I.T.I.S. “G. Marconi” Nocera Inferiore (SA) Classi 4C -5C –5B .L’ Enel e le sue società

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Stage sulle fonti rinnovabili 9-19 Dicembre 2003 23-27 Febbraio 2004

I.T.I.S. G. Marconi

Nocera Inferiore (SA)

Classi 4C - 5C 5B

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Energia AlternativaL'attuale concezione comune d'energia si limita alle fonti classiche utilizzate negli ultimi 80 anni. L'abitudine di premere un bottone, di accendere un fornello senza chiedersi cosa renda questo possibile ha allontanato l'uomo dalla comprensione del bisogno.

Il sistema si "nutre" con poche forme d'energia, la piimportante il petrolio seguito dall'energia nucleare, che attualmente non viene sfruttata in Italia.

L'esaurimento di queste fonti d'energia naturale non rinnovabili a breve, il continuo aumento del consumo, lo spreco, il pericolo nella gestione dell'energia atomica e la difficolt nello smaltirne i derivati ci inducono a guardare con interesse alle fonti d'energia alternativa.

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Lenergia alternativa si basa su fonti di energia naturale rinnovabile a breve che anche se possono risultare piscomode e un po' pi onerose di quelle tradizionali presentano vantaggi, sia nei confronti dellecosistema e dellambiente che nei confronti del sistema economico del nostro paese, in quanto contribuiscono, anche se in minima parte, a ridurre la dipendenza dai paesi stranieri per lacquisto di combustibile per la produzione di energia elettrica con i sistemi convenzionali.

Inoltre lItalia, aderendo al protocollo di Kyoto, si impegnata a ridurre entro il 2010 le emissioni di CO2 in atmosfera, progettando nuovi impianti per la produzione di energia elettrica da fonti alternative

(Per ogni KWh prodotto da fonte rinnovabile non si immette in atmosfera circa 1 kg di CO2).

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L Enel e le sue societ satellite pongono tra i loro obiettivi principali lo sfruttamento di tali fonti per la produzione dellenergia elettrica e lindividuazione di nuovi siti per la creazione di nuove centrali :

Idroelettriche

Eoliche

Fotovoltaiche

Geotermoelettriche

Elettriche da biogas o da biomasse

Le possibili fonti alternative come acqua, vento, sole, terra, biomasse, biogas, se disponibili con la giusta caratterizzazione, sono utilizzabili per generare energia elettrica.

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Energia IdroelettricaChe cos un impianto idroelettrico?

un impianto che produce energia elettrica sfruttando lenergia potenziale di masse dacqua in movimento.

I parametri fondamentali, di cui tener conto, per la produzione di energia elettrica sono:

Portata della massa dacqua da sfruttare (Q in m3/s)

Altezza o salto motore (H in m)

In base a questi due valori possibile calcolare la potenza in KW di un impianto di produzione:

P = 8 x Q x H Dove 8 un fattore che tiene contodel rendimento e della capacit della turbina a convertire energia idraulica in meccanica

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Centrali IdroelettricheTrasformano lenergia potenziale di una quantit dacqua (Q) accumulata in un bacino naturale o artificiale, posto ad una certa altezza (H) dall impianto di produzione in energia elettrica.

Bacino Superiore

Diga

Condotta Forzata

Turbina

Generatore

Trasformatore

Bacino Inferiore

Linea di Trasmissione

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Perch presenta molteplici vantaggi, tra i quali :

1. Produzione di energia elettrica utilizzando una fonte di energia pulita

2. Nessuna emissione di sostanze inquinanti nellecosistema

3. Nessuna emissione di anidride carbonica (CO2) nellatmosfera

4. Indipendenza dalle fonti energetiche estere

Perch utilizzare un impianto idroelettrico?

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Classificazione degli impianti

In base alla tipologia impiantistica:

1. Impianti ad acqua fluente

2. Impianti inseriti in un canale

3. Impianti a deflusso regolato

4. Impianti di accumulazione mediante pompaggio

In base alla potenza installata, si dividono in:

Impianto idroelettrico con potenza superiore ai 10 Mw (dalle quali deriva un notevole impatto ambientale);

Impianto mini-idroelettrico con potenza installata minore di 10 Mw (impatto ambientale notevolmente ridotto).

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Classificazione degli impianti

Gli Impianti ad acqua fluente non dispongono di alcuna capacit di regolazione degli afflussi, quindi la portata sfruttata corrisponde a quella del corso d'acqua sfruttato. Di conseguenzala produzione dipende dalla disponibilit del corso d'acqua; se la sua portata raggiunge il livello minimo consentito cessa la produzione di energia elettrica;

Gli Impianti inseriti in un canale o in una condotta per approvigionamento idrico sono impianti che recuperanol'energia, che altrimenti verrebbe dissipata, all'estremo pibasso della tubazione per l'approvigionamento dellacqua potabile nelle citt. Si ha cos un recupero energetico, che pu essere effettuato anche in altri tipi di impianti: sistemi di canali di bonifica, circuiti di raffreddamento di condensatori, sistemiidrici vari (sono impianti di piccola potenza).

