IDROENERGIA Alessandro Gibertini. Introduzione Lenergia è uno degli aspetti più importanti del...

IDROENERGIA

Alessandro Gibertini

Introduzione

L’energia è uno degli aspetti più importanti del nostro universo.

ENERGIA

Introduzione

Risorse idriche

Il ciclo dell’acqua

Energia potenziale e cinetica

Le turbine

L’alternatore

L’induzione elettromagnetica

Impianti idroelettrici

Energia dal mare

Conclusioni

Introduzione

• Il termine energia deriva dal greco , usata da Aristotele nel senso di azione efficace, composta da (en), particella intensiva, ed (ergon), capacità di agire.

• L’energia è definita come la capacità di compiere lavoro

• In questa presentazione ci si soffermerà in particolare su come sia possibile ricavare energia dall’acqua

Introduzione

Risorse idriche



Le turbine

L’alternatore



Energia dal mare

Conclusioni

Risorse idriche

Introduzione

Acqua salata97,2%

Acqua dolce2,8%

ACQUA

Ghiaccio77,4%

Acqua di superficie e acqua contenuta nell’atmosfera0,5%

Acqua sotterranea22,1%

ACQUA DOLCE

Laghi e acquitrini96,2%

Atmosfera3,3% Fiumi

0,5%

ACQUA SUPERFICIALE E ATMOSFERICA

Introduzione

Risorse idriche



Le turbine

L’alternatore



Energia dal mare

Conclusioni


Introduzione

Risorse idriche



Le turbine

L’alternatore



Energia dal mare

Conclusioni


ENERGIA

Capacità di compiere lavoro

Energia potenziale

Energia cinetica

U=mgh=Ph K=½ mv2

Introduzione

Risorse idriche



Le turbine

L’alternatore



Energia dal mare

Conclusioni


Centrali idroelettriche

Energia potenziale

Energia cinetica

Energia elettrica

Introduzione

Risorse idriche



Le turbine

L’alternatore



Energia dal mare

Conclusioni


Turbine

Energia potenziale

Energia cinetica

Energia meccanica di rotazione

Alternatore

Energia elettrica

Introduzione

Risorse idriche



Le turbine

L’alternatore



Energia dal mare

Conclusioni

Le turbine

Ruota dotata di pale che viene messa in rapida rotazione quando investita dalla massa d’acqua.

Distributore

Girante

1. indirizza la portata in arrivo alla girante

2. regola la portata mediante organi di parzializzazione

3. provoca una trasformazione parziale o totale in energia cinetica dell'energia di pressione posseduta dalla portata

trasforma l'energia potenziale e/o cinetica dell'acqua in energia meccanica resa sull'albero motore.

Introduzione

Risorse idriche



Le turbine

L’alternatore



Energia dal mare

Conclusioni

Le turbine

Turbina Pelton

Turbina Francis

Introduzione

Risorse idriche



Le turbine

L’alternatore



Energia dal mare

Conclusioni

Le turbine

Turbina Kaplan vs. Pelton Introduzione

Risorse idriche



Le turbine

L’alternatore



Energia dal mare

Conclusioni

L’alternatore

Rotore

Statore

1. fatto ruotare da un albero motore che gli trasmette l'energia meccanica

2. è un elettromagnete che produce un campo magnetico in movimento

avvolge il rotore e ha il compito di generare energia elettrica.

L'alternatore è composto da due elementi: il rotore e lo statore.

Introduzione

Risorse idriche



Le turbine

L’alternatore



Energia dal mare

Conclusioni


La configurazione più semplice di un alternatore è una spira rettangolare vincolata a ruotare intorno ad un asse perpendicolare alle linee del campo magnetico in cui è immersa.

La rotazione della spira ne provoca il continuo cambiamento di orientazione rispetto alla direzione del campo magnetico, generando una forza elettromotrice indotta.

fem=-/t

B

B

B

S

B

S

S

S

Spira dell’alternatore

B

=0

=180°0

S

Introduzione

Risorse idriche



Le turbine

L’alternatore



Energia dal mare

Conclusioni


1. sistema di raccolta dell'acqua

2. una conduttura forzata

3. una turbina che trasforma l'energia potenziale in energia meccanica

4. un generatore che converte l'energia meccanica in elettrica

5. un sistema di controllo e regolazione della portata dell'acqua

Introduzione

Risorse idriche



Le turbine

L’alternatore



Energia dal mare

Conclusioni


Impianti a deflusso regolato

Impianti ad accumulo o a serbatoio

Introduzione

Risorse idriche



Le turbine

L’alternatore



Energia dal mare

Conclusioni

Energia dal mare

• vento

• differenze di densità

• differenze di temperatura

• l’attrazione gravitazionale del Sole e della Luna

• - le onde, movimenti oscillatori ed irregolari;

• - le correnti, movimenti costanti;

• - le maree, movimenti periodici.

Introduzione

Risorse idriche



Le turbine

L’alternatore



Energia dal mare

Conclusioni

Energia dalle onde

Le onde sono provocate dall’attrito che il vento incontra scorrendo sull’acqua.

