2010-2011

ENERGIA DA BIOMASSE

ENERGIA DA BIOMASSE

 Premessa

Le fonti energetiche o fonti di energia, rappresentano le sorgenti di energia a disposizione dell’umanità che possono essere utilizzate per eseguire un lavoro, produrre calore e comunque ottenere una utilità.

Fin dai tempi antichi, e per un lungo periodo della storia umana, le uniche fonti di energia utilizzabili dall’uomo furono la forza umana e animale per produrre lavoro, nonché la combustione di legno o più in generale biomassa, per la produzione di calore.

Una classificazione importante che dobbiamo fare è quella tra fonti esauribili o non rinnovabili di energia (oggi essenzialmente i combustibili fossili come petrolio, carbone, gas naturale – e nucleari – come uranio); e fonti non esauribili o rinnovabili: al presente si tratta essenzialmente delle biomasse (es. legna da ardere), l’energia idroelettrica, energia eolica, geotermica e solare. Le rinnovabili a loro volta possono essere distinte in rinnovabili classiche, ovvero le biomasse, idroelettrico e il geotermico, già da tempo sotto sfruttamento; e le non convenzionali, ovvero l’eolico e il solare, sulle quali si concentrano i maggiori e più recenti sforzi di sviluppo in molti paesi.

Le fonti energetiche oggi più utilizzate sono le fonti non rinnovabili, petrolio, carbone e gas naturale. La disponibilità di queste fonti è attualmente ancora discreta, ma si tratta per definizione stessa di energia non rinnovabile, parliamo perciò di riserve finite. Dove andremo a parare? Come faremo? E’ una inquietante preoccupazione quella che riguarda la loro disponibilità futura, e di conseguenza la crescita del loro prezzo sul mercato negli anni futuri. L’uomo deve pensare a questo ed inoltre (non cosa da poco) alla salvaguardia ed al rispetto dell’ambiente. Ecco perché in questi ultimi anni in particolare si studiano molto le energie alternative, le cosiddette energie pulite.

Uno sguardo in modo più approfondito alle biomasse.

BIOMASSE
Cosa sono le biomasse?

Tutti i materiali direttamente o indirettamente provenienti dalla fotosintesi delle piante sono definiti “biomasse”.
• legna
• residui agricoli e agroindustriali

• residui animali
Da questi materiali può essere prodotta energia. La diversità dei materiali comporta, comunque, diverse tecniche per ricavare energia elettrica.

Qualcuno potrebbe dire che forse si ricava poca energia dalle biomasse. Non si direbbe. Oggi una centrale elettrica basata sulle biomasse ha una potenza fino a 80 MW. La fiducia sulle biomasse da parte degli studiosi è talmente alta che si prevede una copertura fino al 40% del fabbisogno energetico mondiale entro il 2050 (questo è stato detto alla conferenza mondiale sulle biomasse nel 2004).
Chiediamoci quali sono i vantaggi delle biomasse.
• L’uso delle biomasse è “neutro” sulle emissioni di biossido di carbonio CO2, perchè sono facilmente riassorbite dalle stesse piante.

• Il materiale organico spesso non utilizzato è rivalutato dalla filiera stessa delle biomasse. Alcuni boschi possono trovare un motivo in più per essere tutelati e preservati rispetto agli altri utilizzi.
• Le biomasse sono un  motivo per dare occupazione alla gente nelle zone tipicamente a rischio di spopolamento, come le comunità montane.

• Qualsiasi materiale di natura organica può essere facilmente “stoccato” per essere utilizzato quando necessario.

L’Italia ha un patrimonio di boschi notevole, purtroppo spesso oggetto di abusi e degrado. La produzione di energia elettrica dalle biomasse potrebbe diventare una grande fonte di energia per il nostro paese se gestita in modo razionale e sostenibile.