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Classificazione degli impianti

Gli impianti di accumulazione mediante pompaggio sono impianti a doppio bacino che ricavano la disponibilit di acqua nel bacino superiore mediante sollevamento con pompe dal bacino inferiore. Questo tipo di impianto si usa dove la disponibilit naturale di acqua scarsa. I due bacini sono collegati da condotte forzate nelle quali, nelle ore di maggior richiesta, circola acqua usata per la produzione di energia elettrica; mentre nelle ore di minor richiesta la stessa viene risollevata dal serbatoio inferiore mediante pompe.

Gli Impianti a deflusso regolato (a bacino) sono provvisti di una centrale ai piedi di una diga che contiene il bacino;Le portate utilizzate dalla centrale dipendono dalla capacitdi invaso che ha il corso d'acqua che alimenta il bacino.

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Componenti di un impianto idroelettrico

1. Turbine

2. Moltiplicatori di velocit

3. Pompe (Solo negli impianti di accumulazione per pompaggio)

4. Generatori

5. Quadri di controllo e di potenza

6. Quadri dautomazione

7. Trasformatore

8. Organi di scarico

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Turbina

La turbina trasforma lenergia cinetica e potenziale dellacqua in energia meccanica

Classificazione :1. pelton

2. turgo

3. cross-flow

4. francis

5. kaplan e ad elica

6. turbine a bulbo

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I criteri di scelta della turbina tengono conto dei seguenti parametri :

1.salto e portata dellacqua da turbinare (H;Q)

2.velocit di rotazione

3.problemi di cavitazione

4.costo

In funzione alla portata e al salto, del corso dacqua, esistono dei grafici e delle tabelle che permettono la scelta esatta della turbina.

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MOLTIPLICATORE DI VELOCITA

Viene utilizzato con turbine di piccola potenza per raggiungere la velocit standard degli alternatori (750-1500 rpm)

POMPE (nelle centrali di accumulazione per pompaggio)

Le pompe trasformano lenergia cinetica, che mette in rotazione la turbina, in energia potenziale idraulica, portando lacqua ad un livello superiore a quello di alimentazione

GENERATORI

Asincrono

Sincrono

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GeneratoriI generatori trasformano lenergia meccanica di rotazione, della

turbina, in energia elettrica.

In base alle potenze da fornire si usano :

1. Generatori sincroni (Alternatori)

(Generano energia ad una tensione, frequenza ed angolo di fase costante grazie ad un apparato di eccitazione associato ad un regolatore di tensione. Si utilizzano per la produzione di grosse potenze, >3 MW. Generano tensione anche a vuoto e vengono accoppiati alla rete quando i parametri di tensione e frequenza sono uguali a quelli della stessa rete);

2. Generatori asincroni

(Sono semplici motori ad induzione, senza possibilit di regolazione della tensione. Si usano per la produzione di piccole potenze e devono essere necessariamente collegati alla rete nella quale laloro potenza rappresenta una percentuale trascurabile del carico di sistema).

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QUADRI DI CONTROLLO E DI POTENZA

Sono dei dispositivi inseriti tra il generatore e la linea.

Essi controllano il funzionamento della macchina, la proteggono, la mettono in parallelo con la rete o la staccano in caso di guasto. Il controllo viene realizzato mediante la misurazione :

1. di tensione

2. dellintensit della corrente

3. della frequenza

4. dellenergia prodotta dal generatore

5. del fattore di potenza

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QUADRI DAUTOMAZIONE

I quadri di automazione sono dei sistemi automatici di controllo; permettono il funzionamento della centrale senza personale; forniscono, ai posti di teleconduzione, le informazioni relative allo stato di funzionamento di ogni singola apparecchiatura presente nelle centrali e nelle stazioni di trasformazione.

STAZIONE DI TRASFORMAZIONE

La stazione di trasformazione eleva la tensione in uscita dallalternatore portandola a valori di media tensione MT, o alta tensione AT per permetterne la trasmissione.

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Centrale di SuioLa centrale di Suio una centrale di tipo ad acqua fluente ubicata lungo una deviazione artificiale del fiume Liri. La sua potenza installata di 15 MW (3 gruppi da 5 MW), di cui se ne producono circa 9 MW.

I Componenti della centrale

Canale di afflusso

Paratia (per la regolazione della portata di acqua)

Turbina (Kaplan) ad albero verticale

Albero di trasmissione

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Generatore sincrono (potenza nominale di 5 MW)

Canale di deflusso