Appunti Sistemi Impiantistici a Scala Urbana e degli Edifici

Capitolo 11

Fonti primarie e secondarie

Una fonte di energia viene definita primaria quando è presente in natura (combustibili fossili, nucleare, solare). Una fonte di energia è detta secondaria quando può essere utilizzata solo dopo una trasformazione (benzina, energia elettrica, idrogeno).

Il fattore di conversione in energia primaria indica la quantità di energia primaria impiegata per produrre un'unità di energia secondaria; tiene conto di molti fattori come ad esempio il trasporto, la trasformazione, la distribuzione.

Fonti energetiche non rinnovabili

Sono quelle fonti di energia destinate ad esaurirsi, poiché la loro formazione richiede tempi molto lunghi. Le più conosciute sono le fossili: carbone, petrolio e gas naturale. Anche l'energia nucleare non è rinnovabile perché derivata da giacimenti di uranio, plutonio e torio. Il loro impiego è altamente inquinante.

Fonti energetiche rinnovabili e cogenerazione

Sono quelle fonti di energia prodotte da risorse naturali che si rigenerano alla stessa velocità con cui vengono consumate; non sono esauribili in tempi geologici, quindi sono sempre disponibili. Alcune fonti rinnovabili possono diventare esauribili, quando se ne faccia un uso esagerato, come il legno. Generalmente non sono climalteranti.

Si definiscono energie rinnovabili: il solare, l'eolico, l'aerotermico, il geotermico, l'idrotermico e l'oceanico, l'idraulico, le biomasse, i gas da discarica, gas dei processi di depurazione e biogas. Tali risorse possono essere usate per soddisfare i fabbisogni energetici di un edificio.

1. Solare termico

Si tratta di un sistema che trasforma l'energia solare in energia termica, ossia in calore. Tale energia può essere utilizzata per la produzione di acqua calda sanitaria, per il riscaldamento con radiatori a pavimento, per usi industriali e per la climatizzazione estiva. Si compone di un sistema di captazione dell'energia (pannello solare), di un accumulo, di un'eventuale pompa di circolazione ed un sistema di regolazione.

In base all'utilizzo, potrebbe rendersi necessaria l'integrazione della produzione di energia con una fonte di approvvigionamento sicura. Le tipologie di pannelli sono:

• Piani vetrati – costituiti da una piastra metallica posta all'interno di un involucro isolato termicamente, ricoperto da una superficie vetrata (performante in quanto trasparente alla radiazione solare ma che trattiene il calore accumulato all'interno – effetto serra). La radiazione solare è assorbita dalla piastra metallica che riscalda il liquido termovettore che circola all'interno del pannello.
• Sottovuoto – costituiti da condotti di vetro sottovuoto, al cui interno sono collocate le tubazioni che riscaldano il liquido in circolazione, grazie alla radiazione solare. Hanno un elevato rendimento perché presentano una bassa dispersione del calore. Generalmente si usano dove le temperature esterne sono più basse o per impieghi che richiedano un elevato riscaldamento (uso industriale e agricolo).

L'efficienza di conversione di un pannello solare è data dal rapporto tra l'energia termica prodotta dal collettore e l'energia solare che incide sulla sua superficie. Il dimensionamento dei pannelli solari tiene conto di diversi fattori: la località, la collocazione del pannello, richiesta di energia e della temperatura di utilizzo.

2. Solare fotovoltaico

Si tratta di un sistema che trasforma l'energia solare in energia elettrica. Può essere autonomo o connesso alla rete pubblica. Nel primo caso è necessario prevedere un accumulatore. Sono costituiti da più moduli, collegati in serie o in parallelo in funzione della tensione che si vuole ottenere. L'energia prodotta è a corrente continua e pertanto è necessario un inverter per trasformarla in alternata. Completano l'impianto i dispositivi di distribuzione e regolazione dell'energia.

Il principale materiale utilizzato per la costruzione dei pannelli fotovoltaici è il silicio. Il loro rendimento si calcola come il rapporto tra l'energia elettrica prodotta e la radiazione solare incidente. La potenza nominale di un impianto fotovoltaico è data dalla somma di p...