Percorso di educazione allo sviluppo sostenibile. Liceo scientifico statale B. Croce Azione F 2 FSE Obiettivo F2

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1 Educazione ambientale Percorso di educazione allo sviluppo sostenibile Liceo scientifico statale B. Croce Azione F 2 FSE Obiettivo F2

2 è lo spazio web dove potrete trovare i contenuti multimediali (testo, foto, video, forum) e gli approfondimenti del corso. è, invece, l indirizzo a cui potrete inviare relative agli argomenti delle lezioni e avere informazioni di servizio. Inoltre, digitando Pon Croce potrete collegarvi ed interagire con la pagina Facebook del corso e visionare alcuni link ambientali interessanti.

3 Argomenti del corso Sviluppo sostenibile Risorse energetiche Ecosistemi ed aree protette Protezione e conservazione della natura Inquinamento ed impatto ambientale Gestione dei rifiuti e importanza del riciclo Mutamenti climatici e riscaldamento globale

4 Energia solare Che cos è?

5 Energia solare Per energia solare si intende l'energia, termica o elettrica, prodotta sfruttando direttamente l'energia irradiata dal Sole (fonte rinnovabile) verso la Terra. Questa energia è circa 1400 W/m 2 /s. Ciò significa che sulla Terra arrivano istante per istante GW (1 GW è la potenza di una grande centrale elettrica), quindi è come se avessimo di centrali elettriche che lavorano gratis per noi!

6 Come si utilizza l energia solare? L'energia solare può essere utilizzata per generare elettricità (fotovoltaico) o per generare calore (solare termico). Sono tre le tecnologie principali per trasformare in energia sfruttabile l'energia del sole: il pannello solare termico sfrutta i raggi solari per scaldare un liquido con speciali caratteristiche, contenuto nel suo interno, che cede calore, tramite uno scambiatore di calore, all'acqua contenuta in un serbatoio di accumulo. il pannello solare a concentrazione sfrutta una serie di specchi parabolici a struttura lineare per concentrare i raggi solari su un tubo ricevitore in cui scorre un fluido termovettore o una serie di specchi piani che concentrano i raggi all'estremità di una torre in cui è posta una caldaia riempita di sali che per il calore fondono. In entrambi i casi "l'apparato ricevente" si riscalda a temperature molto elevate (400 C ~ 600 C) il pannello fotovoltaico sfrutta le proprietà di particolari elementi semiconduttori di produrre energia elettrica quando sollecitati dalla luce.

7 Tre diverse tecnologie Due soli tipi di solare Fotovoltaico e Termodinamico a confronto

8 Energia solare: distribuzione sulla Terra Primaria, rinnovabile, inesauribile

9 Solare termodinamico Tubo ricevitore Energia solare Riflettore Scambiatore Punto focale Pannello solare Scambiatore Turbina Alternatore Principio di funzionamento Energia elettrica

10 Solare fotovoltaico Energia solare Energia solare silicio Energia elettrica fluido termovettore Energia termica specchi/pannelli scambiatore Energia cinetica turbina Energia meccanica alternatore dinamo Energia elettrica

11 Tubo ricevitore Fluido termovettore Solare termodinamico Riflettore Scambiatore Punto focale Fluido termovettore

12 Solare fotovoltaico Energia solare Energia elettrica Pannello fotovoltaico Principio di funzionamento (effetto fotoelettrico) L'effetto fotoelettrico rappresenta l'emissione di elettroni da una superficie, solitamente metallica, quando questa viene colpita da una radiazione elettromagnetica avente una certa frequenza. Tale effetto, oggetto di studi da parte di molti fisici, è stato fondamentale per comprendere la natura quantistica della luce.

13 Effetto fotoelettrico Energia (onde) Materia (elettroni) Processo d interazione radiazione-materia

14 Solare fotovoltaico Energia solare Energia elettrica Pannello fotovoltaico Principio di funzionamento (effetto fotovoltaico) L'effetto fotovoltaico si realizza quando un elettrone presente nella banda di valenza di un materiale (generalmente semiconduttore) passa alla banda di conduzione a causa dell'assorbimento di un fotone sufficientemente energetico incidente sul materiale.

15 Banda di conduzione Energia Banda di valenza Conduttore Semiconduttore Isolante Effetto fotovoltaico

16 Centrale fotovoltaica a specchi

17 Centrale fotovoltaica a specchi (particolare)

18 Centrale fotovoltaica Questo tipo di centrale elettrica utilizza dei moduli fotovoltaici per convertire direttamente la luce solare in energia elettrica tramite l'effetto fotovoltaico. Può avere un'efficienza compresa tra il 10 e il 15% a seconda delle caratteristiche tecniche dei componenti utilizzati, soprattutto dei moduli. La centrale fotovoltaica più grande le mondo si trova infatti in Spagna, a Olmedilla de Alarcón con 60 MW di picco. È da notare che tra le 50 più grandi del mondo, ben 45 si trovano tra Spagna e Germania, i due paesi cha hanno fatto investimenti maggiori in questo tipo di tecnologia.

19 Centrale fotovoltaica (con sistemi ad inseguimento)

20 Pannello solare termico

21 Pannello solare fotovoltaico

22 Pannelli solari termici e fotovoltaici

23 Sistemi fotovoltaici (Base US Navy Coronado)

24 BIPV, Building Integrated PhotoVoltaic (Tubingen)

25 Centrale fotovoltaica ad Atzenhof (500 KWp)

26 Centrale fotovoltaica ad Atzenhof (500 KWp)

27 Centrale fotovoltaica ad Atzenhof (500 KWp) Il chilowatt picco (simbolo: kwp) è l'unità di misura della potenza teorica massima producibile da un generatore elettrico o viceversa la potenza teorica massima assorbibile da un carico elettrico. In ambito fotovoltaico, sulla base della normativa IEC (1989), questo valore viene usato per indicare la potenza erogata da un modulo o da una cella fotovoltaica se sottoposti alle condizioni standard di: irraggiamento di 1000 W/m 2 temperatura di cella di 25 C spettro pari a 1,5 AM

28 Pergola solare (Barcellona)

29 Sviluppi futuri Centrale solare orbitante

30 Sviluppi futuri Attualmente la maggior parte degli studi si concentrano su nuove generazioni di celle fotovoltaiche dotate di una maggior efficienza e molto più economiche. Studi più ambiziosi puntano alla realizzazione di centrali solari orbitanti. Queste centrali dovrebbero raccogliere i raggi solari direttamente nello spazio e trasmettere la potenza assorbita sulla Terra per mezzo di microonde o raggi laser. Gli attuali progetti di costruzione prevedono l'installazione di queste centrali nel Sono in fase di sperimentazione prototipi di sistemi di cogenerazione fotovoltaica in cui si realizza la produzione simultanea di energia elettrica e termica.

31 Pannelli solari della Stazione Spaziale Internazionale Rappresentazione ipotetica di una centrale solare orbitale

32 Un dato importante Tecnologia, ricerca, sviluppo in forte crescita idrica rinnovabili nucleare sol. termica TWh Tecnologia, ricerca, sviluppo in lieve crescita Anno

33 Quota di e. rinnovabili e non nel mondo

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