Visto l'interesse e le questioni usciti in altre discussioni, apro questa per fare una breve panoramica sulle metodologie per produrre energia elettrica. Ci sono dati di natura tecnica e di natura statistica, che servono a contestualizzare le informazioni anche senza nozioni tecniche alle spalle. È lungo, ma per dare tutte le informazioni, già riassunte e tagliate, deve esserlo. Quanto dirò, salvo diversa specificazione, viene da ordinari del Politecnico di Torino.

Innanzitutto, alcune informazioni introduttive; nel presentarle farò alcune approssimazioni (per esempio sulle forme d'onda), approssimazioni che comunque non inficiano i concetti a seguire.

La nostra rete ha tensione e corrente alternate sinusoidali (le loro forme d'onda in funzione del tempo sono sinusoidi a valor medio nullo), a 50 Hz (Hertz: ogni 20 millisecondi si ha una sinusoide completa); la tensione (e corrente) continua è quella che, vista su un grafico in funzione del tempo, ha la forma di una retta a tensione (corrente) costante. La natura alternata della rete è estremamente importante, in quanto senza di essa non funzionerebbero moltissime cose.

L'elettronica per sua natura immette in rete dei disturbi, distorcendo la forma d'onda (che, quindi, non è piú sinusoidale); tali disturbi vanno a influenzare il funzionamento degli apparati, e soprattutto quelli elettronici ne risentono molto, al punto da non funzionare in caso di distorsione eccessiva.

Per la natura della rete, non si può immettere in essa energia in continua: ogni immissione dovrebbe essere alternata sinusoidale a 50 Hz, con valore di tensione adeguato. Nel caso si abbia energia in continua (vedi tutte le metodologie che per loro natura generano in tale modo), si deve convertire la forma d'onda, trasformandola in una sinusoide a valore medio nullo a 50 Hz. Problema: viene fatto per via elettronica, ossia si inseriscono moltissimi disturbi (la sinusoide ricostruita è tutto meno che una sinusoide); per eliminare questi disturbi si mettono filtri. Quindi, generare in continua significa mettere convertitori, filtri, ed eventualmente trasformatori per adattare il livello di tensione.

La potenza si misura in watt (W), i cui multipli sono, tra gli altri, i chilowatt (kW, 10^3 W), i megawatt (MW, 10^6 W), e i gigawatt (GW, 10^9 W); l'energia (ossia la potenza consumata nel tempo) solitamente si misura in wattora (Wh), con multipli come per la potenza.

Con rendimento si intende quale percentuale dell'energia in ingresso si ottiene trasformata in uscita nella forma voluta: rendimento del 40% significa che il 60% dell'energia data in ingresso viene sprecato, non convertito in forme utili.

Delle varie centrali verrà detta la vita media, che però è aumentabile con opere di ringiovanimento.

Sulle fonti rinnovabili, c'è da dire che con la struttura attuale non conviene avere oltre il 10÷20% di fonti non controllabili (solare, eolico, ecc., dove la fonte primaria è indipendente), altrimenti si potrebbero creare criticità nella gestione della rete (articolo dedicato).

Alcuni dati sulla rete elettrica nazionale, per avere un metro di paragone: nel 2009 l'Italia ha consumato 320 268,4 GWh (Terna), di cui il 70,5% da centrali termoelettriche (meno del 2% da biomassa e rifiuti), il 16,4% da fonti rinnovabili (e in quanto a geotermica siamo i secondi al mondo), e il 13,1% da importazione dall'estero. La quota della produzione interna ottenuta con fonti rinnovabili è prevalentemente derivata dalle fonti "classiche": 14,3% idroelettrico, 1,6% geotermoelettrico, 0,5% eolico, vicino allo 0% solare, per un totale del circa 18% della produzione interna (2005).

Per la trasmissione di energia su lunghe distanze si usano le linee di trasmissione, caratterizzate dall'essere operate in alta tensione (centinaia di migliaia di volt); come ogni trasporto di elettricità, la tramissione comporta delle perdite. Le perdite dovute all'intera rete (non solo a quella di trasmissione) nel 2009 sono ammontate al 6,4% della produzione (Terna).

