Le fonti rinnovabili

Le risorse rinnovabili sono quelle che hanno la caratteristica di potersi rigenerare, normalmente sono: dal vento l’energia eolica, dal sole l’energia fotovoltaica e solare termica, dal sottosuolo l’energia geotermica, dalle maree e dalle correnti marine l’energia maremotrice, dall’acqua l’energia idroelettrica e dalle trasformazioni che generano gas come i rifiuti abbiamo la biomassa e biogas. Le altre fonti evidentemente non rinnovabili si riferiscono all’utilizzo del petrolio, carbone, gas e anche l’atomo.

L’energia eolica
E’ l’energia derivata dal vento, viene direttamente trasformata in elettricità, il principio di funzionamento degli aerogeneratori è quello dei mulini a vento, il movimento delle pale, in questo caso, è trasmesso ad un generatore che produce elettricità.
Per produrre energia in quantità sufficiente è necessario che il luogo dive si installa l’aerogeneratore sia molto ventilato con valori medi di 5m/s.
Non è detto che zone molto ventilate siano adatte perché un generatore eolico ha bisogna di un vento costante senza tantissimi sbalzi di velocità.
Per installare un generatore devono essere effettuati studi e registrazioni delle correnti, talvolta questi dati non esistono, ecco perché non si può installare ovunque questi generatori prevedendo una produttività minima nota.
A suo favore un’ impianto eolico produce elettricità nelle 24 ore sfruttando anche le differenti direzioni del vento, per esempio nelle valli o in riva al mare la direzione del vento è in senso il mattino e nel senso opposto alla sera.

L’energia solare fotovoltaica
In questo caso l’energia è dovuta dal sole, l’energia fotovoltaica trasforma la radiazione solare in elettricità mentre l’energia solare termica trasforma la radiazione in calore (acqua calda). Limitandoci all’energia solare fotovoltaica sappiamo che il flusso di radiazione che giunge sulla terra in 1 secondo è di 1.368W/m2 questo al di fuori dell’atmosfera. E’ evidente che una parte dell’energia si disperde e quella che giunge alla terra si definisce radiazione diretta, questa radiazione è differente per i diversi luoghi terrestri, potremmo dire che si differisce in base alla latitudine. Il funzionamento si basa sulla capacità di alcuni materiali di convertire l’energia della radiazione solare in energia elettrica (in corrente continua) senza avere organi in movimento (caratteristica che la differenzia dalle altre fonti rinnovabili). Il componente base di un impianto fotovoltaico è la cella. Una cella è in grado di produrre circa 1,5w con temperatura di 25°C ed con una radiazione solare di 1.000W/m2 . Tante celle assieme costituiscono il pannello solare fotovoltaico che normalmente è un certo numero di celle collegate fra loro, posizionate su di una lastra di vetro opportunamente cablate e protette. Si hanno pannelli quindi che possono generare, in condizioni standard, potenze di 160-180-200-210-220w ecc… Questi pannelli vengono poi installati a gruppi detti stringhe che formano il campo fotovoltaico. Elettrotecnicamente le potenze si sommano per cui la potenza nominale dei pannelli moltiplicata per il numero dei pannelli determina il valore di picco del campo fotovoltaico.
Un impianto fotovoltaico produce energia elettrica solo nelle ore diurne.

L’energia da biomasse
Si utilizza il termine di biomassa quando si vuole indicare un’insieme di materiali di natura estremamente eterogenea che hanno fra di loro in comune la matrice organica, in quanto derivati da esseri viventi vegetali o animali.
Le più importanti tipologie di biomasse sono costituite da residui forestali (legnami), dagli scarti dell’industria di trasformazione del legno (trucioli, segatura ecc), dagli scarti delle aziende zootecniche (liquami, vari tipi di deiezioni ecc), dagli scarti delle industrie alimentari e talvolta anche la frazione umida dei rifiuti domestici.
Rimaniamo sempre nelle applicazioni delle biomasse che producono energia elettrica. In questo caso il trattamento della biomassa ha come risultato la trasformazione di questi scarti in gas.
Dopodiché questo gas può essere utilizzato per produrre vapore quando si utilizzano turbine o alimentare direttamente motori a gas accoppiati a generatori elettrici e nel caso più conveniente utilizzare il biogas in impianti di cogenerazione che producono sia calore che elettricità, ecc…

