Paniere di Gestione dei sistemi energetici - Risposte aperte

ELENCARE I CRITERI-GUIDA DI CUI BISOGNA TENER CONTO QUANDO SI VERIFICA L’OPPORTUNITà DI ADOTTARE LA

 COGENERAZIONE: I criteri-guida di cui tener conto quando si valuta l’opportunità di ado琀琀are la cogenerazione sono: domanda di

calore Q a bassa temperatura (acqua calda, vapore a bassa pressione ecc.); domanda di ele琀琀ricità E; elevato numero di ore in cui

coesistono le due domande; su昀漀ciente dimensione delle domande di Q ed E; adeguato rapporto E/Q tra le due domande.

SCRIVERE L’ESPRESSIONE DEL PES (PRIMARY ENERGY SAVINGS) E DESCRIVERNE IL SIGNIFICATO ED I TERMINI CHE LO

 COMPONGONO: Il PES è l’indice in base al quale sono calcola琀椀 gli incen琀椀vi concessi ad impian琀椀 di cogenerazione. PES=[1-(1/[(CHP

Heta/Ref Heta)+(CHP Eeta/Ref Eeta)])] 100% con CHP Heta=rendimento termico del cogeneratore (rapporto tra calore u琀椀le ed

energia del combus琀椀bile); CHP Eeta=rendimento ele琀琀rico del cogeneratore (rapporto tra energia ele琀琀rica cogenerata ed energia del

combus琀椀bile); Ref Heta=rendimento termico di riferimento per la produzione separata di ele琀琀ricità e calore; Ref Eeta=rendimento

ele琀琀rico di riferimento per la produzione separata di ele琀琀ricità e calore. Ref Eeta e Ref Heta sono valori 昀椀ssa琀椀 dalla dire琀紀va. Più il

valore del PES è alto e prossimo al 100% più è conveniente la cogenerazione dal punto di vista dello sfru琀琀amento dell’energia

primaria.

DESCRIVERE I FENOMENI AVVERSI ALLA CONVERSIONE FOTOVOLTAICA: I fenomeni avversi alla conversione fotovoltaica sono:

 fotoni troppo o poco energe琀椀ci (non tu琀紀 i fotoni inciden琀椀 possiedono l’energia adeguata per rompere il legame tra ele琀琀rone e

nucleo, infa琀紀 alcuni fotoni non hanno energia su昀漀ciente mentre altri sono troppo energe琀椀ci tanto da creare coppie ele琀琀rone-

lacuna dissipando in calore l’energia eccedente); ri昀氀essione (una parte dei fotoni che incidono sulla cella non penetrano al suo

interno perché o vengono ri昀氀essi dalla super昀椀cie della cella stessa o incidono sulla griglia metallica dei conta琀紀); resistenze parassite

(la raccolta delle cariche generate viene e昀昀e琀琀uata dai conta琀紀 metallici, pos琀椀 sul fronte e sul retro della cella, i quali presentano una

certa resistenza all’interfaccia che provoca una dissipazione e quindi una riduzione della potenza trasferita al carico. Nel caso di celle

al silicio policristallino l’e昀漀cienza è rido琀琀a ulteriormente per via della resistenza che gli ele琀琀roni incontrano ai con昀椀ni tra un grano e

l’altro; ancora di più in caso di silicio amorfo visto l’orientamento casuale dei singoli atomi); ricombinazione (le coppie lacuna-

ele琀琀rone non vengono tu琀琀e raccolte dal campo ele琀琀rico di giunzione ed inviate al carico esterno in quanto durante il percorso dal

punto di generazione alla giunzione possono incontrare cariche di segno opposto e ricombinarsi).

DESCRIVERE I PROCESSI DI PRODUZIONE DI UN MODULO FOTOVOLTAICO: I processi di produzione di un modulo fotovoltaico sono:

 fusione e cristallizzazione del silicio; squadratura e taglio; testurizzazione (che consente alla cella di assorbire più radiazioni);

formazione della zona P-N con drogaggio (ovvero aggiunta di elemen琀椀 come atomi di fosforo pentavalente o boro trivalente per

aumentare, rispe琀紀vamente, il numero di ele琀琀roni o di lacune nel semicondu琀琀ore); disposizione conta琀紀 metallici; rives琀椀mento

an琀椀ri昀氀e琀琀ente.

