energie rinnovabili

Vigilante Giovanni
5^A ET
Anno scolastico 2014/2015
ENERGIE
RINNOVABILI
ITIS Enrico Mattei
Tesina D’esame
INDICE
PARAGRAFO 1
_ Introduzione: cosa sono le energie rinnovabili e differenza tra quelle non rinnovabili
PARAGRAFO 2
_ Tipologie di energie rinnovabili
PARAGRAFO 3
_ 3.1 Energie e ambiente: le problematiche di oggi
_ 3.2 Energie e ambiente: una panoramica storica, quando è iniziata la domanda sull’impatto
da industrializzazione e ambiente?
_ 3.3 Energie e ambiente: tutela della vita e salute delle persone e questione sicurezza
PARAGRAFO 4
_ Cambio di direzione tra passato e futuro
PARAGRAFO 5
_ Il volto dell’energia in letteratura:
A: concetti positivismo, Carducci e poesia alla stazione
PARAGRAFO 6
_ Un progetto di energia rinnovabile
PARAGRAFO 7
_ Futuro e green job/esperienza in learning week
PARAGRAFO 1
La fonte più importante dalla quale oggi attingiamo per soddisfare i bisogni di energia è
rappresentata dai combustibili fossili. Parliamo di combustibili perché questi materiali sono in
grado di liberare grandi quantità di energia attraverso reazioni di combustione. I giacimenti di
combustibili fossili sono destinati prima o poi a esaurirsi. Per questo motivo i combustibili fossili
sono un esempio di fonti di energia non rinnovabili o esauribili. Con energie rinnovabili si
intendono invece quelle forme di energia che si ottengono da risorse naturali che hanno la
capacità di rigenerarsi alla stessa velocità con cui vengono consumate e quindi non sono esauribili.
È l’inesauribilità la principale caratteristica che differenzia energie rinnovabili e non rinnovabili.
Infatti quest’ultime si rigenerano in tempi lunghissimi e il loro utilizzo porta all’esaurimento delle
riserve disponibili. Fanno parte di questa categoria i combustibili come il petrolio, il carbone e il
gas naturale. Le energie non rinnovabili ad oggi sono le più utilizzate perché hanno la capacità di
produrre grandi quantità di energia grazie a impianti che non richiedono tecnologie
particolarmente complesse e sono più facilmente trasportabili rispetto alle altre fonti di energia.
Un’ altra differenza è che le energie non rinnovabili hanno un processo di produzione che immette
nell’atmosfera ingenti quantità di Co2 e altre sostanze inquinanti; mentre le energie rinnovabili
hanno il vantaggio di non produrre sostanze nocive o capaci di alterare il clima. Si deve comunque
ricordare che è ancora oggetto di discussione il fatto che sia realmente possibile soddisfare tutto
l’attuale fabbisogno energetico del pianeta solo con il potenziale energetico proveniente da fonte
rinnovabile.
PARAGRAFO 2
Le tipologie di energie rinnovabili sono:
ENERGIE RINNOVABILI
FOTOVOLTAICO
EOLICO
BIOMASSE
SOLARE
TERMICO
FOTOVOLTAICO: è la tecnologia che converte direttamente l’irradiazione solare in energia
elettrica. I pannelli sono composti da unità di base, le celle fotovoltaiche, che praticamente si
comportano come delle minuscole batterie in seguito all’irraggiamento solare. Il materiale usato
per le celle fotovoltaiche commerciali è il silicio.
I pannelli possono essere montati su tetti
inclinati, terrazzi piani, pareti verticali e aree
libere. L’orientamenti ideale per un impianto è
nel quadrante sudest-sudovest. Un impianto
fotovoltaico è costituito da pannelli, da un
inverter, da un contatore se la corrente viene
immessa in rete o da un accumulatore. Gli
impianti stand-alone sono quelli in cui l’energia
elettrica prodotta in eccesso viene accumulata
all’interno di batterie e poi utilizzata in momenti di scarsa insolazione o di buio. Mentre gli
impianti grid-connected sono invece connessi alla rete elettrica, in questo caso l’energia elettrica
non consumata viene immessa nella rete, contabilizzata e può essere utilizzata da altre utenze.
