L

1
L energia
Pag. 3 Le fonti di energia e lo schema 4 - 5 I
grafici (acqua / energia) 6 - 8 Le
ruote e il mulino ad acqua 9 - 10 La centrale
termoelettrica 11 - 13 I tipi di turbine
14 - 16 La centrale
idroelettrica 17- 20 Il campo a
specchi 21 - 23 Il
teleriscaldamento 24 - 26 Stop
agli sprechi 27- 28 La
macchina a vapore 29 - 30 I
pannelli solari 31-
33 La centrale geotermica 34- 36 La
centrale nucleare 37 - 43 Gli
accordi internazionali 44 Il WWF
45 La
bibliografia e sitografia 46

2
Chi ci da' l'energia?
Oltre allenergia fornita dai raggi del sole,
luomo ha imparato a sfruttare anche il vento,
lacqua e altri elementi che si trovano nel
sottosuolo da milioni di anni carbone, petrolio,
gas naturale e uranio trasformando queste fonti
primarie in elettricità. L energia è la
capacità di un corpo di compiere un lavoro.
Indice
3
(No Transcript)
4
Indice
5
Impiego acqua distribuzione in dell acqua
prelevata per settore
Indice
6
Italia offerta di energia indicata per settore
di produzione (dati in GWh - anno 2004)
7
Offerta di energia primaria nel mondo. (fonte
IEA Renewables Information 2003)
Indice
8
La ruota E stata la prima ad essere costruita ed
è rimasta la più comune. Sfrutta l energia
cinetica dell acqua che preme sulle pale e le
mette in movimento. E stata introdotta verso il
1750. Funziona con la forza dell energia
cinetica dellacqua e del peso dell acqua in
caduta. Ruote ad acqua I mulini sorgono sulle
rive dei fiumi, dove esiste un dislivello d
acqua un canale artificiale convoglia lacqua
sulla ruota a pale che cattura lenergia naturale
e acquista forza rotatoria.
9

• Il mulino era impiegato per i lavori più faticosi
  e ripetitivi, come
• macinare cereali
• schiacciare olive
• battere metalli
• sollevare ed azionare meccanismi.

Indice
10
centrale termoelettrica...
Nella centrale termoelettrica il vapore entra
nella turbina e trascina i rotazione
lalternatore , che genera la corrente. Il
vapore passa nel condensatore dove viene
convertito in acqua che viene poi iniettata nel
sottosuolo per rifornire le falde acquifere.
Prima di essere condensato nel condensatore o
nella torre di refrigerazione, il vapore può
essere usato per il riscaldamento di case vicine
alla centrale o per le serre.
11
...Centrale termoelettrica...
  Nelle centrali elettriche alimentate a carbone
fossile, il combustibile viene polverizzato,
brucia, mescolato ad aria preriscaldata e
iniettato nella camera di combustione di una
caldaia che contiene tubi in cui scorre
lacqua. La camera di combustione, o focolare, è
la struttura più grande della centrale. Le pareti
interne sono rivestite da una serie di tubi a
serpentina (che si sviluppano per un totale in
diversi chilometri) nei quali scorre acqua che
raggiunge il massimo calore possibile con il
calore che si sviluppa dalla combustione e si
trasforma in vapore surriscaldato ed ad alta
pressione. Un impianto di depurazione filtra i
gas di scarico in modo da trattenere la maggior
quantità possibile di ceneri prima d disperderli
nellatmosfera, attraverso una ciminiera Nelle
centrali moderne, gli impianti di depurazione
sono progettati ponendo particolare cura
allestrazione delle scorie che contengono zolfo
perchè molto nocive per l ambiente .
12
...Centrale termoelettrica funzionamento
 Il vapore generato dalla caldaia viene inviato
a una turbina che trasforma lenergia termica in
energia meccanica. Il vapore che ha mosso la
turbina e dalla quale esce viene condensato e
rimandato nella tubazione della caldaia. La
condensazione del vapore richiede grandi quantità
di acqua di raffreddamento ( circa 230000 m3
lora)che può essere prelevata da un fiume o da
un lago vicini alla centrale e può essere
riciclata. Il riciclaggio viene operato nelle
torri di raffreddamento che disperdono
nellatmosfera il vapore residuo ma richiedono
una quantità dacqua per sopperire a quella persa
per evaporazione.
Indice
13
Tipi di turbina
14
Nelle centrali termoelettriche moderne, alle
turbine a vapore o a gas sono collegati
direttamente i rotori dei generatori elettrici,
gli alternatori , che trasformano in energia
elettrica quella meccanica, prodotta dalle
turbine.
Turbine a vapore
15
Costituzione e funzionamento
La turbina è una macchina motrice rotante che
converte in energia meccanica l energia cinetica
di un fluido in movimento. Lelemento essenziale
è la girante, o rotore, che può essere costituita
da un elica o da una ruota dotata di alette o
pale variamente sagomate che vengono mosse da
getti d acqua. Il distributore è un organo
fisso da cui l acqua esce a forte
velocità Lenergia meccanica acquisita dalla
girante viene trasmessa a un albero motore
utilizzato per azionare una qualsiasi macchina,
un compressore, un generatore elettrico, o un
elica.
Indice
16
Le centrali idroelettriche
Le centrali idroelettriche sono state il primo
genere di impianto a essere progettate per la
produzione di energia elettrica a livello
industriale. L energia primaria può provenire
dal flusso di un corso d acqua (centrali ad
acqua fluente) o dal salto che l acqua,
accumulata in un bacino naturale compie (centrale
a serbatoio). Sempre, prima di arrivare alla
centrale, lacqua viene fatta passare attraverso
una diga di sbarramento, che crea un salto di
diversa dimensione a seconda delle condizioni
ambientali. La turbina installata nella centrale
e che effettua la conversione dellenergia
idraulica in meccanica, dipende dal tipo di
centrale.
17

