ENERGIA I.T.T.G MARIO RUTELLI -PA Realizzata dalla CLASSE 2^C/G a.s.2010-2011 Con la collaborzione della prof.spinnato e dell ass.te tecnico Marco Morreale
L energia nelle sue varie forme,fonti rinnovabili e non,uso e consumo di energia in una civile abitazione.
Obiettivi: offrire una panoramica sulle principali forme di energia e una informazione di base per sollecitare gli alunni ad una presa di coscienza sulla necessità di valorizzare le risorse del proprio ambiente
L energia è la capacita di un corpo di compiere lavoro.l unità di misura è il Joule(J) ma esistono altre unità di misura come la caloria e il kw.h. Esistono varie forme di energia,le principali sono due: L energia cinetica che è l energia che hanno tutti i corpi in movimento (Ec=1/2. M.v 2 ); L energia potenziale che è l energia di posizione che hanno tutti i corpi che si trovano ad una certa altezza rispetto ad un piano di riferimento(ep=m.g.h). La somma dell energia potenziale e cinetica dà l energia meccanica che in assenza di attrito si conserva.
L energia dell universo si conserva,cioè non si crea nè si distrugge,ma si trasforma da una forma ad un altra.
CENNI STORICI Ilproblema energeticoaccompagna la storia dell uomo fin dalla prima comparsa delle prime civiltàorganizzate. La prima fonte di energia ad essere sfruttata dall uomo èstata l energia biologica della forza muscolare umana o animale.
Successivamente con la scoperta del fuoco l energia termica fu utilizzata dall uomo per riscaldare ed illuminare le abitazioni e cucinare il cibo. In seguito il vento venne sfruttato per la navigazione sui mari e per alimentare rudimentali macine. L energia fornita dall acqua veniva utilizzata per fare funzionare i mulini.
LA RIVOLUZIONE INDUSTRIALE E L ENERGA ELETTRICA Nel settecento il progresso tecnologico modifica radicalmente l ambiente produttivo e la società umana. L energia termica fino a quel momento sfruttata per riscaldare o illuminare, viene trasformata direttamente in energia meccanica tramite la macchina a vapore di watt.
Alla tradizionale risorsa energetica, il legno, si aggiungono altre risorse fossili come il carbone (nel 700-800) e gli idrocarburi (nel 900). Alla fine dell 800 l invenzione dell energia elettricae dell automobile rivoluzionano ulteriormente il sistema energetico mondiale. Anche le moderne fonti di energia rinnovabile, cadute in disuso con l etàdelle macchine a vapore, tornano ad avere un ruolo come fonte di energia elettrica (fotovoltaico, eolico, idroelettrico, geotermico
Il petrolio e il gas si affiancano al carbone come risorse energetiche. La macchina a vapore viene superata da motori ad energia elettrica (motori elettrici) e dai motori a combustione a petrolio o a gas. A queste risorse energetiche si affianca l energia nucleare verso la metàdel 900.
Forme di energia primarie e secondarie Una forma di energia viene definita primaria quando è direttamente utilizzabile nella forma in cui è presente in natura. sono: Le varie forme di energia primaria L energia solare; L energia eolica; L energia geotermica
Una forma di energia viene definita secondaria quando deriva dalla trasformazione di altre forme di energia. Le varie forme di energia secondaria sono: L energia elettrica; L energia termica.
Energie rinnovabili: Le energie rinnovabili sono forme di energia generate da fonti non esauribili, sono dunque generalmente considerate forme di energia rinnovabili quelle derivabili dal sole,vento,il mare e il calore della terra.
Energie non rinnovabili: Le energie non rinnovabili sono energie derivate da fonti destinate in periodi piu o meno lunghi ad esaurirsi. Sono considerate energie non rinnovabili l energia nucleare e quella che deriva da carbone, petrolio e gas.
