Vigilante Giovanni 5^A ET Anno scolastico 2014/2015

ENERGIE

RINNOVABILI

ITIS Enrico Mattei

Tesina D’esame

INDICE

PARAGRAFO 1

_ Introduzione: cosa sono le energie rinnovabili e differenza tra quelle non rinnovabili

PARAGRAFO 2

_ Tipologie di energie rinnovabili

PARAGRAFO 3

_ 3.1 Energie e ambiente: le problematiche di oggi

_ 3.2 Energie e ambiente: una panoramica storica, quando è iniziata la domanda sull’impatto

da industrializzazione e ambiente?

_ 3.3 Energie e ambiente: tutela della vita e salute delle persone e questione sicurezza

PARAGRAFO 4

_ Cambio di direzione tra passato e futuro

PARAGRAFO 5

_ Il volto dell’energia in letteratura:

A: concetti positivismo, Carducci e poesia alla stazione

PARAGRAFO 6

_ Un progetto di energia rinnovabile

PARAGRAFO 7

_ Futuro e green job/esperienza in learning week

PARAGRAFO 1

La fonte più importante dalla quale oggi attingiamo per soddisfare i bisogni di energia è

rappresentata dai combustibili fossili. Parliamo di combustibili perché questi materiali sono in

grado di liberare grandi quantità di energia attraverso reazioni di combustione. I giacimenti di

combustibili fossili sono destinati prima o poi a esaurirsi. Per questo motivo i combustibili fossili

sono un esempio di fonti di energia non rinnovabili o esauribili. Con energie rinnovabili si

intendono invece quelle forme di energia che si ottengono da risorse naturali che hanno la

capacità di rigenerarsi alla stessa velocità con cui vengono consumate e quindi non sono esauribili.

È l’inesauribilità la principale caratteristica che differenzia energie rinnovabili e non rinnovabili.

Infatti quest’ultime si rigenerano in tempi lunghissimi e il loro utilizzo porta all’esaurimento delle

riserve disponibili. Fanno parte di questa categoria i combustibili come il petrolio, il carbone e il

gas naturale. Le energie non rinnovabili ad oggi sono le più utilizzate perché hanno la capacità di

produrre grandi quantità di energia grazie a impianti che non richiedono tecnologie

particolarmente complesse e sono più facilmente trasportabili rispetto alle altre fonti di energia.

Un’ altra differenza è che le energie non rinnovabili hanno un processo di produzione che immette

nell’atmosfera ingenti quantità di Co2 e altre sostanze inquinanti; mentre le energie rinnovabili

hanno il vantaggio di non produrre sostanze nocive o capaci di alterare il clima. Si deve comunque

ricordare che è ancora oggetto di discussione il fatto che sia realmente possibile soddisfare tutto

l’attuale fabbisogno energetico del pianeta solo con il potenziale energetico proveniente da fonte

rinnovabile.

PARAGRAFO 2

Le tipologie di energie rinnovabili sono:

FOTOVOLTAICO: è la tecnologia che converte direttamente l’irradiazione solare in energia

elettrica. I pannelli sono composti da unità di base, le celle fotovoltaiche, che praticamente si

comportano come delle minuscole batterie in seguito all’irraggiamento solare. Il materiale usato

per le celle fotovoltaiche commerciali è il silicio.

I pannelli possono essere montati su tetti

inclinati, terrazzi piani, pareti verticali e aree

libere. L’orientamenti ideale per un impianto è

nel quadrante sudest-sudovest. Un impianto

fotovoltaico è costituito da pannelli, da un

inverter, da un contatore se la corrente viene

immessa in rete o da un accumulatore. Gli

impianti stand-alone sono quelli in cui l’energia

elettrica prodotta in eccesso viene accumulata

all’interno di batterie e poi utilizzata in momenti di scarsa insolazione o di buio. Mentre gli

impianti grid-connected sono invece connessi alla rete elettrica, in questo caso l’energia elettrica

non consumata viene immessa nella rete, contabilizzata e può essere utilizzata da altre utenze.