ENERGIA DALLE BIOMASSE

Trarre energia dalle biomasse consente di eliminare rifiuti prodotti dalle attività umane, produrre energia elettrica e ridurre la dipendenza dalle fonti di natura fossile come il petrolio. La biomassa è una fonte di energia pulita su cui l’Unione Europea ha deciso di investire al pari dell’eolico.

I biocombustibili sono un’energia pulita a tutti gli effetti, perché liberano nell’ambiente le sole quantità di carbonio che hanno assimilato le piante durante la loro formazione ed una quantità di zolfo e di ossidi di azoto molto inferiore a quella rilasciata dai combustibili fossili.
Il fatto che l’energia dalle biomasse si basi soprattutto sugli scarti di produzione delle attività produttive è un’ulteriore vantaggio economico e sociale, perchè il settore riutilizza e smaltisce rifiuti in modo ecologico.

Le opere di riforestazione in zone semi-desertiche consentono poi di recuperare terreni, altrimenti abbandonati, da destinare alla produzione di biomasse e contemporaneamente migliorare la qualità dell’aria che respiriamo. Le piante svolgono infatti un’importante funzione di “polmone verde” del pianeta, riducendo l’inquinamento e l’anidride carbonica contenuta nell’aria. Le coltivazioni dedicate esclusivamente a produrre biomasse per la produzione elettrica non fanno eccezione a questa naturale caratteristica delle piante.

La Finlandia rappresenta un esempio significativo per descrivere l’importanza delle biomasse e le possibilità di utilizzo. Gran parte degli scarti della lavorazione della carta e del legno dell’industria finlandese sono destinati alle centrali termiche per produrre energia dalle biomasse. Si evita in questo modo di dover stoccare gli scarti in discariche o pagare per il loro incenerimento.
Va comunque fatta attenzione al concetto di biomassa, per non confonderlo con quello della termodistruzione dei rifiuti. Le biomasse sono solo scarti di origine vegetale e non vanno confusi con i rifiuti delle attività umane. Per ridurre l’impatto ambientale è inoltre necessario che le centrali siano di piccole dimensioni e devono utilizzare biomasse locali, evitando in questo modo il trasporto da luoghi lontani (trasporti che sarebbero altamente inquinanti per l’ambiente).

Lucia Adele Nanni III^A

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Professor layton e il futuro perduto

Il nuovo videogioco della eleven- 5 (Società che crea videogiochi) , uscito il 22 ottobre in Italia, non è altro che la nuova avventura del professor Layton e del suo apprendista Liuk per la consol nintendo DS.

google

Lo scopo principale del gioco è quello di svelare gli enigmi che incontrerai nell’avventura che ti permetteranno di andare avanti nel gioco e svelare i piani di Liuk del futuro, diDimitri e salvare Londra.

http://www.youtube.com/watch?v=WnCMkkSFUSU

Layton e Luke intraprendono un viaggio a Londra per vedere una nuova invenzione conosciuta come la macchina del tempo, sotto indicazione di una misteriosa lettera firmata con una data ancora da venire e ipoteticamente scritta da un alter ego diLuke. Accidentalmente, i due attivano un meccanismo che li porterà dieci anni nel futuro.
Nella Londra del futuro incontreranno nuove persone, quali: Luke del futuroe Dimitri Allen. Alla fine si scopre che non hanno viaggiato veramente nel futuro ma che in realtà il meccanismo non è altro che un ascensore che porta nel sottosuolo di Londra e che ilLuke del futuroè Clive, un ragazzo che ha perso i propri genitori in un esplosione per testare la macchina del tempo (di cui cavia era Claire, ex fidanzata diLayton nonché donna amata daDimitri e don Pablo) e che ilprofessor Layton aveva consolato. Dopo aver scoperto l’identità diClive, esso usa una macchina progettata per distruggere Londra. Ilprofessore riesce a fermarlo in tempo e Celeste (donna che si era spacciata per sorella diClaire, anchese lei era la vera Claire) salva Clive. Ilprofessore scopre che Celeste è Claire, la sua fidanzata che era stata catapultata nel presente. Nella scena finale sivede Luke che parte e che abbandona ilprofessor Layton. Dopo mesidalla separazione dei due, Layton riceve una lettera da parte del ragazzino che dice di aver trovato nuovi amici e una nuova scuola dove si sente a suo agio. Inoltre aggiunge che nella sua città è accaduto unfatto alquanto sconcertante e che gli sembra un mistero adatto per ilprofessor Layton e il suo apprendista.La letterafinisce con Luke che dice che non vede l’ora di iniziare quella nuova avventura con ilprofessore e che attende la sua risposta.

