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- 1. E N E R G I A E S O S T E N I B I L I T Energia idroelettrica e mareomotrice Fedele Alice Febbo Mary
- 3. Indice Introduzione e centrali idroelettriche 1ENERGIA IDROELETTRICA Classificazioni in base al tipo 4ENERGIA MAREOMOTRICE Vantaggi e svantaggi 2ENERGIA IDROELETTRICA 3ENERGIA IDROELETTRICA Introduzione, origini e tecnologia dell'energia mareomotrice ENERGIA MAREOMOTRICE ENERGIA MAREOMOTRICE 5 6 Centrali mareomotrici e idrogeneratori Energia mareomotrice nel mondo e in Italia
- 5. Introduzione Lenergia idroelettrica 竪 una forma di energia alternativa che si ricava da fiumi e laghi attraverso condotte forzate che sfruttano il movimento generato dalle masse dacqua in caduta. Oggi 竪 considerata una forma di energia pulita e rinnovabile in quanto non 竪 responsabile di emissioni nocive nellatmosfera e non 竪 soggetta ad esaurimento, per questo 竪 una delle fonti energetiche pi湛 vantaggiose. ARGOMENTO 1
- 6. Una centrale idroelettrica 竪 un insieme di opere di ingegneria idraulica posizionate in una certa successione, accoppiate ad una serie di macchinari elettrici idonei (es. alternatore e trasformatore) allo scopo di ottenere la produzione di energia elettrica da masse d'acqua in movimento. ARGOMENTO 1 CENTRALI IDROELETTRICHE L'acqua viene prelevata e fatta confluire in un bacino di carico e tramite un sistema di condotte raggiunge la centrale idroelettrica, dopodich辿 l'acqua viene scaricata attraverso un canale di scarico e immessa nuovamente nel corso d'acqua. Cosa sono? Come funzionano?
- 8. ARGOMENTO 1 Le centrali idroelettriche sfruttano la movimentazione di grandi masse dacqua attraverso il salto che si genera da un dislivello: una certa quantit viene prelevata ad una determinata quota per essere restituita, senza alcuna alterazione chimico fisica, ad una pi湛 bassa. Lenergia potenziale dellacqua viene cos狸 trasformata in energia cinetica che, nel compiere il suo salto, mette in movimento rotatorio la turbina collegata a un generatore di corrente, detto anche alternatore, che produce a sua volta energia elettrica.
- 9. Le centrali si classificano in base a diverse tipologie di impianto 1- Centrali ad acqua fluente Classificazione in base al tipo ARGOMENTO 2 2- Centrali a bacino 3- Centrali con impianti ad accumulo Sfruttano la portata naturale di un corso d'acqua, posto su due livelli diversi Si basa sull'utilizzo di un bacino idrico, che pu嘆 essere naturale o artificiale. Prevedono l'utilizzo di due serbatoi collocati a quote differenti, uno a monte e uno a valle.
- 10. 1- Centrali ad acqua fluente ARGOMENTO 2 Come funzionano? L'acqua viene prelevata e fatta confluire, tramite un canale che filtra eventuali rifiuti, in un bacino di carico. Percorre poi un dislivello attraverso una condotta in pressione e arriva nella sala macchine della centrale idroelettrica. All'interno della sala macchine troviamo la turbina e il generatore elettrico rotante; la turbina ruota grazie alla spinta dell'acqua si possono avere diverse tipologie di turbine: le Francis e le Kaplan.
- 11. 1- Centrali ad acqua fluente ARGOMENTO 2 Come funzionano? Dopodich辿, l'acqua viene direzionata in un canale di scarico e immessa nuovamente nel corso d'acqua. La potenza sviluppata da questi impianti dipende dalla portata del corso d'acqua e dal cosiddetto salto, ovvero il dislivello tra la quota da cui viene prelevata l'acqua e quella a cui viene restituita.