ENERGIE RINNOVABILI

FOTOVOLTAICO EOLICO

BIOMASSE SOLARE

TERMICO

BIOMASSE: tra le diverse fonti di energia rinnovabile, recentemente l’attenzione si è concentrata

sull’utilizzo delle biomasse. L’energia prodotta dalla biomassa può essere sfruttata in vari modi. Il

più evidente consiste nell’utilizzare il calore

prodotto dalla sua combustione direttamente o

producendo vapore per generare elettricità. Il

termine biomassa riunisce materiali di natura

eterogenea, dai residui forestali agli scarti

dell’industria di trasformazione del legno o delle

aziende zootecniche. In generale si possono

definire biomasse tutti i materiali di origine

organica provenienti da reazioni fotosintetiche.

Rispetto ai combustibili fossili, che emettono Co2

assorbita milioni di anni fa, le biomasse presentano un bilancio di Co2 “neutro”, in quanto quella

emessa è bilanciata da quella assorbita durante la crescita della biomassa.

SOLARE TERMICO: sono gli impianti a energia rinnovabile più diffusi sui tetti degli edifici e quelli

con maggiore potenzialità di sviluppo.

Permettono di trasformare l’energia irradiata dal

sole in energia termica, ossia calore, per la

produzione di acqua calda sanitaria, per il

riscaldamento e il raffrescamento degli ambienti.

All’interno dei pannelli solari è presente una

serpentina in cui scorre il fluido termovettore

che, grazie all’azione termica del sole, si riscalda.

Il calore accumulato viene poi ceduto mediante

uno scambiatore all’acqua sanitaria contenuta in

un serbatoio e distribuita alle varie utenze.

EOLICO: gli impianti eolici sfruttano l’energia del vento

per produrre elettricità. Sono costituiti da

aerogeneratori che trasformano l’energia cinetica del

vento in energia meccanica e infine quest’ultima in

energia elettrica. Possono essere realizzati impianti

eolici di varie dimensioni con aerogeneratori di altezza e

potenza differente. Il principale problema riguardante

l’energia eolica è l’impatto paesaggistico, accentuato

dal fatto che spesso le turbine sono poste sulle cime di

montagne e colline e quindi visibili anche da grande distanze: molti paesi hanno disincentivato fino

a questo momento l’utilizzo delle centrali eoliche proprio perché ritenute esteticamente

inaccettabili.

PARAGRAFO 3.1

Il modello di sviluppo industriale fin qui seguito ha condotto ad un abuso delle risorse energetiche

fossili. Per molti anni si è creduto che l’unico modello di sviluppo possibile fosse quello legato ad

un continuo incremento di produzione e di consumo di energia. Questo modello si è rivelato

insufficiente per due ragioni:

- La limitatezza delle risorse energetiche presenti sulla terra e

sinora sfruttate intensamente

- Il crescente inquinamento ambientale legato alla produzione e

al consumo di energia.

La natura ha impiegato milioni di anni per

accumulare l’energia chimica nei combustibili

fossili. Infatti questi materiali si sono formati

in seguito alla lenta decomposizione di

sostanze contenute negli organismi viventi

milioni di anni fa. Come sappiamo, per

utilizzare il contenuto di energia chimica dei

combustibili fossili è necessario convertire

questa energia in altre forme. Il modo più rapido è quello di bruciare i combustibili e ottenere così

energia termica. Purtroppo le reazioni di combustione di questi materiali hanno sempre creato

anche molti problemi a causa del loro non trascurabile impatto ambientale. Questo significa che i

prodotti della reazione di combustione sono sostanze che hanno effetti negativi sull’equilibrio

ambientale.

Con il termine inquinamento intendiamo l’insieme delle

alterazioni provocate nell’ambiente in seguito all’immissione

nell’atmosfera, nelle acque e nel suolo di sostanze contaminanti,

nocive sia per la loro tossicità e sia perché immesse in grandi

quantità. Di conseguenza le caratteristiche fisiche, chimiche e

biologiche dell’ambiente vengono modificate in senso

sfavorevole alla vita degli organismi vegetali e animali.

