PRODURRE ENERGIA PULITA PER UNA CITTÀ SOSTENIBILE, ECOLOGICA E SICURA PER LA SALUTE DEGLI ABITANTI

 
PRODURRE ENERGIA PULITA PER UNA CITTÀ SOSTENIBILE, ECOLOGICA E SICURA PER LA SALUTE DEGLI ABITANTI
PRODURRE ENERGIA PULITA PER UNA CITTÀ SOSTENIBILE, ECOLOGICA E SICURA PER
                        LA SALUTE DEGLI ABITANTI
PRODURRE ENERGIA PULITA PER UNA CITTÀ SOSTENIBILE, ECOLOGICA E SICURA PER LA SALUTE DEGLI ABITANTI
22 marzo 2018
PRODURRE ENERGIA PULITA PER UNA CITTÀ SOSTENIBILE, ECOLOGICA E SICURA PER LA SALUTE DEGLI ABITANTI
ENERGIA
L'energia è definita come la capacità di un corpo o di un sistema di compiere lavoro
[dal greco energeia: en (dentro) e ergon (lavoro)].

La legge di conservazione dell'energia è la più importante delle leggi di
conservazione note in fisica; l’energia può essere trasformata e convertita da una
forma a un'altra: energia cinetica, energia potenziale, energia termica ecc.
L'energia meccanica (cinetica + potenziale) dissipata dalle forze di attrito si ritrova
trasformata in energia interna dei corpi tra cui si svolge l'attrito sotto forma di
aumento dell‘energia cinetica delle molecole (aumento della temperatura).
                    Tutte le forme di energia sono equivalenti.

                   Velocità della luce nel vuoto c = 299 792,458 km/s
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Energia
                L’unità di misura dell’energia è il   equivale all’energia
Unità di
                joule (J) che è il lavoro richiesto   cinetica acquistata da
misura          per esercitare una forza di 1         una mela (circa 100
dell’energia:   newton per una distanza di 1          grammi) che cade da 1
                metro: 1J = 1N x 1m (L = F x s)       metro
Joule (J)
                James Prescott
                Joule

                                 Potenza                                       in un secondo!
                                            indica la velocità alla quale
                L'unità di misura della     un lavoro viene compiuto,
Unità di
                potenza è il W (watt) che è oppure l'energia che viene
misura della                                sviluppata o consumata al
                il lavoro di 1 joule
potenza:        compiuto in 1 secondo:      secondo,
                1W = 1J / 1s                esattamente come se
Watt (W)                                    qualcuno impiegasse un
Joule/secondo                               secondo per sollevare una
                                            mela di 1 metro
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Energia
Quando si parla di energia elettrica, l'unità di misura utilizzata è il kilowattora
(kWh). Un kilowattora equivale a 3.600.000 joule. (1000 W x 3600s =
3.600.000J)

La potenza elettrica è installata, l’energia elettrica è consumata.
La potenza elettrica si impegna, l’energia elettrica si paga.

Per ottenere l'energia erogata bisogna moltiplicare la potenza di
un'apparecchiatura per il tempo di funzionamento:

                                      E=P*t

Se un televisore assorbe una potenza di 300 W in quattro ore di funzionamento
assorbirà 1200 Wh = 1.2 kWh.
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0,28 euro/kWh
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Energia
Altre unità di misura comunemente usate per l'energia sono:

- La Kilocaloria, che si utilizza normalmente per misurare l'energia termica,
rappresenta la quantità di calore necessario per aumentare di un grado la
temperatura di un chilogrammo (un litro) di acqua. 1 kilocaloria è pari a 4186 joule.

- Il tep, o tonnellata equivalente di petrolio (TEP, in lingua inglese tonne of oil
equivalent, TOE) è l'unità energetica comunemente usata a livello internazionale per i
bilanci dell'energia.
Il tep rappresenta praticamente il calore sviluppato bruciando una tonnellata di
petrolio.
1 tep equivale a circa 42 miliardi di joule (42 GJ).

