Domande aperte del paniere di Interazione macchine ambiente

LEZIONE 3

14. IN BASE ALLA TIPOLOGIA DI DERIVAZIONE COME SI SUDDIVIDONO GLI IMPIANTI IDROELETTRICI?

Gli impianti idroelettrici vengono classificati in funzione alla derivazione idraulica:

• Impianti ad acqua fluente: se l’acqua arriva mediante una condotta direttamente in turbina. Sono sprovvisti di un serbatoio di regolazione della portata di acqua, per questo la producibilità dell’impianto varia nel tempo.

• Impianti a serbatoio: sono muniti di un serbatoio che consente di regolare la produzione della centrale. A seconda della capacità del serbatoio avremo:

  • Impianti a regolazione parziale: con un serbatoio di modeste dimensioni, il quale regola la produzione di energia solo durante le variazioni di carico giornaliere e settimanali.

  • Impianti a regolazione totale: realizza una regolazione dei deflussi annui grazie alla grande capacità del loro serbatoio. Grazie a queste regolazioni i diagrammi delle disponibilità di acqua adattano al massimo, non attenendosi in solo un impianto ma ad una serie di impianti, anche di pompaggio.

  Ulteriore classificazione per gli impianti a serbatoio, sono i seguenti derivanti:

  • Impianti di regolazione di valle e di punta: il loro serbatoio è in grado di trattenere ingenti afflussi e rilasciarli nei periodi di “morbida”.

Altra classificazione per gli impianti a serbatoio, sono di tipo di derivazione, che includono:

• Impianti con canale: la velocità dell’acqua è funzione della pendenza del canale
• Impianti con lago e o bacino: la velocità dell’acqua è funzione del carico idrostatico.
• Impianti con gallerie di pressione: grazie ai pozzi piezometrici contrastano rapide variazioni di pressione

15. SCRIVERE L’ESPRESSIONE DEL RENDIMENTO GLOBALE DI UN IMPIANTO IDROELETTRICO

L’espressione del rendimento globale di un impianto idroelettrico è:

con

• ng = rendimento globale turbina
• nm = rendimento del moltiplicatore di giri
• ngen = rendimento del generatore
• ntr = rendimento del trasformatore

16. INDICARE LE DIVERSE TIPOLOGIE DI IMPIANTI DI GENERAZIONE ELETTRICA E CONFRONTARE LE CAPACITA’ DI GENERAZZIONE DI ENERGIA MONDIALE, EUROPEA E NAZIONALE.

Le diverse tipologie di impianti di generazione elettrica includono centrali termoelettriche a carbone, gas naturale e nucleare, impianti idroelettrici, eolici, solari ed a biomassa. A livello mondiale, la capacità di generazione varia con una predominanza delle fonti fossili, mentre l’Europa e alcuni paesi come la Germania privilegiano le rinnovabili. A livello nazionale, le preferenze possono variare notevolmente: ad esempio, alcuni paesi nordici puntano all’energia eolica e idroelettrica, mentre altri possono avere una maggiore dipendenza da fonti fossili. La capacità varia in base alle risorse disponibili, politiche energetiche e esigenze nazionali.

17. INDICARE LE CARATTERISTICHE DELL’ENERGIA ELETTRICA

L’energia elettrica è una forma versatile di energia che offre alta efficienza nella trasmissione, la trasformazione e l’uso. Si caratterizza per essere pulita, facilmente controllabile e adattabile a svariate esigenze. La sua produzione può avvenire da fonti rinnovabili come sole, vento, acqua e biomassa, anche da fonti non rinnovabili come carbone, gas e nucleare. È altamente trasportabile attraverso reti elettriche estese ed utilizzata per alimentare diversi ambiti domestici, industriali e commerciali. Essendo facile da convertire in altre forme di energia, ricopre un ruolo nella società moderna per l’alimentazione di macchinari, illuminazione elettrica e tecnologie.

LEZIONE 4

Il tempo di avviamento è una caratteristica fondamentale da tenere conto nella fase di scelta della tipologia di impianto. Le centrali a carbone e a gas naturale hanno tempi di avvio più rapidi, con le centrali a gas in grado di raggiungere la piena capacità in tempi brevi, solitamente entro pochi minuti. Le centrali a carbone richiedono un po' più di tempo, tipicamente diverse ore, per raggiungere la piena operatività. Al contrario, le centrali nucleari hanno tempi di avvio estesi, richiedendo anche giorni o settimane per raggiungere la piena potenza a causa dei rigorosi protocolli di sicurezza e del controllo dei reattori.

