Corso per Tecnici e manutentori dell industria elettrica, elettronica e meccanica. Prof.Ing.Giovanni Musio. sede I.P.I.A. A.

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1 Corso per Tecnici e manutentori dell industria elettrica, elettronica e meccanica Prof.Ing.Giovanni Musio I.P.I.A. A.Volta Guspini Dirigente scolastico Prof.Giancarlo Vinci sede I.P.I.A. A.Volta Guspini Impianto Fotovoltaico ad inseguitore I.P.I.A. A.Volta Guspini 1

2 ENERGIE RINNOVABILI Introduzione In questi ultimi anni stiamo assistendo ad una vera e propria corsa alle rinnovabili. Anno dopo anno, nell ultimo quinquennio, la potenza installata è sempre raddoppiata e oltre raggiungendo nel 2012 una potenza installata pari a MW, ed una energia di GWh, con un incremento ci circa 80%. La crescita è dovuta ai nuovi parchi eolici, agli impianti alimentati con bioenergie e soprattutto ai fotovoltaici.. Impianto eolico Guspini San Gavino.. (Medio Campidano) - Fri-El Gren Power - 35 aerogeneratori 2MW Tabella 1 Numerosità e potenza degli impianti da fonte rinnovabile in Italia (dicembre 2012) 2

3 L energia totale prodotta da fonti rinnovabili al 2012 in Italia ammonta a GWh, pari al 27,1% del Totale dei consumi. Impianti fotovoltaici La tecnologia fotovoltaica consente di trasformare direttamente l'energia associata alla radiazione solare in energia elettrica. Essa sfrutta l effetto fotovoltaico, ossia la proprietà di alcuni materiali semiconduttori, opportunamente trattati, di generare elettricità se colpiti da radiazione luminosa. Il più utilizzato è il silicio, elemento molto diffuso in natura. Il dispositivo elementare è la cella fotovoltaica ed è in grado di produrre una potenza di circa 1,5 Watt. Il componente base, commercialmente disponibile, è invece il modulo composto di più celle collegate e incapsulate. Più moduli fotovoltaici, collegati in serie e in parallelo, formano le stringhe di un impianto, più stringhe (collegate in parallelo) formano il campo fotovoltaico, la cui potenza può variare da poche centinaia di Watt a milioni di Watt. A valle dei moduli fotovoltaici è posto l inverter, che trasforma la corrente continua generata dalle celle in corrente alternata, direttamente utilizzabile dagli utenti o riversabile in rete. Infine il sistema è completato da una struttura di sostegno per fissare i moduli alla superficie d installazione: terreno, tetto, facciata, parete, ecc. La struttura può essere fissa o mobile, ovvero in grado di seguire il sole lungo il suo percorso giornaliero, durante l intero anno, allo scopo di incrementare la captazione solare (impianto ad inseguimento). Ogni kwp installato richiede uno spazio netto di circa 8 mq, qualora i moduli con tecnologia silicio cristallino siano installati in modo complanare alle superfici di pertinenza degli edifici; occorre invece uno spazio maggiore se l impianto è installato in più file successive, su strutture di supporto inclinate collocate su superfici piane. In Italia l esposizione ottimale è verso Sud con un inclinazione di circa gradi: un impianto fotovoltaico da 1 kwp, ottimamente orientato ed inclinato, installato su una struttura fissa è capace, 3