Il valore è fissato convenzionalmente, dato che diverse varietà di petrolio posseggono
diversi poteri calorifici e le convenzioni attualmente in uso sono più di una.
L'IEA/OCSE definisce il TEP come equivalente a 41,868 GJ o 11.630 kWh.
Altre organizzazioni adottano fattori di conversione simili, ma leggermente diversi:
1 TEP = 42 GJ
1 TEP nel campo delle fonti energetiche rinnovabili è posto equivalente a 45,217 GJ.
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Quanto equivale un tep?
1 tep = 42 109 J --- 1 kWh = 3,6 106 J
1 tep = 42 109 / 3,6 106 = 12 103 kWh
1 tep = 42 109 J = 12 103 kWh
Ipotizzando il consumo elettrico annuo di energia, per una famiglia, di 1200
kWh, cioè:
1200 / 12000 = 0,1 tep
Ma per produrre 0,1 tep quante tonnellate di petrolio sono necessarie?
Ipotizzando che l’energia sia prodotta da una centrale termoelettrica con
una efficienza del 10%, è necessaria
1 tonnellata di petrolio!
Un barile di petrolio corrisponde a 42 galloni USA, circa 158,99 litri. La
massa di un barile dipende ovviamente dal tipo di liquido contenuto, nel
caso del greggio è di circa 0,14 t (costo attuale circa 50 $)
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Di quanto cibo abbiamo bisogno?

                         100 W

100*60*60*24=8640000 J    8640000/4186=2064 Kcal
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Un austriaco consuma mediamente 3800 kcal al giorno. Un Eritreo 1590 (estremi della classifica). L’apporto calorico
minimo è di 1800 kcal/giorno
Fonte: http://www.fao.org/hunger/en/#jfmulticontent_c130584-2
Energia disponibile sulla terra e consumi

                                         6

  Sole:         170.000.000.000.000.000 W
  Geotermico:         36.000.000.000.000 W
  Necessità di cibo*:    760.000.000.000 W
  Consumo globale: 17.000.000.000.000 W
    * 22 volte inferiore al consumo attuale
Il problema energetico nella storia
La storia del lavoro dell’uomo è caratterizzata da un continuo aumento del bisogno di energia

   •forza muscolare umana o animale

   •energia termica con la scoperta del fuoco

   •scoperta della ruota
   (permette di vincere la forza di attrito spostando i pesi            “Gli egizi a quell’epoca non
   con una forza ben 67 volte minore).                                  conoscevano la ruota”

   •l'energia eolica (navigazione, rudimentali macine)

   •energia idrica dei torrenti (mulini ad acqua)

   •macchina a vapore (energia meccanica - carbone)

   •energia elettrica e l'automobile (petrolio e gas)
   (aumento dell’effetto serra)
Oggi: 7.675.600.000
                                224.000 al giorno:
                Aumento
                  della             2,4 volte la
               popolazione        popolazione di
                               Alessandria (94.000)

                                                      Livello preindustriale: 280 ppm

Esaurimento                             Aumento
    delle
  energie     Problematiche            dell’effetto
   fossili                               serra

                 Aumento
                dell’inquina
                  mento
Aumento della popolazione
Popolazione mondiale: evoluzione della specie
                                                                                                    Neanderthal, tra
                                                                                                    i 200.000 e i
                                                                                                    40.000 anni fa.
                                                                                                    Naso    grande:
                                                                                                    più ossigeno

                                                                                                            Spagna:
                                                                                                            7000 anni
Apparso originariamente nell’Africa centro-orientale                                                        fa occhi
                                                                                                            azzurri e
200.000 anni fa, l’Homo Sapiens emigrò verso                                                                pelle
l’Europa circa 40.000 anni fa, transitando                                                                  scura
attraverso il Medio Oriente e i Balcani
Il primo “inglese” della storia aveva la pelle nera,
i capelli ricci e gli occhi azzurri (10.000 anni fa)

L’evoluzione verso la carnagione chiara fu favorita per massimizzare la sintesi della vitamina D utile ad
assorbire calcio e fosforo nei territori del nord Europa, dove le giornate erano più corte e c’era meno sole che
in Africa
Popolazione mondiale
       Nati e morti 07 gennaio 2019
7.675.562.856 Popolazione e mondiale attuale
    2.699.465Nati quest'anno
      385.638 Nati oggi
    1.132.609 Morti quest'anno
      161.801 Morti oggi
    1.566.859 Aumento della popolazione quest'anno

