la PRODUZIONE di ENERGIA ELETTRICA nel MONDO

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Eugenia Conte
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1 la PRODUZIONE di ENERGIA ELETTRICA nel MONDO & CONSUMI procapite miliardi di kwh RESTO del MONDO La produzione e quindi il consumo degli Stati Uniti rappresenta, da solo, ¼ di quello mondiale. Il fabbisogno del cittadino americano è circa 30 volte di quello di un abitante dell Africa e più del doppio del nostro in Italia o di un abitante dell UE. Il modello di consumi USA (e occidentale ) se applicato in futuro ai paesi in via di sviluppo risulta chiaramente insostenibile. USA 24% AFRICA 3% ITALIA 2%

2 PANNELLI FOTOVOLTAICI Sono l insieme di vetri chiamati moduli composti da un insieme di celle a base di Silicio e ricoperte da un materiale a bassa riflessione, in questo modo si cerca di utilizzare tutta la luce che arriva. Questi vetri, tramite una reazione chimico-fisica (effetto volta) dovuta alla presenza di Silicio, riescono a trasformare l energia luminosa del sole in energia elettrica. L energia prodotta viene poi trasformata per uso domestico. Solitamente i moduli sono tenuti insieme da un intelaiatura di Alluminio.

Questi vetri, tramite una reazione chimico-fisica (effetto volta) dovuta alla presenza di Silicio, riescono a trasformare l energia

3 RESA ENERGETICA dei pannelli FOTOVOLTAICI tenuto conto delle variazioni stagionali alle medie latitudini i pannelli fotovoltaici producono 100~150 kwh/anno al m²

4 UN SEMPLICE CALCOLO per soddisfare l attuale fabbisogno elettrico del mondo occorrerebbe: superficie di pannelli fotovoltaici km un quadrato di 340 km

5 UN ESEMPIO CONCRETO: L ITIS CASTELLI DI BRESCIA consumo elettrico dell ITIS nel kwh/anno per soddisfare l intero fabbisogno annuo occorre quindi energia resa da pannello una superficie fotovoltaico di pannelli fotovoltaici 3151 m ² che corrisponde approssimativamente a quella dei tetti della scuola.

700 kwh/anno per soddisfare l intero fabbisogno annuo occorre quindi energia

6 IMPIANTO FOTOVOLTAICO superficie 100 m² potenza 10 kwp produzione annua kwh 3,17% kwh consumo annuo ITIS

7 COLLETTORI TERMICI Sono dei particolari pannelli che hanno dentro una serie di tubature piene di un liquido facilmente scaldabile, ovvero acqua con aggiunta di antigelo. I raggi solari raggiungono, anche in questo caso, il vetro del pannello che catturano il calore trasferendolo al liquido che riesce quindi a scaldarsi. Subito dopo, il liquido ormai caldo sale fino a raggiungere un serbatoio in cui è posto uno scambiatore di calore che trasferisce il caldo, dal liquido all acqua. Questa può quindi essere utilizzata per scopi domestici. Ci sono speciali collettori che permettono di scaldare non l acqua, bensì l aria.

I raggi solari raggiungono, anche in questo caso, il vetro del pannello che catturano il calore trasferendolo al liquido che riesce quindi a scaldarsi.

8 RENDIMENTO DEI PANNELLI

9 IL SERBATOIO PROTOTIPO: l idea Il progetto Serbatoio prototipo, nasce in collaborazione con ASM spa (ora a2a spa) di Brescia all interno del più ampio progetto denominato Il Magazzino del Sole e consiste nella verifica sperimentale dell ipotesi di stratificazione termica dell acqua usata per l accumulo stagionale. La stratificazione In un serbatoio esteso in altezza, l acqua riscaldata, se immessa con opportuna modalità, si stratifica in base alla temperatura (più calda in alto, meno calda in basso). I vari strati a temperature differenti spontaneamente non si mescolano, anzi possono essere mantenuti separati per lunghi periodi.