Rinnovabili Non rinnovabili Acqua Sole Vento Calore Terrestre Biomasse Petrolio Carbone Gas Uranio
Produzione di energia rinnovabile e non rinnovabile Anno 2009 produzione di energia anno 2009 produzione energia da fonti rinnovabili 4% 1% 6% 44% 32% petrolio nucleare altre fonti fonti rinnovabili carbone gas naturale 78% 1% 9% 10% 2% fotovoltaico eolico biomassa geotermico idroelettrico 13%
IL PETROLIO Il petrolio è un importante fonte di energia che viene chiamato anche oro nero proprio per il fatto che esso è nero, e che vale molto sul mercato europeo e estero. Il petrolio di per sé non è utile a molto, esso prima ha bisogno di un processo, chiamato raffinazione, che consiste nell estrarre le componenti utili per la formazione di combustibile tra cui la benzina. La benzina è un combustile che viene utilizzato per attivare macchine, o motori che sono fondamentali per percorrere lunghe distanze in poco tempo, ma questi veicoli sprigionano CO2, una molecola che va a danneggiare la barriera naturale che ci protegge dai raggi U.V. del sole
IL CARBON FOSSILE La formazione del carbone risale a circa 300 milioni di anni fà quando un clima caldo e umido ed una elevata concentrazione di CO 2 favoriva la crescita di alberi giganti; la loro morte (favorita da inondazione) e la successiva degradazione assistita da funghi e batteri, hanno portato alla formazione del carbon fossile. Esso è un combustibile pronto all uso formatosi entro rocce sedimentarie di colore nero o bruno scuro, composto principalmente da carbonio, tracce di idrocarburi oltre ad altri minerali ed accessori assortiti compresi alcuni a base di zolfo. Esistono vari metodi di analisi per caratterizzarlo. L inizio del suo massiccio sfruttamento è spesso associato alla rivoluzione industriale, ancora oggi il carbone rimane un combustile assolutamente importante. Un quarto dell elettricità di tutto il mondo viene prodotta usando il carbone.
GAS NATURALE I gas naturali sono prodotti dalla decomposizione anaerobica di materiale organico. In natura si trovano comunemente allo stato fossile, insieme al petrolio e al carbone o da soli in giacimenti di gas naturali. Vengono anche prodotti dai processi di decomposizione correnti, nelle paludi (in questo caso viene chiamato anche gas di palude), nelle discariche durante la digestione degli animali e in altri processi naturali vengono infine liberati anche nell atmosfera dall attività vulcanica. L estrazione richiede una esagerata attenzione da parte dei operai, dato che sono facilmente infiammabili.
ENERGIA NUCLEARE L energia nucleare è prodotta all interno delle centrali nucleari in cui avviene il bombardamento dell uranio con i neutroni. Dentro le centrali nucleari viene eseguito un processo detto fissione nucleare : il nucleo dell uranio si divide in due nuclei più piccoli producendo energia e altri neutroni che a loro volta, continueranno a far dividere altri nuclei di uranio dando luogo alla famosa reazione a catena nucleare.
I VANTAGGI DEL NUCLEARE L energia nucleare è un energia pulita in quanto le centrali nucleari non immettono nell ambiente alcuna sostanza inquinante. Inoltre il nucleare, non usando combustibili fossili, riduce la dipendenza di petrolio dai paesi esteri.
I RISCHI DELLE CENTRALI NUCLEARI In caso di incidenti, le radiazioni di una centrale atomica comportano decessi per tumori e leucemie indotte, inoltre le scorie nucleari sono molto difficili da stoccare. In ultimo, vi è il problema della localizzazione delle centrali che incontra molteplici resistenze da parte dei cittadini.
Gas, petrolio e carbone non sono rinnovabili dato che il processo di fossilizzazione della sostanza organica è estremamente lungo quindi i giacimenti vanno esaurendosi e il loro prezzo aumenta a causa della crescente domanda di energia a livello mondiale
IMPATTO AMBIENTALE DELLE ENERGIE NON RINNOVABILI L'impatto ambientale delle energie non rinnovabili è un aspetto di fondamentale importanza. Lo sfruttamento delle fonti di energia fossile ha causato il progressivo rilascio di carbonio fossile nell'atmosfera. Ciò ha causato un aumento della presenza di anidride carbonica nell'alta atmosfera ed un aumento del fenomeno dell'effetto serra. Il surriscaldamento globale sta causando lo scioglimento dei ghiacci polari e l'espandersi della desertificazione nelle zone temperate del mondo. Oltre al problema dell'effetto serra, lo sfruttamento intensivo delle fonti fossili è la principale causa dell'inquinamento atmosferico del mondo contemporaneo.