I personaggi di questo videogioco sono :
Professor Hershel Layton:Archeologo stimato, noto e abilissimo nella risoluzione di casi e misteri che glivengono posti. Uomo dallo stile inappuntabile e di calma serafica affronta i problemi con un prontezza dispirito e lucidità fuori dal comune. Caratteristica identificante è il suo cilindro, calzato in ogni occasione. La sua frase tipica è “Tutti gli enigmi hanno una risposta”.
Luke Triton: Il giovane, volitivo ed ingenuo apprendista delprofessor Layton chelo segue nelle sue ricerche. È fermamente intenzionato a ripercorrere i passi del suo maestro, ma ha ancora molto da imparare per essere considerato un esperto di rompicapi. Ogni tanto si lascia scappare qualche battuta inopportuna. Ha un rapporto del tutto particolare con gli animali.
Luke del futuro: Luke dieci anni nel futuro, accompagnerà per la durata del viaggioLayton e Luke. La sua storia viene svelata durante il gioco. Verso la fine del gioco si rivela una persona dinome Clive che ha progettato una macchina dalle dimensioni mastodontiche per distruggere la città di Londra come vendetta contro gli scienziati che hannoucciso involontariamente i suoi genitori 10 anni prima e a cuinon è stata data nessuna pena. Uno degli scienziati, nonché il principaleresponsabile della morte dei suoi genitori e di Claire, fidanzata delProfessor Layton, è ilprimo ministro Bill Hawks, al quale tuttavia non viene data nessuna pena.
Flora Reinhold: È la figlia delbarone August Rheinold e di Lady Viola, figliastra diLady Dahlia. Da quando Layton ha risolto l’enigma dellaMela d’Oro ritrovandola in cima alla torre diSt.Mystere, affianca Luke e Layton nelle loro avventure.
Don Pablo: Don Pablo è l’autoproclamatasinemesi diLayton. Nel corso del gioco vengono svelati i motivi per il suo odio verso ilprofessore: erano entrambi innamorati di Claire, chealla fine scelse Layton. Tuttavia decide di collaborare con questi per salvare la città dalla follia diClive. Esperto in meccanica, ha costruito una macchina volante cheha permesso a Celeste di raggiungere la fortezza movente e ha aggiunto un sistema alla macchina diLayton permettendole di fungere come un aereo.
Ispettore Chelmey: È il burbero poliziotto che appare per la prima volta nelPaese dei Misteri come travestimento diDon Pablo e in seguito nello Scrigno diPandora come ispettore a cui è affidato ilcaso. Accompagnerà Layton nella ricerca del Primo Ministro.
Dimitri Allen: È il creatore della macchina del tempo, secondo il volere delprimo ministro Bill Hawk. Nel gioco si scopre a poco a poco, chela sua gioventù è strettamente collegata a quella diLayton. Anche lui desidera vendicarsi contro il Primo Ministro per la morte di Claire. La macchina del tempo, creata da lui, è solo una messa in scena per pianificare la sua vendetta. Tuttavia la prima vera macchina che ha costruito (fatta testare su Claire daBill Hawks) ha ottenuto “una specie” disuccesso, catapultando la ragazza nel futuro. Tuttavia la macchina era piuttosto rudimentale e le molecole di Claire tendevano a ritornare nel passato o nel futuro. Tutti gli sforzi diDimitri per stabilizzare gli atomi sono stati vani.
Connestabile Barton: È l’assistente dell’Ispettore Chelmey e lo segue per quasi tutta l’avventura.
Bill Hawks: Il primo ministro d’Inghilterra è la prima persona ad usare la macchina deltempo sviluppata dal Dr.Allen. La macchinaesplode, e misteriosamente, sia Hawk cheDimitri scompaiono. È oggetto dell’odio diDimitri Allen per il fatto che ha testato un rudimento di macchina del tempo su Claire quando questo presentava ancora delle falle. Il tutto per manie di grandezza.
Quartz e Crystal Arbatro: Marito e moglie, sono proprietari di un negozio di orologi. Vanno ricordati perché questo negozio è quello checatapulta Luke e Layton nella Londra parallela costruita daDimitri.
Claire: Ragazza delProfessor Layton. La sua storia viene raccontata a spezzoni attraverso flashback nel corso del gioco. Creduta morta durante un incidente in laboratorio, si scopre che in realtà la macchina del tempo avevafunzionato, catapultandola nel presente. Compare alla fine col nome inventato diCeleste per aiutare Layton e i suoi alleati a compiere la missione. Alla fine del gioco, essendo le sue cellule instabili, ritorna nel passato (al momento dell’incidente in cuiperse la vita), causando molto dolore a Layton, il quale, per la prima volta nel corso della serie, si toglie il cilindro e lascia vederei suoi capelli.ù

