CASA, AZIENDA, AUTO E SCOOTER: IL NUOVO MONDO DELLA GREEN ECONOMY

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1 Giovedi 7 Giugno 2012 h 9-12 Riccione - Liceo Scietifico A.Volta CASA, AZIENDA, AUTO E SCOOTER: IL NUOVO MONDO DELLA GREEN ECONOMY Ing. Michetti Laura De Lucia Emanuele

2 Indice Energie Rinnovabili ü Energia Solare FOTOVOLTAICO ü Chimica fotovoltaica, celle e moduli ü Impianti fotovoltaici ü Componenti di un impianto ü Statistiche ü Mobilita elettrica ü

3 Introduzione perche energie rinnovabili? Le fonti rinnovabili di energia sono in grado di garantire un impatto ambientale più contenuto rispetto a quello prodotto dalle fonti fossili (carbone, petrolio, ecc ). vantaggi : I principali vantaggi delle fonti rinnovabili consistono nel fatto che esse sono inesauribili, che rinnovano la loro disponibilità in tempi brevi, e che il loro utilizzo produce un inquinamento ambientale del tutto trascurabile

4 Energie rinnovabili in Europa Nuova potenza elettrica installata nell'unione Europea tra il 2000 e il 2010: 1) 2) 3) 4) 45% da rinnovabili 46% da gas. 6% a carbone 3% a nucleare Nello stesso decennio in Germania la nuova potenza da rinnovabili ha coperto l'81% del totale rispetto alle nuove installazioni elettriche!!! IL CAMBIAMENTO E GIA IN ATTO!!!

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6 Energie rinnovabili nel mondo Nuova potenza elettrica installata nel Mondo tra il 2000 e il 2010: 1) 2) 3) 4) il 26% da fonte rinnovabili, principalmente eolica, pari a 430 GW; il 42% è costituita da centrali a gas. il 30% è imputabile al carbone (475 GW, di cui il 78% in Cina) il 2% è la quota mondiale della nuova potenza nucleare nel mondo la transizione energetica è in fase avanzata soprattutto nei paesi di vecchia industrializzazione

7 Energie rinnovabili QUALI SONO LE ENERGIE RINNOVABILI?

8 Energia eolica ENERGIA EOLICA L'energia eolica è l'energia ottenuta dal vento ovvero il prodotto della conversione dell energia cinetica ottenuta dalle correnti d'aria in altre forme di energia (energia elettrica). Per sfruttare l'energia del vento vengono utilizzati gli aerogeneratori. Il principio è lo stesso dei vecchi mulini a vento ossia il vento che spinge le pale; in questo caso, il movimento di rotazione delle pale viene trasmesso ad un generatore che produce elettricità.

9 Energia eolica Il tipo più diffuso di aerogeneratore è quello alto circa 50 metri con 2 o 3 pale lunghe 20 metri e in grado di erogare una potenza elettrica giornaliera di 500/600 kw (pari al fabbisogno elettrico giornaliero di 500 famiglie). Ø Più aerogeneratori insieme formano le windfarm,"fattorie del vento", vere e proprie centrali elettriche in cui gli aerogeneratori sono situati ad una distanza uno dall'altro pari a 5/10 volte il diametro delle pale; pertanto, nel caso di aerogeneratori medi ne viene installato uno ogni 200 metri. Le wind-farm possono essere costruite anche in mare. Ø Per avere un'idea, una fattoria del vento costituita da 30 aerogeneratori da 300 kw l'uno, in una zona con venti dalla velocità media di 25 chilometri orari, può produrre 20 milioni di kwh l'anno, ossia la quantità sufficiente per circa famiglie. Ø

10 Biomasse ENERGIA DA BIOMASSE Gli impieghi finali delle biomasse sono orientati verso la produzione di energia termica, (acqua calda, riscaldamento, utenze industriali), energia elettrica e biocarburanti. Come facciamo ad ottenere energia dalle biomasse? BRUCIANDOLE!!!... La combustione di biomassa rappresenta, storicamente, la più antica forma di energia sfruttata dall'uomo. La combustione di legno o altri materiali organici facilmente disponibili rappresenta infatti la più antica maniera di produrre calore e quindi energia, ancora oggi con un peso preponderante nei Paesi più poveri del mondo.