• Numerose istallazioni sono comuni alle centrali
  idroelettriche, per convogliare e controllare il
  movimento dell acqua e sono
• canali di presa
• condotte forzate
• camere di carico o di scarico
• apparecchi di controllo della rapidità di
  flusso e della portata idrica

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Diga sul fiume
La centrale idroelettrica, collegata ad una diga
sul fiume sul quale è stata costruita, ne
utilizza la forza e la portata dacqua.
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Vajont
Nel 1963 fu ultimata la costruzione della diga
del Vajont, che avrebbe dovuto sostenere una
centrale idro-elettrica per la produzione di 150
Mw di elettricità. Le perizie geologiche erano
contrastanti una parte del bacino che sarebbe
stato formato con la diga, sul monte Toc,
chiamato così dalle popolazioni locali perché
soggetto a frane non dava garanzie di
sicurezza. Facendo prove d invaso, cioè
riempiendo e svuotando la diga, si aprì una frana
che cadendo nel bacino sollevò un onda
gigantesca (50 milioni di m3 dacqua) che
cancellò due paesi dalle carte geografiche e la
morte di circa 2200 persone.
Indice
20
Centrale campo a specchi
La centrale campo a specchi o eliostati ,
permette di ottenere con il sole temperature di
circa 500 gradi , che scaldano lacqua di una
caldaia per produrre vapore . In Sicilia , ne è
stata costruita una nel 1980. La centrale è
formata da tre parti principali il campo a
specchi la torre con la caldaia l edificio della
centrale
21
(No Transcript)
22
funzionamento
Ogni eliòstato viene puntato contro il sole ,
in modo che ne rifletta il calore e la luce
esattamente sulla caldaia . Il calore concentrato
porta lacqua contenuta nella caldaia a
temperature elevate da 400 a 500 C e la fa
evaporare. Il vapore inviato nella turbina
accoppiata con lalternatore, genera corrente
elettrica che, tramite linee di alta tensione
verrà portata alla distribuzione.
Indice
23
Teleriscaldamento

• Il teleriscaldamento è un sistema di produzione
  del calore prodotto nei termoutilizzatori o in
  altri tipi di centrali di cogenerazione.
• Con il teleriscaldamento
• si limita il prelievo di fonti energetiche non
  rinnovabili (petrolio, carbone)
• si sostituiscono caldaie vecchie spesso poco
  sicure e non efficienti
• si riduce linquinamento dellaria

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Termovalizzazione

• La termovalorizzazione è il processo che allo
  stesso tempo permette di
• smaltire i rifiuti
• produrre energia elettrica
• recuperare calore.
• Il calore può essere usato per le industrie o
  distribuito, dopo avere riscaldato lacqua,
  attraverso reti di riscaldamento a distanza
• La termovalorizzazione è possibile mediante i
  termoutilizzatori, gli inceneritori che
  garantiscono
• elevate rese energetiche
• riduzione delle emissioni gassose
• limitato impatto ambientale.

