1. ISTITUTO PROFESSIONALE “ F.S. CABRINI “ TARANTO Anno scol.2010/11

2. ENERGY : SOURCE AND PRODUCTION

3. ORDER PLEASE! Primary or secondary? Energy sources are the result of a long transformation process that starts with sunlight: in fact, aside from geothermal power and energy from uranium, all sources can be traced back to energy coming from the sun.

4. Primary energy sources are potential energy resources found directly in nature: the sun, wind, rivers, mountain lakes, the tides, the heat of the Earth, coal, natural gas, oil, uranium, biomass Secondary energy sources are the result of transformations made by people through technological innovations to make primary energy sources more affordable and functional to their own needs.

5. Primary, yes. but… renewable ornon-renewable? Renewable sources are always available, and never run out: nature keeps on producing them. The sun, the wind, the water in rivers and lakes, the tides and waves, the heat of the Earth, and biomass never run out. They will last as long as our planet does. Non-renewable sources have very long regeneration times: in fact, once they are used, they are considered spent, because they cannot be renewed on a “human” timescale. Examples of this are fossil fuels (oil, natural gas, coal), which formed over the course of millions upon millions of years. Uranium was born with our planet itself. The availability of these resources, although great, is thus limited. That is why we are now seeking to differentiate the sources that are used, leaving room for renewable sources

6. QUALI FONTI USIAMO PER PRODURRE L’ENERGIA ELETTRICA? ■ Carbone - 42% ■ Gas Naturale - 21% ■ Acqua - 15% ■ Nucleare - 14% ■ Petrolio - 5% ■ Rinnovabili - 3% Fonte: EIA, International Energy Outlook 2010 L’attuale produzione mondiale di energia elettrica è basata per il 68% circa sull’uso dei combustibili fossili. Una previsione: nel 2035, i combustibili fossili continueranno a coprire la maggior parte della domanda mondiale di energia elettrica (65% circa). A livello mondiale, il carbone seguito dal gas naturale - resterà, infatti, la fonte dominante nella generazione elettrica fi no al 2035. Questo ha, e avrà, ripercussioni sulle emissioni di gas serra.

7. Future low-impact, high-performance Prospects Today, research on energy issues has two great objectives: producing electricity from traditional fuels with practically no CO2 emissions, and developing high-efficiency technologies that will make it possible, right away, to maximize the use of the sources of renewable energy, while meeting increasingly significant energy needs.

8. Politica energetica “20, 20, 20” dell’UE. Entro il 2020 gli Stati membri dovranno: 1. aumentare del 20% lo sviluppo e l’utilizzo delle energie rinnovabili; 2. aumentare del 20% l’efficienza energetica, riducendo i consumi; 3. ridurre del 20% le emissioni di gas a effetto serra, anche attraverso le tecnologie “pulite” applicate al carbone; 4. incrementare l’utilizzo dei biocarburanti nei trasporti.

9. Le Fonti Energetiche Rinnovabili, FER, (solare termico, fotovoltaico, eolico,..) stanno vivendo una stagione di grande sviluppo a livello mondiale, assumendo un peso sempre maggiore nella produzione energetica. Queste fonti energetiche, oltre ad essere inesauribili , sono ad impatto ambientale nullo in quanto non producono né gas serra né scorie inquinanti da smaltire. Negli ultimi anni la quota mondiale percentuale di energia prodotta tramite queste fonti è molto aumentata , (come si vede nel grafico qui sotto che descrive la crescita dell’eolico in Italia negli utlimi anni); sulla base di questo trend le fonti rinnovabili di energia nei prossimi 10 anni avranno una crescita senza paragoni, in modo particolare per l’eolico ed il solare.

10. Il grafico descrive la crescita dell’eolico in Italia negli ultimi anni

11. Interessanti sono anche i numeri del fotovoltaico, ad esempio, in Italia nel 2009 sono stati installati 730 MWp, in Francia 185 MWp, in Germania 3000; questi possono essere considerati dei risultati di incremento eccezionali, se si considera che in tutto il mondo nell’anno 2008 l’installato fotovoltaico aveva raggiunto i 5.600 MWp.

12. La regione italiana con una maggiore produzione di energia eolica è la Puglia , da sempre all’avanguardia nel campo delle rinnovabili , e in special modo proprio dello sfruttamento del vento per la creazione di energia pulita

13. THE WIND AND THE WIND FARMS The wind’s kinetic energy can be transformed into: ■ mechanical energy: for centuries, people have harnessed the wind to drive hydraulic pumps and turn their windmills; ■ electricity: a relatively recent acquisition. The first wind plant was built in 1887- 88 in the United States: since then, technology has made giant leaps forward..

