ISTITUTO COMPRENSIVO SAN VENDEMIANO Scuola Secondaria di 1grado G. Saccon

CLASSI 3^C 3^EConcorso Eliopolis. La citt del futuroa.s. 2013-2014 - 1 a edizione -

Sole vs combustibili fossiliNel 1973 in Italia, in seguito alla crisi energetica, si cominciato a guardare con attenzione al Sole come fonte alternativa per la produzione di energia elettrica.In questi ultimi anni il surriscaldamento terrestre sta variando le condizioni climatiche del nostro pianeta.Il Consiglio Europeo ha iniziato ad incentivare forme di energia rinnovabili e pulite che non comportino immissioni di alcun tipo nellatmosfera.

Energie rinnovabili: forme dienergia prodotte dafonti che si rigenerano almeno alla stessa velocit con cui vengono consumateo non sono "esauribili" nella scala dei tempi "umani". Il loro utilizzonon pregiudica le risorse naturali per le generazioni future e sono forme di energia pulita cio non inquinante.SOLE FONTE PRINCIPALEDI ENERGIAL'energia solare l'energiaassociata alleradiazioni solarie rappresenta la fonte primaria di energia sulla Terrache rende possibile lavita.Il Sole in ogni istante illumina la superficie terrestre con 50 milioni di GWATT (quantit migliaia di volte superiore a quella consumata.)

Da questa energia derivano pi o meno direttamente quasi tutte le altre fonti energetiche disponibili quali: icombustibili fossili, il vento, lacqua, labiomassa, le maree.

I colori nella mappa sottostante indicano lapotenzamedia solare che raggiunge la Terra, tenendo conto anche della copertura nuvolosa indicata dai satelliti meteorologici.La scala inwatt/m2 L'area coperta, necessaria per fornire l'energia equivalente alla richiesta primaria di energia attuale, indicata dai dischetti scuri.TW (terawatt) = 1012W Twe (tera watt energia)Irraggiamento annuale in Italia

Vantaggi rinnovabile una fonte gratuita, pulita e inesauribile non produce inquinamento in quanto non si bruciano sostanze che poi rilasciano nellatmosfera gas serra riduce il consumo di combustibili fossili aumenta il valore economico di una casa mette in moto un settore economico in ascesa (green economy) i suoi impianti sono robusti ha costi bassi di manutenzione ha un sistema di installazione modulare e quindi veloce smaltimento costoso produzione discontinua, rendimento non molto elevato superfici occupate elevate alto costo inizialeSvantaggiEnergia solare

Energia solare: usoLenergia solare pu essere usata in molteplici modi, quelli pi usati sono: le celle fotovoltaiche e i pannelli solari termici.I pannelli solari termici possono essere: ad uso domestico per produrreacqua calda nei mini-impianti familiari ad uso industriale per produrre vapore per generare energia elettricaI pannelli fotovoltaici sono utilizzati: ad uso domestico ed aziendale per produrre direttamente energia elettricaUso domestico

Pannelli SOLARITERMICO: riscalda un fluido nell'ambito di un impianto di riscaldamento o produzione di acqua calda. Permette di catturare l'energia solare, immagazzinarla e usarla nelle maniere pi svariate, in particolare ai fini del riscaldamento dell'acquacorrente in sostituzione dellecaldaiealimentate tramitegas naturale.

A CONCENTRAZIONE: riscalda un fluido per generare con un turbo-alternatore energia elettrica (centrali elettriche solari).

FOTOVOLTAICO: converte direttamente in energia elettrica medianteleffetto fotovoltaico utilizzando la necessariaelettronicae talvolta anche sistemi meccanici-automatici adinseguimento solare.

Ibrido: sistema di accoppiamento di un pannello solare termico con un pannello solare fotovoltaico.