4 passando da Nord al Sud, di una produzione specifica variabile tra e kwh per ogni kwp installato. Le principali applicazioni dei sistemi fotovoltaici sono: impianti con sistema di accumulo per utenze isolate dalla rete; impianti per utenze collegate alla rete in bassa tensione; centrali di produzione di energia elettrica collegate alla rete in media o alta tensione I moduli fotovoltaici si possono suddividere in base alla tecnologia: Silicio monocristallino; Silicio policristallino Silicio amorfo Silicio a tripla giungione Celle a concentrazione Celle CIS, CIGS, CdTe, etc Per ulteriori approfodimenti si rimando al fascicolo Impianti fotovoltaici dello stesso autore. L energia producibile in un anno da un impianto fotovoltaico si può calcolare con la seguente formula: Dove: Ep=Pp*He*η*365 (KWh/anno) 1 Pp=Potenza di picco dell impianto fotovoltaico (kwp) He= ora equivalente. È il numero di ore medie giornaliere, in un anno, in cui il sole ha un irraggiamento di 1000 W/m 2 (dato reperibile da fonte Enea per le diverse località). Ad esempio nel Sud Sardegna vale 4,9 ore. η= rendimento globale dell impianto fotovoltaico. Un impianto fotovoltaico dimensionato correttamente e con inverter ad alta efficienza può arrivare a 0,85. Esempio numerico: Nel sud Sardegna per un impianto fotovoltaico di potenza 3kWp l energia producibile all anno, in base alla formula precedente, è di circa: Ep= 3*4,9*0,85*365=4.560 KWh, che consente di risparmiare sulla bolletta elettrica (nell ipotesi di un costo unitario dell energia di 0,22 /kwh) si ha circa 4560*0,22= 1.000/anno, ripagando le spese in circa 6-7 anni (in assenza del conto energia, oramai estinto e senza agevolazioni fiscali, che probabilmente finiranno nel dicembre 2014 o, si spera, non prima del dicembre 2015). Per ulteriori approfondimenti si rimanda alla dispensa dello stesso autore sulla progettazione degli impianti fotovoltaici monofase e trifase. 1 Metodo proposto dalla norma CEI art

5 Impianti eolici Un impianto eolico (o parco eolico) è costituito in generale da uno o più aerogeneratori che trasformano l energia cinetica del vento in energia elettrica. Il vento fa ruotare un rotore, normalmente dotato di due o tre pale, generalmente in fibre di vetro, collegate ad un asse orizzontale. La rotazione è successivamente trasferita, attraverso un apposito sistema meccanico di moltiplicazione dei giri, ad un generatore elettrico e l energia prodotta, dopo essere stata adeguatamente trasformata ad un livello di tensione superiore, viene immessa nella rete elettrica. La navicella o gondola o genericamente struttura di alloggiamento contiene i sistemi di trasformazione (principalmente il moltiplicatore di giri ed il generatore elettrico) e di controllo della macchina. Le turbine eoliche sono infine montate su una torre, sufficientemente alta per catturare maggiore energia dal vento, evitando la turbolenza creata dal terreno o da eventuali ostacoli. Infatti, la produzione di energia elettrica degli impianti eolici risulta proporzionale al cubo della velocità del vento e piccole differenze nelle caratteristiche anemometriche del sito possono tradursi in notevoli differenze di energia realmente producibile. Inoltre un generatore sia ad asse verticale che orizzontale richiede una velocità minima del vento (cut-in) di 3-5 m/s ed eroga la potenza di progetto ad una velocità del vento di m/s. Ad elevate velocità (20-25 m/s, velocità di cut-off) l'aerogeneratore viene bloccato dal sistema frenante per ragioni di sicurezza. Gli aerogeneratori possono suddividersi in classi di diversa potenza, in relazione ad alcune dimensioni caratteristiche: macchine di piccola taglia (Micro e mini eolico) (1-200 kw): diametro del rotore: 1-20 m; altezza torre: m macchine di media taglia (Eolico) ( kw): diametro del rotore: m; altezza torre: m macchine di grande taglia (Macro eolico) (oltre kw): diametro del rotore: m; altezza torre: m Le macchine eoliche di piccola taglia possono essere utilizzate per produrre elettricità per singole utenze o gruppi di utenze, collegate alla rete elettrica in bassa tensione o anche isolate dalla rete elettrica. Le macchine di media e grande taglia sono utilizzate prevalentemente per realizzare parchi eolici o fattorie del vento, meglio note come wind farm, collegate alla rete di media oppure di alta tensione. 5