14. Special farms Wind farms consist of a number of wind turbines connected to one another and to the electricity distribution grid. The wind rotates the blades on these modern windmills, which convert kinetic energy directly into electric energy.

15. Ecco gli elementi che costituiscono un aerogeneratore: 1. la torre sostiene le pale e la navicella; 2. il rotore (le pale vere e proprie) è fi ssato alla navicella tramite un mozzo e trasforma l’energia cinetica del vento in energia meccanica. Le attuali turbine eoliche hanno un rotore a tre pale, che permette di ridurre la superfi cie delle singole pale senza diminuire l’area complessiva che sono in grado di spazzare. Le pale si orientano diversamente a seconda della velocità del vento e in attesa della corrente d’aria assumono una posizione di taglio, anziché rimanere nella confi gurazione di arresto; 3. la navicella è montata in cima alla torre e contiene, tra gli altri: il moltiplicatore di giri che trasforma la rotazione lenta delle pale in una più veloce; il generatore elettrico che trasforma l’energia meccanica in energia elettrica a media tensione (centinaia di V); il sistema di controllo. A terra è invece collocato il trasformatore che innalza la tensione (migliaia di V) dell’energia elettrica generata nella navicella prima di immetterla nella rete di distribuzione.

16. L’energia a casa mia. Le mini-pale Gli impianti eolici di piccola taglia (da 1 a 200 kW con un’altezza che varia da 2 a 60 metri) possono essere installati sui tetti o a terra anche dai singoli cittadini. Sono utili per imbarcazioni,camper, piccole utenze isolate, abitazioni, esercizi commerciali, aziende agricole, piccole e medie imprese. La connessione alla rete elettrica nazionale non è indispensabile: gli impianti di piccola taglia lavorano, infatti, anche in modalità stand alone rifornendo utenze isolate.

17. L’offshore L’energia eolica off shore viene prodotta da turbine installate in mare aperto. Nelle zone di bassa e media profondità le turbine vengono poggiate o fissate al fondale marino. Nelle zone di alto fondale (oltre i 50 m di profondità) si punta invece a realizzare piattaforme galleggianti opportunamente ancorate. I vantaggi dell’off shore sono legati al ridotto impatto visivo e alla maggiore capacità produttiva grazie a condizioni di vento più costante. Si contrappongono però i maggiori costi di progettazione, costruzione e manutenzione: gli impianti, infatti, devono resistere non solo al vento ma anche alle onde e sono più difficilmente raggiungibili.

22. . La Puglia è la prima regione in Italia a ottenere grandi risultati nel settore eolico con una potenza istallata di 1158 MVA (mega volt ampere) Entro il 2020 investimenti e impianti sono destinati a crescere in misura notevole.

23. PARCHI EOLICI IN PUGLIA MARTINA FRANCA TRICASE

24. PRACTICAL SECTION

27. Qual è l’obiettivo? Dimostrare che dall’energia del vento si ottiene lavoro meccanico. Cosa occorre? • 1 girandola. Per costruirne una... • 1 asta leggera e resistente. • 1 vecchio secchiello di plastica o un altro contenitore cilindrico di almeno 20 cm di diametro. • 1 punteruolo o altro attrezzo appuntito per bucare il secchiello. • Nastro adesivo. • 1 piccola scatola di latta o un altro oggetto leggero da riempire. • 1 spago sottile. • 1 phon. Il vento solleva-pesi

28. Cosa fare? Fase A. Costruire 1. Fissare l’asta leggera all’asse attorno al quale ruota la girandola, in modo tale che formino insieme un unico “rotore” come nel disegno. 2. Forare, facendo attenzione, il secchiello dai due lati e infi lare l’asse attraverso il cilindro per rendere stabile la turbina che abbiamo costruito. Attenzione! L’asse orizzontale deve uscire oltre il cilindro dal lato opposto della girandola. 3. Fissare la scatola di latta allo spago e fissare lo spago all’estremità dell’asse opposta alla girandola. 4. Accendere il phon e mettere in moto la girandola. Fase B. Osservare e rispondere Cosa accade quando la girandola si mette in moto? Cosa succede se si soffi a sulla girandola da varie distanze? Cosa succede se si riempie la scatola o, in altre parole, variando il peso cosa capita? Fase C. Tirare le somme La turbina produce energia meccanica che mette in moto l’asse. Quest’ultimo, ruotando, solleva il peso. Se il peso aumenta è necessario collocarsi più vicino alla turbina per sollevarlo.