- 12. 1- Centrali ad acqua fluente ARGOMENTO 2 Esempi ad Airole (IM) a Bevera (IM) a Millesimo (SV)
- 13. 2- Centrali a bacino ARGOMENTO 2 Come funzionano? Si basa sull'utilizzo di un bacino idrico, che pu嘆 essere naturale o artificiale. L'acqua viene prelevata dal bacino e fatta confluire in un sistema di condotte, fino a raggiungere la sala macchine, dove la turbina comincia a ruotare. In seguito, l'acqua viene fatta defluire in un canale di scarico e immessa nuovamente nel corso d'acqua.
- 14. 2- Centrali a bacino ARGOMENTO 2 Riassumendo... Gli impianti idroelettrici a bacino permettono di avere un controllo sui flussi d'acqua, riuscendo cosi a regolarne il deflusso in base alle esigenze in determinate ore della giornata, o in determinati periodo dell'anno. Per questo motivo sono conosciuti anche come impianti idroelettrici a deflusso regolato.
- 15. 3- Centrali di pompaggio, o ad accumulo ARGOMENTO 2 Come funzionano? Attraverso un sistema di pompaggio, durante le ore in cui la richiesta 竪 minore, l'acqua viene trasferita dal bacino a valle a quello a monte. Dal bacino a monte l'acqua viene prelevata e fatta confluire nella condotta forzata e raggiunge la sala macchine della centrale idroelettrica, dove la turbina ruota grazie alla spinta dell'acqua. In seguito, l'acqua viene fatta defluire nel bacino a valle
- 16. 3- Centrali di pompaggio, o ad accumulo ARGOMENTO 2 Come funzionano? Durante il periodo in cui la richiesta 竪 molto bassa, la centrale riporter l'acqua nel bacino di monte, mediante una turbina che funzioner da pompa, assorbendo cosi energia dalla rete elettrica. In questo modo si puo far fronte, in sicurezza. alla maggiore richiesta di energia, ad esempio nelle ore diurne, potendo riutilizzare la stessa acqua pompata nelle ore a basso consumo per ovviare ai cosiddetti picchi di domanda. Si contribuisce, in questo modo, alla sicurezza del sistema elettrico.
- 17. ENERGIA IDROELETTRICA E CENTRALI Vantaggi Lenergia idroelettrica 竪 una forma di energia che l'umanita utilizza e sfrutta da sempre. Lidroelettrico 竪 rinnovabile, cio竪 inesauribile fino a quando continuer a funzionare il ciclo dellacqua. Fornisce un contributo importante nella lotta al cambiamento climatico, perch辿 evita luso di combustibili fossili e riduce le emissioni di anidride carbonica, gas climalteranti e polveri sottili, contrastando linquinamento e l'effetto serra. ARGOMENTO 3
- 18. La fonte piu economica nel complesso, l'energia dell'acqua 竪 quella che costa di meno in assoluto. 01 Basse emissioni indirette Le emissioni sono quasi del tutto irrisorie negli impianti pi湛 moderni. 03 Enorme energia Le grandi masse d'acqua che si trovano ad alta quota sono dotate di una notevole quantita di energia potenziale. 02 Adatta al fabbisogno Il flusso dell'acqua puo essere facilmente controllato in base al fabbisogno di energia 04 Da una mano all'ambiente Puo offrire vantaggi all'ambiente stesso, in quanto avere piu acqua disponibile nei bacini arricchisce la vegetazione. 05 Sempre pi湛 per i privati Il mini-idroelettrico, con impianti di piccole dimensioni a uso domestico, si sta diffondendo sempre di pi湛. 06 ARGOMENTO 3
- 19. ENERGIA IDROELETTRICA E CENTRALI Svantaggi Tra gli svantaggi ci sono gli elevati costi di investimento e, soprattutto il possibile impatto ambientale anche grave. I danni ambientali, anche se controllati, non possono mai essere del tutto eliminati: creare un bacino l狸 dove non ce nera uno porta come prima cosa una modifica degli ecosistemi locali. Secondariamente, deviano i corsi dacqua da zone molto ampie a canali e invasi circoscritti, sottraendo in alcuni casi lacqua a intere popolazioni, piante e animali degli ambienti circostanti. ARGOMENTO 3
- 20. Linfrastruttura si trova nella provincia di Hubei, in Cina, 竪 stata costruita sul fiume Azzurro e ha unaltezza di 185 metri per una lunghezza complessiva che supera i 2,3 chilometri. In seguito al riempimento del bacino, negli ultimi anni si sono verificate diverse frane di fango nei pressi del grande lago artificiale, che hanno messo in pericolo le popolazioni della zona. ARGOMENTO 3 IL CASO DELLA DIGA DELLE TRE GOLE Per la creazione del bacino sono stati sommersi pi湛 di 1300 siti archeologici (tra i quali Baiheliang), 13 citt, 140 paesi e 1352 villaggi che hanno comportato il trasferimento di circa 1,4 milioni di abitanti (sono 116 le localit finite direttamente sott'acqua).
