate e talvolta può raggiungere la superficie formando sorgenti calde, fumarole e geyser. 50

51 La maggior parte, invece, rimane nel sottosuolo intrappolata in fratture e strati porosi di roccia. In questo caso si ha la formazione di un serbatoio geotermico. 51

52 Ci sono due tipi di serbatoio: Serbatoi ad acqua dominante che producono acqua in fase liquida o miscela di acquavapore. Serbatoi a vapore dominante che producono fluido a temperatura elevata che si presenta sotto forma di vapore secco. 52

53 I primi sono i più diffusi al mondo ed il fluido estratto non è sempre utilizzabile per la produzione di energia elettrica. Dai secondi, invece, è possibile estrarre fluido ad alto valore energetico che può essere inviato direttamente alle turbine dell impianto di produzione. 53

54 Come viene sfruttata : Energia Geotermica Per la Produzione di energia Elettrica trasportando il vapore direttamente in centrali geotermoelettriche. 54

55 Per il riscaldamento di case ed edifici e per riscaldare impianti di floricoltura, orticoltura etc. 55

56 Come funziona Il vapore estratto dai pozzi viene trasportato, tramite vapordotti, alle centrali geotermoelettriche dove va ad alimentare turbine e generatori per la produzione di energia elettrica. 56

57 Il vapore estratto dai pozzi viene trasportato alle centrali di teleriscaldamento dove, tramite scambiatori di calore, raggiunge le utenze domestiche. 57

58 Vantaggi Produzione di energia elettrica utilizzando una fonte di energia pulita Riduzione dei gas inquinanti immessi in atmosfera Calore disponibile per l intero arco dell anno Non è necessario immagazzinarlo per poterne poi usufruire Svantaggi Difficoltà di costruzione di impianti in alcune aree Impatto paesaggistico 58

59 La valle di Larderello è una delle zone in Italia ad alto contenuto di energia geotermica. 59

60 Larderello : Cenni Storici Già nel 270 A.C. la valle era conosciuta come luogo con presenza di acqua curative Successivamente gli etruschi utilizzavano i sali borici, scoperti in grossa quantità nelle acque, sia per uso farmaceutico che per la preparazione di smalti 60

61 Nel medioevo la zona di larderello veniva chiamata la valle del diavolo a causa della forte presenza di lagoni bollenti e manifestazioni naturali di vapore 61

62 Nel 1818 Francois Jacques Larderel iniziò lo sfruttamento industriale delle acque per la produzione di acido Borico. Nel 1827 lo stesso inventò un metodo meno costoso e più efficiente utilizzando il calore del vapore in sostituzione al calore dovuto alla legna per far evaporare le acque boriche. 62

63 Nel 1904 il principe Ginori Conti trasformò la forza del vapore in energia elettrica (accese le prime 5 lampadine). Nel 1915 entrò in esercizio la centrale con due gruppi di 2750 KW di potenza 63

64 Successivamente si è avuto un incremento dell energia elettrica prodotta in seguito alla scoperta di un primo serbatoio che erogava grosse quantità di vapore. Nacque così una vera e propria attività di perforazione che nel tempo insieme alla ricerca sul territorio ha portato alla scoperta e alla messa in funzione di nuovi pozzi. 64

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66 L attività di perforazione consiste nel: Individuare e raggiungere un eventuale bacino produttivo; Estrarre e sfruttare il fluido geotermico presente nel bacino; Rialimentare lo stesso bacino, dove possibile, tramite la reiniezione dell acqua proveniente dalle centrali o da qualsiasi altra sorgente; 66

67 E un attività che implica investimenti notevoli e presenta, tuttavia, due svantaggi: Rischio minerario consistente; Notevole ma temporaneo impatto ambientale. 67

68 Per ridurre il rischio minerario vengono effettuate indagini geologiche sulla base di test fisici, chimici, geofisici che offrono la possibilità di comprendere la natura del sottosuolo di una determinata area geografica. Rispetto al temporaneo, ma pur sempre notevole, impatto ambientale, chi gestisce l attività di perforazione si pone l obiettivo di ricostruire la morfologia del territorio in cui è avvenuta tale attività. 68

69 Le prime perforazioni venivano effettuate con impianti di tipo manuale e non raggiungevano profondità superiori ai 150 metri, consentendo di sfruttare solo il vapore presente in bacini superficiali. 69

70 In seguito all esigenza di sfruttare vapore di bacini molto più profondi si è avuta un evoluzione dei metodi di perforazione consentendo di raggiungere elevate profondità (fino a 6000 metri). Nasce così il metodo a rotazione e a circolazione, che tuttora viene utilizzato. 70

71 L impianto di perforazione L impianto di perforazione è costituito dai seguenti componenti principali: torre (sostiene gli elementi di manovra); sottostruttura (sostiene la torre e permette l alloggiamento della testapozzo); argano (fornisce il moto al cavo ed alla tavola rotary); taglia fissa e taglia mobile (permettono di movimentare la batteria delle aste); testa di iniezione (permette la circolazione del fango); pompe e linea del fango (controllano il processo del fango); gruppi elettrogeni ed apparecchiature ausiliarie; 71

72 Attrezzature utilizzate nel processo di perforazione: Scalpello (avanza ruotando scheggiando i vari strati che incontra) Batteria di aste cave (da il moto allo scalpello mentre è percorsa da fango, che consente di portare in superficie i detriti ottenuti dall attività dello scalpello) 72

