Geotermia e Biomasse

CALORE DELLA TERRA

Geotermia e Biomasse

Fonti di Energia

Rinnovabili e non rinnovabili

Fonti di Energia

L'Alternatore

Energia geotermica

Indice

Storia della geotermia

Biomasse

Rinnovabile = buono?

Le fonti di energia

• Tutto ciò che fornisce energia
• Presenti nell'ambiente
• Due grandi gruppi: rinnovabili e non rinnovabili

LE FONTI RINNOVABILI

• Disponibili in natura
• Praticamente inesauribili
• Fonti alternative ai combustibili fossili
• Indispensabili per il benessere del nostro ecosistema e per la salute degli esseri umani

Tipi di fonti rinnovabili

Energia eolica

Energia geotermica

Energia solare

• calore della Terra
• centrali geotermiche

• vento
• pale eoliche

• calore
• elettricità
• pannelli solari

Energia marina

• maree e moto ondoso
• energia oceanica

Biomasse

Energia idroelettrica

• acqua --> energia cinetica
• onde, cascate, fiumi
• centrali idroelettriche

• materie organiche
• combustibili o energia elettrica
• non inesauribile

LE FONTI NON RINNOVABILI

• Sono risorse limitate che non si riproducono naturalmente
• Sono le più utilizzate per produrre corrente elettrica, riscaldare edifici e far funzionare macchinari e mezzi di trasporto.

Tipi di fonti non rinnovabili

Gas naturali

Petrolio

Fonti nucleari

Carbone

• produzione che supera ogni anno i 4 milioni di tonnellate
• bassi costi energetici
• possibile conversione in liquidi e gassosi

• produzione annua che oltrepassa di buona misura i 2300 miliardi di metri cubi
• elevati costi di trasporto

• Produzione di circa 3,5 miliardi di tonnettate annue
• Principale fonte d'energia

• uranio
• plutonio

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IMPATTO AMBIENTALE DELLE FONTI RINNOVABILI

Contro

Pro

• Inesauribili, pulite e sicure
• Limitano le emissioni di CO2
• Prezzo vantaggioso
• Soddisfano la domanda di energia
• Garanzia di maggiore sicurezza nell'approvvigionamento

• Gli impianti esigono estese aree di installazione

L'Alternatore

L'ALTERNATORE

L'alternatore è una macchina elettrica rotante che sfrutta i campi elettromagnetici come mezzo per trasformare l'energia meccanica in elettrica.

• Statore
• Rotore

Come funziona

1° step

2° step

3° step

I conduttori attivi vengono tagliati dalle linee di forza del campo magnetico generando una f.e.m alternata indotta e prelevata quindi in corrente alternata.

Il campo induttore e quello indotto ruotano sempre in sincornismo fra loro.Nell'induttore si crea un campo magnetico tramite bobine magnetizzanti

Sfruttamento della legge di Faraday:converte l'energia meccanica fornita dal motore primo in energia elettrica

Ma come arriva l'energia a casa?

L’elettricità viene trasportata tramite le reti di trasmissione che attraversano tutta l’Italia per oltre 44mila chilometri e con le reti di distribuzione, che arrivano in modo capillare in ogni angolo del paese con oltre 500mila chilometri di linee Il cammino di un kWh elettrico verso la tua abitazione parte in grandi e piccole centrali, dove l’elettricità viene prodotta tramite un generatore elettrico, o alternatore. Questa viene quindi fatta passare in un trasformatore, che ne modifica i parametri di tensione (voltaggio) e corrente (amperaggio) secondo le esigenze.

Il trasformatore

• È una macchina elettrica che funziona solo in corrente alternata e viene usato per trasferire potenza elettrica da un livello di tensione ad un altro.

• Il trasformatore è costituito da un nucleo magnetico e da almeno due avvolgimenti.
• Gli avvolgimenti sono classificati in base al numero di spire, quello ad alta tensione (AT) con più alto numero di spire (a sezione minore) e quello di bassa tensione (BT) con un minor numero di spire (a sezione maggiore).

Le centrali producono energia con tensioni comprese tra migliaia e decine di migliaia di Volt, mentre il trasporto dell’elettricità avviene dapprima ad alta tensione, poi a media tensione e infine a bassa tensione. Vi è la necessità di elevare la tensione generata nelle centrali fino al valore adatto all’alimentazione delle linee di trasmissione e successivamente di abbassarla ai valori più opportuni per le diverse utilizzazioni.

Il vero viaggio

viene effettuato su tre distinte reti-in alta o altissima tensione -in media tensione -in bassa tensione fino ai contatori delle abitazioni

Il contatore, che è la “porta” attraverso cui entra l’elettricità, è anche la soglia dove terminano le competenze della società distributrice di energia. Dal contatore la corrente arriva fino agli interruttori che servono per accendere le lampadine e gli elettrodomestici.

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Energia geotermica

L'ENERGIA GEOTERMICA

Cos'è l'energia geotermica?