L’energia geotermica
L’energia prodotta dall’utilizzazione del calore terrestre è definita energia geotermica. Questa energia è data dal calore presente sotto la superficie terrestre. Per poter utilizzare questa energia per produrre elettricità il valore di temperatura deve essere maggiore di 150°C, è il caso della zona italiana del larderello.
Nel caso che la temperatura del sottosuolo sia inferiore l’energia geotermica può essere impiegata per produrre calore, è evidente che questo fenomeno deve essere costante durante l’anno o al massimo subire variazioni positive sincrone con il bisogno dell’applicazione. Le sonde geotermiche sono un sistema di utilizzo dell’energia geotermica che va in questa direzione, infatti lo sfruttamento è già conveniente con temperature di 15°C e profondità ridotte (intorno ai 20-30metri).
Questo tipo di sistema accoppiata ad una pompa di di calore permette di scaldare una casa nel periodo invernale e raffrescare la stessa casa in estate invertendo il funzionamento della pompa.

L’energia Idroelettrica
E’ il metodo più conosciuto, forse perché una diga non passa inosservata, è un metodo molto utilizzato. L’energia idroelettrica si ottiene sfruttando la caduta dell’acqua (energia potenziale) che trasforma la sua energia in energia meccanica adatta a far girare una turbina che è accoppiata ad un alternatore che appunto con il suo moto genera elettricità. Dunque la potenza di un impianto idroelettrico è dato dal salto o dislivello fra la diga e la turbina e la sua portata.
Si può affermare che l’energia idroelettrica dipende dalle condizioni meteo in anni con scarse precipitazioni si ha una produzione limitata di energia elettrica.
Una delle sue caratteristiche è appunto l’utilizzo di un serbatoio chiamato diga, questa caratteristica normalmente viene costruita in montagna per ottenere un salto conveniente, in questo caso però allontana il generatore elettrico dalla zona di consumo che per esempio è collocato in pianura. Si può avere anche centrali sbarrando fiumi perché non avendo un salto enorme si sfrutta la portata, in questo caso la centrale è collocata vicino alla zona di consumo a scapito qualche volta della navigabilità.

Le altre fonti : l’energia Nucleare
I fenomeni tipici di una produzione nucleare sono dati dalla trasformazione che avviene nei nuclei atomici. Per realizzare ciò bisogna sollecitare le reazioni, attualmente le reazioni conosciute sono date da reazioni di fissione o di fusione nucleare. Nelle reazioni di fissione, nuclei ad alto numero atomico, come l’uranio, si spezzano producendo nuclei con numero atomico minore e liberando cosi una parte di energia. Nella reazione di fusione, si utilizzano atomi con basso numero atomico, come l’idrogeno, che si fondono dando origine a nuclei più pesanti e rilasciando una grande quantità di energia. Questo tipo di energia è come quello che proviene dalle stelle quando si fondono.

Le altre fonti : l’energia prodotta con il petrolio, il carbone, il gas
Ho messo assieme tutte queste fonti che si differenziano solamente per il combustibile ma sono abbastanza simili nel principio. Il principio sembra semplice si brucia il combustibile per creare vapore (vapore a 550°C e 220bar) che viene utilizzato per far girare le pale di una turbina. La turbina in questione è simile per la produzione di elettricità a quella utilizzata dai grandi aerei o elicotteri, nel caso di produzione elettrica nell’asse della turbina viene inglobato un alternatore che grazie alla rotazione produce energia elettrica. Per centrali di piccola taglia si utilizzano motori meccanici opportunamente modificati per i differenti combustibili A cui viene accoppiato sull’asse un alternatore. La macchina elettrica più importante è l’alternatore che si caratterizza per il numero di giri che effettua, la frequenza e la tensione di uscita ai suoi morsetti. Una centrale di questo tipo si può costruire dovunque ma soprattutto vicino a zone con tanta acqua come i fiumi i laghi e il mare (acqua che occorre per raffreddare).

Conclusioni
Pur essendoci molti modi per produrre elettricità sarebbe opportuno non sprecare questa energia, addirittura bisognerebbe cercare di ottimizzare il suo utilizzo.
Le fonti rinnovabili si prestano per formare microgeneratori diffusi e vicini allo sfruttamento, la liberalizzazione recente ha dato una certa spinta alla diffusione di questi microgeneratori. Per talune applicazioni bisogna tenere in considerazione la cogenerazione o produzione simultanea di calore e d elettricità, La cogenerazione permette di avere un rendimento superiore di quando si produce il calore e l’ elettricità in maniera separata.
Per i privati si tratta di produrre energia per risparmiare, per le aziende si tratta anche di risparmiare ma soprattutto di ridurre il costo energetico che si deve trasferire all’oggetto prodotto.