Comuni di Pisa – Cascina Pontedera - Volterra

Provincia di Pisa

Con la collaborazione di: Enel SpA – Belvedere SpA – Scuola Superiore S.Anna – UNIPI – Gerresheimer Spa

___________________________________________________________________________________________________ INIZIATIVA “I GIOVANI, L’ACQUA E L’ENERGIA” - ANNATA 2009-2010 – COMPLESSO POLIFUNZIONALE “A. MACCARRONE” – PISA, 19-04-2010 -

I Pannelli Solari del “Matteotti”

Classe: 3^ OGA BIPSSAR G. Matteotti

di Pisa

CHE COS’ E’ L’ENERGIA?

• L'energia è la proprietà fondamentale della materia che si esprime ogni volta che una forza "entra in azione", o , come si dice in termini fisici, ogni volta che si compie un lavoro;

• Energia = capacita di un corpo di compiere un lavoro

Importanza dell’energia

Senza energia non è possibile nessuna attività.

L’energia = aria come la vita non è possibile senza

l’aria e non se ne riconosce il valore così è per l’energia

LE FONTI DI ENERGIA

Fonti energetiche fossili

• Carbone • Petrolio • Gas naturali

Fonti energetiche non fossili• Energia nucleare • Idroelettrica • Geotermica • Solare• Eolica• Legna, sterco, scarti agricoli • Biogas • Maree, onde

• Gradienti termici marini

LE VARIE FORME DI ENERGIA

• MECCANICA• ELETTRICA• CHIMICA• TERMICA• IDRAULICA• MAGNETICA• LUMINOSA Tutte le forme di

energia sono derivate dal sole: il vento, l’acqua, le piante ….

IL PROBLEMA ENERGETICO

• Limitatezza delle fonti energetiche fossili

• Importanza delle fonti energetiche alternative

• Inquinamento da fonti energetiche

• Uso razionale dell’energia

Conservazione dell’ Energia

• L’ energia di un “Sistema Chiuso” si conserva, non si può creare o

distruggere, ma solo trasformarla.

• Ogni trasformazione energetica avviene in perdita Termica.

Il sole

Dal sole deriv

ano

tutte

le

fonti energ

etiche

È una stellaPer produce radiazione

termiche e luminose

Fusione nucleare

Radiazione solare

Percorso solare a Pisa San Giusto

Principali usi dell’energia solare:

• Pannello solare termico

• Pannello solare a concentrazione

• Motore solare

• Panello fotovoltaico

Pannello solare termico

• utilizza la radiazione solare per scaldare un liquido con speciali caratteristiche, contenuto nel suo interno, che cede calore, tramite uno scambiatore di calore, all'acqua contenuta in un serbatoio di accumulo

CENTRALI SOLARI

• Utilizza una serie di specchi parabolici a struttura lineare per concentrare i raggi solari su un tubo ricevitore in cui scorre un fluido termovettore o una serie di specchi piani che concentrano i raggi all'estremità di una torre in cui è posta una caldaia riempita di sali che per il calore fondono

MOTORE SOLARE

È simile al pannello solare, si raccoglie il calore con degli specchi che viene ceduto a gas come il butano o il freon. Questi gas vaporizzano a temperature non molto elevate. I fluidi mettono in moto una turbina che produce energia elettrica.

Panello fotovoltaico

• La scoperta dell’effetto fotovoltaico è stata fata da Edmond Becquerel (1820-1891).

• Becquerel stava effettuando esperienze con una cella elettronica in cui erano immersi due elettrodi di platino, quando scoprì che l’intensità della corrente aumentava se si esponeva la cella alla luce del sole.

Conversione fotovoltaica

• La conversione diretta dell’energia solare in energia elettrica, realizzata con la cella fotovoltaica utilizza il fenomeno fisico dell’interazione della radiazione luminosa con gli elettroni di valenza nei materiali semiconduttori, denominato effetto fotovoltaico.

• Fino a oggi il materiale maggiormente utilizzato nella costruzione delle celle fotovoltaiche è stato il silicio cristallino.

• Le celle in silicio se colpite dalla luce rilasciano elettroni.

Campo fotovoltaico

STORIA• 2001: iniziativa dell’Assessorato all’Ambiente e

all’Energia della Provincia di Pisa

• Appalto nel dicembre 2001• Potenze fra 1kWp e 20kWp • Obbligo di connessione alla rete • Inizio lavori: giugno 2002• Fine lavori: agosto 2002• Costo euro 155.100,00• Costo unitario euro / kwp 7.750,00• Contributo ministeriale 105.750,00• Quota provincia 49.350,00

Istallazione su copertura piana

mediante strutture in acciaio appoggiate

Collegamento alla rete Enel (scambio sul posto)

240 moduli, potenza nom, unitaria 85Wp, potenza nominale

complessiva 20,4kWp, 151 mq di superficie netta, 350 mq di

superficie occupata

Produzione energica attesa: 20.000 kWh/anno

Produzione energetica registrata 24,593

kWh/anno

Campo fotovoltaico

• Campo fotovoltaico: composto da n.2 stringhe in parallelo

N. moduli 40─Potenza 3400Wp─Tensione max 360V─Corrente max 9.44°─Superficie 24.8mq L’intero generatore conta 6 campi FV

Generatore Generatore fotovoltaicofotovoltaico ModuloModulo- Potenza 85Wp- Potenza 85Wp- Tensione Max 18V- Tensione Max 18V- Corrente Max 4.72°- Corrente Max 4.72°- Superficie 0.62mq- Superficie 0.62mq Stringa (moduli in serie)Stringa (moduli in serie)- N. moduli 20- N. moduli 20- Potenza 1700Wp- Potenza 1700Wp- Tensione Max 360V- Tensione Max 360V

Ad ogni quadro sono connessi 3 campi

Componenti:

6 sezionatori di stringa

3 interruttori di inverter

scaricatori per sovratensioni atmosferiche

Dimensionamento strutturale

• Struttura in acciaio zincato• Zavorre in collegamento

cementizio• Zavorra anteriore 150Kg• Zavorra posteriore 300Kg

Costi a confrontoMWH:

Ore di utilizzo all’anno degli impianti

Costo senza Co2

(euro x MWh)

Costo della Co2

(euro x MWh)

Costo totale

(euro x MWh)

Eolico 1.800- 2.100 66- 101 0 66- 101

Fotovoltaico 1.000- 1.400 255- 607 0 255-607

Solare termodinamico 2.000- 2.700 193-362 0 193- 362

Gas ciclo combinato 4.500- 6.500 52- 133 9- 18 61- 151

Carbone 5.000- 7.500 38- 83 19- 38 57- 121

nucleare 7.600- 8.000 44- 67 0 44- 67

Vantaggi

• Estrema semplicità impiantistica• Emissioni (quasi) 0 durante l’esercizio• Costi di gestione e manutenzione ridotti

Svantaggi

• Rendimenti ridotti• Costi di realizzazione

• Consumo di suolo rilevante• Energia solare intermittente,

variabile

Futuro

Reti intelligenti per sfruttare vento e sole