L'olio combustibile è un combustibile fossile normalmente impiegato negli impianti termoelettrici. In base al tenore di zolfo viene classificato in:

• ATZ (alto tenore di zolfo): zolfo maggiore del 2.3%
• MTZ (medio tenore di zolfo): zolfo compreso tra l'1.3% e il 2.3%
• BTZ (basso tenore di zolfo): zolfo compreso tra lo 0.5% e l'1.3%
• STZ (senza tenore di zolfo): quando lo zolfo è minore allo 0.5%

LEZIONE 6

La produzione termoelettrica a vapore offre vantaggi e svantaggi. Tra i vantaggi vi è una tecnologia consolidata e scalabile, con un'elevata efficienza energetica e bassi costi operativi una volta che è in funzione. È in grado di fornire energia costante e affidabile, essendo flessibile nelle dimensioni delle centrali. Tuttavia, presenta svantaggi significativi come le emissioni di CO2 e inquinanti atmosferici, il consumo d'acqua, la dipendenza da fonti non rinnovabili come il carbone e il gas, e richiede tempi di avvio più lunghi rispetto ad altre fonti di energia, limitando la sua reattività alle richieste di picco.

Il ciclo di riferimento di un impianto a vapore è il ciclo di Hirn, cioè il ciclo di Rankine ma a vapore surriscaldato. Il ciclo è composto da due trasformazioni isobare e da due trasformazioni adiabatiche reversibili. La prima fase è la fase di pompaggio, poi la fase dell'economizzatore. Il passaggio tra la seconda e la terza fase è il passaggio nell'evaporatore, dopo di che il vapore viene passato in un surriscaldatore e avviene l'espansione in turbina, con produzione di lavoro. L'ultimo passaggio è la condensazione.

Il corpo della turbina a bassa pressione, è composto da due turbine a vapore contrapposte, che ricevono ciascuna la metà della portata che proviene dallo scarico del corpo di media pressione. Questo design mira a migliorare le prestazioni riducendo le perdite e ottimizzando la resa energetica. Le due turbine contrapposte riducono il vincolamento l'equilibrio dell'intero sistema, aumentando l'affidabilità e diminuendo l'usura. Distribuendo meglio il flusso di vapore tra due turbine, si sfrutta in modo più efficiente l'energia disponibile. Questo conferisce anche una maggiore flessibilità operativa e una gestione più accurata dei flussi, garantendo una produzione più stabile e continua di energia elettrica.

LEZIONE 16

6. ELENCARE ALCUNE TIPOLOGIE DI IMPIANTI CONSIDERATE SORGENTI PUNTUALI SECONDO LA METODOLOGIA CORINAR90

Nell’ambito delle sorgenti puntuali, secondo la metodologia CORINAR 90 si considerano puntuali:

• Impianti di produzione di energia elettrica e calore per potenze superiori al 300 MWtermici
• Raffinerie di oli minerali
• Industrie cartarie con produzioni superiori a 100000 tonnellate annue
• Impianti di verniciatura con produzioni superiori ai 100000 veicoli anno
• Impianti industriali in genere con emissioni di SOx, NOx, superiori a 1000 ton/anno o emissioni di CO2 superiori a 300000 ton/anno

LEZIONE 17

2. QUALI SONO I PARAMETRI DA MISURARE PER CARATTERIZZARE UNA SORGENTE DI EMISSIONE PER VIA DIRETTA?

La caratterizzazione della sorgente di inquinante per via diretta richiede la misura della:

• Temperatura e pressione dell’effluente
• Portata volumetrica dell’effluente
• Composizione dell’effluente
• Condizioni di carico dell’impianto

A seconda dell’andamento temporale della portata di effluente gli intervalli delle analisi vengono divise come:

• Emissioni stazionarie e continue 3-4 misure in un intervallo a scelta
• Emissioni stazionarie e discontinue 3-4 misure
• Emissioni variabili e periodiche, periodo osservazione coincidente con la durata della fase, considerando un numero di fasi tale da garantire la rappresentatività della sorgente (3-4 misure)

LEZIONE 18

4. SU QUALI PRINCIPI DI FUNZIONAMENTO SI BASA UN SISTEMA DI RIDUZIONE DEL PARTICOLATO?

I sistemi con i quali si può ridurre la presenza di particolato vengono scelti in funzione delle sue caratteristiche, delle caratteristiche dell’effluente e dalle caratteristiche operative.

L'effetto finale dei vari sistemi è però l’urto delle particelle contro una parete solida o una superficie liquida che ne riduca la velocità, e aiuta la separazione.

In ambito industriale si usano i separatori di gravità, i separatori centrifughi, separatori a umido, filtri a manica e precipitatori ESP (ELETTROSTATICI).

LEZIONE 19

3. SPIEGARE QUALI SONO I PARAMETRI CHE INFLUENZANO L’EFFICIENZA DI UN PRECIPITATORE ELETTROSTATICO

I precipitatori elettrostatici rappresentano uno dei sistemi di rimozione del particolato di maggiore diffusione. Il sistema è basato sull’applicazione di forze elettriche alle particelle da rimuovere al fine di deviarne la traiettoria.

L’efficienza di rimozione di un ESP è influenzata dalle dimensioni del precipitato e dall’intensità delle forze elettriche applicate.