                                                     Dei 7,6 miliardi l‘Onu stima che nell'anno 2050 sul nostro pianeta ci
                                                     saranno circa 9,8 miliardi di abitanti. La crescita potrebbe continuare fino a
                                                     12 miliardi ma la maggior parte dei demografi prevede che a la popolazione
   223.837 Aumento della popolazione al giorno
                                                     mondiale comincerà invece a diminuire e che potrebbe tornare a 7,6
81.336.000 Aumento della popolazione all’anno
                                                     miliardi entro il 2100 (22%)
Popolazione italiana
                                1 gennaio 2019: 59.253.600
23.371 sbarcati nel 2018 su 81.336.000 (0,028% dell’incremento della popolazione mondiale)
Popolazione mondiale

                                                               crescita

                                                             anno 0    160.000
                                                            1800 1.000.000.000
                                                            1950 2.516.000.000
                                                            2018 7.600.000.000

                                                              5 miliardi in
                                                             meno di 70 anni

La peste nera imperversò in tutta Europa tra il 1347 e il
1352 ridusse la popolazione umana da 450 a 350-375
milioni di abitanti (22%)

                         Da 200.000 anni fa ad oggi sulla Terra sono vissuti 57 miliardi di essere umani.
                         Il 13% di tutti gli esseri umani nati e vissuti popola attualmente la Terra!
Impronta ecologica
                             IMPRONTA ECOLOGICA STIMA, IN ETTARI DI SUPERFICIE, QUANTE
                             RISORSE NATURALI UNA POPOLAZIONE UTILIZZA PER VIVERE (per poter
                             godere di prodotti alimentari, abitazioni, trasporti, beni e servizi, rifiuti, emissioni
                             prodotte, ecc.)

     SUPERFICIE SFRUTTABILE A DISPOSIZIONE DI OGNI ESSERE UMANO OGGI SULLA TERRA (7.654
                                      MILIARDI) E’ DI 1,3 ETTARI (BIOCAPACITA’)
  (ottenuto dividendo i miliardi di ettari di terre sfruttabili del pianeta per il numero di abitanti)

                     L’IMPRONTA ECOLOGICA MEDIA MONDIALE E’ DI 2,2 ETTARI A TESTA
(cioè mediamente ogni abitante della terra utilizza ogni anno 2,2 ettari di territorio produttivo come terreni
agricoli, pascoli, foreste, mare, per mantenere il proprio stile di vita)

            avremmo bisogno di 2.2/1.3 = 1.7
            pianeti terra per soddisfare i nostri
            bisogni
Overshoot Day

Mercoledi 1° agosto
2018      l’umanità      ha
terminato tutte le risorse
che la Terra riesce a
rinnovare in un anno e
che mette a nostra
disposizione; dunque dal
giorno          successivo
abbiamo       iniziato    a
sovrasfruttarla      e    a
consumare le risorse
destinate      al     2019.
Questo giorno viene
chiamato        “Overshoot
Day” e ogni anno
avviene sempre prima.
Evoluzione della popolazione animale e umana

                             Modello analogo a
                              quello animale

Previsione dell’andamento delle condizioni
        della popolazione mondiale
STRATEGIA ENERGETICA NAZIONALE

                             Target cardine della SEN 2017:

•   riduzione dei consumi finali di 10 Mtep al 2030 rispetto al tendenziale;

•   28% dei consumi totali al 2030 coperti da fonti rinnovabili (il rimanente 72% richiederà
    ancora necessariamente gas);

•   55% dei consumi elettrici al 2030 coperti da fonti rinnovabili;

•   rafforzamento della sicurezza di approvvigionamento (diversificazione);

•   riduzione dei gap di prezzo dell’energia: ridurre il gap di costo tra il gas italiano e quello
    del nord Europa; ridurre il gap sui prezzi dell’elettricità rispetto alla media UE;

•   promozione della mobilità pubblica e dei carburanti sostenibili;

•   chiusura della produzione elettrica degli impianti termoelettrici a carbone entro il 2025
    (realizzando per tempo reti e sistemi di accumulo e necessità di infrastrutture necessarie
    all’approvvigionamento del gas).
Scenario a lungo termine del 2050 stabilito dalla Roadmap di de-carbonizzazione europea che
 prevede la riduzione di almeno l’80% delle emissioni di gas serra rispetto ai livelli del 1990
Trasformazione energia => inquinamento - effetto serra => disastri ambientali