25
Cogenerazione
Cogenerazione produzione combinata di
elettricità e calore . L uso di questo calore
può avvenire nell industria siderurgica,
cartaria, per il teleriscaldamento domestico, per
usi igienico sanitari Il teleriscaldamento è
possibile sfruttando una rete di tubature
sotterranee. Attraverso canalizzazioni progettate
e realizzate a tale scopo, il vapore raggiunge
abitazioni, negozi, scuole, uffici ecc. dove
viene sfruttato per usi domestici sostituendosi
alle tradizionali caldaie a metano o a
gasolio Con questo metodo si distribuisce acqua
calda o vapore nelle case. È una soluzione nuova
impiegata a Parigi, Monaco, Copenaghen. In Italia
esistono diversi impianti di cogenerazione e
teleriscaldamento a Brescia, Como, Modena, Reggio
Emilia, ecc. Cogenerazione e teleriscaldamento
sono applicabili alle centrali termoelettriche a
carbone,a centrali con impianti termoelettrici a
metano che possono servire per riscaldare anche
pochi quartieri abitati.
Bruciando rifiuti si ottiene energia
Indice
26
Energia stop agli sprechi
Il consumo e la produzione di energia hanno un
impatto importante sull ambiente,contribuiscono
agli squilibri del clima e alla distruzione degli
ecosistemi, con effetti sulla salute umana. I
consumi di energia sono in progressivo
aumento. L Agenzia Internazionale dell Energia
(IEA) sostiene che fino al 2030 la richiesta di
energia nel mondo aumenterà dell1,7 ogni
anno. Se le politiche energetiche non si
orienteranno rapidamente verso lutilizzo di
energie rinnovabili, piuttosto che verso i
combustibili fossili (come il petrolio e il
carbone ), si prevede che le emissioni di
inquinanti come lanidride carbonica aumenteranno
significativamente e dall1,8 raggiungeranno i
38 miliardi di tonnellate entro il 2030. I
maggiori responsabili di questo aumento dei
consumi sono i trasporti anche se il consumo di
elettricità ha un peso significativo perché si
utilizzano sempre più apparecchiature che, per
funzionare, dipendono dallenergia elettrica.
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Come si può risparmiare individualmente energia
elettrica

• Trasporti
• potenziare i trasporti pubblici, usare meno
  lautomobile e controllarne lefficienza (motore,
  pneumatici, stile di guida)
• Impianti termici
• isolare muri, solai, controllare i serramenti,
  inserire doppi vetri, regolare ragionevolmente il
  termostato, far controllare, secondo norma,
  periodicamente la caldaia e le apparecchiature
  elettriche.
• Elettrodomestici
• scegliere la classe (A, AA) o modelli a basso
  consumo energetico con il Marchio Italiano di
  Qualita. Forniscono garanzie sulluso ridotto
  nel consumo elettrico se usati seguendo i
  consigli del produttore che rimanda alle
  normative europee.
• Illuminazione
• preferire lampade fluorescente o a risparmio
  energetico a lampade ad incandescenza o alogene

Indice
28
Macchina a vapore
Le macchine a vapore forniscono lavoro sfruttando
il movimento alternativo di uno stantuffo che si
sposta allinterno di in cilindro nel quale si
espande il vapore surriscaldato. Limportanza
storica della macchina a vapore è enorme in
quanto la rivoluzione industriale fu possibile
solo grazie allinvenzione che fornì il primo
metodo per produrre energia indipendentemente
dalla disponibilità di venti e corsi
dacqua. Oggi è utilizzata raramente.