Detto questo, le metodologie produttive:

Termoelettriche: solitamente bruciano combustibili fossili (carbone, petrolio, gas naturale), si basano sul vapore creato grazie alla combustione; costano poco a farle, ma tanto a gestirle. Hanno bassi rendimenti (35÷45%), ma sono adatte a fornire grandi potenze (MW/GW); i tempi di risposta sono lenti, quindi non vanno bene per la regolazione. Le turbine a gas sono piú veloci, ma hanno rendimenti minori (30÷35%). Inoltre, necessitano di maggiori accorgimenti tecnologici a causa delle alte temperature. Emissioni (di anidride carbonica) di 896 g/kWh (carbone), 20 g/MWh (biomassa), 374 g/kWh (gas) e 698 g/kWh (petrolio) [DE].

Centrali a ciclo combinato: rendimenti maggiori (56÷58%), ma complicazioni tecniche; anche queste bruciano combustibili fossili, solitamente gas o combustibili liquidi leggeri. A volte possono bruciare gas derivati dagli scarti di lavorazione del petrolio, gas che però, se ottenuti con i giusti procedimenti, non inquinano molto.

Una delle proteste che ho visto sollevare (per le termoelettriche in generale, non solo per i cicli combinati) è la questione del particolato secondario; ci sono però due considerazioni da fare: la prima, nel corso del tempo si è ridotto moltissimo questo problema. La seconda, le centrali rappresentano pochi punti percentuali sul totale, il problema sono principalmente le automobili, che oltre alla quantità hanno anche la qualità (nelle centrali si sono fatti molti passi avanti in questo senso, nelle auto, per citare un docente con cui ho parlato, "siamo al palo"). C'è un rapporto del CNR che in questo senso darebbe notizie di inquinamenti abbastanza pesanti, però l'ARPA (e i docenti con cui ho parlato) ha espresso dubbi su quei risultati, che oltretutto, a quanto sembra, deriverebbero da centrali a gasolio statunitensi (forse pure vecchie di quindici anni), mentre le nostre sono a gas. Emissioni minori delle centrali termoelettriche normali.

Generatori Diesel: rendimenti bassi (20÷45%), non sono adatti a grosse potenze; si usano per emergenza.

Centrali nucleari: di fatto sono centrali termoelettriche; rendimenti bassi (33÷36%), il vantaggio viene dall'enorme differenza di produttività tra i combustibili fossili e l'uranio (settantaquattro chilogrammi di uranio naturale equivarrebbero a circa cinquemilatrecento tonnellate di petrolio; Leibstadt), nonché dalle poche emissioni, se si considera la sola generazione (10 g/kWh, dovute alla costruzione); utilizzando i dati fornitomi da Leibstadt fonte, le scorie pro-capite sarebbero 346 grammi/anno (sei grammi a lunga vita e trecentoquaranta a breve vita; Leibstadt. In generale, meno del 5% delle scorie prodotte fa parte di quelle praticamente eterne; Le Scienze), scorie che decadrebbero fino allo 0,92% (praticamente rimarrebbero solo gli elementi a lunga vita) dopo cento anni se trattate, e fino allo 0,09% dopo mille anni se non trattate; sarebbero al 10% dopo circa dieci (trattate) o trentatré (non trattate) anni (Leibstadt). Ci sono problemi di scarico e di smantellamento (il cui costo, assieme a quello di trattamento delle scorie, è solitamente stimato pari all’investimento di costruzione [DC]). Inoltre sono state studiate delle centrali che utilizzano come combustibile uranio naturale, torio e le scorie di quelle classiche, ottenendo come scarto sostanze che perdono la radioattività nel giro di al piú 28÷30 anni, e riducendo il volume delle scorie del 99,99% (Le Scienze); al momento però presentano diversi problemi - e per quanto riguarda la quarta generazione ancora non si vedono: se ne parla da sessant'anni e sono stimate almeno per il 2020÷2030 - e quelle costruite attualmente sono ancora le classiche, che richiedono uranio arricchito. Inoltre esistono progetti di centrali che, affiancate da un acceleratore di particelle, potrebbero bruciare le scorie, risolvendo tre problemi: la produzione di energia, la sicurezza dell'impianto (si spegne autonomamente se lasciato a sé stesso), l'eliminazione delle scorie (Newton; è un progetto di Rubbia, al momento puramente teorico).