10 ACCUMULO STAGIONALE il calore recuperato dai pannelli solari durante il periodo estivo, nel quale l utilizzo di acqua calda da parte delle utenze è irrisorio e la fonte di calore solare è ampiamente disponibile, viene immagazzinato nel serbatoio per poi essere riutilizzato durante il periodo invernale quando le richieste delle utenze sono elevate a scapito della fonte di calore solare che è minima. STRATIFICAZIONE in un serbatoio esteso in altezza, l acqua riscaldata, se immessa con opportuna modalità, si stratifica in base alla temperatura (più calda in alto, meno calda in basso). I vari strati a temperature differenti spontaneamente non si mescolano, anzi possono essere mantenuti separati per lunghi periodi.

della fonte di calore solare che è minima.

11 PRODURRE CALORE con PANNELLI SOLARI TERMICI ACQUA CALDA SANITARIA superfici compatibili con le dimensioni del tetto RISCALDAMENTO di AMBIENTI superfici che superano le dimensioni del tetto e con temperature dell acqua non compatibili con i caloriferi tradizionali Attualmente i sistemi a pannelli termici più comuni hanno superfici di captazioni limitate e forniscono acqua calda solo per i fabbisogni sanitari se in inverno ne producono a sufficienza, d estate molto più del necessario ma inutilizzato comportando spese di investimento con bassa resa. D altra parte riscaldare edifici d inverno richiederebbe superfici di captazione molto più grandi di quelle normalmente disponibili e il surplus estivo verrebbe moltiplicato.

forniscono acqua calda solo per i fabbisogni sanitari se in inverno ne producono a sufficienza, d estate molto più del necessario ma inutilizzato comportando spese di investimento

12 PRODURRE CALORE con PANNELLI SOLARI TERMICI SOLUZIONE CON ACCUMULO STAGIONALE superfici compatibili con le dimensioni del tetto La soluzione dell accumulo stagionale è del tutto logica e possibile. Con serbatoi di adeguata capacità, opportunamente coibentati, è del tutto fattibile tecnicamente conservare energia termica nella forma di acqua calda, tra 60 e 80 C, per diversi mesi con perdite ridotte e nella quantità necessaria a coprire il fabbisogno di calore di un edificio per tutto il ciclo invernale.

Con serbatoi di adeguata capacità, opportunamente coibentati, è del tutto fattibile tecnicamente conservare energia termica

13 LA STRATIFICAZIONE PIENO INVERNO Alta T Media T Bassa T Come è noto, in un serbatoio esteso in altezza, l acqua riscaldata, se immessa con opportuna modalità, si stratifica in base alla temperatura (più calda in alto, meno calda in basso); i vari strati a temperature differenti spontaneamente non si mescolano, anzi possono essere mantenuti separati per lunghi periodi. Come si vede in queste figure, in fase di utilizzo, essendo prevista la possibilità di prelevare l acqua a diverse altezze (in corrispondenza delle diverse temperature dei singoli strati), l impianto di riscaldamento può essere alimentato utilizzando il salto termico (tra mandata e ritorno) ottimale sotto il profilo termodinamico, realizzando la massima efficienza nell utilizzo della risorsa termica 80 C 60 C 45 C 35 C 80 C 60 C 45 C 35 C

Come si vede in queste figure, in fase di utilizzo, essendo prevista la possibilità di prelevare l acqua a diverse altezze (in corrispondenza delle diverse temperature dei singoli strati), l impianto

14 RENDIMENTO DI PANNELLI TERMICI DI DIVERSE QUALITÀ IN RELAZIONE ALLE CONDIZIONI STAGIONALI bassa qualità alta qualità alta qualità Δθ [ C] media qualità Δθ Δθ [ C] Δθ [ C]

qualità alta qualità alta qualità Δθ [ C] 0 50

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