11 Biomasse Tipi di biomasse: Residui del settore forestale; Residui del settore agricolo (paglie, residue di potature ecc); Piante espressamente coltivate per scopi energetici; Scarti dell industria (legno ecc); Parte organica dei rifiuti solidi urbani.

12 Geotermia ENERGIA GEOTERMICA Geotermia significa "calore dalla terra", ossia l'energia termica immagazzinata nel sottosuolo del nostro pianeta, e che nella crosta terrestre aumenta in maniera proporzionale mano a mano che si scende in profondità. Il calore della terra è fonte di energia rinnovabile inesauribile ed ecologica. I rifornimenti della terra potrebbero coprire il fabbisogno del mondo per anni.

13 Geotermia Una delle principali utilizzazioni del calore naturale proveniente dal sottosuolo sono è quella della generazione di energia elettrica. Per produrre energia elettrica (da introdurre nella rete elettrica) si usano sistemi geotermici ad alta temperatura, nei quali le acque del sottosuolo hanno temperature superiori ai 140 C. Il vapore prelevato da pozzi e sistemi di tubazioni, mette in movimento un sistema turbina-generatore che produce energia elettrica. Un campo geotermico idoneo per tale utilizzazione dispone di: una fonte persistente di calore (esempio: il magma); un acquifero cioè una formazione permeabile dove le acque possono infiltrarsi e circolare liberamente; una roccia impermeabile che impedisce all acqua di disperdersi e la mantiene sottopressione. In genere le acque meteoriche ricaricano l acquifero, integrando i quantitativi di acqua prelevati dall uomo.

14 Geotermia

15 Energia idraulica ENERGIA IDRAULICA Energia idraulica è un termine usato per definire l'energia elettrica ottenibile a partire da una caduta d'acqua, convertendo con apposito macchinario l'energia meccanica contenuta nella portata d'acqua trattata.

16 Energia idraulica Gli impianti idraulici, quindi, sfruttano l'energia potenziale meccanica contenuta in una portata di acqua che si trova disponibile ad una certa quota rispetto al livello cui sono posizionate le turbine. Pertanto la potenza di un impianto idraulico dipende principalmente da due termini: il salto (dislivello esistente fra la quota a cui è disponibile la risorsa idrica svasata e il livello a cui la stessa viene restituita dopo il passaggio attraverso la turbina) e la portata (la massa d'acqua che fluisce attraverso la macchina espressa per unità di tempo). Esempio di centrale

17 Energia solare ENERGIA SOLARE La radiazione solare è sicuramente la risorsa energetica meglio diffusa sul pianeta, essendo disponibile praticamente ovunque e in quantità molto superiori al fabbisogno di tutta l'umanità; in un solo giorno la Terra riceve dal Sole una quantità di energia 30 volte superiore a quella consumata da tutta la popolazione mondiale in un intero anno. Sono una fonte di energia pulita e rinnovabile!

18 Energia solare L energia solare deriva dall energia elettromagnetica emessa dai processi di fusione dell idrogeno contenuto nel sole, nota come radiazione solare.

19 Energia solare L ENERGIA SOLARE La radiazione solare si suddivide in: -Energia riflessa -Energia assorbita -Energia diffusa -Energia diretta

20 Energia solare in cosa trasformiamo l energia solare? RISCALDAMENTO Solare termico ENERGIA ELETTRICA Solare fotovoltaico

21 Energia fotovoltaica cosa si intende per FOTOVOLTAICO? ( Photo dal greco phos (Luce) e Volt : elettricità dalla luce.) Il fotovoltaico è la tecnologia che permette di produrre energia elettrica mediante la conversione diretta della luce del sole senza l uso di combustibili e senza parti meccaniche in movimento.