• Calore della Terra
• 3 °C ogni 100 metri
• Fonte stabile e costante
• Riduzione di emissioni inquinanti e CO2

Dove si trova?

• Teoria della "tettonica a zolle"

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Dry Steam

Il vapore caldo del sottosuolo viene convogliato nelle turbine, che danno potenza al generatore

Centrale geotermica

Processi di decadimento nucleare di elementi radioattivi Le acque riscaldate e i vapori vengono intercettati dai pozzi geotermici di estrazione Vapore convogliato in tubazioni (vapordotti) e inviato ad azionare una turbina L'energia viene trasformata in energia meccanica

Centrale geotermica

L'asse della turbina collegato al rotore dell'alternatore, ruotando, trasforma l'energia meccanica in energia elettrica alternata Vapore riportato allo stato liquido in un condensatore Torre di raffreddamento raffredda il condensatore del vapore L'acqua fredda viene utilizzata nel condensatore o reiniettata nelle rocce profonde

Flash

L'acqua calda del sottosuolo viene pompata in un serbatoio più freddo. L'improvviso cambiamento della temperatura crea vapore che dà potenza al generatore

Ciclo binario

L'acqua calda del sottosuolo viene pompata attraverso uno scambiatore di calore, che riscalda un secondo liquido che si trasforma in vapore

Svantaggi

Vantaggi

• Fonte verde e rinnovabile
• Produzione continua
• Produce maggiore quantità di elettricità
• Impianti silenziosi
• Assenza di processi di combustione
• Si può istallare anche a livello domestico
• Consumi bassi e costi di manutenzione minimi

• Difficile individuare i giacimenti
• Impatto paesaggistico
• Odore sgradevole

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L'energia geotermica in Italia

• Settimo posto nella classifica dei dieci maggiori Paesi geotermici con una capacità pari a 944 MW

Potenziale capace di soddisfare oltre il

40%

del consumo interno lordo di energia elettrica

• Larderello-Travale-Radicondoli
• Monte Amiata

Manifestazioni naturali di geotermia

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Soffioni boraciferi

Vulcani

• Violente emissioni di vapore acqueo dal sottosuolo
• Temperature tra i 150 e i 230 °C

Fumarole

• Temperatura di fuoriuscita del magma: tra i 650 e i 1200 °C
• 9% dei vulcani = sottomarino
• 1500 vulcani in attività sulle terre emerse

• Fenomeni di vulcanismo secondario
• Temperature dei gas tra i 100 e i 900 °C
• Il contatto con l'aria genera i caratteristici fumi
• Presenti in prossimità di crateri o fianchi dei vulcani.

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Geyser

• Sorgenti di acqua bollente
• Islanda e Parco Nazionale di Yellowstone (Wyoming)
• Potenti getti di acqua e vapore

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L'energia geotermica nel mondo

USA

3.676 MW

Filippine

Oltre il 27% dell'energia elettrica nazionale

Storia della geotermia

Rapporto dell'uomo con l'energia geotermica

Razionale

Funzionale

Religioso

• Accumulo di osservazioni ed esperienze

• A partire dal 5° secolo in Grecia = formulazione delle prime teorie sulla natura e sulla genesi delle manifestazioni geotermiche

• Bisogno spirituale di credere in forze soprannaturali dimoranti nel sottosuolo
• Tali credenze assunsero in età romana forme di venerazione specifica verso divinità protettrici delle acque termali

• Balneologia termale
• Forme raffinate in epoca etrusca
• Raggiunse l'apice di diffusione nel 3° secolo d.C.

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Sviluppo dell'industria chimica nella zona di Larderello

1828-29

1818

1777-79

Creazione della società di produzione di acido borico, da parte di quattro soci francesi

Innovazione tecnologica: i lagoni a cascata

Scoperta dell'acido borico

1812

1827

Costituzione della prima società di produzione di acido borico

Innovazione tecnologica: il così detto lagone coperto.

Sviluppo dell'industria chimica nella zona di Larderello

1840-45

1925-1960

1842-1900

Progressivo ed accentuato decremento dei tenori di acido borico nei fluidi dei pozzi

Notevole incremento della produzione di miscele boriche

Innovazione tecnologica: la caldaia adriana.

1829-50

1900-44

Rapido aumento della produzione di acido borico

Diversificazione della produzione chimica

Dr. Pietro Ginori Conti

Nominato nel 1903 Direttore Generale della Società Larderello avviò un programma di innovazione tecnologica volto ad ammodernare i processi produttivi dell'industria chimica.Le attività del programma riguardanti la possibilità di produrre energia elettrica da fonte geotermica si svilupparono secondo le tappe seguenti:

NASCITA E SVILUPPO INIZIALE DELL'INDUSTRIA GEOTERMOELETTRICA

1913

1905

1903

Installazione di un motore geotermico prototipo a pistoni

Inizio di ricerche e prove di laboratorio

Entrata in esercizio della prima centrale geotermica del mondo, detta Larderello 1.