BIOMASSE: tra le diverse fonti di energia rinnovabile, recentemente l’attenzione si è concentrata
sull’utilizzo delle biomasse. L’energia prodotta dalla biomassa può essere sfruttata in vari modi. Il
più evidente consiste nell’utilizzare il calore
prodotto dalla sua combustione direttamente o
producendo vapore per generare elettricità. Il
termine biomassa riunisce materiali di natura
eterogenea, dai residui forestali agli scarti
dell’industria di trasformazione del legno o delle
aziende zootecniche. In generale si possono
definire biomasse tutti i materiali di origine
organica provenienti da reazioni fotosintetiche.
Rispetto ai combustibili fossili, che emettono Co2
assorbita milioni di anni fa, le biomasse presentano un bilancio di Co2 “neutro”, in quanto quella
emessa è bilanciata da quella assorbita durante la crescita della biomassa.
SOLARE TERMICO: sono gli impianti a energia rinnovabile più diffusi sui tetti degli edifici e quelli
con maggiore potenzialità di sviluppo.
Permettono di trasformare l’energia irradiata dal
sole in energia termica, ossia calore, per la
produzione di acqua calda sanitaria, per il
riscaldamento e il raffrescamento degli ambienti.
All’interno dei pannelli solari è presente una
serpentina in cui scorre il fluido termovettore
che, grazie all’azione termica del sole, si riscalda.
Il calore accumulato viene poi ceduto mediante
uno scambiatore all’acqua sanitaria contenuta in
un serbatoio e distribuita alle varie utenze.
EOLICO: gli impianti eolici sfruttano l’energia del vento
per produrre elettricità. Sono costituiti da
aerogeneratori che trasformano l’energia cinetica del
vento in energia meccanica e infine quest’ultima in
energia elettrica. Possono essere realizzati impianti
eolici di varie dimensioni con aerogeneratori di altezza e
potenza differente. Il principale problema riguardante
l’energia eolica è l’impatto paesaggistico, accentuato
dal fatto che spesso le turbine sono poste sulle cime di
montagne e colline e quindi visibili anche da grande distanze: molti paesi hanno disincentivato fino
a questo momento l’utilizzo delle centrali eoliche proprio perché ritenute esteticamente
inaccettabili.
PARAGRAFO 3.1
Il modello di sviluppo industriale fin qui seguito ha condotto ad un abuso delle risorse energetiche
fossili. Per molti anni si è creduto che l’unico modello di sviluppo possibile fosse quello legato ad
un continuo incremento di produzione e di consumo di energia. Questo modello si è rivelato
insufficiente per due ragioni:
-
La limitatezza delle risorse energetiche presenti sulla terra e
sinora sfruttate intensamente
-
Il crescente inquinamento ambientale legato alla produzione e
al consumo di energia.
La natura ha impiegato milioni di anni per
accumulare l’energia chimica nei combustibili
fossili. Infatti questi materiali si sono formati
in seguito alla lenta decomposizione di
sostanze contenute negli organismi viventi
milioni di anni fa. Come sappiamo, per
utilizzare il contenuto di energia chimica dei
combustibili fossili è necessario convertire
questa energia in altre forme. Il modo più rapido è quello di bruciare i combustibili e ottenere così
energia termica. Purtroppo le reazioni di combustione di questi materiali hanno sempre creato
anche molti problemi a causa del loro non trascurabile impatto ambientale. Questo significa che i
prodotti della reazione di combustione sono sostanze che hanno effetti negativi sull’equilibrio
ambientale.
Con il termine inquinamento intendiamo l’insieme delle
alterazioni provocate nell’ambiente in seguito all’immissione
nell’atmosfera, nelle acque e nel suolo di sostanze contaminanti,
nocive sia per la loro tossicità e sia perché immesse in grandi
quantità. Di conseguenza le caratteristiche fisiche, chimiche e
biologiche dell’ambiente vengono modificate in senso
sfavorevole alla vita degli organismi vegetali e animali.