                        Inquinamento atmosferico
Effetto Serra

Bilancio energetico tra Sole, atmosfera e suolo terrestre. A destra l’energia solare in ingresso è pari a 342 W/m2 (1370/4) dei
quali solo 168 raggiungono il suolo. A sinistra, la superficie terrestre emette 390 W/m2 dei quali 235 W/m2 vengono dispersi
nello spazio: i restanti circa 155 W/m2 sono intercettati dai gas serra e restituiti alla Terra insieme all’apporto energetico
precedentemente immagazzinato dall’atmosfera (67 W/m2), al calore di condensazione del vapore (78 W/m2) e a quello
trasferito dalla convezione (24 W/m2). Tutte queste quantità forniscono i 324      W/m2 della radiazione di ritorno.
                                                                          (IL SOLE E I RECENTI MUTAMENTI CLIMATICI - ADRIANO MAZZARELLA )
Aumento della CO2 e della temperatura

                                            Atmospheric CO2

                                    ≈ 410 parts per million (ppm)

                   Mauna Loa Observatory, Hawaii (Scripps Keeling Curve)

Variazione della temperatura globale del pianeta (curva rossa) e della CO2 (curva blu) degli ultimi 1000 anni
Aumento del CO2
Cnr-Isac: il 2018 è stato l'anno più caldo dal 1800 per l'Italia. "Già ben oltre i limiti degli accordi di Parigi"
Energie rinnovabili: solare, geotermico, nucleare
                            Petrolio, gas naturale, carbone
                            Biomasse
                            Fotovoltaico
Sole                        Solare termico
                            Eolico
                            Idroelettrico
                            Onde del mare, correnti
Terra
Luna                        (Maree: Terra-Luna–Sole)
                                           L’ENERGIA SOLARE E’ LA
Sole                                       SORGENTE PRIMARIA DA CUI
                                           HANNO ORIGINE QUASI TUTTE
                                           LE FONTI ENERGETICHE, SIA
                                           CONVENZIONALI CHE
Terra                       Geotermico     RINNOVABILI.

                                           SOLO LA GEOTERMIA,
                                           L’ENERGIA GRAVITAZIONALE E
                                           QUELLA NUCLEARE SONO DA

Atomo                       Nucleare       QUESTA INDIPENDENTI
Trasmittanza                    LED             Schema Pompa di calore
                                                    Valvola di espansione

                                                                             Te

             Solare termodinamico

                                                             Assorbitore
Phase change materials               Cogeneratore
Il sole
 È la sorgente primaria di energia della Terra.
 E’ composta per il 74% da idrogeno e per il rimanente da elio. La gigantesca
 massa del Sole, pari al 99.9% di tutta la massa del sistema solare, determina
 una tale compressione del suo nucleo, che ha un raggio di circa 200000 km,
 da raggiungere le temperature che innescano la fusione nucleare dell’idrogeno:

 quattro nuclei di idrogeno si trasformano in un nucleo di elio.

                                                                                     Durante la fusione, per ogni
                                                                                     secondo, 594 milioni di tonnellate
                                                                                     di idrogeno si trasformano in 590
                                                                                     milioni di tonnellate di elio; i 4
                                                                                     milioni di tonnellate mancanti Dm
                                                                                     diventano energia per la legge E =
                                                                                     Dmc2,    dove    E    è   l’energia
                                                                                     prodotta e c è la velocità della
                                                                                     luce.

Quattro protoni si uniscono per formare un atomo di elio; due dei protoni si trasformano in neutroni, emettendo ciascuno
due particelle che si chiamano neutrino e positrone. Inoltre, nella reazione viene emessa energia sotto forma di
radiazione. (il neutrino è una particella subatomica elementare di massa piccolissima e carica elettrica nulla, il positrone
ha carica elettrica +1, uguale e opposta all'elettrone e la stessa massa)
Radiazione di corpo nero