• propagazione della forma e del movimento dell’onda;

• traiettorie circolari

• diametro inversamente proporzionale alla profondità

• vicino alla costa,

• traiettorie ellittiche a causa dell’attrito con il fondale

• rallentamento della base dell’onda mentre la parte più superficiale continua nella sua corsa a velocità invariata fino a formare il frangente

Onde di oscillazione

Onde di traslazione

Introduzione

Risorse idriche



Le turbine

L’alternatore



Energia dal mare

Conclusioni

Il progetto “Pelamis”• struttura semisommersa lunga 150 m

• 4 sezioni cilindriche snodabili di diametro 3,5 m

• unite tramite giunti a cerniera, al cui movimento indotto dalle onde si oppone un ariete idraulico che pompa olio ad alta pressione attraverso un motore idraulico. Il motore idraulico aziona il generatore che produce così elettricità.

Introduzione

Risorse idriche



Le turbine

L’alternatore



Energia dal mare

Conclusioni

Il progetto “Pelamis”• un sistema di ancoraggio costituito da galleggianti, pesi e cavi che lo mantengono in posizione

• 5-10 km dalla costa in acque profonde da 50 a 100 m.

• 40 Pelamis, distribuiti su di una superficie di 1 km2 possano produrre l’energia sufficiente a 20000 famiglie.

Introduzione

Risorse idriche



Le turbine

L’alternatore



Energia dal mare

Conclusioni

Clic sull’immagine per riprodurre il filmato

Il PowerBouy • sfrutta una boa per catturare e convertire l’energia delle onde in elettricità a basso costo e pulita.

• viene sfruttato il movimento verticale delle onde che spingono la boa ciclicamente verso l’alto e poi in basso.

• le sollecitazioni meccaniche vengono convertite in energia elettrica tramite un sofisticato sistema che aziona il generatore.

• la potenza generata viene trasmessa alla terraferma tramite un sistema di cavi sottomarini.

Introduzione

Risorse idriche



Le turbine

L’alternatore



Energia dal mare

Conclusioni

Energia dalle maree

MAREE Oscillazione periodica del livello del mare provocate dall’attrazione gravitazionale esercitata dal Sole e dalla Luna e dalla forza centrifuga

Introduzione

Risorse idriche



Le turbine

L’alternatore



Energia dal mare

Conclusioni

Energia dalle maree

Centrale di marea: estuario sbarrato in direzione del mare con una diga artificiale. La tecnica energetica sfrutta il dislivello tra l’alta marea e la bassa marea: la cosiddetta ampiezza di marea.

Introduzione

Risorse idriche



Le turbine

L’alternatore



Energia dal mare

Conclusioni

Energia dalle correntisono masse d’acqua in movimento lungo percorsi quasi costanti CORRENTI

Verticali

Orizzontali

superficiali

profonde

ascendenti

discendenti

Introduzione

Risorse idriche



Le turbine

L’alternatore



Energia dal mare

Conclusioni

Energia dalle correntiLe turbine per lo sfruttamento delle correnti marine possono essere ad asse orizzontale o ad asse verticale.

Le turbine ad asse orizzontale sono più adatte alle correnti marine costanti, come quelle presenti nel Mediterraneo.

Le turbine ad asse verticale sono più adatte alle correnti di marea per il fatto che queste cambiano direzione di circa 180° più volte nell'arco della giornata.

turbina ad asse orizzontale simile a quelle installate nella centrale di Hammerfest in Norvegia e a Lynmouth in Inghilterra,

Introduzione

Risorse idriche



Le turbine

L’alternatore



Energia dal mare

Conclusioni

Conclusioni

Alcuni dati interessanti………l'energia idroelettrica rappresenta, infatti, oltre il 18% della produzione di energia elettrica mondiale, nonostante venga sfruttato solo il 10% delle risorse idriche tecnicamente utilizzabili.

solo la costruzione di una diga sul fiume Congo consentirebbe di produrre tanta energia elettrica quanta se ne consuma in Italia in un anno

l’energia ottenibile dallo sfruttamento dalle correnti marine di tutto il mondo è quasi pari alla attuale richiesta energetica mondiale.

le forti correnti marine che attraversano lo Stretto di Messina hanno una potenzialità energetica pari a quella prevista dalla grande centrale idroelettrica in costruzione in Cina sul Fiume Azzurro: circa 15.000 MW.

Introduzione

Risorse idriche



Le turbine

L’alternatore



Energia dal mare

Conclusioni

Conclusioni

Vantaggi:

• sfrutta fonti continuamente rinnovabili;

• non inquina, non produce calore o gas nocivi;

• i costi di produzione non risentono del costo del petrolio;

• è una tecnologia ormai consolidata, affidabile e flessibile;

• le centrali di produzione possono raggiungere un’efficienza del 90%, il massimo rendimento tra tutte le tecnologie di conversione

• e sono in grado di rispondere in un tempo limitato (secondi) ai cambiamenti di domanda.

Introduzione

Risorse idriche



Le turbine

L’alternatore



Energia dal mare

Conclusioni

Conclusioni

Svantaggi:

• l'inquinamento acustico. Questo problema è comunque facilmente risolvibile tramite accorgimenti tecnici;

• impatto visuale del sito;

• impatto relativo alla variazione della quantità dell'acqua con ripercussioni sull’ecosistema acquatico;

• con l’invaso si trasforma un ambiente di acque correnti in un ambiente di acque ferme;

Introduzione

Risorse idriche



Le turbine

L’alternatore



Energia dal mare

Conclusioni

IDROENERGIA Alessandro Gibertini. Introduzione Lenergia è uno degli aspetti più importanti del...

Documents

Transcript of IDROENERGIA Alessandro Gibertini. Introduzione Lenergia è uno degli aspetti più importanti del...