6 La Potenza max estraibile da un impianto eolico si può calcolare con la seguente espressione: P= A V 3 (W) 2 V velocità del vento dipende dalla zona e altezza di installazione A area di raccolta è l area spazzata dalle pale, dipende dal diametro delle pale L Energia producibile da un impianto eolico si può determinare con: Pn P.S. Potenza nominale della turbina (kw) E=Pn*P.S. (kwh/anno) Producibilità specifica: è il corrispondente dell ora equivalente per gli impianti fotovoltaici. Si misura in ore, è il rapporto tra l energia prodotta (KWh)in un anno e la potenza dell impianto (KW). Dipende dalla zona di ventosità.. (Dato reperibile da carte Enea sulla ventosità in Italia ). Nella nostra zona potrebbe essere circa h/anno a quota di circa 50-60m. Un esempio: L impianto di Guspini-Pabillonis con 35 aerogeneratori da 2 MW può produrre E=2*35*1.900= MWh= kwh Le Turbine si possono suddividere in due famiglie: 1) Turbine ad asse orizzontale 2) Turbine ad asse verticale 2 Legge di Betz 6

7 1 - Turbine ad asse orizzontale La configurazione più diffusa è il tripala. Caratteristiche tecniche: coppia motrice più uniforme (e quindi di durata maggiore) energia prodotta leggermente superiore minore disturbo visivo (a detta di molti) in virtù di una configurazione più simmetrica e di una minore velocità di rotazione, più riposante per gli occhi di chi la osserva. Aerogeneratore ad asse orizzontale BMP20 della ditta sarda Bluminipower P=20 kw 1 - Turbine ad asse verticale a) Aerogeneratore Savonius Caratteristiche tecniche: Semplicità e robustezza Forte coppia di spunto, cosa che ne consente l avviamento anche con venti debolissimi 2-3 m/s Di contro ha applicazioni solo con potenze ridotte poiché la turbina Savonius lavora bene con venti deboli mentre la sua efficienza è molto bassa <20% Aerorogeneratore Savonius PN=1-10 kw b) Aerogeneratore Darreius Caratteristiche tecniche: Grande semplicità di costruzione Rendimento discreto 30% Regime di rotazione è molto elevato. Invece, la coppia di spunto è molto bassa Aerorogeneratore Darreius PN=1-10 kw 7

8 Scheda tecnica Aerogeneratore ad asse orizzontale BMP20 della ditta sarda Bluminipower P=20 kw Impianti idroelettrici L impianto idroelettrico trasforma l energia potenziale dell acqua in energia meccanica di rotazione della turbina che viene convertita direttamente in energia elettrica tramite il generatore. L impianto è costituito da opere civili, idrauliche e da macchinari elettromeccanici. Lo schema impiantistico generale di un impianto idroelettrico, riportato nell immagine sottostante, comprende: un opera di sbarramento del corso d acqua, costituita da una traversa o una diga, che può determinare un volume d invaso in alveo tale da consentire o no l accumulo delle portate naturali; con una o più paratoie di presa, seguite da una vasca di calma per la sedimentazione della sabbia trasportata dalla corrente e paratoie di scarico per la pulizia del bacino contro il suo interrimento; un canale di derivazione che può essere in tutto o in parte in galleria e una vasca di carico solitamente dotata di organi di scarico; una o più condotte forzate che convogliano l acqua alle turbine idrauliche; 8