Si definisce come corpo nero un corpo che emette
o assorbe radiazioni senza favorire particolarmente
alcuna frequenza e che ha una bassa interazione con
l’ambiente e può essere considerato in uno stato di
equilibrio.
La legge fondamentale che regola l’irraggiamento da
un corpo nero è la legge di Planck che definisce
l’intensità della radiazione emessa per unità di
superficie in una determinata direzione come funzione
della lunghezza d’onda ad una temperatura prefissata
Dalla legge di Planck si derivano due altre leggi di radiazione utili:
                    Q
                      =e ST 4                    Legge di Stefan-Boltzman
                    t
                   Costante di Stefan                   = 5.67  10-8 W m-2 K-4
                           2897
                    max =                        Legge di Wien
                            T
                                            Sole 5800 K: M sole ≈ 64 MW m−2 max = 2897/5800 ≈ 0.5 m (verde)
                    lmax in mm              Media superficiale terrestre è circa 287K (i.e. ~ 13◦C): M terra ≈ 385 W m−2 max = 10
                                            m (infrarosso)
che danno rispettivamente l’intensità della radiazione emessa per unità di superficie dal corpo nero, ed il massimo
della distribuzione di energia del corpo nero in funzione della temperatura
Spettro del sole e banda del visibile
Spettro Solare Eso-Atmosferico

Irradiazione Spettrale (W m−2 µm−1)

                                          lunghezza d’onda (m)

Constante solare
è la quantità di energia che nell'unità di tempo colpisce
l'unità di area situata al di fuori dell'atmosfera terrestre e
posta perpendicolarmente alla direzione dei raggi solari.

                                      E0 ≈ 1370 W m−2
ma è una definizione approssimata in quanto E0 varia anche se
di poco durante il ciclo solare e più sensibilmente durante
periodi di tempo più lunghi. L’Irradiazione Solare Totale
descrive più accuratamente l’energia ricevuta.
Irradiazione Solare Totale

Complessivamente, la quantità
di energia che il Sole irradia
annualmente entro l'atmosfera
terrestre è di 5,5 x 1024 Joule e
di essa circa il 70% raggiunge
la superficie terrestre.
                                      Sole

                                                                         Terra
                                    Sezione d’urto

                                    1370   p 63700002 = 170000 TW

                                    1370   p 63700002 60 60 24 365 = 5,5 x 1024 J
Il rapporto tra superficie della
terra e la sezione d’urto della
radiazione solare è:

             4pr 2
  rapporto =       =4
              pr 2
Geotermico

Energia dall’interno della terra:
QT = 0,070 W/m2
QT *4pR2= 3.6 1013 W =36 TW
QTanno = 1.1 1021 J
 Il flusso dell’energia dalla Terra è
 circa 2 volte superiore all’attuale
 consumo energetico mondiale
Motore elettrico
I motori elettrici sono macchine che trasformano l'energia elettrica in energia
meccanica. La corrente che fluisce in una spira genera una coppia di forze che
mette in movimento la parte rotante (rotore) che attraverso meccanismi di vario
genere, aziona macchine o altre apparecchiature.

                     Motore a corrente continua
Schema funzionamento generatore elettrico
Produzione di energia elettrica

                                 Centrali termoelettriche
Nella figura è illustrato un esempio
di centrale a ciclo combinato.
Questo tipo di impianto è costituito,
essenzialmente, da una turbina
a gas (TG), da un generatore di
vapore a recupero (GVR) e da
una turbina a vapore (TV).
L'energia, resa disponibile durante
la combustione, viene utilizzata in
cascata nei due differenti cicli
termodinamici; ciò consente di
raggiungere       rendimenti       di
conversione molto elevati. Nel TG
l'aria ambiente viene compressa ed
utilizzata per la        combustione.
Vengono così prodotti gas ad alta pressione e temperatura che espandono nella turbina a gas cedendo
energia che l'alternatore del TG trasforma in energia elettrica. I gas, scaricati dal TG ad una temperatura
superiore ai 500 °C, vengono inviati nel GVR dove sono raffreddati fino a circa 100 °C. L'energia ceduta dai
gas nel GVR viene utilizzata per produrre il vapore con cui è alimentata la TV. L'energia trasferita dal vapore
alla TV in fase di espansione, viene convertita dal relativo alternatore in energia elettrica. L'utilizzazione degli
impianti a ciclo combinato per la produzione di energia elettrica ha avuto un notevole incremento, su scala
mondiale, negli ultimi decenni.
GLI AEROGENERATORI                                   ENERGIA EOLICA
Il   principio       di  funzionamento      degli
aerogeneratori è lo stesso dei mulini a vento: il
vento che spinge le pale. Ma nel caso degli
aerogeneratori il movimento di rotazione delle
pale viene trasmesso ad un generatore che
produce elettricità.
L'efficienza massima di un impianto eolico può
essere calcolata utilizzando la Legge di Betz, che
mostra come l'energia massima che un
generatore qualunque (ad esempio una pala
eolica) sia il 59,3% di quella posseduta dal vento
che gli passa attraverso. Tale efficienza è molto
difficile da raggiungere, e un aerogeneratore con
un'efficienza compresa tra il 40% al 50% viene
considerato ottimo.
Idroelettrico
Due tipi: Centrali a condotta (acqua forzata) e
centrali ad acqua fluente
Energia dal mare