73 Tavola rotary (portata in rotazione da un motore, con il quale si può stabilire il numero di giri, trasmette il moto alla batteria delle aste) Pompe triplex (alimentano il circuito del fango che tramite la testa di iniezione agisce direttamente sul punto in cui si sta perforando) 73

74 Impianto di cementazione (utilizzato durante l attività di perforazione per cementare il casing) Gruppo elettrogeno, con relativi quadri di controllo (utilizzato per la distribuzione dell energia sulla piatta forma) 74

75 Struttura del pozzo Durante le varie fasi di perforazione si costruisce anche la struttura del pozzo (di forma a cannocchiale), e quindi si provvede alla messa in opera del casing, con la sua relativa cementazione, e della valvola di testa pozzo per il controllo dell apertura e chiusura dello stesso. Valvola di testa pozzo 75

76 A fine attività di perforazione il pozzo risulta essere così strutturato: testapozzo con relativa valvola (unica parte fuori terra); tratti non produttivi, protetti da casings cementati; tratti produttivi (a roccia, oltre una determinata profondità, o protetti da casings finestrati). 76

77 Dispositivi di sicurezza Di seguito vengono riportati, rispetto ai rischi più frequenti durante l attività di perforazione, alcuni dispositivi di protezione adoperati: Sensori e allarmi: rilevano e segnalano la presenza, in prossimità del pozzo, di gas tossici, e determinano la messa in sicurezza del pozzo nel caso in cui i valori superano quelli consentiti; Sistemi antincendio; Manuntenzione e rigorosi controlli: per prevenire i guasti ai danni delle apparecchiature utilizzate; 77

78 BOP (Blow Out Preventer): interviene in caso di blowout e cioè di eruzione spontanea del pozzo praticando una chiusura parziale o totale a monte della testapozzo. E dotato di una centralina autonoma pneumatica che assicura il funzionamento anche in caso di anomalie. 78

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80 Esercizio Postazione di teleconduzione (P.T.) Centrali Geotermoelettriche 80

81 P.T. La postazione di teleconduzione si occupa del controllo, monitoraggio e del funzionamento delle varie centrali disposte nel territorio nazionale; tra cui la P.T. di Larderello, una delle tre unità più importanti in Italia, ha il compito di monitorare e controllare le centrali: Geotermoelettriche Eoliche Mini idriche Fotovoltaiche 81

82 La Postazione di Teleconduzione si occupa in particolare di controllare : Produzione delle centrali Livello di produzione dei pozzi Temperature e pressioni del fluido estratto dal pozzo Allarmi provenienti dai vari quadri di controllo presenti nelle centrali Contattare personale reperibile in caso di allarmi gravi Gli addetti alla P.t. hanno la possibilità di intervenire, dalla propria postazione, direttamente sull allarme presentato. 82

83 Centrali Geotermoelettriche Trasformano l energia del vapore proveniente dal sottosuolo prima in energia meccanica, tramite una turbina portata in rotazione dal vapore, poi in energia elettrica generata dall alternatore mantenuto in rotazione dal rotore della turbina. 83

84 I componenti di una Centrale Geotermoelettrica sono: Separatore Turbina Alternatore Estrattore Gas Condensatore Unità refrigerante - torre di raffreddamento - refrigerante gas Vasca di raccoglimento 84

85 Alternatore Turbina Rotore Rotore Statore Estrattore Gas (Compressore) Separatore Condensatore 85

86 Torri di raffreddamento A ciclo naturale A ciclo forzato 86

87 Stazione di trasformazione MT/AT (innalza la tensione prodotta in media tensione in alta tensione, permettendo il collegamento con la rete di trasmissione) 87

88 Ciclo di funzionamento della centrale Ciclo del vapore Ciclo dell acqua Ciclo dei gas 88

89 Funzionamento Il fluido geotermico arriva nella centrale tramite un vapordotto, attraversa il separatore dove viene separato dall acqua, e viene inviato in turbina, la quale è accoppiata direttamente al generatore elettrico e all estrattore dei gas. Il vapore in uscita dalla turbina viene condensato ed entra nel ciclo delle acque. Il generatore a sua volta trasforma l energia meccanica della turbina in energia elettrica. Produce energia in media tensione (MT) ed è direttamente accoppiato alla sottostazione di trasformazione. 89

90 Ciclo delle acque Il vapore, dopo aver attraversato la turbina, raggiunge il condensatore dove viene condensato tramite nebulizzazioni di acqua fredda. L acqua calda così ottenuta (acqua di raffreddamento più vapore condensato) viene estratta dalla pompa ed inviata alla sommità della torre di raffreddamento, per essere di nuovo raffreddata e riutilizzata dal condensatore o convogliata nelle vasche di raccolta per la reiniezione nei pozzi. Ciclo dei gas I gas incondensabili vengono estratti dal condensatore mediante l estrattore gas ed inviati ai camini della torre refrigerante. 90

91 SITUAZIONE ATTUALE L Italia e stato il primo paese a sfruttare l energia geotermica per produrre elettricità, e oggi in Toscana sono impiantate 36 centrali, di cui 2 fuori servizio. La capacità produttiva è pari ad una potenza complessiva di circa 700 MW che rappresenta 1,5 % del fabbisogno giornaliero nazionale. 91

92 Centrali elettriche da biogas e da biomasse Trasformano l energia accumulata nelle biomasse in energia termica tramite combustione. Questa energia aziona le turbine che trascinano in rotazione l alternatore che, a sua volta, genera energia elettrica. 92