Domande aperte Energetica

CAMBIARE

Come si è già rilevato, le operazioni connesse allo sfruttamento dell'energia geotermica

possono causare inquinamenti collegati, soprattutto, al rilascio di sostanze nocive

presenti nei fluidi che provengono dal sottosuolo. Gli inquinanti chimici più frequenti

sono gas incondensabili come idrogeno solforato, anidride solforosa, ammoniaca,

cloro, e fluoro oltre a diversi metalli pesanti come rame, arsenico e mercurio. Tra i gas

non condensabili, disciolti nei fluidi geotermici, il più pericoloso è l'idrogeno solforato

che, quasi sempre, è presente in concentrazioni elevate. Tale gas in basse

concentrazioni, risulta semplicemente fastidioso per il suo odore sgradevole, ma allo

sbocco delle centrali geo-termoelettriche, in alta concentrazione, può risultare

abbastanza nocivo.

Descrivere i componenti principali di un sistema geotermico.

Sorgente di calore: può essere il calore della terra o un’intrusione magnetica a

temperatura molto alta (> 600 °C) ad una profondità di 5/10km

Serbatoio: complesso di rocce calde permeabili dove i fluidi possono scorrere

assorbendo calore

Fluido termovettore: fluido che trasporta calore; acqua meteorica in fase liquida o

gassosa, e che trasporta altri gas come anidride carbonica e idrogeno

LEZIONE 27

Descrivere le diverse tipologie di impianti geotermoelettrici e disegnarne gli schemi di

impianto

A vapore dominante: formazioni rocciose permeabili con una falda naturale, a loro

volta all’interno di rocce impermeabili, con un flusso termico elevato può formarsi

vapore.

Ad acqua al alta temperatura: non sempre si riesce a generare vapore dal sottosuolo

cosi l’acqua ad alta temperatura una volta uscita può essere trasformata parzialmente

in vapore tramite un processo di laminazione. Passando dalla pressione del serbatoio a

quella atmosferica si separa in una parte di vapore.

Cicli binari: per sistemi a temperature moderate, usano il calore estratto dal fluido per

riscaldare un altro fluido che agisce come fluido di lavoro, poi viene tutto rimesso nel

sottosuolo. ORC utilizza fluidi organici con n-petano che hanno basso punto di

ebollizione. KALINA usa una miscela di acqua e ammoniaca, ha un maggiore

rendimento ma è più complesso.

LEZIONE 29

Descrivere il funzionamento delle pompe di calore geotermiche, i vantaggi di

applicazione e le possibili realizzazioni impiantistiche

La pompa di calore preleva calore da una fonte a temperatura inferiore per poi poterla

utilizzare ad una temperatura superiore, ma questo riguarda il riscaldamento, le pompe

possono però essere usate anche per il raffrescamento di ambienti. Possono essere

sfruttate al meglio combinandole con pannelli radianti a pavimento poiché utilizzano

acqua a bassa temperatura, questo diminuisce di molto i costi; le pompe di calore

permettono di avere un alto benessere energetico con dei costi a lungo termine molto

ridotti.

Pompe di calore ad acqua di superficie (SWHP): operano utilizzando come sorgente

termica acque superficiali. Si distinguono i tipi diretto e indiretto, dove l’acqua non è

prelevata dal suo corso naturale, ma scambia calore tramite tubazioni immerse.

• Pompe di calore ad acqua di falda (GWHP): operano utilizzando come sorgente

termica acqua sotterranea di falda prelevata tramite pozzi.

• Pompe di calore accoppiate al terreno (GCHP): in questo caso è la massa stessa del

terreno che agisce da sorgente termica, senza alcun prelievo d’acqua, e

l’accoppiamento con la pompa di calore è realizzato attraverso tubazioni di scambio

termico inserite nel terreno e percorse da un fluido termovettore.

LEZIONE 30

Definire il concetto di rifiuto e descrivere i processi di riciclaggio e recupero energetico

da rifiuto.

Il concetto di rifiuto si riferisce a qualsiasi materiale, sostanza o oggetto che è

considerato indesiderato, non utilizzabile o non più necessario per un determinato

scopo. I rifiuti possono essere solidi, liquidi o gassosi e possono derivare da una vasta

gamma di fonti, tra cui attività industriali, commerciali e domestiche.

Il processo di riciclaggio comprende le seguenti fasi:

a. Raccolta: I materiali riciclabili vengono raccolti separatamente dai rifiuti solidi urbani

o dai rifiuti industriali.

b. Separazione e lavorazione: I materiali raccolti vengono separati, puliti e preparati per

il successivo processo di trasformazione.

c. Trasformazione: I materiali separati vengono trasformati in nuovi prodotti attraverso

processi come la fusione, la granulazione, la stampa, ecc.

d. Distribuzione: I nuovi prodotti riciclati vengono messi sul mercato per essere

utilizzati in vari settori.

Il processo di recupero energetico può includere le seguenti fasi:

a. Raccolta: I rifiuti adatti al recupero energetico vengono raccolti e preparati per il

processo.

b. Trattamento: I rifiuti possono essere pretrattati per rimuovere materiali incombusti o

inquinanti.

c. Combustione o fermentazione: I rifiuti vengono bruciati in un inceneritore o

sottoposti a processi di fermentazione per generare calore o gas.

d. Generazione di energia: Il calore o il gas prodotto viene utilizzato per generare

elettricità o per riscaldamento.

LEZIONE 31

Descrivere la discarica controllata, i relativi problemi di gestione e lo schema di

impianto.