9 un impianto di produzione dell energia elettrica, in cui sono installate uno o più gruppi turbinageneratore, che scaricano l acqua turbinata nell alveo del corso d acqua a valle dell impianto, mediante il canale di restituzione, senza alcun consumo dell acqua prelevata a monte. Gli impianti idroelettrici sono classificati in base alla durata di invaso dell impianto, ossia al tempo necessario per fornire al serbatoio un volume d acqua pari alla sua capacità utile con la portata media annua del corso d acqua che in esso si riversa e pertanto si parla di: impianti a serbatoio con durata di invaso maggiore o uguale a 400 ore; impianti a bacino: con un serbatoio classificato come bacino di modulazione settimanale o giornaliero, con durata di invaso minore di 400 ore e maggiore di 2 ore; impianti ad acqua fluente: senza serbatoio o che hanno un serbatoio con durata di invaso uguale o minore di 2 ore. Sono generalmente posizionati sui corsi d acqua o sui canali di bonifica e la loro produzione dipende dalla portata disponibile nel fiume o nel canale. Sono ricondotti a questa categoria anche gli impianti installati negli acquedotti (in questo caso la turbina idraulica sostituisce la valvola di dissipazione del carico). Approfondimento: TURBINA IDRAULICA La turbina idraulica è un dispositivo meccanico atto a trasformare l'energia cinetica di un liquido in energia meccanica. Il loro rendimento è elevato, spesso sopra il 90% per questo sono molto apprezzate, anche se la loro installazione richiede diverse infrastrutture. Storia Antesignane delle turbine idrauliche moderne sono le ruote idrauliche, di concezione antica, e divenute di grande uso a partire dal XVII secolo in concomitanza del passaggio dalla fase artigianale a quella industriale della produzione. Le ruote idrauliche, tuttavia, essendo basate quasi esclusivamente sullo sfruttamento dell'energia potenziale, non potevano fornire grandi potenze a causa della bassa altezza di caduta dell'acqua. Un passo decisivo, che costituisce la nascita delle turbine moderne, fu lo sfruttamento dell'energia cinetica, realizzato con le turbine di tipo Pelton XIX secolo, in cui opportuni sistemi rendono l'acqua in ingresso alla turbina a velocità elevate in modo da sfruttare, in termini di quantità di moto, la velocità di ingresso piuttosto che la portata. Tuttavia, 9

10 per ottenere le velocità desiderate, vi era la necessità di disporre di prevalenze, o altezze di caduta, molto rilevanti, cosa spesso difficile data la configurazione dei siti, e che obbligava alla costruzione di bacini artificiali alquanto costosi. Verso l'inizio del XX secolo si svilupparono così turbine per basse altezze di caduta, le Francis, adatte sia a bacini a bassa altitudine che all'installazione in corsi d'acqua, previa costruzione di sbarramenti di (relativamente) pochi metri d'altezza, contro le decine o centinaia necessari per le Pelton. Si svilupparono infine le turbine di tipo Kaplan, adatte a altezze di pochissimi metri (2-3), sostanzialmente delle eliche intubate. Nel 1870 l'accoppiamento della dinamo alla turbina idraulica diede avvio alla produzione commerciale di energia elettrica. Oggi le ruote idrauliche sono praticamente scomparse dall'uso pratico, e le turbine idrauliche sono usate nella grande maggioranza dei casi per la produzione (tramite generatori azionati dalle turbine stesse) di energia elettrica. I tipi Pelton, Francis e Kaplan costituiscono la maggioranza delle installazioni, ciascuno secondo le proprie caratteristiche di esercizio. Principio di funzionamento Le turbine idrauliche sono inserite in un impianto che prevede un serbatoio di monte e uno di valle. Esse sfruttano la caduta disponibile che è praticamente uguale al dislivello geodetico o anche l'altezza a cui è posto il serbatoio di monte (misurata rispetto al serbatoio di valle Hd=Z2-Z1). Non tutta la caduta disponibile è però utilizzabile dalla turbina, dal momento che sono presenti delle perdite di carico nella condotta: se indichiamo con Hw le perdite espresse in (m) indichiamo con caduta utile la differenza tra Hd e Hw, quindi Hu = Hd- Hw. Definendo inoltre il rendimento idraulico della turbina (che tiene conto delle perdite di natura fluidodinamica), in quanto non tutta la portata G agisce sulle pale), il rendimento meccanico (che tiene conto delle perdite di natura meccanica che inevitabilmente provocano la dissipazione di potenza) possiamo scrivere che la potenza utile (indicata con Pu) è uguale a: dove: Pu= η*q* g* Hu η è il rendimento globale della turbine, Q è Portata d acqua m 3 /s, g è l accelerazione di gravità 9,8 m/s 2 Hu caduta utile disponibile (m) Tipologie Le principali tipologie di turbine idrauliche oggi impiegate sono: Turbina Pelton Turbina Francis Turbina Kaplan Turbina Pelton La Turbina Pelton fu inventata da Lester Allan Pelton, carpentiere, nel 1879 mentre lavorava in California, e risulta essere ancora oggi la turbina ad azione con rendimento più elevato. È utilizzata per grandi salti (maggiori di 15 m, di solito tra i 300 e i 1400 m) e piccole portate (inferiori a 50 m³/s), si utilizza quindi solitamente per i bacini idroelettrici alpini. L'energia potenziale dell'acqua (U = mgh) accumulata ad elevate altitudini giunge alla turbina tramite dei "condotti forzati" (grosse tubature) che conducono l'acqua a valle. Un ugello (o più di 10