All’inquinamento concorrono una serie di cause di fondo tra cui
la crescita demografica, la progressiva concentrazione urbana
della popolazione e il corrispondente aumento del bisogno, cui
fa riscontro un aumento esplosivo della produzione di beni di
consumo. I principali effetti dell’inquinamento atmosferico sono
il cosiddetto buco dell’ozono, ossia la diminuzione dello strato di
ozono che filtra i raggi ultravioletti più dannosi per la vita sulla Terra; e l’effetto serra. Con
l’espressione effetto serra si definisce il fenomeno per cui l’energia che viene emessa dalla
superficie terrestre verso lo spazio, per bilanciare il flusso di energia ricevuta dal sole, è
parzialmente assorbita da alcuni gas presenti nell’atmosfera e da questi rinviata nuovamente
verso la Terra. In tal modo viene ritardata la dispersione di energia e s’instaura una temperatura
media alla superficie terrestre maggiore di quella che si verificherebbe in assenza di
atmosfera. I principali gas responsabili dell’effetto serra sono il vapore acqueo e l’anidride
carbonica. Il risultato di questa intensificazione dell’effetto serra potrebbe essere un aumento
della temperatura media terrestre, con conseguente parziale scioglimento dei ghiacci delle calotte
polari e innalzamento del livello dei mari.
PARAGRAFO 3.2
La storia dell’umo è stata sempre caratterizzata dalla ricerca di nuove fonti d’energia: inizialmente
per garantirsi la sopravvivenza, poi per migliorare il proprio tenore di vita. In origine l’energia era
costituita dal lavoro muscolare, spesso fornito dagli schiavi e dagli animali da soma. Verso la fine
dell’ottocento, con lo sviluppo della civiltà industriale, il fabbisogno energetico fu soddisfatto
grazie all’utilizzo intensivo del carbone. Sotto il profilo tecnologico costituì un notevole passo
avanti l’aver capito che il calore, attraverso la produzione di vapore, poteva essere trasformato in
energia meccanica. È la rivoluzione industriale che ha quindi dato alla luce l’inquinamento
ambientale come lo conosciamo oggi. L’emergere di grandi fabbriche e il consumo di enormi
quantità di carbone e altri combustibili fossili ha dato luogo a un inquinamento atmosferico senza
precedenti. L’inquinamento è diventato poi un tema popolare dopo la seconda guerra mondiale, a
causa della ricaduta radioattiva dal conflitto atomico in Giappone. Successivamente il Grande
Smog del 1952 a Londra, uccise almeno 4000 civili. Ciò ha indotto alcuni dei primi grandi e
moderni modelli di legislazione ambientale. In Italia la sensibilità pubblica sull’argomento ha
ugualmente segnato un picco d’interesse nel secondo dopoguerra.
PARAGRAFO 3.3
Viste le problematiche riguardanti l’inquinamento ambientale con le sue relative cause e
conseguenze, in questi ultimi anni, da parte delle maggiori potenze mondiali e dei paesi più
industrializzati sono stati stipulati due importanti accordi per salvaguardare l’ambiente e per la
tutela delle persone.
1.
Il protocollo di Kyoto
2.
Il piano 20-20-20
1 Il protocollo di Kyoto è un trattato internazionale in
materia ambientale sul riscaldamento globale
sottoscritto nella città giapponese di Kyoto l’11
dicembre 1997 da più di 180 paesi. Il trattato è entrato
in vigore il 16 febbraio 2005. Il trattato prevedeva
l’obbligo per i paesi industrializzati di ridurre, nel
periodo 2008-2012, le emissioni di anidride carbonica e
di altri cinque gas serra: metano, ossido di azoto,
idrofluorocarburi, perfluorocarburi ed esalforuro di
zolfo; in misura non inferiore al 5%. L’Italia ha più che
c’entrato l’obiettivo nazionale di riduzione delle
emissioni di gas serra, che era stato fissato dal
protocollo arrivando ad una riduzione del 7%. A pesare
positivamente sul raggiungimento degli obiettivi è stato il miglioramento delle performance
ambientali del nostro sistema economico, lo sviluppo delle rinnovabili e la crisi. Eppure nonostante
i buoni risultati raggiunti anche da altri paesi industrializzati le emissioni totali dal 1990 non sono
diminuite.