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Funzionamento macchina a vapore
Nella caldaia il vapore entra nel cilindro
attraverso una valvola di immissione che si
chiude per aumentare la pressione dello stantuffo
che attraversa il cilindro. Viene aperta una
valvola che provoca la fuoriuscita del vapore
mentre viene riaperta quella di immissione che
spinge allinterno altro vapore Alla fine il
vapore rimasto viene compresso in attesa
dellinserimento di altro vaporegt il moto
alternativo dello stantuffo e convertito in
rotatorio con un albero a gomiti azionato da un
sistema di biella / manovella. La macchina a
vapore è stata pensata dal tecnico inglese
Newcomen che nel 1705 scoprì la forza del vapore
e applicò la sua invenzione ad una macchina che
venne poi perfezionata da Watt. Nel tempo questa
invenzione fu usata per scopi industriali nel
settore tessile e per muovere i primi veicoli a
vapore dal battello alle locomotive.
Indice
30
I pannelli solari
Energia solare energia raggiante prodotta nel
sole per effetto di reazioni nucleari e
trasmessa alla terra sotto forma di radiazioni
elettromagnetiche . La fotosintesi consente lo
sviluppo della vita vegetale, del ciclo
dellacqua cui sono associate le precipitazioni e
della circolazione dei venti. Lenergia solare
accumulata negli oceani dà luogo a variazioni di
temperatura, a venti che possono essere sfruttati
per produrre energia meccanica trasformabile in
elettricità.     I COLLETORI A PANNELLO Per
sfruttare la radiazione solare si ricorre a
impianti a pannelli solari, o collettori
solari. L energia ottenuta può essere usata
sottoforma di calore per riscaldare un gas o un
fluido. Esistono due tipi fondamentali di
collettori a pannello e a concentrazione.
31
Energia solare Alcuni sistemi a energia solare
prevedono che le strutture degli edifici vengano
progettate in modo da sfruttare lenergia
raccolta sia per il riscaldamento che per il
raffreddamento. Nel progetto di questa casa uno
"spazio solare" funge da collettore di calore in
inverno (con gli schermi solari aperti) e da
intercapedine in estate (a schermi chiusi). Le
cisterne dacqua servono a incamerare durante il
giorno il calore necessario durante la notte.
32
I pannelli solari vengono installati sul tetto
degli edifici. Un pannello solare è composto da
una superficie metallica che si riscalda per
effetto della radiazione solare il calore e
ceduto a un liquido termovettore che circola in
una serpentina e successivamente trasferito al
sistema utilizzatore, ad esempio l acqua dell
impianto di riscaldamento domestico. I collettori
a pannello sono in grado di riscaldare i fluidi
fino a circa 80 C.
Indice
33
centrale geo-termica
La centrale geotermica sfrutta lenergia cinetica
del vapore intrappolato nel sottosuolo ed
e costruita su un area detta AREA
GEOTERMICA. Il getto di vapore che esce dal
sottosuolo viene inviato nella centrale per mezzo
di vapordotti. Nella centrale ci sono le turbine
a vapore collegate ad un generatore di corrente.
All esterno vi sonogt il condensatore, i
trasformatori e la torre di refrigerazione.
34
Sono tubature che portano il vapore dal luogo di
estrazione fino alla centrale. Ogni segmento di
tubo è lungo circa qualche chilometro, Landamento
a zig-zag è reso necessario dalla dilatazione
termica dei tubi dove scorre il vapore con
temperatura compresa tra i 150 e i 260C.
Vapordotti
È un edificio con una zona dove il vapore entra
nella turbina e trascina in rotazione l
alternatore che genera la corrente. Il vapore
passa per il condensatore dove viene convertito
in acqua che poi viene iniettata nel sottosuolo
per rifornire la falda acquifera.
Sala macchine
35
Torri di raffreddameto
Nelle centrali termoelettriche e geotermiche e
una torre di cemento alta anche circa 100 m. che
serve per raffreddare lacqua proveniente dal
condensatore evitando così linquinamento termico
dei fiumi. Linterno della torre è cavo e nelle
fondamenta sono presenti delle aperture per
assicurare meglio la circolazione dell aria.
Lacqua calda arriva alla torre attraverso una
tubatura e viene distribuita in tubazioni
secondarie, con molti fori, che la fanno cadere a
pioggia dallaltezza di 12 m. raffreddandola.
Il vapore acqueo, satura linterno della torre
e comincia a salire, creando una forte corrente
ascensionale. Laria esterna più fredda, viene
aspirata alla base della torre, incontra il
vapore acqueo e ne abbassa la temperatura a 25
C. Lacqua raffreddata dal serbatoio esce nella
torre per ritornare nell ambiente. Si origina in
questo caso una forma di inquinamento termico a
causa del calore ceduto all' atmosfera tramite
il vapore che viene immesso.
Indice
36

L energia nucleare

• Lenergia nucleare tiene unita la parte interna
  dellatomo cioè il nucleo.
• Per ricavare energia dal nucleo dell atomo
  esistono due procedimenti per gt
• fissione ( DIVISIONE) di un nucleo dell
  uranio
• fusione (UNIONE) di nuclei leggeri dell
  idrogeno ( SOLE).
• LA FISSIONE DELL URANIO
• L uranio 235 è uno degli elementi più pesanti
  esistenti in natura.
• Un neutrone sparato contro il nucleo lo divide
  in frammenti e libera altri due neutroni.
• La somma delle masse dei due frammenti e dei
  neutroni è leggermene minore della massa del
  nucleo di uranio di partenza perchè nella
  reazione si è sviluppata una grande quantità di
  calore e si è generata una reazione a catena.