11 uno) indirizzano l'acqua sulle pale della Pelton determinandone la rotazione. L'ugello grazie alla sua forma trasforma in energia cinetica (E=1/2 mv 2 ) tutta la pressione contenuta sui condotti, così il getto sulla turbina non sarà in pressione: proprio per questo la turbina Pelton è una turbina ad azione. La forma delle pale è quella di due cucchiai appaiati, tra i quali si trova un tagliante che divide a metà il getto, per farlo uscire ai lati sotto forma di due getti separati ed equilibrare la spinta sui due lati della turbina. Sezione della pala con getto incidente Il flusso di acqua in uscita dall'ugello viene deviato di circa 180 dalle pale della turbina, che, come conseguenza, subiscono una spinta (verso l'alto nel disegno) come reazione alla deviazione del flusso stesso. Una girante lenta è poco apprezzata su di una centrale idroelettrica, poiché fa aumentare i costi a parità di energia prodotta; per questo motivo si utilizzano tipicamente alternatori a magnete rotante bipolare, il che significa una velocità di rotazione di 3000 giri/min per la generazione della corrente AC a 50 Hz usata in Europa. Turbina Francis La turbina Francis è una turbina a reazione sviluppata nel 1848 da James B. Francis, un ingegnere inglese trasferitosi negli Stati Uniti. Oggi rappresenta il tipo di turbina più utilizzato. È una turbina a flusso centripeto: l'acqua raggiunge la girante tramite un condotto a chiocciola che la lambisce interamente, poi un distributore, ovvero dei palettamenti sulla parte fissa, statorica, indirizzano il flusso per investire le pale della girante. Girante Francis: si nota dall'esterno, la chiocciola, il distributore e la girante all'interno. Il flusso di liquido è rappresentato in azzurro. La turbina è detta a reazione poiché non sfrutta solo la velocità ma anche la pressione del getto d'acqua che, quando giunge nella girante, è ancora superiore a quella atmosferica. Infatti tramite il condotto convergente costituito dal canale tra le pale del distributore e da quello tra le pale della girante 11

12 stessa si finisce di convertire la pressione ancora presente in velocità (energia cinetica). girante viene impiegata in corsi d'acqua con dislivelli da 10 m fino a m. Questa Turbina Kaplan La turbina Kaplan fu inventata nel 1913 dal professore austriaco Viktor Kaplan. Girante Kaplan: ai lati si notano le due sezioni del condotto a chiocciola, poi le pale del distributore (in verde), centralmente la girante. Le linee azzurre rappresentano le linee di fluido. In basso la macchina continuerà con il tubo diffusore. È una turbina idraulica a reazione che sfrutta piccoli dislivelli, fino a qualche decina di metri, ma con grandi portate, da qualche decina di m³ in su. Costruttivamente è un'elica, ove le pale si possono orientare, al variare della portata d'acqua permettendo di mantenere alto il rendimento fino a portate del 20-30% della portata nominale. Il liquido giunge sulla turbina grazie ad un condotto a forma di chiocciola che alimenta tutta la circonferenza, poi attraversa un distributore che dà al fluido una rotazione vorticosa, essenziale per imprimere il moto alla girante, ove il flusso deviato di 90 la investe assialmente. Turbina Kaplan accoppiata con l'alternatore Caratteristiche Il campo di utilizzazione delle turbine Kaplan lente arriva a cadute massime attorno ad 80 m e portate sino a 50 m 3 /s, sovrapponendosi in parte al campo di utilizzo delle turbine Francis veloci le quali arrivano a cadute inferiori a 10 m e portate che possono superare 300 m 3 /s. 12