INDICARE I PARAMETRI PRINCIPALI E DISEGNARE LA CURVA CARATTERISTICA DI UNA CELLA FOTOVOLTAICA: I parametri principali

 di una cella fotovoltaica sono: Isc=corrente di corto circuito che si riduce dras琀椀camente con la radiazione incidente; Voc=tensione a

circuito aperto che si riduce proporzionalmente con la temperatura di esercizio; Im=corrente del punto di massima potenza Pmax;

Vm=tensione nel punto di massima potenza; eta=Pmax/Pinc con Pinc=I*S con I=irraggiamento ed S=super昀椀cie pannelli.

DISEGNARE E DESCRIVERE LO SCHEMA A BLOCCHI DI UN IMPIANTO FOTOVOLTAICO CONNESSO IN RETE: Un impianto fotovoltaico

 connesso in rete è più a昀漀dabile e presenta un dimensionamento più elas琀椀co. Si compone di: generatore fotovoltaico che invia

corrente con琀椀nua ad un inverter; dall’inverter esce corrente alternata che alimenta le utenze in CA e la rete di distribuzione ele琀琀rica.

DISEGNARE E DESCRIVERE LO SCHEMA A BLOCCHI DI UN IMPIANTO FOTOVOLTAICO STAND ALONE: Un impianto fotovoltaico stand

 alone (isolato) è meno a昀漀dabile per via delle ba琀琀erie, ha un impa琀琀o ambientale in fase di u琀椀lizzo ma è più economico in caso di

sistemi isola琀椀. Si compone di: generatore fotovoltaico che invia corrente con琀椀nua al regolatore di carica; il regolatore invia corrente

in CC alle ba琀琀erie di accumulo, alle utenze in CC e all’inverter; anche le ba琀琀erie di accumulo forniscono corrente con琀椀nua alle utenze

in CC e all’inverter; dall’inverter si o琀紀ene corrente alternata che alimenta le utenze in CA.

SCRIVERE L’ESPRESSIONE DELL’EFFICIENZA GLOBALE/RENDIMENTO DI UN COLLETTORE SOLARE TERMICO E GRAFICARE LA CURVA

 DI EFFICIENZA: L’e昀漀cienza globale di un colle琀琀ore solare termico è: eta=Qu/Io con Qu=Ec-Qp ed Ec=Io tao alfa e Qp=k deltaT

(Qu=potenza termica del 昀氀uido in uscita dal sistema; Ec=radiazione totale captata; Io=radiazione incidente; Qp=perdite per

conduzione, convezione ed irraggiamento; deltaT=di昀昀erenza temperatura tra piastra captante ed ambiente; tao=trasmi琀琀anza solare

e昀昀e琀紀va della copertura trasparente; alfa=assorbanza solare e昀昀e琀紀va della piastra captante; k=coe昀漀ciente perdite. Nella pra琀椀ca si

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preferisce u琀椀lizzare una curva sempli昀椀cata eta= A-B deltat* con deltat*=(Tfm-Ta)/I con A=costante a琀琀a a misurare la massima quota

di energia potenzialmente tra琀琀enibile dalla piastra; B=costante a琀琀a a misurare l’a琀紀tudine del colle琀琀ore a contenere l’energia

raccolta e limitare le perdite; Tfm=temperatura media del 昀氀uido termove琀琀ore e Ta=temperatura ambiente.

DESCRIVERE LE TIPOLOGIE COSTRUTTIVE DEI COLLETTORI SOLARI TERMICI SOTTOVUOTO: Sono possibili diverse con昀椀gurazioni

 costru琀紀ve dei colle琀琀ori solari termici so琀琀ovuoto che possono essere inquadrate in due sistemi principali: a circolazione dire琀琀a del

昀氀uido termove琀琀ore (due tubi coassiali dispos琀椀 in modo che il 昀氀uido termove琀琀ore arrivi (mandata) dire琀琀amente nel tubo a diametro

minore, per poi inver琀椀re direzione e circolare nell’intercapedine (ritorno); oppure un tube琀琀o di mandata ed uno di ritorno sistema琀椀

a conta琀琀o con un cilindro metallico che funziona da piastra captante); a tubi di calore “heat-pipe” (si basa sul principio di

assorbimento o cessione di calore da parte di un 昀氀uido nelle fasi di espansione o condensazione. Tubi di vetro con all’interno il tubo

di calore “heat-pipe” che è essenzialmente un tubo di rame in grado di trasferire energia termica all’acqua che a琀琀raversa il colle琀琀ore

nella parte alta. Il tubo di rame con琀椀ene alcool vola琀椀le che riscaldato evapora a basse temperature e risale all’estremità del tubo

stesso dove cedendo calore all’acqua condensa e ri昀氀uisce, per gravità, verso la parte bassa per essere nuovamente riscaldato, per

questo il colle琀琀ore va inclinato almeno di 25°).