22 Energia fotovoltaica La conversione diretta dell ENERGIA SOLARE in ENERGIA ELETTRICA : EFFETTO FOTOVOLTAICO CELLA FOTOVOLTAICA MODULO FOTOVOLTAICO

23 Effetto fotovoltaico EFFETTO FOTOVOLTAICO Struttura cristallina del silicio: quattro elettroni di valenza 1 2 Giunzione P-N: accoppiamento di silicio di tipo p e silicio di tipo n 4 3 Silicio drogato Alcuni elettroni passano dal materiale di tipo n a quello di tipo p, mentre alcune lacune si spostano in senso contrario. Il materiale di tipo n acquista così una debole carica positiva, mentre quello di tipo p diventa leggermente negativo. Intorno alla zona di confine si genera pertanto un campo elettrico diretto dal materiale di tipo n a quello di tipo p

24 Cella fotovoltaica CELLA FOTOVOLTAICA

25 Cella fotovoltaica: circuito Circuito equivalente di una cella fotovoltaica Rs resistenza parassita della cella (comprende la resistenza dei due strati di materiale che costituiscono la cella e la resistenza ohmica dei contatti stessi) Rsh resistenza che rappresenta tutte quelle perdite dovute alle correnti di dispersione che si verificano all interno della cella R resistenza del carico IL corrente generata dalla luce del sole I corrente che fluisce nel carico(rete elettrica)

26 Cella fotovoltaica: grafico I corrente che fluisce nel carico(rete elettrica, televisori, lampadine, computer, elettrodomestici, ecc..)

27 Cella fotovoltaica: materiali SILICIO MONOCRISTALLINO Isofoton

28 Cella fotovoltaica: materiali Trina Solar SILICIO POLICRISTALLINO

29 Cella fotovoltaica: materiali SILICIO AMORFO Nexpower

30 Modulo fotovoltaico MODULO FOTOVOLTAICO Che cos e? Il modulo è formato da un numero di celle collegate in serie. cosa si intende per collegate in Serie?..la corrente erogata da ogni cella verso l esterno è la stessa per tutte le celle della serie.

31 Modulo fotovoltaico Celle del modulo ricoperte da vetro temprato ( a basso contenuto di ferro) Perche? Protegge la parte attiva della cella, permettendo il passaggio della luce; Assicura la calpestabilita del modulo, reggendo il peso di una persona senza deformazioni apprezzabili; Resistenza a condizioni meteorologiche particolarmente severe (grandine di grosse dimensioni)

32 Impianti fotovoltaici Dai moduli.ai veri e propri IMPIANTI FOTOVOLTAICI Gli impianti fotovoltaici sono costituiti da uno o più moduli fotovoltaici collegati tra loro, in cui avviene la trasformazione dell energia solare in energia elettrica e da altri dispositivi che servono a rendere fruibile tale energia prodotta presso l utenza. Gli impianti fotovoltaici sono classificati in due categorie: IMPIANTI ISOLATI (stand-alone); IMPIANTI CONNESSI ALLA RETE ELETTRICA NAZIONALE (gridconnected).

33 Impianti fotovoltaici isolati 1. IMPIANTI ISOLATI (stad-alone): impianti non collegati alla rete elettrica

34 Impianti fotovoltaici isolati Attualmente le applicazioni più diffuse servono ad alimentare: Abitazioni in zone difficilmente raggiungibili dalla rete elettrica nazionale (case di montagna isolate, abitazioni in parchi naturali, rifugi di montagna, abitazioni in piccole isole, ecc.); ü ripetitori radio, stazioni di rilevamento e trasmissione dati (metereologici e sismici), apparecchi telefonici; ü sistemi di illuminazione; ü segnaletica sulle strade, nei porti e negli aeroporti; ü alimentazione dei servizi nei camper.; ü impianti pubblicitari,ecc ü

35 Impianti fotovoltaici grid-connected 2. IMPIANTO CONNESSO ALLA RETE ELETTRICA (grid-connected) Sistemi che vengono installati su costruzioni civili o industriali per essere collegati alla rete elettrica di distribuzione in bassa tensione. Nelle ore in cui il generatore fotovoltaico non è in grado di produrre l energia necessaria a coprire la domanda di elettricità, la rete fornisce l energia richiesta. Viceversa, se il sistema fotovoltaico produce energia elettrica in più, il surplus viene trasferito alla rete.

