CENTRALE IDROELETTRICA (lettera A) ITALIA E EGITTO DOMANDE SULL ENERGIA

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1 CENTRALE IDROELETTRICA (lettera A) ITALIA E EGITTO 1. Posso utilizzare l energia delle onde? In linea di principio è possibile convertire almeno cinque tipi di energia presenti nel mare: quella delle correnti, delle onde, delle maree, delle correnti di marea e del gradiente termico tra superficie e fondali. Ci sono allo studio ipotesi per concentrare e focalizzare le onde in modo da aumentarne l altezza e il potenziale di conversione in energia elettrica. Altre ipotesi prevedono invece di utilizzare le variazioni di pressione che si riscontrano al di sotto della superficie del mare, altre utilizzano dei galleggianti che "copiano" il moto ondoso trasferendolo a dei generatori per mezzo di pistoni idraulici. 2. Dove e come funziona una centrale ad osmosi? A Tofte, non molto distante da Oslo, in Norvegia, è stata messa in funzione il 24 novembre 2009 la prima centrale elettrica ad osmosi che a regime, nel 2015, avrà una potenza di 25 MW Quando acqua salata e acqua dolce sono divise da una sottile membrana semi-permeabile si crea un flusso d'acqua dolce verso quella salata. In questo modo è possibile creare una differenza di pressione tra i due contenitori divisi dalla membrana che può raggiungere 12 bar (differenza piezometrica di 120 m circa). Tale differenza di pressione dipende da: tipo di membrana, ampiezza delle superfici della membrana e concentrazione salina. La differenza di pressione può essere utilizzata per produrre energia elettrica. 3. Dove esistono impianti di sfruttamento dell acqua marina? Attualmente esiste solo un impianto per lo sfruttamento delle maree in Francia, mentre sono in corso esperimenti per lo sfruttamento del potenziale energetico delle onde nel Regno Unito, in Norvegia e in Giappone e del gradiente termico negli Stati Uniti. L'Unione Europea ha di recente concluso uno studio che identifica circa 100 siti suscettibili di essere utilizzati per la produzione di energia elettrica dalle correnti marine. In Italia è lo stretto di Messina ad essere stato identificato tra i siti più promettenti.

2 4. Dove posso installare le centrali ad osmosi? Il contributo delle centrali di potenza ad osmosi potrà interessare tutti i paesi che hanno fiumi che sfociano in mare o negli oceani e, in particolare, dove ci sono zone industriali limitrofe. L Italia in questo è sicuramente favorita. La tecnologia basata sulla osmosi ha enormi vantaggi in termini di silenziosità, impatto sull ambiente, accettabilità sociale. 5. In cosa consiste la direttiva quadro sulle acque? E una direttiva che definisce il pezzo di legislazione in materia di acqua in Europa, imponendo agli Stati membri di ricorrere a prezzi (pagamento in denaro) per i servizi connessi all acqua come uno strumento efficace per promuovere la conservazione dell'acqua. 6. Cos è il Power Purchase Agreement È un contratto, denominato così in campo idroelettrico, fra i soci industriali ed Edipower ( grande produttore privato italiano di energia) che prevede che il produttore sopporterà i soli rischi tecnici di produzione derivanti dalle attività di esercizio, manutenzione e repowering mentre i soci industriali si faranno carico dei rischi del mercato di approvvigionamento del combustibile e della commercializzazione dell energia prodotta. 7. Qual è la centrale idroelettrica più grande del mondo? La centrale idroelettrica più grande del mondo si trova in America meridionale ed è un'opera davvero colossale, è situata al confine tra Brasile e Paraguay, presso la diga di Itaipù lungo il corso del fiume Paranà. L'impianto, iniziato a costruire nel 1975, ha iniziato a produrre energia elettrica 9 anni più tardi. Sembra che la centrale possa produrre circa di kilowatt per ogni ora di esercizio. CENTRALE TERMOELETTRICA (lettera B) ITALIA E RUSSIA 1. Quali vantaggi forniscono gli impianti cogenerazione? Gli impianti di cogenerazione e di termovalorizzazione si usano per ridurre sprechi e aumentare l efficienza infatti producono in modo combinato elettricità e calore

3 utilizzando come combustibili oltre a quelli fossili anche rifiuti di origine organica pretrattati. 2. A che cosa serve il trasformatore da cui passa tutta l elettricità prodotta da una centrale elettrica? Il trasformatore, formato da due avvolgimenti a bobina, serve a convertire i parametri di tensione dell energia elettrica da continua ad alternata senza farle perdere potenza. 3. Da cosa è composta la turbina a vapore? La turbina a vapore è formata da due rotori che sfruttano la spinta del vapore sia quando c è l alta pressione (primo) che quando c è la bassa pressione (secondo), in entrambi i casi le pale sono via via più lunghe e ravvicinate per sfruttare al meglio l energia del vapore. 4. A che cosa serve l alternatore? L alternatore è un generatore di corrente che trasforma l energia meccanica in energia elettrica, formato da due parti, una fissa (statore) e una rotante (rotore),su cui sono dsposti avvolgimenti di rame isolati. 5. Come si chiama il principio della fisica che permette all alternatore di trasformare l energia meccanica in energia elettrica? Il principio fisico è quello di Faraday-Neumann, la quale afferma che in una spira metallica immersa in un campo magnetico, si produce una differenza di potenziale che provoca un alterazione del campo magnetico producendo così energia elettrica. 6. Perché si usa la corrente alternata? Per ridurre l effetto joule della corrente (parte di elettricità dispersa sotto forma di calore) vengono usati cavi elettrici con la resistenza minore, viene aumentata la tensione per ridurre l intensità di corrente ciò è possibile solo con la corrente alternata che inverte la polarità con una frequenza di 50 volte al secondo. 7. Che efficienza ha un impianto termoelettrico convenzionale? Un impianto convenzionale ha scarsa efficienza perché solo il 40% circa dell energia termica liberata dalla combustione della caldaia viene convertita in energia elettrica, il restante 60% viene dissipato nelle successive conversioni dell energia da chimica a