In un appartamento quotidianamente vengono consumate quantità notevoli di energia per soddisfare i bisogni delle persone che vi abitano (riscaldamento, acqua calda, elettrodomestici, illuminazione, ecc..). Secondo recenti sondaggi, si è visto che si consuma il 70% dell energia elettrica per l uso di elettrodomestici, il 15% per l illuminazione e il 15% per il riscaldamento.
Al fine di ridurre i costi relativi all utilizzo dell energia elettrica si può ricorrere al rispetto di semplici regole che portano all uso razionale dell energia. 1) Tenere porte e finestre chiuse, cambiare aria quando il riscaldamento è spento. 2) Effettuare controlli periodici all impianto della caldaia. 3) Utilizzare la doccia e non il bagno. 4) Utilizzare lampade a basso consumo 5) Utilizzare la lavatrice solo a pieno carico. 6) Utilizzare il forno a temperature adeguate ed evitare l uso del grill. 7) Spegnere gli elettrodomestici invece di lasciarli in stand-by. 8) Spegnere il gas un po' prima della fine della cottura.
Pertanto tutti gli Stati promuovono una politica di utilizzazione delle fonti rinnovabili e l U.E. da direttive come traguardo da raggiungere
Impegni Europei sulle rinnovabili Vertice UE a Bruxelles del 9 marzo 2007 Piano d azione per una politica comune dell energia che vincola gli stati membri: riduzione emissione di gas serra del 20% entro 2020 ( kyoto 8% 2012 ) il 25 % della produzione di energia da fonti rinnovabili entro 2020 incremento del 20% dell efficienza energetica 10 % la quota di biocombustibili usata nei trasporti
Energie Rinnovabili in Italia Rapporto Energie rinnovabili in Europa ( Bruxelles 11 gennaio 2007) Contributo energie rinnovabili in Italia : nel 1997 16,0 % nel 2006 15,3 % Paesi giudicati negativamente dalla UE sono : Italia, Francia, Austria, Estonia, Cipro, Lettonia, Malta e Slovacchia
Oggi solo l energia idroelettrica e quella derivante dalle biomasse vengono sfruttate in maniera significativa le altre sono in via di sviluppo
ENERGIA IDROELETTRICA L energia idroelettrica è quel tipo di energia che sfrutta il ciclo dell acqua per produrre energia elettrica,nelle centrali idroelettriche. L acqua dei fiumi viene sbarrata tramite una diga. La diga viene costruita in montagna,in modo da sfruttare l energia potenziale che l acqua possiede quando si trova in alto e scendendo tramite le condotte forzate precipita a valle, sviluppando energia cinetica, cioè di movimento. Giunta all interno della centrale, l acqua mette in moto la turbina, che trasforma energia cinetica in energia meccanica. La turbina è collegata al generatore che trasforma l energia meccanica in energia elettrica e attraverso i cavi viene trasportata ovunque.
In Sicilia abbiamo diverse centrali idroelettriche tra cui quella di Piana degli Albanesi, in provincia di Palermo, costruita nel 1920, e attivata nel 1923.
Il lago cosi formato si inserisce in modo perfettamente armonico nell ambiente
Energia Eolica L Energia Eolica è il prodotto della conversione dell energia energia cinetica del vento in altre forme di energia, per lo più in energia elettrica, tramite una centrale eolica. Una centrale eolica è costituita essenzialmente da turbine rotanti. L'energia meccanica prodotta dalle turbine viene poi trasformata in energia elettrica dal generatore. L Energia eolica può essere utilizzata solo in zone molto ventose dove sono abbastanza regolari la direzione e l'intensità del vento che deve superare 12 Km/h.
Energia eolica : vantaggi e svantaggi -I I vantaggi dell energia energia eolica: non inquina è inesauribile la produzione può avvenire in modo quasi costante. -Gli svantaggi dell energia energia eolica: Deturpano l ambiente; l Risultano talvolta rumorosi.