1904

1908

Organizzazione e messa in funzione del primo laboratorio geochimico mobile

Installazione di un nuovo motore geotermico

NASCITA E SVILUPPO INIZIALE DELL'INDUSTRIA GEOTERMOELETTRICA

1940-43

1926-30

1914-16

Entrata in esercizio di 4 gruppi da 10MW ciascuno a Castelnuovo Val di Cecina .

Costruzione della prima linea elettrica al mondo alimentata da energia geotermica

Installazione di vari gruppi a Castelnuovo Val di Cecina e Larderello 1

1923

1935-39

Installazione a Serrazzano di un gruppo geotermoelettrico sperimentale da 23 kW

Entra in esercizio della prima grande centrale geotermoelettrica (Larderello 2)

Biomasse

Origine

L’introduzione a questo termine venne alla luce grazie allo zoologo tedesco Reinhard Demoll, il quale le identificò come “la quantità di sostanza costituita da organismi viventi per unità di superficie o di volume”

Cosa sono ad oggi e come mai sono sostenibili

Le biomasse sono classificate tra le risorse energetiche rinnovabili e alternative con un impatto ambientale più basso rispetto alle fonti di energia fossile

Ad oggi difatti con biomasse si intendono i materiali di origine organica utilizzate per produrre energie elettrica e termica

La combustione delle biomasse rilascia una quantità di CO2 in atmosfera pari a quella assorbita dalle piante nel corso della loro vita e pertanto minore rispetto il rilascio delle risorse di origine fossile.

Processi di trasformazione delle biomasse:

Biochimici

Termochimici

Chimico-fisici

Comprendono processi chimici che permettono l’estrazione di oli vegetali grezzi e la loro successiva trasformazione in biocarburanti, come ad esempio il biodiesel.

Comprendono processi che consentono di ricavare energia attraverso reazioni chimiche dovute alla presenza di enzimi, funghi e altri microrganismi che si formano nella biomassa.

Comprendono processi che per l’appunto si basano sull’azione del calore per permettere le reazioni chimiche necessarie a trasformare la materia energetica.

Svantaggi

Vantaggi

• Oltre all’emissioni di CO2 la combustione delle biomasse rilascia anche altre sostanze inquinanti nell’atmosfera.
• Nel bilancio ambientale delle biomasse occorre considerare anche il trasporto dal punto di origine (foresta, ecc) a quello di consumo (centrale termica, ecc).
• A volte devono subire trattamenti preliminari per ridurre l’umidità residua.

• L’utilizzo per scopi energetici valorizza gli appezzamenti boschivi e forestali.
• Derivano dai prodotti della terra. Pertanto sono risorse rinnovabili.
• Possono diventare dopo un’opportuna raccolta differenziata e lavorazione una risorsa economica, andando anche a ridurre il volume dei rifiuti da gestire.
• La produzione di elettricità e calore tramite le biomasse riduce la domanda delle materie prime energetiche tradizionali (carbone, olio, gas).

Come vengono sfruttate in Italia e nel mondo:

La Finlandia

15%

La Finlandia ad esempio è il leader mondiale nell’utilizzo di bioenergia, e al terzo posto in Europa nell’impiego delle fonti rinnovabili.In Finlandia, la bioenergia costituisce 25% del consumo primario energetico del paese, ed è basata, principalmente, sugli scarti combustibili del legno, in quanto l'industria forestiera è una delle attività economiche portanti della nazione.

Fabbisongo energetico totale nel mondo

In Italia

3%

L’impiego delle biomasse in Italia è finalizzato sia alla produzione di energia elettrica che di energia termica: -Nel primo caso si tratta di grossi impianti per la produzione e distribuzione di energia elettrica da combustione di biomasse appositamente progettatiti -Nel secondo caso si tratta dell’uso domestico delle biomasse – produzione di calore per le abitazioni, edifici pubblici, ecc. – tramite l’impiego di caldaie, stufe, camini appositamente studiati per l’uso delle biomasse.

Utilizzo nei paesi industrializzati

40-90%

Fonti energetiche utilizzate dai paesi in via di svilippo

Rinnovabile = buono?

La lotta contro la Geotermia

In realtà la geotermia non è sempre energia pulita e rinnovabile

Le centrali geotermiche di Bagnore ad alta entalpia e tecnologia flash disperdono nell'aria:

• il 43% dell'ammoniaca prodotta in tutta la regione Toscana
• quantità di CO2 superiori a quelle prodotte da una centrale a carbone
• mercurio, arsenico e anidride solforosa

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I rischi che ne conseguono sono:

• Inquinamento di eventuali falde acquifere intercettate nel percorso
• Rischio sismico

• Impatto paesaggistico con conseguente danno economico e d’immagine
• Subsidenza

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NilsKylberg

Nicole Tiberi

Eleonora Karruli

Lorenzo Mancioppi

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