                     Principio della colonna d'acqua oscillante (OWC)
                                        o energia dalle onde

energia dalle correnti marine (solo prototipi)

                  energia dal gradiente termico
                  (prototipo – Hawai)

                              energia dalle maree
                              Aberdeen (Scozia)
Cogenerazione                                                          Trigeneratore
                                                                          Climatizzazione per assorbimento
Processo di produzione contemporanea di energia elettrica e calore.                  Solar cooling
Il calore è utilizzabile per riscaldamento di edifici e/o per processi produttivi-industriali.

                                                                        Il concetto generale che sta alla base
                                                                        del funzionamento dei sistemi Solar
                                                                        Cooling            è       rappresentato
                                                                        dalla possibilità di produrre freddo da
                                                                        una sorgente di calore “calda”.
                                                                        Le pompe di calore utilizzate per il solar
Vantaggi:                                                               cooling sono dette “ad assorbimento” e
• Risparmio di combustibile                                             sfruttano la naturale igroscopicità di
• Minore inquinamento atmosferico                                       alcuni Quale
                                                                                 sali quali    bromuro di litio,
                                                                                         combustibile?
• Risparmio economico netto dal                                         ottenuto dal sale marino, oppure
  25% al 35% annuo                                                      ammoniaca e acqua, per generare un
                                                   www.energifera.com
• Tempi di rientro degli investimenti                                   ciclo      frigorifero    continuamente
  da 2 a 6 anni                                                         rigenerato dal calore solare.
Biogas - Biometano
                                                      Kyoto gases
                       Il Protocollo di Kyoto prende in considerazione 6 gas serra:

                                                                                                                           Responsabile in %
     Gas serra                Simbolo                             Prodotto da:                            GWP*              dell’effetto serra

Biossido di Carbonio    CO2                         combustibili fossili attività energetiche e             1                       60
                                                                    trasporti
Metano                  CH4                       discariche dei rifiuti, allevamenti zootecnici,           25                      20
                                                               coltivazioni di riso
Protossido di azoto     N2O                         settore agricolo e industrie chimiche e                298
                                                                 manifatturiere
Idrofluorocarburi       HFC                           industrie chimiche e manifatturiere              124-14800
                                                       refrigerazione e condizionamento
Perfluorocarburi        PFC                           industrie chimiche e manifatturiere              7390-12200
                                                                 refrigerazione
Esafluoruro di zolfo    SF6                           industrie chimiche e manifatturiere                 22800

* Il “global warming potential” (GWP) di Gas ad effetto serra, indica la quantità di riscaldamento che un gas provoca in un determinato periodo di
tempo (normalmente 100 anni). Il GWP per il CO2 è posto a 1, e il GWP per gli altri Gas Serra indica la capacità di riscaldamento globale rispetto
alla CO2.
1 kg di metano provoca 25 volte più riscaldamento in un periodo di 100 anni rispetto a 1 kg di CO2, e quindi il GWP del metano è di 25.
(CO2 82%, CH4 9%, N2O 6%, Fluorurati 3%)
Solare termico
Un impianto a collettori solari è costituito da un pannello solare che contiene un liquido
termovettore (il glicole), che trasporta il calore all’interno dell’edificio. Il glicole circola dentro uno
scambiatore di calore (tipo serpentina), inserito all’interno di un serbatoio di accumulo, e cede
energia termica all’acqua, che raggiunta una temperatura di 45°C viene immessa nell’impianto di
riscaldamento dell’abitazione.
Esistono impianti a circolazione naturale, dove il flusso riscaldato risale verso l’alto dove è
presente il serbatoio di accumulo (poiché l’acqua si raffredda facilmente nel serbatoio viene posta
una resistenza elettrica per sopperire alle carenze energetiche e di efficienza), e impianti a
circolazione forzata, dove il flusso del liquido è agevolato da una pompa elettrica.
I collettori che hanno massima efficienza son costituiti da tubi sottovuoto.