13 Impianti alimentati a bioenergia Si distinguono in Impianti a biomassa solida o liquida Impianti a biogas 1 Impianti alimentati a biomassa Per biomassa si intende la frazione biodegradabile dei prodotti, rifiuti e residui di origine biologica provenienti dall agricoltura (comprendente sostanze vegetali e animali), dalla silvicoltura e dalle industrie connesse, comprese la pesca e l acquacoltura, nonché la parte biodegradabile dei rifiuti industriali e urbani (DLgs 28/2011). Tale definizione include una vastissima gamma di materiali, vergini o residui di lavorazioni agricole e industriali, che si possono presentare in diversi stati fisici, con un ampio spettro di poteri calorifici. Le soluzioni impiantistiche variano per tipo di biomasse, tecnologia utilizzata e prodotto finale (solo energia elettrica, combinata con produzione di calore, solo energia termica). Ad esempio, la combustione diretta della biomassa in forni appositi può avvenire in sospensione, su griglia fissa o mobile, su letto fluido. Carbonizzazione, pirolisi e gassificazione sono processi più raffinati e complessi che permettono di ottenere combustibili intermedi solidi, liquidi e gassosi, più puri rispetto alla fonte di partenza, facilitando l esercizio dell impianto e il rispetto delle normative ambientali. Particolarmente interessante appare la gassificazione in quanto il syngas (gas di sintesi) ottenuto ha il vantaggio di essere versatile, di garantire elevati rendimenti di combustione ed emissioni più contenute. Le centrali termoelettriche alimentate da biomasse solide o liquide effettuano la conversione dell energia termica, contenuta nella biomassa, in energia meccanica e successivamente in energia elettrica. 13

14 Le taglie delle centrali possono variare dalle medie centrali termoelettriche alimentate da biomasse solide, solitamente da cippato di legno, sino ai piccoli gruppi elettrogeni alimentati da biocombustibili liquidi. Al di là di una fase preliminare di trattamento della biomassa, gli impianti termoelettrici a biomasse sono abbastanza simili a quelli alimentati con combustibili tradizionali. Le tipologie impiantistiche più diffuse sono le seguenti: impianti tradizionali con forno di combustione della biomassa solida, caldaia che alimenta una turbina a vapore accoppiata ad un generatore; impianti con turbina a gas alimentata dal syngas da biomasse in ciclo semplice o combinato con turbina a vapore; impianti termoelettrici ibridi, che utilizzano biomasse e fonti convenzionali (il caso più frequente è la co-combustione della biomassa e della fonte convenzionale nella stessa fornace); impianti, alimentati da biomasse liquide (oli vegetali, biodiesel), costituiti da motori accoppiati a generatori (gruppi elettrogeni). Impianto di Faenza 23 MW 2 Impianti alimentati da biogas Il biogas, costituito prevalentemente da metano (almeno il 50%) ed anidride carbonica, si origina da fermentazione anaerobica di materiale organico di origine vegetale ed animale. Il Dlgs 28/2011 parla di gas di discarica, gas residuati dai processi di depurazione e biogas a seconda dell origine e modalità di fermentazione. In effetti tutti i tre tipi di gas indicati sono dei biogas, ma la loro elencazione separata nella normativa 14

15 richiamata mette in evidenza la molteplicità di matrici organiche da cui il biogas può essere prodotto: rifiuti conferiti in discarica ovvero frazione organica dei rifiuti urbani, fanghi di depurazione, deiezioni animali, scarti di macellazione, scarti organici agro-industriali, residui colturali, colture energetiche. Il biogas ha un ottimo potere calorifico dato l elevato contenuto in metano, per cui si presta ad una valorizzazione energetica per combustione diretta, attuata in caldaia per sola produzione di calore, o in motori accoppiati a generatori per la produzione di sola elettricità o per la cogenerazione di elettricità e calore. Impianto di Jesolo 1,6 MW Gli impianti termoelettrici a biogas effettuano quindi la conversione dell energia termica contenuta nel biogas in energia meccanica e successivamente in energia elettrica. Nel caso, molto comune, di impianti alimentati da biogas prodotto nelle discariche controllate di rifiuti urbani, le parti principali dell impianto sono le seguenti: sezione di estrazione del biogas da discarica (pozzi di captazione, linee di trasporto, collettori di raggruppamento); sezione di aspirazione e condizionamento del biogas da discarica (collettore generale, separatori di condensa, filtri, aspiratori); sezione di produzione dell energia elettrica (gruppi elettrogeni) e torcia (dispositivo di sicurezza per bruciare l eventuale biogas non combusto nella sezione di produzione energetica). Nel caso dei biogas non derivanti da discarica, lo schema impiantistico prevede, al posto della sezione di estrazione, una sezione di produzione (digestore) e raccolta (gasometro) del biogas, poi inviato ai gruppi elettrogeni per produrre energia elettrica 15