All’inquinamento concorrono una serie di cause di fondo tra cui

la crescita demografica, la progressiva concentrazione urbana

della popolazione e il corrispondente aumento del bisogno, cui

fa riscontro un aumento esplosivo della produzione di beni di

consumo. I principali effetti dell’inquinamento atmosferico sono

il cosiddetto buco dell’ozono, ossia la diminuzione dello strato di

ozono che filtra i raggi ultravioletti più dannosi per la vita sulla Terra; e l’effetto serra. Con

l’espressione effetto serra si definisce il fenomeno per cui l’energia che viene emessa dalla

superficie terrestre verso lo spazio, per bilanciare il flusso di energia ricevuta dal sole, è

parzialmente assorbita da alcuni gas presenti nell’atmosfera e da questi rinviata nuovamente

verso la Terra. In tal modo viene ritardata la dispersione di energia e s’instaura una temperatura

media alla superficie terrestre maggiore di quella che si verificherebbe in assenza di

atmosfera. I principali gas responsabili dell’effetto serra sono il vapore acqueo e l’anidride

carbonica. Il risultato di questa intensificazione dell’effetto serra potrebbe essere un aumento

della temperatura media terrestre, con conseguente parziale scioglimento dei ghiacci delle calotte

polari e innalzamento del livello dei mari.

PARAGRAFO 3.2

La storia dell’umo è stata sempre caratterizzata dalla ricerca di nuove fonti d’energia: inizialmente

per garantirsi la sopravvivenza, poi per migliorare il proprio tenore di vita. In origine l’energia era

costituita dal lavoro muscolare, spesso fornito dagli schiavi e dagli animali da soma. Verso la fine

dell’ottocento, con lo sviluppo della civiltà industriale, il fabbisogno energetico fu soddisfatto

grazie all’utilizzo intensivo del carbone. Sotto il profilo tecnologico costituì un notevole passo

avanti l’aver capito che il calore, attraverso la produzione di vapore, poteva essere trasformato in

energia meccanica. È la rivoluzione industriale che ha quindi dato alla luce l’inquinamento

ambientale come lo conosciamo oggi. L’emergere di grandi fabbriche e il consumo di enormi

quantità di carbone e altri combustibili fossili ha dato luogo a un inquinamento atmosferico senza

precedenti. L’inquinamento è diventato poi un tema popolare dopo la seconda guerra mondiale, a

causa della ricaduta radioattiva dal conflitto atomico in Giappone. Successivamente il Grande

Smog del 1952 a Londra, uccise almeno 4000 civili. Ciò ha indotto alcuni dei primi grandi e

moderni modelli di legislazione ambientale. In Italia la sensibilità pubblica sull’argomento ha

ugualmente segnato un picco d’interesse nel secondo dopoguerra.

PARAGRAFO 3.3

Viste le problematiche riguardanti l’inquinamento ambientale con le sue relative cause e

conseguenze, in questi ultimi anni, da parte delle maggiori potenze mondiali e dei paesi più

industrializzati sono stati stipulati due importanti accordi per salvaguardare l’ambiente e per la

tutela delle persone.

1. Il protocollo di Kyoto

2. Il piano 20-20-20

1 Il protocollo di Kyoto è un trattato internazionale in

materia ambientale sul riscaldamento globale

sottoscritto nella città giapponese di Kyoto l’11

dicembre 1997 da più di 180 paesi. Il trattato è entrato

in vigore il 16 febbraio 2005. Il trattato prevedeva

l’obbligo per i paesi industrializzati di ridurre, nel

periodo 2008-2012, le emissioni di anidride carbonica e

di altri cinque gas serra: metano, ossido di azoto,

idrofluorocarburi, perfluorocarburi ed esalforuro di

zolfo; in misura non inferiore al 5%. L’Italia ha più che

c’entrato l’obiettivo nazionale di riduzione delle

emissioni di gas serra, che era stato fissato dal

protocollo arrivando ad una riduzione del 7%. A pesare

positivamente sul raggiungimento degli obiettivi è stato il miglioramento delle performance

ambientali del nostro sistema economico, lo sviluppo delle rinnovabili e la crisi. Eppure nonostante

i buoni risultati raggiunti anche da altri paesi industrializzati le emissioni totali dal 1990 non sono

diminuite.