- 21. ARGOMENTO 3 IL CASO DELLA DIGA DELLE TRE GOLE
- 23. Introduzione Lenergia mareomotrice 竪 una forma di energia ricavata dai naturali movimenti dellacqua derivanti dalle Essa rappresenta una fonte di energia rinnovabile e alternativa alle fonti fossili. maree. ARGOMENTO 4
- 24. Origini dell'energia mareomotrice Lintuizione di generare energia dal mare risale alla fine del XVIII secolo con il rilascio dei primi brevetti. Il primo, depositato per ricavare energia dal movimento delle onde del mare, risale al 1799. Ma solo recentemente, a causa del riscaldamento globale e dellesaurimento delle riserve fossili, linteresse per lenergia che proviene dal mare ha ripreso quota. ARGOMENTO 4
- 25. Diverse sono le tecnologie che utilizzano l'acqua del mare come forza motrice o che sfruttano il suo potenziale chimico o termico. Queste le fonti: ONDE MAREE CORRENTI MARINE GRADIENTI DI TEMPERATURA GRADIENTE DI SALINITA' Il meccanismo che alimenta una centrale che produce energia mareomotrice, prevede che il flusso dellacqua la conduca verso un bacino, in cui viene raccolta per poi passare attraverso dei tunnel, naturali o artificiali. Mano a mano che lacqua scorre acquista velocit, muovendo delle turbine collegate ai generatori elettrici. Il passaggio dellacqua provoca la trasformazione dellenergia mareomotrice in energia meccanica, mentre un generatore provvede alla trasformazione in energia elettrica. TECNOLOGIA DELL'ENERGIA MAREOMOTRICE ARGOMENTO 4
- 26. Come ricavare energia dalle maree Ecco le principali modalit per ricavare energia dalle maree: CENTRALI MAREOMOTRICI - Si tratta di sistemi a barriera, con un rilevante impatto ambientale, che si basano sullo spostamento orizzontale di grandi masse dacqua. IDROGENERATORI- Si tratta di turbine marine galleggianti, a basso impatto ambientale, che sfruttano lenergia cinetica contenuta nella corrente di acqua, per produrre energia elettrica. ARGOMENTO 4
- 27. Le centrali mareomotrici funzionano grazie ai cosiddetti "sistemi a barriera", cio竪 delle strutture piuttosto simili alle dighe. CENTRALI MAREOMOTRICI Durante l'alta marea si riempie un bacino (naturale o artificiale); durante la bassa marea, invece, l'acqua in uscita viene convogliata verso delle turbine, il cui movimento genera elettricit. Alcuni sistemi a barriera in realt presentano turbine in entrambe le direzioni, capaci quindi di produrre elettricit sia durante l'alta che la bassa marea. Cosa sono? Come funzionano? ARGOMENTO 5
- 29. In Francia, dal 1966, 竪 attiva la prima centrale mareomotrice al mondo che sfrutta proprio il dislivello dellacqua che si forma tra lalta e bassa marea. E la Rance Tidal Power Station, che si trova tra Saint Mal嘆 e Dinard, sulla Manica, alla foce del fiume Rance ed ha una potenza di 240 MW. Nella centrale, una lunga diga a gravit sbarra il deflusso delle acque chiudendo lestuario del fiume, per cui si forma un bacino che viene riempito durante lalta marea. Quando arriva la bassa marea il dislivello tra i due lati della diga raggiunge i 13 metri. Si fanno allora defluire le acque della Rance nellOceano, attraverso 24 giganteschi collettori dove sono alloggiate altrettante turbine Kaplan a bulbo, con una potenza complessiva di 500 MW. La prima centrale mareomotrice ARGOMENTO 5