16 Impianti geotermoelettrici Un impianto geotermoelettrico ha la funzione di trasformare in energia elettrica l energia termica presente nel fluido geotermico (vapore d acqua oppure una miscela di acqua e vapore) che si forma grazie al contatto dell acqua con strati di roccia calda. I bacini sfruttati per la produzione elettrica sono caratterizzati da temperature superiori ai 150 C e profondità da poche decine a qualche migliaio di metri. Generalmente un impianto geotermoelettrico è costituito dai seguenti componenti: sistema di raccolta, trattamento e convogliamento del fluido geotermico fino all impianto di produzione dell energia elettrica (pozzi, sistemi di sicurezza e sfioro a bocca pozzo, tubazioni di trasporto, sistemi di separazione acqua-vapore); sistema di produzione dell energia elettrica (condotto di ammissione in turbina, turbinageneratore, trasformatore elevatore e connessione alla rete elettrica); 16

17 sistema di trattamento del vapore esausto (condensatore e relativa pompa di estrazione condensato, torre di raffreddamento ad aria, sistema di estrazione dei gas incondensabili); sistema di reiniezione dell acqua nel bacino geotermoelettrico. Le emissioni in atmosfera di questi tipi di impianti dipendono dalle caratteristiche del fluido geotermico ma, per unità di energia prodotta, sono comunque decisamente inferiori a quelle derivanti da impianti alimentati con combustibile fossile. Gli impianti geotermoelettrici in Italia sono presenti solo in Toscana. Il Bilancio elettrico e le fonti rinnovabili in Italia 2012 Nel 2012 la richiesta di energia elettrica sulla rete in Italia è risultata pari a 340,4 TWh, circa uguale a quella dell anno precedente, l energia prodotta da fonti rinnovabili è stata di 92,22 TWh, pari al 27%, mentre nel 2011 è stata pari al 24,3%. Al momento si dispone di un bilancio elettrico nazionale complessivo con relativo schema grafico relativo al solo 2011, che si riporta appresso. 17

18 *Produzione netta: è la produzione lorda al netto dei servizi ausiliari e dei consumi da pompaggio 1) Include la parte biodegradabile dei rifiuti 2) Al netto dei rifiuti solidi urbani non biodegrabili, contabilizzati nella termica tradizionale 3) Carbone + Lignite 4) Al netto della produzione da biomasse, biogas e bioliquidi e dei consumi da pompaggio 18

19 SOMMARIO INTRODUZIONE 2 IMPIANTI FOTOVOLTAICI 3 IMPIANTI EOLICI 5 IMPIANTI IDROELETTRICI 8 IMPIANTI ALIMENTATI A BIOENERGIA 13 IMPIANTI ALIMENTATI A BIOMASSA 13 IMPIANTI ALIMENTATI DA BIOGAS 14 IMPIANTI GEOTERMOELETTRICI 16 IL BILANCIO ELETTRICO E LE FONTI RINNOVABILI IN ITALIA Bibliografia: Statistiche fonti energetiche rinnovabili GSE Appunti alle lezioni. del Prog,Ing.Giovanni Musio Impianti Fotovoltaici del Prog,Ing.Giovanni Musio (2007) Impianti Eolici del Prog,Ing.Giovanni Musio (2009) Turbine idrauliche (fonte WikiPedia) 19