Il primo a riconoscere questo fenomeno nel 1888 fu Augusto Righi, fisico italiano di Bolognaanche se si dovettero aspettare gli scritti di Einstein per una formalizzazione del principio fisicoPrincipio fotovoltaico

Tecnologia fotovoltaicaUsando i semiconduttori, i moduli solari fotovoltaici creano potenza convertendo la luce del Sole in elettricit.

Il materiale semiconduttore, pi utilizzato per la costruzione delle celle fotovoltaiche, il silicio cristallino, uno degli elementi chimici pi diffusi sulla crosta terrestre.

Altri materiali usati per la costruzione delle celle fotovoltaiche sono: rame, indio, diselenide , cadmio, telluride

Per rivestire e proteggere gli sottili strati di materiale semiconduttore, la maggior parte delle tecnologie fotovoltaiche utilizza il vetro.Circa l80% del peso di un modulo costituito da vetro.

Ogni cella composta principalmente da due strati: uno carico positivamente e laltro negativamente.Un pannello fotovoltaico costituito da alcune decine di celle di silicio connesse mediante giunti conduttoriQuesto produce un campo elettromagnetico stabile allinterno della cella che convoglia il flusso di elettroniGli strati di alluminio e biossido di silicio costituiscono gli elementi del circuito stesso, permettendo la transizione di corrente.Arriva un fotone (lo strato anti-riflettente favorisce lassorbimento) che interagisce con gli atomi dello strato P (positivo) liberando un elettrone che viene convogliato verso il circuito: ABBIAMO LA CORRENTEIl principio fotovoltaicoLa capacit dei fotoni di estrarre elettroni dagli atomi dettoeffetto fotoelettrico.

La cella fotovoltaica costituita da una lamina di silicio che si presenta in genere di colore nero o blu.

Piccole quantit di celle fotovoltaiche in silicio si trovano in calcolatrici, orologi ecc.

Il rendimento della cella fotovoltaica si ottiene valutando il rapporto tra l'energia elettrica prodotta dalla cella e l'energia dellaradiazione solare che investe l'intera sua superficie.

Centrale fotovoltaicaQuando i fotoni (particelle di energia del Sole) colpiscono una cella fotovoltaica, una parte di energia assorbita dal materiale e alcuni elettroni scorrono attraverso il materiale semiconduttore (opportunamente trattato) producendo una corrente continua.Elementi di una centrale fotovoltaica

Il silicio ha processi di estrazione e lavorazione molto costosi.

Strategie per il futuro:

Espandere il silicio.Alcuni ricercatori della Stanford University, in California, hanno realizzato un chip a base di silicio che possibile espandere meccanicamente (stretchare in gergo statunitense, praticamente stirare il chip in ogni direzione allungandolo) in modo da coprire unarea pi ampia. Questo chip pu arrivare ad essere centinaia di volte pi esteso delle dimensioni di partenza.

Usare le nanotecnologie.La Nanosolar produce celle fotovoltaiche di terza generazione ottenute tramite stampaggio su materiale flessibile di nano particelle in lega di rame, indio, gallio e selenio (CIGS: la loro efficienza del tutto identica allefficienza di quelle al silicio, ma il loro costo si aggira attorno ad un quinto, costo inferiore anche a quello dello sfruttamento del carbone) con un nuovo inchiostro energetico in grado di trasformare la radiazione solare in energia elettrica..

Concentrare i raggi solari (tecnologia CPV).Dal Canada la Emcore Corp, azienda fornitrice di stazioni solari spaziali e sistemi di comunicazione, si lanciata nellapplicazione sul suolo terrestre delle avanzatissime tecnologie prima sperimentate solo fuori dallatmosfera.Il concentratore, con dimensioni di 1 centimetro quadrato, in grado di generare la stessa energia di 500 cm quadrati di celle solari convenzionali.

La tecnologia CPV viene sfruttata da unazienda del nostro territorio trevigiano: UNITEK S.r.l. che lavora in spin-off con il dipartimento di Fisica dellUniversit di Padova.