2 Il piano 20-20-20 consiste nell’insieme delle misure pensate
dall’Unione Europea per il periodo successivo al termine del protocollo
di Kyoto che sarà valido dal gennaio 2013 fino al 2020. Il piano prevede di ridurre le emissioni di
gas serra del 20%, alzare al 20% la quota di energia prodotta da fonti rinnovabili e portare al 20% il
risparmio energetico: il tutto entro il 2020.
PARAGRAFO 4
•
INDUSTRIALIZZAZIONE
•
POTENZA
•
PROGRESSO E EVOLUZIONE
1900
•
SOSTENIBILITÀ
TOUR
• TUTELA DELLE PERSONE E AMBIENTI
EIFFE
• FONTI RINNOVABILI
L
ALBERO DELLA VITA 2015
Le immagini inserite rappresentano due icone e simboli di
due periodi diversi. A livello strutturale sono simili, ma ciò
che li diversifica è il significato che gli si attribuisce. Infatti le
ragioni e gli ideali per il quale sono stati innalzati questi due
monumenti è diverso in quanto sono differenti le idee di
progresso in visione del futuro.
TOUR EIFFEL: fu costruita su progetto e calcoli
dell’ingegnere Gustave Eiffel dal 1887 al 1889. La torre
fu eretta durante gli anni della seconda rivoluzione
industriale, anni di progresso e conquiste scientifiche.
Si cercava di adattare ogni arte al nuovo corso che aveva preso la vita, di far corrispondere ogni
attività umana alla nuova sensibilità che i tempi avevano cambiato. La torre fu uno dei primi
esempi di costruzioni in ferro battuto realizzate su grandi dimensioni per un altezza di 315 metri
circa. Verso il 1885, all’epoca della edificazione della torre, l’utilizzazione del ferro e dell’acciaio si
allargò diffusamente nella realizzazione di ponti ed edifici. La Torre Eiffel, è lei stessa simbolo di
modernità e progresso per mostrare l’evoluzione dell’umanità in quell’epoca. Si voleva infatti
evidenziare una differenza rispetto al gusto tradizionale del passato e manifestare l’inizio di una
nuova epoca caratterizzata dall’uso di nuovi materiali. Alla sommità sono collocate una stazione
metereologica, una stazione radio e un ripetitore televisivo.
ALBERO DELLA VITA: grande opera destinata a diventare simbolo memorabile dell’evento expo
2015, in grado di fondere emozione, suggestione e tradizione. Struttura in legno e acciaio,
dall’altezza complessiva di 35 metri. La struttura dell’albero della vita affonda le sue radici in uno
dei periodi artistici più fervidi dell’arte italiana il Rinascimento. Ma l’albero della vita è anche uno
slancio rivolto al futuro, all’innovazione e alla tecnologia.
PARAGRAFO 5
Carducci
Carducci nasce nel 1835 e trascorre l’infanzia e l’adolescenza
nella Maremma toscana, fino a quando, nel 1853, entra alla
Scuola Normale di Pisa. Negli che vanno dal 1853 al 1860
Carducci comincia a insegnare. Nel frattempo costruisce a
Firenze, insieme a un gruppo di amici, la società degli Amici
pedanti e pubblica le sue prime liriche. Nel 1860 Carducci si
trasferisce a Bologna, dove ottiene un incarico come professore universitario. Inizia una grande
passione politica. Nel 1870 muore il piccolo figlio Dante. A partire da questo momento fino al
1889, Carducci scrive moltissime poesie, pubblicando i libri di versi più significativi, quelli della
maturità poetica. Le nuove poesie, intitolate non a caso Rime nuove, sono ispirate da temi intimi e
autobiografici e da elementi paesaggistici. Mentre con l’importante raccolta intitolata Odi barbare
Carducci tenta di rendere in versi italiani la metrica latina e greca. Nel 1890 Carducci viene
nominato senatore e quindi Cavaliere di Gran Croce: grazie a questi riconoscimenti si accende la
sua fama di poeta-vate, che raggiunge il culmine nel 1906, quando ottiene il premio Nobel per la
letteratura. Muore nel 1907 a Bologna.