2 Il piano 20-20-20 consiste nell’insieme delle misure pensate

dall’Unione Europea per il periodo successivo al termine del protocollo

di Kyoto che sarà valido dal gennaio 2013 fino al 2020. Il piano prevede di ridurre le emissioni di

gas serra del 20%, alzare al 20% la quota di energia prodotta da fonti rinnovabili e portare al 20% il

risparmio energetico: il tutto entro il 2020.

PARAGRAFO 4

TOUR

EIFFE

L

1900 ALBERO DELLA VITA 2015

• SOSTENIBILITÀ

• TUTELA DELLE PERSONE E AMBIENTI

• FONTI RINNOVABILI

• INDUSTRIALIZZAZIONE

• POTENZA

• PROGRESSO E EVOLUZIONE

Le immagini inserite rappresentano due icone e simboli di

due periodi diversi. A livello strutturale sono simili, ma ciò

che li diversifica è il significato che gli si attribuisce. Infatti le

ragioni e gli ideali per il quale sono stati innalzati questi due

monumenti è diverso in quanto sono differenti le idee di

progresso in visione del futuro.

TOUR EIFFEL: fu costruita su progetto e calcoli

dell’ingegnere Gustave Eiffel dal 1887 al 1889. La torre

fu eretta durante gli anni della seconda rivoluzione

industriale, anni di progresso e conquiste scientifiche.

Si cercava di adattare ogni arte al nuovo corso che aveva preso la vita, di far corrispondere ogni

attività umana alla nuova sensibilità che i tempi avevano cambiato. La torre fu uno dei primi

esempi di costruzioni in ferro battuto realizzate su grandi dimensioni per un altezza di 315 metri

circa. Verso il 1885, all’epoca della edificazione della torre, l’utilizzazione del ferro e dell’acciaio si

allargò diffusamente nella realizzazione di ponti ed edifici. La Torre Eiffel, è lei stessa simbolo di

modernità e progresso per mostrare l’evoluzione dell’umanità in quell’epoca. Si voleva infatti

evidenziare una differenza rispetto al gusto tradizionale del passato e manifestare l’inizio di una

nuova epoca caratterizzata dall’uso di nuovi materiali. Alla sommità sono collocate una stazione

metereologica, una stazione radio e un ripetitore televisivo.

ALBERO DELLA VITA: grande opera destinata a diventare simbolo memorabile dell’evento expo

2015, in grado di fondere emozione, suggestione e tradizione. Struttura in legno e acciaio,

dall’altezza complessiva di 35 metri. La struttura dell’albero della vita affonda le sue radici in uno

dei periodi artistici più fervidi dell’arte italiana il Rinascimento. Ma l’albero della vita è anche uno

slancio rivolto al futuro, all’innovazione e alla tecnologia.

PARAGRAFO 5

Carducci

Carducci nasce nel 1835 e trascorre l’infanzia e l’adolescenza

nella Maremma toscana, fino a quando, nel 1853, entra alla

Scuola Normale di Pisa. Negli che vanno dal 1853 al 1860

Carducci comincia a insegnare. Nel frattempo costruisce a

Firenze, insieme a un gruppo di amici, la società degli Amici

pedanti e pubblica le sue prime liriche. Nel 1860 Carducci si

trasferisce a Bologna, dove ottiene un incarico come professore universitario. Inizia una grande

passione politica. Nel 1870 muore il piccolo figlio Dante. A partire da questo momento fino al

1889, Carducci scrive moltissime poesie, pubblicando i libri di versi più significativi, quelli della

maturità poetica. Le nuove poesie, intitolate non a caso Rime nuove, sono ispirate da temi intimi e

autobiografici e da elementi paesaggistici. Mentre con l’importante raccolta intitolata Odi barbare

Carducci tenta di rendere in versi italiani la metrica latina e greca. Nel 1890 Carducci viene

nominato senatore e quindi Cavaliere di Gran Croce: grazie a questi riconoscimenti si accende la

sua fama di poeta-vate, che raggiunge il culmine nel 1906, quando ottiene il premio Nobel per la

letteratura. Muore nel 1907 a Bologna.