                        Massimo rendimento da tubi sottovuoto
                    eliminano la convezione e riducono l’irraggiamento
                                      grazie al vetro
Fotovoltaico
        L'effetto fotovoltaico
-   +

                         L’energia del fotone non è           Il fotone cede energia all’elettrone
                         sufficiente per fare passare         il quale passa nella banda di
                         l’elettrone in banda di conduzione   conduzione lasciando una lacuna
                                                              al suo posto
Pompa di calore

                                    valvola di espansione

Si compone              c                                   e
                        o                                   v
essenzialmente di
                        n                                   a
un circuito sigillato   d
all'interno, nel                                            p
                        e                                   o
quale un gas,           n                                   r
normalmente             s                                   a
Freon R22 (ma           a                                   t
anche CO2),             t                                   o
compie un intero        o                                   r
ciclo                   r                                   e
termodinamico.          e
                                       compressore
Geotermico – Pompa di calore

Questi macchinari raggiungono facilmente dei COP
(COefficienti di Prestazione) di 3-4, che significa
produrre ad es. 4 kW termici usando 1 kW elettrico
Solare termodinamico
IL PROBLEMA DEL “COSTRUIRE”

•   Limitare le dispersioni termiche;
•   Aumentare l’isolamento dell’edificio ed eliminare i ponti termici;
•   Massimizzare gli apporti solari in inverno e minimizzarli in estate

Per ottenere questi risultati:
1) Progettazione integrata degli edifici, uso intelligente dei materiali e delle loro proprietà
   fisiche e chimiche nella costruzione e nell’isolamento
2) Sfruttamento dell’automazione per ridurre gli sprechi
3) Sistema di certificazione energetica degli edifici
4) Studio approfondito di come l’edificio si inserisce nell’ambiente
Isolamento termico

• Gli edifici sono i maggiori consumatori di energia, responsabili di oltre il 40% dell'utilizzo
  energetico nell'Unione Europea. Riscaldamento, raffreddamento e condizionamento
  costituiscono le principali cause dell'inefficienza nell'utilizzo energetico

• Esiste quindi un ampio potenziale di risparmio energetico ancora non sfruttato. Ad esempio, se
  gli standard isolanti svedesi fossero impiegati in paesi quali il Belgio, la Spagna e l'ltalia, si
  otterrebbero risparmi energetici fino al 90%. Lo stesso vale per I'intera Europa, dove si
  potrebbero ottenere risparmi superiori al 50%

 Soluzioni: Cappotti termici, materiali isolanti e a cambiamento di fase
Materiali a cambiamento di fase
Phase Change Materials (PCM)
Case ecocompatibili
La certificazione energetica degli edifici

Ciascuno di noi può impegnarsi nel risparmio
delle risorse energetiche, valutando
attentamente ed in modo integrato stili di vita,
abitudini e luoghi in cui si abita.
Attraverso un uso consapevole delle risorse è
possibile risparmiare energia e risorse non
rinnovabili, ma vedere anche un beneficio di
tipo economico.

             Protocollo ITACA
Problemi da affrontare oggi

 • Aumento dei gas serra dovuto all’incremento delle emissioni e l’inquinamento
 • Effetto serra che si aggiunge a quello naturale
 • Aumento medio di temperatura di circa 1 °C dal periodo pre-industriale
 • Proiezioni climatiche indicano un aumento di temperatura tra 1,8 a 4 °C alla fine
   del secolo a seconda dello scenario di emissione
 • Cambiamenti climatici ed i loro effetti
 • Si ritiene che le risorse energetiche fossili si esauriranno tra meno di due secoli
   (petrolio 45 anni)
 •   L’esaurimento dei combustibili fossili sarà sufficiente a salvarci dal riscaldamento
     globale?

* Luca Chiari “Climate Change and the Exhaustion of Fossil Energy and Mineral Resources”
Le risposte dovranno darle gli attuali studenti orientati dagli insegnanti

             Grazie per l’attenzione

                            paolo.trivero@uniupo.it
                                 3460941065
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