36 Impianti fotovoltaici grid-connected

37 Componenti di un impianto: generatore Componenti di un impianto fotovoltaico: 1) GENERATORE FOTOVOLTAICO Il generatore fotovoltaico è formato da un insieme di moduli fotovoltaici collegati tra di loro in modo da ottenere rispettivamente la tensione e la corrente totale necessaria.

38 Componenti di un impianto: inverter 2) CONVERTITORE STATICO INVERTER Che cos e un Convertitore statico? Per convertitore statico si intende un dispositivo atto a convertire una tensione di ampiezza e frequenza assegnata in una tensione di ampiezza e frequenza variabile. Il termine statico indica che questa conversione avviene staticamente, ossia senza organi in movimento. Che cos è un Inverter? Gli inverter sono dispositivi fondamentali in un impianto fotovoltaico sia di tipo "gridconnected", connesso alla rete elettrica, o isolato (grid-off, stand alone, non connesso alla rete) perché permettono di convertire la tensione prodotta dai moduli fotovoltaici, che è sempre di tipo continua, in tensione alternata. Perché abbiamo bisogno di una tensione alternata? A livello nazionale viene distribuita energia elettrica di tipo alternato sinusoidale (tensione alternata genera corrente alternata), in particolare: di tipo alternato monofase per uso civile (impianti alimentati a 230V, 50Hz); di tipo alternato trifase per uso industriale (impianti alimentati a 380V, 50Hz).

39 Componenti di un impianto REGOLATORE DI CARICA 3) SISTEMA DI ACCUMULO DELL ENERGIA Negli impianti grid-connected il ruolo del sistema di accumulo è ricoperto dalla connessione alle rete elettrica pubblica. Negli impianti standalone, invece, possono essere utilizzati vari metodi per accumulare l energia prodotta (diversi tipi di batteria). 4) REGOLATORE DI CARICA SISTEMA DI ACCUMULO: BATTERIA Un buon regolatore di carica deve offrire un ottima regolazione ON-OFF: consiste nella completa connessione o sconnessione del generatore fotovoltaico quando la tensione creata oltrepassa una prestabilita soglia.

40 Statistiche FOTOVOLTAICO CRESCE NEL MONDO

41 Statistiche POTENZA INSTALLATA IN EMILIA-ROMAGNA Ing. Matteo Sarti

42 Jeremy Rifkin Sviluppo di impianti grid-connected come rete internet Jeremy Rifkin

43 Le nostre creazioni

44 Le nostre creazioni

45 Le nostre creazioni

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48 Le nostre creazioni

49 Le nostre creazioni

50 Le nostre creazioni

51 Le nostre creazioni

52 Le nostre creazioni

53 Le nostre creazioni

54 Fotovoltaico e non solo

55 Fotovoltaico e non solo

56 Fotovoltaico e non solo

57 Fotovoltaico e non solo

58 Fotovoltaico e non solo

59 Le nuove normative 1 Disegno di legge già approvato in Senato il 29 marzo 2012 Art. 6 comma 2: al fine di favorire il risparmio e l efficienza energetica, di ridurre le emissioni di anidride carbonica, di migliorare la qualità dell aria e di ridurre le emissioni di polveri sottili, le società di distribuzione di energia elettrica realizzano ed installano, su suolo pubblico, dispositivi di ricarica dei veicoli a trazione elettrica dotati di apparato misuratore elettronico telegestito.

60 VIDEO MOBILITA

61 GRAZIE PER L ATTENZIONE Siamo anche su

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