Ho anche trovato due documenti (Il Costo dell'Energia Nucleare e A Proposito dei Dati Sugli Impianti Nucleari) in cui si parla del costo del chilowattora, finalmente con numeri; ho avuto la possibilità di discuterne con l'autore, che ha risposto alle mie domande in merito. Se il costo del nucleare convenga, è materia comunque controversa, anche per i pochi dati che si hanno in materia.

Qui ho aggiunto varie considerazioni sul nucleare.

Vita media, 25÷30 anni, aumentabile con opere di ringiovanimento.

Centrali geotermoelettriche: come le centrali termiche, con rendimenti piú alti (40÷45%). Svantaggi aggiuntivi, devono essere poste vicino a fonti geotermali, e l'odore nei dintorni non è dei migliori... Nota finale, l'Italia è il secondo produttore mondiale.

Idroelettriche: senza entrare nelle varie tipologie, necessitano di flussi d'acqua non indifferenti (altrimenti producono poco), ma hanno tempi di risposta molto veloci e rendimenti alti (85÷95%); necessitando dell'acqua, alcune hanno serbatoi, e per mantenere la riserva di notte possono assorbire energia per rimandare a monte l'acqua (cosa che comunque le porta a consumare piú di quanto producano; sono utili perché consumano di notte, quando c'è poca richiesta, e producono di giorno, quando ce n'è molta). Costano molto a costruirle, poco a gestirle; hanno una vita media di 30÷70 anni. Ovviamente, dipendono dalla presenza d'acqua, e soventemente richiedono dighe.

Maree: servono maree di almeno quattro metri, e a causa di questo raramente si trovano condizioni ottimali per una simile soluzione; si sfrutta il moto delle maree per riempire un serbatoio che poi si usa per generare, oppure si usa un canale in cui si fa passare l'acqua; rendimento teorico dell'ordine di quello idroelettrico, la dipendenza dalle maree però arriva circa a dimezzarlo, in quanto si avrebbero periodi di totale inattività e periodi di forte produzione, quindi servirebbe un buon sistema di accumulo; ma accumulare energia elettrica è tutto meno che semplice. Inoltre, a causa dello spostamento temporale delle maree non si può avere la massima potenza sempre nello stesso momento della giornata. Informazioni derivate da un ordinario del Politecnico di Torino e da ricerche in Internet.

Onde: servono onde di almeno sei÷otto metri; si usa il moto ondoso per comprimere il gas che verrà usato per generare. Come per le centrali a maree, rendimento teorico dell'ordine di quello idroelettrico, la dipendenza dalle maree però arriva circa a dimezzarlo. Informazioni derivate dal professore delle superiori e da ricerche in Internet.

Correnti marine: non ho molte informazioni, è una centrale idroelettrica che si propone di sfruttare le correnti marine per generare elettricità; l'Unione Europea dovrebbe aver fatto uno studio che ha identificato i cento siti piú promettenti, uno dei quali sarebbe lo Stretto di Messina. Servono, ovviamente, correnti marine forti; in quanto a rendimento penso che avrebbe gli stessi pregi e difetti di quelle a maree. Informazioni derivate dal professore delle superiori e da ricerche in Internet.