4 termica a meccanica a elettrica e come calore residuo dei fumi della combustionee del vapore avviato alla condensazione. CENTRALE SOLARE (lettera C) ITALIA E STATI UNITI 1. Quali tipologie di centrale solare esistono? Esistono diverse tipologie: quelle a collettori parabolici lineari collegati in serie, quelle con torre e collettori parabolici lineari, quelle con torre e collettori parabolici a cerchio, quelle con collettori puntuali o a disco. 2. Quale tecnologia usa? La radiazione solare viene concentrata per ottenere temperature di alcune centinaia di gradi e produrre vapore per azionare una turbina e generare elettricità. Il componente alla base delle tecnologie e delle centrali termoelettriche solari è un collettore concentratore, vale a dire un dispositivo in grado di raccogliere e convogliare la radiazione solare verso un ricevitore. In relazione alla geometria e alla disposizione del concentratore rispetto al ricevitore si hanno i concentratori parabolici lineari, a torre con ricevitore centrale e i concentratori parabolici puntuali o a disco. 3. Come funziona il collettore parabolico composto integrato? Questo prodotto, progettato in base ai principi dell'ottica senza immagini, integra il concentratore e il relativo tubo assorbitore all'interno di un tubo di vetro sottovuoto; è ormai commercialmente maturo, permette di raggiungere temperature superiori a 100 C: fino a 350 C con sistemi statici ed oltre i 450 C con sistemi di inseguimento del sole. Il calore a queste temperature può essere utilizzato per far funzionare impianti di riscaldamento e di raffrescamento, di dissalazione, di produzione di sostanze chimiche e di combustibili puliti, per la generazione di energia elettrica, con taglie che vanno da qualche kw a centinaia di megawatt. 4. Cosa è il riflettore compatto lineare? il Riflettore Compatto Lineare Fresnel, è in fase di sviluppo in Australia, dove è stato realizzato un impianto prototipo da 13 MW che affianca una centrale a carbone da MW. L'impianto produrrà vapore o acqua a 265 C da usare nella fase di

5 preriscaldamento del ciclo. Si stima che questo impianto abbia un costo di dollari per kw installato. 5. Ci sono innovazioni per gli impianti a torre? In Israele, è in fase sperimentale un impianto con un campo specchi che concentra la radiazione solare su un riflettore posto in cima alla torre che, a sua volta, la riflette alla base della stessa, dove viene ulteriormente concentrata da un Concentratore Parabolico Composto, ottenendo così temperature fino e oltre a C e quindi adatte per impianti di produzione elettrica a ciclo combinato gas/rankine. Un'altra versione degli impianti a torre è in fase di sviluppo in Australia e prevede un Campo Solare Multitorre, nel quale la radiazione solare viene concentrata da più campi di specchi su più torri di dimensioni contenute nei 4-10 metri; questa tipologia di impianto può essere installata anche in ambiente urbano, per esempio sui tetti di grossi edifici industriali o di estese aree di parcheggio. 6. Da cosa sono formate le centrali fotovoltaiche? Le centrali fotovoltaiche sono tipicamente costituite da centinaia o migliaia di moduli fotovoltaici di grandi dimensioni connessi in serie/parallelo, installati a terra su strutture in cemento armato e acciaio. Con gli attuali valori dell'efficienza di trasformazione dell'energia solare in elettrica, una centrale da un megawatt, capace di fornire energia ad un migliaio di utenti, si estenderebbe su un'area grande come quattro campi di calcio. L'impegno del territorio è dovuto per metà dalle aree effettivamente occupate dai moduli fotovoltaici, e per l'altra metà dalle aree necessarie per evitare l'ombreggiamento reciproco delle file di moduli. 7. Cosa è la tecnologia fotovoltaica? Il componente base di un impianto FV è la cella fotovoltaica, che è in grado di produrre circa 1,5 Watt di potenza in condizioni standard, vale a dire quando essa si trova ad una temperatura di 25 C ed è sottoposta ad una potenza della radiazione pari a 1000 W/m 2. Più celle assemblate e collegate tra di loro in una unica struttura formano il modulo fotovoltaico. A seconda della tensione necessaria all'alimentazione delle utenze elettriche, più moduli possono poi essere collegati in serie in una stringa. La potenza elettrica richiesta determina poi il numero di stringhe da collegare in parallelo per realizzare finalmente un generatore fotovoltaico. Il trasferimento dell'energia dal sistema fotovoltaico all'utenza avviene attraverso ulteriori dispositivi, necessari per trasformare ed adattare la corrente continua prodotta dai moduli alle esigenze dell'utenza finale. Un componente essenziale del sistema, se le utenze devono essere alimentate in corrente alternata, è l'inverter, dispositivo che converte la corrente continua in uscita dal generatore FV in corrente alternata.