Una discarica controllata è un'installazione specifica destinata alla gestione dei rifiuti

solidi, dove i rifiuti vengono smaltiti in modo controllato per ridurre al minimo

l'impatto negativo sull'ambiente e sulla salute pubblica. Tuttavia, le discariche

controllate presentano comunque diversi problemi di gestione e rappresentano una

soluzione meno sostenibile rispetto a pratiche come il riciclaggio o il recupero

energetico

Schema di impianto

Area di scarico: I rifiuti vengono scaricati e compattati in questa zona.

Area di stoccaggio temporaneo: Prima di essere coperti, i rifiuti possono essere

temporaneamente stoccati in questa area.

Strato di copertura: Ogni giorno, uno strato di materiale inerte viene distribuito sulla

parte superiore dei rifiuti.

Sistema di raccolta del gas: Tubi e pozzi vengono utilizzati per raccogliere il gas

metano prodotto dalla decomposizione dei rifiuti.

Sistema di drenaggio: Sistemi di drenaggio sono utilizzati per evitare il ristagno

d'acqua e la contaminazione delle acque sotterranee.

Monitoraggio ambientale: Le discariche controllate devono essere monitorate

costantemente per rilevare eventuali fughe di inquinanti nell'ambiente circostante

Problemi

Inquinamento ambientale: Nonostante le misure di controllo, le discariche controllate

possono causare inquinamento del suolo e delle acque sotterranee a causa delle

sostanze chimiche presenti nei rifiuti.

Emissioni di gas a effetto serra: La decomposizione anaerobica dei rifiuti organici in

discarica produce gas metano, un potente gas a effetto serra che contribuisce al

cambiamento climatico.

Occupazione del suolo: Le discariche controllate richiedono vaste aree di terreno, il

che può portare all'occupazione e alla distruzione di habitat naturali.

Odori e impatto visivo: Le discariche possono emettere odori sgradevoli e

rappresentare un impatto visivo negativo per le comunità circostanti.

LEZIONE 32

Descrivere i processi termochimici e biochimici di conversione in energia delle

biomasse.

PROCESSI TERMOCHIMICI: si utilizza il calore per usufruire delle reazioni chimiche

generate per trasformare le biomasse in energia; quelle più adatte sono le biomasse

forestali, ciò che rimane dalla lavorazione del legno o dall’agricoltura.

Si dividono in: combustione diretta, carbonizzazione, gassificazione e pirolisi

PROCESSI BIOCHIMICI: ricavano energia grazie alle reazioni chimiche derivate da

enzimi o funghi in particolari ambienti. Anch’essi si dividono in 4 categorie: digestione

aerobica, anaerobica, fermentazione alcolica ed esterficazione.

LEZIONE 33

Descrivere il processo di produzione del biodiesel, discutendo i relativi vantaggi e

svantaggi.

Il biodiesel si ottiene spremendo dei semi di colza, girasole o soia e tramite la reazione

di transesterificazione, per sostituire gli elementi alcolici con il metanolo

Vantaggi

è rinnovabile, in quanto ottenuto dalla coltivazione di piante ; è biodegradabile, cioè se

disperso si dissolve nell’arco di pochi giorni,; garantisce un rendimento energetico pari

a quello dei carburanti e dei combustibili minerali

Svantaggi

I costi fissi dipendono dalla grandezza dell’impianto oltre che alla sua capacità

produttiva, poi abbiamo dei costi di manutenzione e per i semi e per il metanolo

LEZIONE 34

Descrivere il processo di produzione del bioetanolo, discutendo i relativi vantaggi e

svantaggi

Il bioetanolo è un biocarburante prodotto da materie prime biologiche, come mais, canna da zucchero, grano,

cellulosa vegetale o biomasse lignocellulosiche. Il processo di produzione del bioetanolo coinvolge diverse fasi e

può essere suddiviso principalmente in tre categorie

Vantaggi della produzione di bioetanolo:

1. Rinnovabile: Il bioetanolo è prodotto da biomasse rinnovabili, riducendo la dipendenza dai

combustibili fossili.

2. Basso impatto ambientale: La produzione di bioetanolo può ridurre le emissioni di gas

serra rispetto ai combustibili fossili, specialmente se le biomasse sono coltivate e gestite in

modo sostenibile.

3. Biodegradabile: Il bioetanolo è biodegradabile e meno dannoso per l'ambiente in caso di

versamenti accidentali rispetto al petrolio.

Svantaggi della produzione di bioetanolo:

1. Concorrenza con l'alimentazione: L'uso di colture alimentari per la produzione di

bioetanolo può portare a conflitti tra la produzione di cibo e biocarburanti, aumentando i

prezzi degli alimenti.

2. Elevato consumo d'acqua: La produzione di bioetanolo richiede notevoli quantità d'acqua,

il che può essere problematico in aree con risorse idriche limitate.

3. Costi energetici: La produzione di bioetanolo richiede energia per l'agricoltura, il trasporto,

la lavorazione e la distillazione, il che può influire sulla sostenibilità complessiva.

4. Efficienza energetica: La produzione di bioetanolo può richiedere una quantità

significativa di biomassa per produrre quantità sostanziose di carburante, il che può influire

sull'efficienza energetica complessiva del processo.

LEZIONE 36

Descrivere il principio di funzionamento, il campo di applicazione e le principali

caratteristiche di un sistema di stoccaggio energetico flywheel.

Un sistema di stoccaggio energetico flywheel è un dispositivo progettato per

immagazzinare energia cinetica sotto forma di rotazione meccanica. Funziona

sfruttando il principio fisico della conservazione dell'energia cinetica. Quest