Una centrale solare orbitale un'ipotetica centrale elettrica costituita da uno o pi satelliti che, tramite celle fotovoltaiche, convertono la luce del Sole in corrente elettrica e poi, tramite un'antenna, trasmettono con microonde o raggi laser l'energia ottenuta. Il vantaggio consiste nella costanza dell'illuminazione e nella mancanza di condizioni atmosferiche (nuvole, pioggia, ecc.) che riducono l'afflusso di energia.

Un grosso problema sar quello della messa in orbita del materiale. All'attuale costo dello Space Shuttle il trasporto costa tra gli 8.000 e gli 11.000 dollari statunitensi per chilogrammo, il prezzo preciso dipender dal numero di lanci necessari per la messa in orbita.Questo modo di acquisire energia solo, per ora, a livello sperimentale.

Per il futuro, si stanno cercando nuovi metodi di trasmissione dei laser verso la Terra, in grado di oltrepassare gli ostacoli tecnici ed economici.

Il pi grande impianto in esercizio situato in California, presso Los Angeles.Possiede 118 pannelli di grandi dimensioni che sfrutteranno il Sole del deserto, con 250 MW di potenza.Potr coprire il consumo di 54.000 abitazioni.FOTOVOLTAICO A CONCENTRAZIONE IN CALIFORNIALacentrale solare USA,attivata nel 2014, aumenter del 50% la portata totale di energia solare a concentrazione installata negli Stati Uniti.

Impianto fotovoltaico a Cremona: nellanno 2011 limpianto, al netto dellenergia utilizzata per lautoconsumo, ha prodotto per la rete nazionale 578.257 kWh di energia elettrica.In Europa, la maggior centrale fotovoltaica sorge ai piedi del Gargano in Puglia (Italia) e si estende su un area di 4000 mq.

I raggi solari, grazie alla lastra di vetro che funge da lente, vengono concentrati e riflessi sulla cella a tripla giunzione ad altissima efficienza.

I CPV (Concentrating PhotoVoltaics) sono pannelli fotovoltaici a concentrazione che offrono maggiore efficienza e risparmio rispetto a quelli in silicio.CPV

I materiali utilizzati nelle celle multigiunzione: riescono a catturare i diversi raggi dello spettro solare: la giunzione superiore (Indio, Gallio, Fosforo) assorbe e converte la radiazione blu la giunzione intermedia (Indio, Gallio, Arsenico) converte in particolare la parte visibile la giunzione inferiore (Germanio) converte la radiazione infrarossaVANTAGGI miglior efficienza (fino al 26%)I nuovi materiali, rispetto il silicio, oppongono meno Resistenza al passaggio dellenergia elettrica anche in presenza di temperature elevate, rendendo il sistema particolarmente adatto alle aree con alti livelli di irraggiamento.

VANTAGGI risparmio di spazio, tempo e risorse Si possono usare materiali riciclati e riciclabili come plastica e alluminio.Si possono usare concentratori in plastica economici.Il fotovoltaico a concentrazione ha benefici fiscali maggiori I moduli costruiti interamente in Italia beneficiano di un ulteriore premio del 10% sugli incentiviSi spreca meno spazio per ospitare linstallazioneLa necessaria pulizia rapida ed economica PROGETTI FUTURIPer migliorare i moduli CPV:il dissipatore diventa struttura;lenergia dissipata in calore pu diventare fonte di riscaldamento di un circuito collegatoLa lastra di vetro riduce comunque lefficienza energetica del pannello perch impedisce al 10% dei raggi di passare.Lefficacia del pannello resa nulla quando il cielo coperto. I pannelli non possono essere installati su tetti a falda