ELENCARE LE POSSIBILI TIPOLOGIE/CONFIGURAZIONI DI IMPIANTI SOLARI TERMICI: Esistono diverse con昀椀gurazioni di impian琀椀

 solari termici, in par琀椀colare, sono possibili: impian琀椀 a sistema aperto (il 昀氀uido nel colle琀琀ore è la stessa acqua che viene inviata

all’utenza); impian琀椀 a sistema chiuso (due circui琀椀 separa琀椀, quello solare per il 昀氀uido termove琀琀ore e quello per l’acqua riscaldata da

inviare all’utenza); impian琀椀 a circolazione naturale (non necessitano di una pompa per muovere il 昀氀uido termove琀琀ore); impian琀椀 a

circolazione forzata (necessitano di una pompa per muovere il 昀氀uido termove琀琀ore).

DESCRIVERE IL PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO DI UN COLLETTORE SOLARE TERMICO CON SISTEMA A CIRCOLAZIONE FORZATA:

 Un impianto a circolazione forzata risulta più complesso e necessita di elemen琀椀 aggiun琀椀vi con conseguente aumento dei cos琀椀 ma

perme琀琀e di posizionare i colle琀琀ori termici in copertura ed il serbatoio nell’abitazione. Questo 琀椀po di impianto si compone di

colle琀琀ori termici che contengono tubi nei quali scorre un 昀氀uido (acqua+an琀椀gelo) che si riscalda quando è esposto al sole, una

centralina che misura la temperatura del 昀氀uido termove琀琀ore e dell’acqua nel serbatoio fa avviare la pompa quando il 昀氀uido è più

caldo dell’acqua; la pompa spinge il 昀氀uido termove琀琀ore nel circuito in modo che esso arrivi alla serpen琀椀na posta all’interno del

serbatoio; tale serpen琀椀na consente il passaggio di calore dal 昀氀uido all’acqua nel serbatoio connesso dire琀琀amente al circuito

dell’acqua sanitaria della casa.

DESCRIVERE I COMPONENTI PRINCIPALI DEI COLLETTORI SOLARI TERMICI A SUPERFICIE PIANA VETRATI: I colle琀琀ori a super昀椀cie

 piana vetra琀椀 si compongono di: una piastra captante (in genere in rame o acciaio, tra琀琀ate super昀椀cialmente con vernici scrure e

opache per aumentare l’assorbimento ed abba琀琀ere la ri昀氀essione; la sua principale funzione è convogliare calore ai tubi); stra琀椀 di

materiale isolante (in genere si usa poliuretano, lana di vetro, lana di roccia ecc. che hanno lo scopo di ridurre al minimo le perdite

per conduzione verso le super昀椀ci laterali ed inferiori del colle琀琀ore; per evitare un accumulo di umidità che va a comprome琀琀ere

l’isolamento termico, sulla lastra di isolante si posiziona un foglio di alluminio che oltre a fermare la condensa ri昀氀e琀琀e le radiazioni

provenien琀椀 dalla piastra captante verso la piastra stessa); copertura trasparente (può essere a vetro singolo, doppio o a

policarbonato alveolare e deve essere quanto più possibile trasparente alle lunghezze d’anda 琀椀piche della radiazione solare e opoca

alla radiazione infrarossa); scatola di contenimento (per dare compa琀琀ezza e solidità meccanica al colle琀琀ore e proteggere gli elemen琀椀

interni; cos琀椀tuita in genere, da acciaio inossidabile zincato e pretra琀琀ato, alluminio anodizzato o, raramente, vetroresina).

DESCRIVERE IL PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO DI UN COLLETTORE SOLARE TERMICO CON SISTEMA A CIRCOLAZIONE NATURALE: Il

 sistema a circolazione naturale prevede il serbatoio di accumulo