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L’energia geotermica

Geotermia

DEFINIZIONE

L’energia geotermica è la forma d’energia dovuta al calore endogeno della terra. Tale calore si manifesta con l’aumento progressivo della temperatura delle rocce con la profondità, secondo un gradiente geotermico, in media, di 3°C ogni 100m di profondità. Alcune zone presentano gradienti più alti della media (9°-12°C ogni 100m), a causa di anomalie geologiche o vulcaniche.
L’energia termica accumulata nel sottosuolo è resa disponibile tramite vettori fluidi (acqua o vapore), naturali o iniettati, che fluiscono dal serbatoio geotermico alla superficie spontaneamente (geyser, soffioni, sorgenti termali) o erogati artificialmente tramite perforazione meccanica (pozzo geotermico) 

Figura 1. Modello di impianto geotermico ( fonte: geotermia.org).

Con riferimento ai fluidi erogati i sistemi geotermici sono classificati in:

1. SISTEMI A VAPORE DOMINANTE: costituiti da vapore secco presente a pressione e temperatura anche elevate, in cui sono presenti altri gas o sostanze solide.
2. SISTEMI AD ACQUA DOMINANTE: costituiti da acqua a pressione e temperatura anche elevate, erogata in superficie in forma di miscela bifasica acqua/vapore tramite depressurizzazione oppure per sollevamento meccanico tramite pompe sommerse. Temperatura maggiore di circa 85 °C.
3. SISTEMI AD ACQUA CALDA: con acqua a temperatura tra i 30°C e gli 85°C.
4. SISTEMI ARTIFICIALI: sfruttano il calore diretto di un magma o di rocce calde secche per scaldare un fluido di lavoro, iniettato tramite un pozzo e recuperato in superficie per la sua utilizzazione (Deep Heat Mining). Tali sistemi sono ancora in fase di sperimentazione.
5. SISTEMI GEOPRESSURIZZATI: La pressione dell’acqua calda (200°C), imprigionata all’interno di un serbatoio geotermico (formato da rocce sedimentarie) è notevolmente maggiore della pressione idrostatica, approssimandosi a quella litostatica. Possono produrre energia termica, meccanica e chimica, ma non sono ancora sfruttati.

