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Tesina di tecnica - Energia solare

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Simon Ferr

on 7 June 2013

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Transcript of Tesina di tecnica - Energia solare

Energia solare Cos'è l'energia solare? La luce del sole è una radiazione elettromagnetica formata da fotoni, particelle elementari di energia luminosa. Essa nasce dalla reazione di fusione nucleare che avviene nella massa del sole, nel quale atomi di idrogeno si trasformano in atomi di elio: la parte di massa che sparisce si trasforma in energia liberata, che fuoriesce nello spazio infinito. Il nostro pianeta raccoglie una frazione di questa energia.
Le radiazioni emesse dal sole forniscono al tempo stesso luce e calore e sono utilizzate in due modi:
• la luce per produrre elettricità con pannelli fotovoltaici;
• il calore per riscaldare l’acqua con i pannelli solari.
Si parla pertanto di solare termico e di solare fotovoltaico. Il solare termico sono i pannelli solari che scaldano l’acqua per usi domestici.
Nel pannello c’è una piastra nera assorbente con i tubi dove circola un fluido (di solito una miscela di acqua e antigelo). Questa assorbe il calore e lo porta nel serbatoio che contiene l’acqua da riscaldare. Esistono due tipi di collettori:
• il pannello vetrato è il modello più semplice e serve per riscaldare l’acqua per usi sanitari;

• il pannello a tubi sottovuoto ha un alto rendimento e può anche integrare l’impianto di riscaldamento invernale delle case. Il solare termico È una scatola piana che contiene al suo interno l’assorbitore, una lastra metallica saldata con tubi di rame verniciati di nero.Il coperchio è di vetro trasparente, così la luce entrando colpisce l'assorbitore e diventa calore che resta intrappolato come in una serra. Il calore scalda il fluido circolante che lo trasferisce a un serbatoio. Un metro quadrato di pannello può produrre 50 litri di acqua calda a 40-60 °C a seconda della stagione e dell’esposizione. Il pannello è formato da molti tubi di vetro disposti uno accantoall’altro. Ogni tubo di vetro ha all’interno un tubicino di rame verniciatodi nero dove circola il fluido. Tra i due tubi concentrici èstato creato il vuoto, così il raggio di sole colpisce le alette del tubicinodi rame dove il calore resta imprigionato (il calore non sipropaga nel vuoto).Il liquido circolante si scalda rapidamente e può trasferire il calorea un serbatoio, o integrare l’impianto di riscaldamento invernale. Questa centrale elettrica è una piattaforma coperta da migliaia di specchi parabolici disposti per file parallele su strutture fisse. Per circa otto ore al giorno essi riflettono i raggi del sole su un lunghissimo tubo ricevitore, collocato lungo l’asse del fuoco, dove circola un liquido che assorbe il calore. Nell’edificio della centrale il calore viene trasferito all’acqua che diventa vapore in pressione e aziona il gruppo turbina- alternatore. C’è anche una caldaia dove si brucia il metano (o il gasolio) per generare il vapore quando manca il sole. La centrale può avere una potenza di 40 MW, che può servire una piccola città di circa 30.000 abitanti, ed è collegata alla rete nazionale. È la centrale più promettente per l’alto rendimento e i costi contenuti. Solare termodinamico a concentrazione Gli specchi hanno il profilo di una parabola, con il tubo ricevitore posto sul fuoco.
Sono montati su una struttura metallica fissa, orientata verso sud. Ogni fila ha un grosso tubo di uscita che porta il calore all’edificio della centrale. Il collettore parabolico è quello col maggior rendimento e minore costo, rispetto allo specchio piano e al fotovoltaico. Lo specchio parabolico Pannello a tubi sottovuoto Pannello vetrato Centrale solare a specchi piani Questa centrale elettrica è una piattaforma coperta da centinaia di eliostati, grandi pannelli ricoperti da specchi piani. Ogni eliostato è montato su un grosso gambo cilindrico dove c’è il meccanismo per inseguire il sole per circa otto ore al giorno. Tutti gli specchi riflettono la luce su una grande caldaia posta in cima a una torre, dove si formano le altissime temperature (anche a 500 °C) che producono il vapore.
Il vapore in pressione entra nell’edificio della centrale dove aziona il gruppo turbina-alternatore.
Nel 2007 è stata inaugurata la centrale di Siviglia da 11 MW. Il solare fotovoltaico Il fotovoltaico è la tecnologia per produrre energia elettrica direttamente dal sole. Quando la luce colpisce una cella fotovoltaica, che è una lastrina di vetro blu scuro, dai due fili estremi esce una corrente continua. Collegando molte celle in serie si ottiene qualunque potenza.Il modulo fotovoltaico è l’unità pratica di montaggio, cioè il pannello che contiene le celle. Il modulo base ha una potenza di 50 watt, un modulo più grande di 200W.L’impianto più diffuso è formato da 20 o 30 m2 di moduli, che vengono integrati nelle facciate e sui tetti degli edifici e forniscono una potenza di 2-3 kW di picco. Questa centrale elettrica è una piattaforma con centinaia di enormi pannelli disposti per file parallele, orientati nella stessa direzione. Ogni pannello ha un sostegno e un meccanismo per seguire il movimento del sole. Le migliaia di moduli sono collegati in serie per generare una grande potenza, anche di 10MW. La centrale funziona in media 8 ore al giorno, può servire una piccola città di 5- 10 000 abitanti ed è collegata alla rete nazionale che fornisce l’energia quando manca il sole. La centrale fotovoltaica Solare ed ambiente La luce del sole è la fonte di energia pulita, rinnovabile ed inesauribile per eccellenza. Tuttavia è una fonte molto diluita e servono vasti territori per raccoglierla in quantità significative. L’energia del sole è abbastanza intensa solo per otto ore al giorno, di conseguenza il fotovoltaico e il solare termico non possono sostituire al 100% la produzione di energia elettrica. Però possono contribuire a ridurre l’emissione di CO2 evitando di costruire nuove centrali termoelettriche a carbone o a gas.
Le applicazioni più promettenti sono gli impianti integrati negli edifici, sia per abitazione che industriali.
Facciate e tetti coperti con moduli fotovoltaici e pannelli solari termici per riscaldare l’acqua e gli ambienti, contribuiscono in forma «diffusa», ma determinante alla difesa dell’ambiente.
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