POSITIVISMO

Il Positivismo è un movimento filosofico e culturale, nato in Francia nella prima metà dell'800 e

ispirato ad alcune idee guida fondamentali riferite in genere all'esaltazione del progresso

scientifico. Questa corrente di pensiero, trainata dalle rivoluzioni industriali e dalla letteratura ad

esso collegata, si diffonde nella seconda metà del secolo a livello europeo e mondiale

influenzando anche la nascita di movimenti letterari come il Verismo in Italia e il Naturalismo in

Francia. Il Positivismo non si configura dunque come un pensiero filosofico organizzato in un

sistema definito come quello che aveva caratterizzato la filosofia idealistica, ma piuttosto come un

movimento per certi aspetti simile all'Illuminismo, di cui condivide la fiducia nella scienza e nel

progresso scientifico-tecnologico, e per altri affine alla concezione romantica della storia che vede

nella progressiva affermazione della ragione la base del progresso o evoluzione sociale. C'è una

profonda trasformazione anche nei modi di vita della città, dove si verificano, in pochi anni,

cambiamenti più incisivi di quelli avvenuti nei secoli precedenti con le innovazioni tecnologiche

dell'uso della macchina a vapore, dell'elettricità, delle ferrovie che mutano profondamente non

solo le dimensioni spazio-temporali ma anche quelle intellettuali. Tutto questo porterà nei primi

anni del '900 a quella esaltazione delle "magnifiche sorti e progressive" raggiunte dall'Europa della

Belle Epoque. Il Positivismo influì fortemente nella cultura ottocentesca sino a divenire una "moda

culturale" tanto che si può parlare di una "civiltà positivistica" che ha improntato di sé correnti

culturali come il realismo e il verismo. Nonostante i suoi aspetti critici il Positivismo ha lasciato in

eredità alla cultura moderna la considerazione dell'importanza per la conoscenza e per la

trasformazione della società della ricerca scientifica. Dobbiamo inoltre al Positivismo la

codificazione delle "scienze umane" della sociologia e della psicologia.

POESIA “ALLA STAZIONE IN UNA MATTINA D’AUTUNNO”

PARAGRAFO 6

PROGETTO DI ENERGIA RINNOVABILE

Materiale utilizzato per la realizzazione del modello in scala:

N.1 Casa sezionata in scala 1/200

N.5 Luci led

N.1 Modulo fotovoltaico

N.1 Regolatore di carica

N.1 Batteria al piombo ermetica 6Ah

N.6 Interruttori (5 stanze +1generale)

N.1 Pulsante

N.1 Campanello

Modulo fotovoltaico

Tensione 12 V

Potenza

Nominale

5 Wp

Tensione a

punto

massimo

(Vmp)

18.36 V

Corrente a

punto

massimo

(Imp)

0.27 A

Tensione a

circuito

aperto (Voc)

22 V

Corrente a

corto circuito

(Isc)

0.29 A

Celle/Modulo 36

Dimensione 260 x 220 x

18 mm

Peso 0.8 Kg

Descrizione del lavoro svolto

Cablaggio

Il modellino acquistato presentava un basilare cablaggio elettrico delle stanze, collegate in serie. La

necessità di controllare singolarmente l’accensione di stringhe di led, da noi aggiunte al fine di ottenere un

illuminazione ottimale, ci ha portato ad effettuare un completo ricablaggio della struttura.

• Il modulo solare produce una tensione di circa 12 V in condizioni standard di irraggiamento solare.

• La tensione prodotta viene accumulata tramite l’utilizzo di una batteria al piombo anch’essa da 12V

per poter usufruire dell’ energia anche i condizioni di scarso o assente irraggiamento solare.

• Il regolatore di carica ha lo scopo di regolare il parametro di corrente necessaria alla corretta

ricarica della batteria e di stabilizzare la tensione in uscita ai morsetti a cui vengono collegati gli

utilizzatori.