Una prima suddivisione settoriale è operabile dal punto di vista della potenzialità e conseguentemente del tipo di utilizzo conveniente delle risorse geotermiche:

  • SETTORE AD ALTA ENTALPIA (fluidi con contenuto entalpico superiore a 1000 kJ/kg, riguardante la produzione d’elettricità ed alcuni usi industriali).
  • SETTORE A MEDIA E BASSA ENTALPIA (fluidi con contenuto entalpico inferiore a 1000 kJ/kg, riguardante la generazione di energia elettrica con impianti a vapore di flash e/o di tipo binario e gli usi diretti del calore: teleriscaldamento (80°C-100°C), refrigerazione, serricoltura (30°C-80°C), acquicoltura).

TECNOLOGIE

Produzione Energia

Per la produzione d’energia elettrica si sfrutta l’energia termica del fluido, proveniente dal bacino geotermico. La pressione di esercizio di un pozzo raramente supera le 30 atm.

Gli impianti in uso si differenziano secondo le caratteristiche delle risorse geotermiche disponibili in “convenzionali”e “a ciclo binario”.

Gli impianti convenzionali richiedono vettori geotermici ad alta entalpia e sono disponibili nel tipo

A CONTROPRESSIONE: con scarico libero del vapore esausto dalla turbina direttamente nell’atmosfera. Usata nei campi”a vapore secco” e “ad acqua dominante”, previa la produzione di vapore di flash . Sono di piccole dimensioni e i meno costosi, ma presentano un alto consumo specifico e un impatto ambientale talvolta non trascurabile.

Figura 2. Schema impianto a contropressione ( fonte: scienzaonline.com)

A CONDENSAZIONE: dotato di una camera di condensazione/depressione raffreddata ad acqua attraverso cui passa il vapore uscente dalla turbina. L’acqua fredda viene ottenuta di solito attraverso una torre evaporativa. Hanno un consumo specifico di circa la metà di quelle a contropressione.
I reflui liquidi sono reiniettati e quelli gassosi vengono dispersi in atmosfera.
L’impatto ambientale è minimo e può essere ulteriormente ridotto depurando i reflui gassosi prima dell’immissione in atmosfera.
Anche le centrali a flash singolo, centrali a doppio flash, centrali a flusso totale possono essere a condensazione.

Figura 3. Schema impianto a condensazione (fonte: scienzaonline.com)

E’ stato valutato che, per gli impianti convenzionali, l’emissione di CO2 sia circa 13-380g/kWh.

Gli impianti a ciclo binario sfruttano fluidi geotermici ad entalpia medio-bassa ed acque calde di scarico emesse dai separatori dei sistemi ad acqua dominante. Il fluido geotermico è inviato ad uno scambiatore a superficie dove cede il calore ad un fluido di lavoro organico operante in un ciclo di Rankine. Gli impianti binari operano in su circuito chiuso, in cui il fluido di lavoro non viene a contatto con l’ambiente. I reflui liquidi sono reiniettati. Nel caso di alimentazione con acqua l’emissione di gas in atmosfera è praticamente nulla.

Figura 4. Schema impianto a ciclo binario (fonte: scienzaonline.com)

Usi Diretti

Gli usi diretti del calore geotermico riguardano principalmente il riscaldamento di edifici, di serre e l’uso in processi industriali.
Di norma il fluido geotermico a bassa entalpia cede il calore ad un fluido vettore secondario in uno scambiatore a superficie. I reflui liquidi sono reiniettati e gli eventuali reflui gassosi vengono dispersi in atmosfera.
Il fluido vettore secondario, compatibile con l’ambiente, è immesso in una rete di distribuzione del calore operante in circuito chiuso.
Nel caso di temperature troppo basse per un utilizzo diretto del calore dei fluidi geotermici, possono essere convenientemente utilizzate pompe di calore per ottenere la giusta temperatura.

COSTI

Gli impianti per la produzione d’energia elettrica hanno alte spese di perforazione, che possono rappresentare fino ai 2/3 dei costi totali. I costi di produzione dell’elettricità sono compresi tra i 0.07 ei 0.09€/kWh.

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