37
Centrale nucleare
38
La centrale elettronucleare
Edificio con il reattore L edificio è un enorme
cilindro di cemento armato. Il reattore collocato
al centro è un cilindro di acciaio inossidabile.
All interno del reattore si trova il
nocciolo, cioè l insieme degli elementi di
combustibile contenenti l uranio e le barre di
controllo per regolare la reazione a catena della
fissione atomica. Sala macchine È simile a
quella di una centrale termica con una turbina a
vapore accoppiata a un alternatore con varia
potenza.
39
Schema di centrale nucleare
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Funzionamento
Nel reattore viene pompata dal basso lacqua che
filtrando attraverso il combustibile di uranio
235 assorbe il calore emesso dalla fissione e si
trasforma in vapore. Questo viene inviato
direttamente nella turbina che trasferisce la
propria forza meccanica allalternatore che
genera corrente. Il vapore che ha azionato la
turbina è inviato ad un condensatore e, ad una
temperatura inferiore, ritorna al nocciolo del
reattore. Le centrali elettronucleari
sospendono la produzione di energia una volta
lanno il reattore viene fermato, si apre la
calotta per estrarre gli elementi di combustibile
esauriti Questi sono altamente radioattivi e
vengono conservati per 3-5 mesi in appositi
contenitori e trasferiti poi nei più vicini
impianti di ritrattamento.
41
Smaltimento scorie
Gli impianti di rigenerazione estraggono il
plutonio. Ogni anno si producono molte
tonnellate di materiali di scarto dette scorie
radioattive. Sono sostanze solide o liquide non
più utilizzabili, ma ancora radioattive, che
devono essere collocate in luoghi sicuri . In
passato si preparavano dei contenitori a tenuta
stagna e si affondavano negli oceani oppure le
scorie venivano affondate nel terreno a grande
profondità, in cave di sale o miniere.
Tuttavia questi sistemi non sono del tutto sicuri
i materiali sepolti possono liberare
radioattività in seguito ad eventi naturali, come
terremoti. Ancora oggi non è stata trovata una
soluzione soddisfacente al problema e grandi
quantità di scorie nucleari si accumulano in
determinate zone della Terra, in attesa di una
soluzione riguardo allo smaltimento definitiva.
42
La scoperta dell energia da fissione suscitò, a
partire dagli anni 50 entusiasmo. I paesi
industrializzati impegnarono ingenti capitali
nella costruzione di centrali elettronucleari ma
ben presto considerando i rischi presenti e
futuri derivanti dall utilizzazione di questa
energia si mise un freno allutilizzo
dellenergia atomica. I rischi principali
derivano dalla radioattività diffusa intorno agli
impianti, dai fluidi contaminati dalla radiazioni
che periodicamente devono essere sostituiti e da
eventuali incidenti dovuti a cause tecniche come
già accaduto nella centrale di Chernobyl.
Rischi e pericoli dell energia nucleare
Indice
43
Gli accordi internazionali
IL protocollo di Kyoto, firmato nel 1997 da 178
paesi, prevede una riduzione mondiale delle
emissioni dei gas responsabili dei cambiamenti
climatici. Perché il protocollo entri in vigore è
necessaria la ratifica da parte della maggioranza
dei Paesi aderenti ma ancora oggi non tutti
rispettano l accordo. Lapplicazione del
protocollo di Kyoto, è lobiettivo minimo per
affrontare a livello mondiale il problema
dellinquinamento dellaria. Lobiettivo per l
Italia è la diminuzioni del 6,5 delle emissioni
entro il 2050. Dal 1990 al 1999 il nostro Paese
ha aumentato del 5,4 le emissioni di gas a
effetto serra. Se continuerà in questo modo, le
emissioni nel 2010 raggiungeranno i 615 milioni
di tonnellate di anidride carbonica mentre
bisognerebbe ridurle di almeno 100 milioni. In
Italia il traffico stradale contribuisce per il
24 allapporto complessivo di gas serra.
Indice
44
WWF

• Secondo il WWF è necessario mettere in
  discussione il modello consumistico dei Paesi
  ricchi che consumano l 80 dell energia della
  terra con un utilizzo smodato dei combustibili
  fossili che contribuiscono ad incrementare l
  effetto serra naturale.
• E necessario attuare, a livello globale e
  nazionale, strategie di attività coerenti per
• diminuire le emissioni dei gas nell atmosfera
• ridurre la dipendenza del petrolio
• sviluppare le fonti di energia rinnovabili
• migliorare l efficienza energetica
• innovare il sistema dei trasporti

• Ritiene prioritari questi obbiettivi
• l economia fondata sulluso dell energia
  solare e sull uso dell idrogeno
• lo sviluppo dell energia eolica
• la stabilizzazione dei consumi energetici
• il potenziamento delle centrali a metano a
  ciclo combinato e con cogenerazione di
  elettricità e calore
• l utilizzo delle fonti rinnovabili di energia.

Il WWF
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45
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