Tecnologie per l’uso efficiente

dell’energia e per l’utilizzo di fonti

energetiche rinnovabili

Università IUAV - Venezia

Corso di laurea in: Innovazione Tecnologica e Design per i Sistemi Urbani e il Territorio

Titolo insegnamento: Audit e progettazione energetica

Docente: Arch. Antonio Carbonari

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HP elioassistita

HP ad adsorbimento elioassistita Impianto solare termico realizzato dall'Università di Firenze per i locali dell'associazione La

Misericordia di Badia a Ripoli. L'impianto vede l'installazione di collettori solari a

concentrazione di tipo parabolico lineare e una macchina frigorifera ad assorbimento acqua-

ammoniaca di derivazione commerciale (17 kWf), opportunamente modificata per essere

alimentata mediante acqua calda pressurizzata o vapore saturo diretto alla temperatura di

180°C nonché un assorbitore a doppio stadio ad H2O-LiBr.

Le fonti rinnovabili di energia primaria

Biomassa – Tirano Italia

Solare – Mojave desert USA eolico – California USA

Correnti marine UK

idro – Barcis Italia

Il prototipo è costituito da un foglio a tre strati. Gli strati superiore e inferiore sono conduttori di elettricità (elettrodi), mentre quello intermedio ha una

funzione isolante ed è realizzato in silicio estremamente elastico. Il movimento delle onde esercita una forza meccanica sul convertitore (foglio). Inizialmente, il

movimento verso l'alto dell'onda comprime il silicio intermedio e riduce la distanza tra i due elettrodi. Una piccola corrente elettrica, proveniente da una sorgente

esterna, carica positivamente uno degli elettrodi e negativamente l'altro. Non appena l'onda comincia a scendere, la forza che agisce sul convertitore diminuisce.

Il silicio ritorna al suo spessore originale e aumenta la distanza tra i due elettrodi. Questo effetto aumenta la potenza elettrica nel convertitore, che viene

immagazzinata e il ciclo ricomincia. L'energia meccanica dell'onda è così convertita in energia elettrica.

• WEM (Wave Energy Module), brevetto internazionale, è un sistema modulare studiato per estrarre energia dalle onde

del mare. In che modo? Ogni modulo è composto da una struttura centrale di acciaio a cui sono collegati, tramite bracci,

sei galleggianti del peso di circa 1.000 kg l’uno (peso che si ottiene grazie al riempimento parziale con acqua), andando

a formare un’immagine simile a quella di un ragno.

Il modulo misura circa 6 m di diametro e pesa 1.400 kg, cui si deve aggiungere il peso dei galleggianti.

•

La struttura centrale contiene all’interno un generatore di 7 kilowatt nominali e viene posizionata a livello del ‘medio-

mare’ (cioè tenendo conto delle maree), fissata (o ancorata) al fondo, in modo da poter resistere a eventuali correnti o

mareggiate.

• I galleggianti, nella fase discendente dell’onda, trasferiscono la loro energia ad un dispositivo interno alla struttura

centrale, tramite i bracci.

• Il dispositivo trasmette a sua volta gli impulsi a un generatore, producendo così energia elettrica.

L’energia ottenuta viene trasferita a terra, tramite cavo marino.

Micro turbine eoliche – S. Francisco

Il solare termodinamico. Tipi di impianto

Concentrazione

dell’energia solare

Il solare termodinamico / Barstow (California) / 34° 52’ N

Il solare termodinamico / Themis (Pirenei - Francia)

Solare termodinamico / Progetto Archimede

Il progetto di rete europea Supergrid. Mare del Nord: 9 campi eolici off-shore per 32 GW (di punta) = 21-22 CTE Nuke

+ bacini idroelettrici Di Svezia e Norvegia (altri 40 GW = 26 CTE Nuke).

Partecipano : Germania, UK, Irlanda, Benelux, Svezia, Norvegia e Danimarca.

L’idrogeno: un nuovo vettore energetico

La produzione di Idrogeno

L’idrogeno: un nuovo vettore energetico

Cella a combustibile PEM

• L’Idrogeno, ottenuto dal metano o da altri idrocarburi, entra nella cella (1) ed incontra una barriera porosa. L’elettrodo a base di platino (anodo) separa (2) l’unico elettrone dall’unico protone costituenti l’atomo di H.

• Mentre gli elettroni vengono trattenuti dell’anodo, gli ioni positivi (protoni) raggiungono l’altro elettrodo poroso (catodo) attraversando l’elettrolita (acido fosforico) (3).

• L’accumulo di elettroni sul primo elettrodo produce differenza di potenziale rispetto al secondo elettrodo, quindi una corrente elettrica (4) quando i due elettrodi vengono collegati.

• Nel catodo si incontrano (5) ioni positivi di H, elettroni ed ossigeno che si combinano formando acqua.

Le celle a combustibile

Sono sicure, pulite, silenziose, compatte e non richiedono molta manutenzione (low

maintenance). Possono essere installate in qualsiasi edificio.

Sono alimentate ad Idrogeno, se questo è ricavato dal gas naturale (anziché dall’acqua), un po’

di CO2 viene prodotta, ma in misura molto minore rispetto a metodi tradizionali (basati su

combustione).

L’efficienza totale, in caso di utilizzo del calore di scarto, qui è del 90%:

50% del potere calorifico in ingresso (dell’idrogeno) diventa elettricità, il 40% calore.

Celle a combustibile

Celle a combustibile

Celle a combustibile

L’idrogeno: un nuovo vettore energetico

Cella a combustibile come batterie

Esempio (Giacomini)