Caratteristiche tecniche del regolatore di carica

• Selezione automatica della tensione (12 o 24V)

• Funzione crepuscolare e timer regolabile

• Protezione del sovraccarico (sia in ingresso che in uscita)

• Protezione dalla sovratemperatura

• Protezione dalla polarità inversa (sia per i moduli che per le batterie)

• Pre-allarme di batteria scarica tramite LED

• Protezione della batteria dall'eccessiva carica (evita il sovraccarico della batteria che la rovinerebbe)

• Protezione della batteria dall'eccessiva scarica (evita la scarica completa della batteria che ne diminuirebbe la vita)

• Indicazione stato di carica e malfunzionamenti del sistema con LED

Modello EP5

Tensione di sistema (V) 12/24

Corrente max ingresso (A) 5

Corrente max uscita (A) 5

Massimo autoconsumo (mA) 6

Coefficiente di compensazione

della temperatura

-30mV/°C/12V

Tensione di uscita (V) 12/24

Umidità 10%-90% NC

Temperatura di funzionamento

(ºC)

da -35º a +55º

Tipo di carica Serie PWM (4 fasi)

Grado di protezione IP 30

Controller di comando

Per controllare l’accensione singola di ogni

stanza abbiamo realizzato un controller di

comando adattando una scatoletta in plastica

inserendovi 6 interruttori (1 per ogni stanza + 1

generale) e un pulsante per azionare il

campanello. Ogni interruttore interrompe il

positivo della striscia di led attaccata al soffitto

della stanze in modo da poter scegliere quante

e quali stanze accendere.

Dimensioni (mm) 97 x 66 x 25

Peso (Kg) 0.05

Strumenti di misura

Abbiamo voluto applicare al nostro impianto un

voltmetro e un amperometro per poter

controllare i valori di tensione prodotta dal

pannello e la quantità di corrente assorbita dagli

utilizzatori installati.

Avendo a disposizione un amperometro di portata

100mA ed avendo un assorbimento massimo di

circa 300 mA, abbiamo modificato l’amperometro

installando ai suoi capi una resistenza in parallelo

del valore di 2/3 della resistenza interna all’

amperometro.

In questo modo, la corrente si distribuisce per 1/3

nell’amperometro e per 2/3 viene assorbita dalla

resistenza.

Il valore reale di corrente sarà quindi

interpretabile moltiplicando per 3 il valore di

lettura dell’ amperometro.

PARAGRAFO 7

Quest’anno ho avuto l’occasione di aver

partecipato ad un progetto chiamato

“Learning week” della durata di una

settimana. Tale progetto consisteva nella visita al depuratore di Nosedo, dove si è potuto vedere i

vari processi che l’acqua subiva per essere depurata, e infine la visita all’Abbazia di Chiaravalle e al

vecchio mulino. È stata proprio questa la parte interessante di questa esperienza in quanto si è

potuto vedere le differenze tra passato e presente e di come le cose siano cambiate attraverso

l’evoluzione. Inoltre l’ultimo giorno si è concluso parlando di un tema chiamato “Green job”

ovvero tutta una serie di lavori e professioni nate negli ultimi tempi che operano nei seguenti

ambiti:

- Energie rinnovabili

- Ecologia e ambiente

- Biologico

La finalità che lega le professioni green job sono: l’ambiente, responsabilità sociale e qualità della

vita.

Penso che ad oggi siamo arrivati ad un punto in cui l’uomo si sta accorgendo di ciò che lo circonda

e attraverso l’evoluzione, il progresso e con le nuove tecnologie, stia cercando di salvaguardare ciò

per rendere un futuro migliore.

SITOGRAFIA

• www.fonti-rinnovabili.it

• www.tuttogreen.it

• www.cifaitalia.it

• www.arpa.veneto.it

• www.unimondo.org

• liceofrancescodassisi.it

• www.sapere.it Le risorse naturali › L'ambiente

• online.scuola.zanichelli.it

• www.eniscuola.net

• wikipedia.it/Inquinamento

• www.depurcity.it

• www.reteclima.it

• libro di testo di italiano “Liberamente”