- 30. Questa tecnologia 竪 molto costosa e comporta un rilevante impatto ambientale, specialmente per quanto riguarda la flora e la fauna presenti nel bacino. Strutture di questo tipo contribuiscono anche ad alterare il corso delle correnti marine e ad aumentare la torbidit del bacino, cio竪 la quantit di particelle sospese all'interno dell'acqua. Per ridurre l'impatto ambientale 竪 anche possibile costruire delle lagune, cio竪 delle aree in prossimit della costa che vengono recintate a questo scopo. In questi casi l'impatto 竪 ridotto perch辿 il bacino ha una grandezza minore, ma allo stesso tempo anche l'output energetico ne risentir negativamente. Impatto ambientale ARGOMENTO 5
- 31. Gli idrogeneratori si presentano nella maggior parte dei casi come turbine, simili a quelle eoliche. Queste strutture vengono solitamente installate sui fondali marini, in aree dove 竪 presente una forte escursione mareale. Bisogna per嘆 considerare che: l'acqua delle correnti di marea pu嘆 tranquillamente raggiungere i 3 m/s e l'acqua 竪 molto pi湛 densa dell'aria. Per questi motivi le turbine mareomotrici sono costruite per essere molto pi湛 resistenti rispetto a quelle eoliche e, di conseguenza, sono pi湛 costose. D'altra parte per嘆, a parit di grandezza, permettono di generare pi湛 energia rispetto ad una pala eolica. Rispetto alle centrali mareomotrici, gli idrogeneratori hanno un costo e un impatto ambientale minore e non richiedono escursioni mareali cos狸 grandi, rendendole pi湛 versatili. IDROGENERATORI Cosa sono? ARGOMENTO 5
- 32. TURBINE AD ASSE ORIZZONTALE TURBINE AD ASSE VERTICALE Esempi di alcune tipologie di turbine ARGOMENTO 5
- 33. L'energia mareomotrice nel mondo Al momento il Paese leader nell'industria mareomotrice 竪 il Regno Unito: qui vengono condotte la maggior parte delle ricerche in questo campo e, attualmente, 竪 il Paese con il maggior numero di progetti attivi circa la met di tutta l'energia mareomotrice prodotta in Europa 竪 inglese. Al momento il MeyGen, in Scozia, 竪 l'impianto maremotrice pi湛 grande del mondo. Ha una potenza di 252 MW che per嘆, al termine della sua costruzione, potr raggiungere i 398 MW. ARGOMENTO 6
- 34. Gli impianti mareomotrici in Italia Anche in Italia, abbiamo qualche esempio di impianto mareomotrice: uno di questi 竪 la turbina Kobold a Messina. Ancorata sul fondale dello Stretto, 竪 costituita da tre pale per un diametro complessivo di 6 metri. La turbina 竪 in grado di generare annualmente 21 mila kWh di energia elettrica. Un secondo esempio 竪 quello del Porto di Civitavecchia che ha predisposto due dispositivi chiamati rispettivamente REWEC3 e WAVESAX, capaci di produrre energia a partire dal moto ondoso. ARGOMENTO 6