NORMATIVA GREEN ITALIA E EUROPA: stato dellarteLa politica energetica del nostro Paese si rif alla normativa vigente in Europa e, in particolare, agli obiettivi fissati dal Pacchetto clima-energia 20-20-20Dal 28 luglio 2005 il nostro Paese ha introdotto un piano che prevede la remunerazione dellenergia elettrica prodotta dagli impianti fotovoltaici: il Conto Energia Questo conto ha fatto raggiungere cos importanti risultati che stato necessario introdurre nuovi fondi, in quanto essi si sono esauriti prima della scadenza imposta dai decreti.Il Piano d'Azione Nazionale per le energie rinnovabili (PAN), adottato dal Governo Italiano nel giugno 2010, prevede che, entro il 2020, il 26% del nostro fabbisogno energetico venga coperto mediante la produzione di energia rinnovabile

I prezzi di realizzazione degli impianti dovrebbero scendere ulteriormente durante questanno portando, cos, il comparto del solare alla grid parity, cio in una situazione in cui il costo del kwh prodotto dal fotovoltaico minore di quello dacquisto.Bruxelles si spinta oltre con la direttiva 31/2010 e ha stabilito che dal 1 gennaio 2021 tutti i nuovi edifici dovranno garantire prestazioni di rendimento dellinvolucro, tali da non aver bisogno di apporti per il riscaldamento e il raffreddamento, oppure di soddisfarli attraverso le fonti rinnovabili. Il fotovoltaico diventer realmente competitivo con lelettricit prodotta dalle centrali convenzionali!

Lo scopo migliorare le citt con tecnologie sostenibili che permettano: una gestione intelligente del traffico; lo sviluppo di smart grid (gestione della rete elettrica) che incentivino luso di energie rinnovabili; lo sviluppo di smart building (con riduzione di energia e immissioni CO2);SMART CITY: ri-pensare la citt contemporanea.Le tecnologie hanno un ruolo sempre pi importante allinterno delle nostre citt e diventeranno un elemento di uso quotidiano e spontaneo per i cittadini.Da qui al 2020 le citt italiane che vorranno diventaresmart, anche con politiche sociali, avranno degli incentivi statali, una quota di questi sar destinata ai giovani di et non superiore ai 30 anni che vogliano presentare Progetti di Innovazione Sociale.

Vince il GREEN: lenergia rinnovabile ha superato quota 100 teraWattoraLe rinnovabili elettriche, cio fotovoltaico ed eolico nel complesso, in Italia, sono aumentate del 15,5% rispetto il 2012.La produzione da fonti rinnovabili dunque al 38,5% della produzione nazionale.Sul bilancio delle fonti pulite pesa per il costo degli incentivi statali: il rovescio della medaglia dei risparmi crescenti sulla bolletta energetica italiana.Fonte: Corriereconomia Osservatorio Energia luned 27 gennaio 2014

SONO STATI INSTALLATI CONPOSA SU TERRAZZO: 1 impiantoSCUOLA PRIMARIA S. Francesco.POSA RETROFIT: 2 impianti

SCUOLA SECONDARIA DI 1 GRADO G. Saccon; SCUOLA PRIMARIA S. Francesco.IMPIANTI FOTOVOLTAICIIL COMUNE DI S.VENDEMIANO HA INSTALLATO NELLE NOSTRE SCUOLE PANNELLI FOTOVOLTAICI CON POTENZA FINO A 20Kwp (potenza di picco).

SCHEMA FUNZIONAMENTO IMPIANTO FOTOVOLTAICOMODULI FOTOVOLTAICIINVERTERCONTATOREUTENZACONTATORI SCAMBIO/VENDITARETE NAZIONALE DDISTRIBUZIONELINEA ELETTRICASENSO DEL FLUSSO DI ENERGIADALLA RETESENSO DEL FLUSSO DI ENERGIA FOTOVOLTAICAconverte la corrente continua del sistema in corrente alternata per limmissione in rete

DISPLAY INSTALLATO NEGLI ATRI DELLE SCUOLEENERGIA PRODOTTA AL MOMENTO in KWhENERGIA PRODOTTA FINO A QUEL MOMENTO in KWhCO2 NON PRODOTTA E NON IMMESSA NELLATMOSFERAGRID_CONNECTED collegamento con la rete elettrica nazionale. L'energia prodotta viene riversata in rete, conteggiata dal Gestore, il quale lacquista oppure permette di consumarla al momento richiesto. In questo caso sono previsti gli incentivi statali i quali aiutano ad ammortizzare il costo dell'impianto.

