Appunti Energetica

ENERGETICA

Classificazione delle fonti energetiche

• In base alla loro origine
• Fonti primarie: direttamente disponibili in natura
• Fonti secondarie: ottenute tramite lavorazione di una fonte primaria
• In base alla loro disponibilità
• Fonti rinnovabili: inesauribili (energia solare) o virtualmente inesauribili (biomasse) in quanto la loro velocità di produzione supera quella di utilizzo
• Fonti non rinnovabili: destinate all'esaurimento (combustibili fossili) in quanto la loro velocità di utilizzo supera quella di rimpiazzamento naturale

Esempi

• Fonti Primarie

• carbone fossile
• petrolio
• gas naturale
• biomasse e.e., idraulica, solare, eolica, geotermica
• combustibili nucleari

• Fonti Secondarie

• e.e. elettrica
• e.e. meccanica
• derivati del petrolio
• derivati del carbone

• Fonti Rinnovabili

• e.e. solare
• geotermica
• e.e. e moto ondoso
• combustibili nucleari

• Fonti Non Rinnovabili

• combustibili fossili
• combustibili nucleari

Catena di conversione dell'energia

Fonti primarie → Sistemi di conversione e distribuzione → Usi finali

Perdite: (1-η) × Ep

Definizioni

• Idrocarburi: sostanze organiche le cui molecole sono composte solamente da C e H. Sono i costituenti principali di petrolio e gas naturale.

• Petrolio: miscela di idrocarburi, viscosa, densa e facilmente infiammabile. Minore è la sua densità e maggiore sarà il suo valore economico (più facile da lavorare).

• Gas naturale: combustibile fossile gassoso di origine naturale composto da idrocarburi (metano 98-99%).

• Potere calorifico di un combustibile:

  • superiore: energia termica ottenibile dalla reazione chimica di combustione di una quantità unitaria di combustibile in condizioni normali di temperatura e pressione (0°C, 1,0325 bar).

  • inferiore (PCS): diminuito del calore latente di condensazione del vapore d'acqua presente nei fumi.

Principali unità di misura

• Joule [ J ]    J = N·m = W·s

• Chilocaloria [ kcal ]    1 kcal = 4.186,8 J ≈ ¹/₈₆₀ kWh

• Chilowattora [ kWh ]    kW x h    1 kWh = 3.600·10³ J ≈ 860 kcal

• Tonnellata equivalente di petrolio [ TOE, tep ]    1 tep = 10 kcal    1 tep = 41.868,10⁶ J

• Barile equivalente di petrolio [ BOE, bep ]    1 bep = 0,136 tep = 563,2·10³ tep

• Global warming potential (GWP): rapporto tra il forcing radiativo di un’unità di massa di un gas serra e di una stessa unità di CO₂, in un dato intervallo temporale

• Analisi LCA: di un dato materiale, si considera la CO₂ equivalente che immette in atmosfera durante il suo intero ciclo di vita, dalla produzione alla combustione
• Interventi necessari per contrastare il global warming
  • a) sulla disponibilità: sviluppo fonti rinnovabili alternative
  • b) su trasformazioni e domanda: controllo demografico
    • - cambiamento fisiologico per economie che tendono verso il terziario
    • - uso razionale delle risorse energetiche
  • c) contenimento emissioni: utilizzo risorse non rinnovabili
• Iter di sviluppo delle nuove tecnologie secondo la CEE
  • fase 1: aumento efficacia nei vari settori
  • fase 2: sviluppo e utilizzo di nuove tecnologie
  • fase 3: fusione nucleare

GWP = global warming potential (eff. 26)

TEWI = total equivalent warming impact

= parametro di giudizio del comportamento globale

ai fini dell'effetto serra di una macchina frigorifera

(può essere esteso a qualsiasi sistema di produzione

di energia)

TEWI = effetto diretto + effetto indiretto

effetto serra antropico impatto della produzione

causato dal gas refrigerante di CO₂ necessaria per

emesso in atmosfera alimentare la macchina

non si considera produzione e smantellamento

= X ⋅ GWP + Δ_CO2 ⋅ L ⋅ E

X: massa totale di fluido emessa in atmosfera

Δ_CO2: massa di CO₂ emessa per unità di energia prodotta

L: tempo di vita del sistema

E: energia consumata per unità di tempo

• Altri possibili fluidi refrigeranti Riprendo da 7.8
• NH₃: ODP=0 GWP=0 ma tossico e infiammabile
• idrocarburi (es. propano): ODP=0 GWP=0 e infiammabili
• CO₂: ODP=0 ma effetto serra

Fattibilità degli investimenti energetici

• Indici economici
  1. microeconomia: progetti individuali
  2. macroeconomia: investimenti su larga scala (collettività)
  • Può accadere che investimenti poco convenienti su scala individuale possano portare a benefici a livello della collettività con successivi effetti positivi sui singoli nel lungo periodo.
  • Concetto di efficacia economica: valutare il bilancio tra i costi da sostenere ed il beneficio economico che deriva da quei costi.

i) CASH - FLOW flusso di cassa

• Dato un certo periodo di riferimento (vita utile dell'investimento), analisi di denaro in uscita ed in ingresso associati a quell'investimento:
  • - Investimento iniziale I_in Flusso di cassa
  • + Ricavi ? Disponibilità D_in
  • - Costi

• somma dei flussi di cassa ΣF_k permette di valutare il tempo di ritorno dell'investimento

ii) Simple pay-back SPB = N

• se ΣF_k > 0
  • I_in = 0
  • F_k = D_in - costi - D
  •         Σ_k=0^NF_k = 0
  •             SPB =
  •             ^│Io│/_D
• ✓ interpretazione immediata, facile da calcolare
• ✗ non considera redditività dell'investimento
  • a. bilancio totale al termine della vita utile
  • b. non considera le variabilità del valore del denaro nel tempo

• valori tipici di vita utile:
  • - privato: 4:5 anni
  • - pubblico: 5:8 anni