POSITIVISMO
Il Positivismo è un movimento filosofico e culturale, nato in Francia nella prima metà dell'800 e
ispirato ad alcune idee guida fondamentali riferite in genere all'esaltazione del progresso
scientifico. Questa corrente di pensiero, trainata dalle rivoluzioni industriali e dalla letteratura ad
esso collegata, si diffonde nella seconda metà del secolo a livello europeo e mondiale
influenzando anche la nascita di movimenti letterari come il Verismo in Italia e il Naturalismo in
Francia. Il Positivismo non si configura dunque come un pensiero filosofico organizzato in un
sistema definito come quello che aveva caratterizzato la filosofia idealistica, ma piuttosto come un
movimento per certi aspetti simile all'Illuminismo, di cui condivide la fiducia nella scienza e nel
progresso scientifico-tecnologico, e per altri affine alla concezione romantica della storia che vede
nella progressiva affermazione della ragione la base del progresso o evoluzione sociale. C'è una
profonda trasformazione anche nei modi di vita della città, dove si verificano, in pochi anni,
cambiamenti più incisivi di quelli avvenuti nei secoli precedenti con le innovazioni tecnologiche
dell'uso della macchina a vapore, dell'elettricità, delle ferrovie che mutano profondamente non
solo le dimensioni spazio-temporali ma anche quelle intellettuali. Tutto questo porterà nei primi
anni del '900 a quella esaltazione delle "magnifiche sorti e progressive" raggiunte dall'Europa della
Belle Epoque. Il Positivismo influì fortemente nella cultura ottocentesca sino a divenire una "moda
culturale" tanto che si può parlare di una "civiltà positivistica" che ha improntato di sé correnti
culturali come il realismo e il verismo. Nonostante i suoi aspetti critici il Positivismo ha lasciato in
eredità alla cultura moderna la considerazione dell'importanza per la conoscenza e per la
trasformazione della società della ricerca scientifica. Dobbiamo inoltre al Positivismo la
codificazione delle "scienze umane" della sociologia e della psicologia.
POESIA “ALLA STAZIONE IN UNA MATTINA D’AUTUNNO”
PARAGRAFO 6
PROGETTO DI ENERGIA RINNOVABILE
Materiale utilizzato per la realizzazione del modello in scala:
N.1 Casa sezionata in scala 1/200
N.5 Luci led
N.1 Modulo fotovoltaico
N.1 Regolatore di carica
N.1 Batteria al piombo ermetica 6Ah
N.6 Interruttori (5 stanze +1generale)
N.1 Pulsante
N.1 Campanello
Modulo fotovoltaico
Tensione
12 V
Potenza
Nominale
5 Wp
Tensione a
punto
massimo
(Vmp)
18.36 V
Corrente a
punto
massimo
(Imp)
0.27 A
Tensione a
circuito
aperto (Voc)
22 V
Corrente a
corto circuito
(Isc)
0.29 A
Celle/Modulo
36
Dimensione
260 x 220 x
18 mm
Peso
0.8 Kg
Descrizione del lavoro svolto
Cablaggio
Il modellino acquistato presentava un basilare cablaggio elettrico delle stanze, collegate in serie. La
necessità di controllare singolarmente l’accensione di stringhe di led, da noi aggiunte al fine di ottenere un
illuminazione ottimale, ci ha portato ad effettuare un completo ricablaggio della struttura.
•
Il modulo solare produce una tensione di circa 12 V in condizioni standard di irraggiamento solare.
•
La tensione prodotta viene accumulata tramite l’utilizzo di una batteria al piombo anch’essa da 12V
per poter usufruire dell’ energia anche i condizioni di scarso o assente irraggiamento solare.
•
Il regolatore di carica ha lo scopo di regolare il parametro di corrente necessaria alla corretta
ricarica della batteria e di stabilizzare la tensione in uscita ai morsetti a cui vengono collegati gli
utilizzatori.