Dati ricavati dal display dellimpianto fotovoltaico della scuola G. Saccon nei giorni di febbraioEmissioni di Kg CO2 evitate in 19 giorni

GiorniFEBBRAIOTempo meteorologicoPotenza attuale (energia prodotta al momento KW)Emissioni evitate Kg CO234 Pioggia0.651.7965841658455 Nuvoloso1.56658476 Poco coperto14.22658617 Nebbia1.6165908810 Coperto4.20.8659196595511 Pioggia4.766596212 1314 Sereno19.0816.5117.556599966049660971517 Coperto8.143.95661496617918 Sereno15.96620919 Nuvoloso0.436624420 Coperto2.066624821 Sereno14.7366266

Gli scienziati affermano che abbiamo 10 anni per cambiare il nostro stile di vita per evitare lesaurimento delle risorse naturali ed impedire unevoluzione catastrofica del clima sulla Terra.(fonte: Home di Homeproject 29 luglio 2010)sono risorse inesauribili, parole chiave per uscire dalla crisi economica mondiale e allo stesso tempo salvare il nostro ambiente naturale e la nostra qualit di vita.Cultura, know how, istruzione, ricerca e innovazione

Fino ad oggi, Stati Uniti, Cina, Germania, India e Spagna sono i principali investitori nel settore terziario avanzato dellenergia rinnovabile. Hanno gi creato pi di 2,5 milioni di posti di lavoro in questo settore.(fonte: Home di Homeproject 29 luglio 2010)

Nel corso del 2012 il numero delle imprese trevigiane drasticamente calato, tranne una crescita per il terziario avanzato (pi di 731 imprese in pi da inizio crisi), settore innovativo che si basa sulla ricerca e linnovazione

Bisogna incentivare il terziario ad alto contenuto di conoscenza, che pu costituire un valido sbocco occupazionale per molti giovani ad alta scolarizzazione (fonte: Piano Strategico Provincia di Treviso 2013)Sviluppo eco-sostenibile & Occupazione

Dobbiamo smettere di scavare e volgere lo sguardo in alto:

impariamo a

coltivare il Sole!

3^CBazzo IlariaBedana SaraBet MartinaBin LeonardoBit NicolaBorroni SimonaCettolin FrancescoChirco GiuseppeDa Dalto AnnaDe Toffoli SimoneFurlan FrancescoIzimiuc RoxanaKrmar LukaKrmar MarkoMilanese ChiaraOuarga KarimaPerinot EricaPerinot Irene

A. Apicella (Scienze)C. Cester (Geografia)C. Cettolin (Scienze)A. Cietto (Italiano)V. De Marchi (Italiano)M. Donadon (Arte)R. Pini (Arte)D. Valenti (Sostegno)A. Neglia (Sostegno)M. Sartori (Musica)S. Sorce (Tecnologia)Saccon GuidoTonello DavidVilliv TeresaBajramoski Adnan,Barattin AlessioBarazza AlessiaBin AmbraBit GiovanniBivona SimoneBolzan ManuelCasadoro DanieleCuriale NicoleDa Ronch GianniDal Pos Anita DallAntonia GiorgiaFantuzzi MattiaGobitti FrancescoKrmar MilicaLucchese MartaManente LisaMazzer Serena

3^EDocentiAlunniPiai NicholasSlama Sefi NizarSteffan MatildeSylla MalickTomasella GiuliaZamuner CarlottaZanardo Anita

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