L energia geotermica è una forma di energia che deriva dal calore presente negli strati della crosta terrestre. Per estrarre e utilizzare il calore imprigionato nella Terra è necessario individuare le zone con anomalia termica positiva dove il calore terrestre è concentrato: il giacimento geotermico. Impianti geotermici in funzione ad Orbetello
COME FUNZIONA UNA CENTRALE GEOTERMICA Il flusso di vapore caldo proveniente dal sottosuolo produce una forza tale da far muovere una turbina, l energia meccanica della turbina, viene infine trasformata in elettricità tramite un sistema alternativo.
Una centrale a biomassa produce elettricità grazie al vapore prodotto attraverso la combustione di materiali di origine organica ( vegetale o animale che non hanno subito alcun processo di fossilizzazione),che mette in funzione una turbina collegata ad un alternatore. Il calore prodotto dai materiali che ardono serve a trasformare, nella caldaia, l acqua in vapore che viene inviato sotto pressione alle turbine. Il vapore mette in rotazione le turbine che a loro volta fanno ruotare i rotori di un alternatore producendo corrente elettrica alternata. La corrente così prodotta viene inviata ad un trasformatore che la eleva di tensione prima che venga immessa nella linea di trasmissione
Lo sfruttamento delle biomasse potrebbe rappresentare in futuro un modo intelligente per riciclare tutti gli scarti organici (nei rifiuti, i, nelle lavorazioni,..)
Fonti rinnovabili di energia: il fotovoltaico
Energia Solare Le radiazioni emesse dal Sole sotto forma di Luce e Calore possono essere utilizzate : Il Calore, per il riscaldamento dell acqua per mezzo dei Pannelli Solari La Luce,trasformata direttamente in energia elettrica per mezzo dei Pannelli Fotovoltaici La parte di energia solare che riesce a raggiungere la terra in un ora equivale al consumo energetico di tutto il mondo in un anno
Energia Solare L Energia Fotovoltaica puo essere prodotta mediante: - radiazione diretta - radiazione diffusa - radiazione riflessa La parte di energia che raggiunge la terra rappresenta circa il 55% del totale
Energia Fotovoltaica La tecnologia Fotovoltaica : Il materiale piu utilizzato per la produzione di celle fotovoltaiche( 90% ) e il silicio che,dopo l ossigeno, e l elemento piu abbondante in natura
Le nuove tecnologie del fotovoltaico I collettori parabolici lineari, il sistema a torre centrale e i dischi parabolici sono le nuove tecnologie che riguardano il fotovoltaico.
I collettori parabolici I I collettori parabolici lineari, sono costituiti da specchi semiciliandrici a sezione parabolica che inseguono la radiazione ruotando solo attorno al loro asse e la concentrano sulla linea focale. Il fluido primario scorre all interno di un tubo lungo la linea focale dove si riscalda a temperatura intorno ai 500 C. Segue un ciclo termico acqua-vapore analogo a quello degli impianti termoelettrici degli impianti convenzionali I I costi elevati, l infiammabilitl infiammabilità e la tossicità dei liquidi portatori di calore, sono stati i principali motivi che hanno spinto allo sviluppo di impianti a torre
IMPIANTI A TORRE L impianto a torre e un impianto costituito da numerosi specchi, detti eliostati, che concentrano la radiazione nello stesso punto dove è collegato il ricevitore termico.il liquido utilizzato in questi impianti non è tossico. Inoltre il costo dell impianto è più basso, rispetto a quello degli impianti parabolici
Anche la nostra scuola produce energia sfruttando il sole Nel tetto sono posizionati due tipi di pannelli: Pannelli termici pannelli solari Produzione produzione Acqua calda energia elettrica
Pannello riepilogativo energia elettrica prodotta dall ITTG MARIO RUTELLI -PA
Hanno partecipato gli alunni: Cappello Alberto Careri Marco Ciani Francesca D Agostino Ignazio D Amico Giuseppe Davì Andrea Di Matteo Andrea Ferraro Fabrizio Giglio Andrea Han Limin Leo Alessandro Lisciandrelli Federica Lo Iacono Ugo Lo Verde Fabiola Maggio Davide Marrone Marco Messina Giacomo Oliveri Salvatore Palmese Gianluca Pannizzo Benedetto Perlongo Ivan Pullarà Dario Romanotto Salvatore Sanzo Enrico Strazzera Paolo Todaro Daniele