Caratteristiche tecniche del regolatore di carica
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•
Selezione automatica della tensione (12 o 24V)
Funzione crepuscolare e timer regolabile
Protezione del sovraccarico (sia in ingresso che
in uscita)
Protezione dalla sovratemperatura
Protezione dalla polarità inversa (sia per i
moduli che per le batterie)
Pre-allarme di batteria scarica tramite LED
Protezione della batteria dall'eccessiva carica
(evita il sovraccarico della batteria che la
rovinerebbe)
Protezione della batteria dall'eccessiva scarica
(evita la scarica completa della batteria che ne
diminuirebbe la vita)
Indicazione stato di carica e malfunzionamenti del sistema con LED
Modello
EP5
Tensione di sistema (V)
12/24
Corrente max ingresso (A)
5
Corrente max uscita (A)
5
Massimo autoconsumo (mA)
6
Coefficiente di compensazione
della temperatura
-30mV/°C/12V
Tensione di uscita (V)
12/24
Umidità
10%-90% NC
Temperatura di funzionamento
(ºC)
da -35º a +55º
Tipo di carica
Serie PWM (4 fasi)
Grado di protezione
IP 30
Dimensioni (mm)
97 x 66 x 25
Peso (Kg)
0.05
Controller di comando
Per controllare l’accensione singola di ogni
stanza abbiamo realizzato un controller di
comando adattando una scatoletta in plastica
inserendovi 6 interruttori (1 per ogni stanza + 1
generale) e un pulsante per azionare il
campanello. Ogni interruttore interrompe il
positivo della striscia di led attaccata al soffitto
della stanze in modo da poter scegliere quante
e quali stanze accendere.
Strumenti di misura
Abbiamo voluto applicare al nostro impianto un
voltmetro e un amperometro per poter
controllare i valori di tensione prodotta dal
pannello e la quantità di corrente assorbita dagli
utilizzatori installati.
Avendo a disposizione un amperometro di portata
100mA ed avendo un assorbimento massimo di
circa 300 mA, abbiamo modificato l’amperometro
installando ai suoi capi una resistenza in parallelo
del valore di 2/3 della resistenza interna all’
amperometro.
In questo modo, la corrente si distribuisce per 1/3
nell’amperometro e per 2/3 viene assorbita dalla
resistenza.
Il valore reale di corrente sarà quindi
interpretabile moltiplicando per 3 il valore di
lettura dell’ amperometro.
PARAGRAFO 7
Quest’anno ho avuto l’occasione di aver
partecipato ad un progetto chiamato
“Learning week” della durata di una
settimana. Tale progetto consisteva nella visita al depuratore di Nosedo, dove si è potuto vedere i
vari processi che l’acqua subiva per essere depurata, e infine la visita all’Abbazia di Chiaravalle e al
vecchio mulino. È stata proprio questa la parte interessante di questa esperienza in quanto si è
potuto vedere le differenze tra passato e presente e di come le cose siano cambiate attraverso
l’evoluzione. Inoltre l’ultimo giorno si è concluso parlando di un tema chiamato “Green job”
ovvero tutta una serie di lavori e professioni nate negli ultimi tempi che operano nei seguenti
ambiti:
-
Energie rinnovabili
-
Ecologia e ambiente
-
Biologico
La finalità che lega le professioni green job sono: l’ambiente, responsabilità sociale e qualità della
vita.
Penso che ad oggi siamo arrivati ad un punto in cui l’uomo si sta accorgendo di ciò che lo circonda
e attraverso l’evoluzione, il progresso e con le nuove tecnologie, stia cercando di salvaguardare ciò
per rendere un futuro migliore.
SITOGRAFIA
•
www.fonti-rinnovabili.it
•
www.tuttogreen.it
•
www.cifaitalia.it
•
www.arpa.veneto.it
•
www.unimondo.org
•
liceofrancescodassisi.it
•
www.sapere.it Le risorse naturali › L'ambiente
•
online.scuola.zanichelli.it
•
www.eniscuola.net
•
wikipedia.it/Inquinamento
•
www.depurcity.it
•
www.reteclima.it
•
libro di testo di italiano “Liberamente”