Eolico: producono in funzione della velocità del vento: se è troppo bassa producono poco, se è troppo alta si devono disattivare. Hanno problemi di impatto visivo e acustico, e presentano rischi per i volatili. Rendimenti teoricamente alti (72÷76% riferito alla potenza sulla pala), però fortemente ridotti dalla dipendenza dalla presenza intanto del vento, e poi del vento giusto; rendimento massimo raggiungibile, riferito alla potenza del vento, 59% (per limiti fisici). Di per sé un generatore eolico può produrre 1,5 MW con un vento di 3÷4 m/s, però, come detto, la produzione è incostante in quanto il vento va e viene e non necessariamente ha la giusta velocità; inoltre, mettere piú generatori non aumenta proporzionalmente la produzione, in quanto si schermerebbero a vicenda. Emissioni dell'ordine di 8 g/MWh. In Italia c'è l'ulteriore problema geografico: i nostri fondali a poca distanza dalla riva diventano subito profondi, quindi non possiamo sfruttare quegli spazi (cosa invece fatta altrove), e quindi si deve obbligatoriamente andare sulla terra ferma. Genera a frequenza non fissa (da cui necessità di conversione).

Kite Wind Generator: sempre facente parte della famiglia dell'eolico, differisce da quello tradizionale in quanto usa profili alari (i kite del nome) per intercettare il vento in alta quota, dove soffia con piú forza e costanza, permettendo quindi una generazione superiore, piú costante e per piú ore l'anno.

È piú economico, richiede meno risorse e meno spazio dell'eolico tradizionale e ha meno impatto ambientale (fonte: http://kitegen.com/ e Superquark); il prototipo che sta venendo (2010) costruito richiederà 30 t di acciaio e non avrà bisogno di fondazioni, mentre una pala tradizionale richiede 250 t di acciaio e 1 500÷2 000 t di cemento per le fondazioni (fonte: Superquark).

A partire da questo messaggio è iniziata una discussione in cui do diversi dati relativi alla tecnologia.

In Italia sta venendo costruito un prototipo.

Solare fotovoltaico: rendimenti del 10÷20%, e diminuiscono di un punto percentuale l’anno (dato teorico; dati pratici di alcuni impianti sono minori: in trent'anni, si parla dello 0,39% l'anno); il rendimento massimo raggiungibile con celle classiche è circa del 31%, quello massimo di conversione solare-elettrico dell'86% (Le Scienze). Pannelli con rendimenti maggiori sono in fase di studio, ma sono ancora costosi e instabili, e prima che siano competitivi si pensa, a seconda della tecnologia, che serviranno almeno dai quindici ai quarant'anni (Le Scienze).

È una soluzione interessante, anche se per potenze alte c'è da affrontare il problema dell'aleatorietà della sorgente solare. La potenza prodotta dipende dall'angolo di incidenza del Sole, cosa per cui si adottano di norma due soluzioni: impianti fissi, con produzione variabile a seconda del momento della giornata; e impianti mobili, che si allineano col Sole (ma che consumano energia per il movimento).

Costi non indifferenti, indicativamente 6 000÷8 000 €/kW (dato risalente al 2008); il pareggio economico (rientrare delle spese grazie ai ricavi/risparmi dovuti all'energia generata) oggi si ottiene solo grazie agli incentivi (che comunque sembra diminuiscano i costi per la collettività, grazie ai costi evitati dall'energia fotovoltaica), mentre il pareggio energetico (generare tanta energia quanta ne è servita per la costruzione dell'impianto) si ha in circa cinque anni.

Dall'esperienza con impianti reali, la durata è di almeno trent'anni, con una variazione del rendimento dal 9% all'8% circa (impianto montanto nel 1980).

L'inquinamento dovuto alla produzione, rapportato ai circa vent'anni di funzionamento, è equivalente a emissioni dell'ordine di 48,5 gCO2/MWh; da considerare che l'esperienza conferma una vita molto superiore ai vent'anni, con conseguente diminuzione dell'inquinamento. Generano in continua.

Qui ho fatto un calcolo della superficie necessaria nell'ipotesi di voler generare tutta l'energia usata in Italia tramite questa tecnologia.

Solare a concentrazione: non sono fotovoltaiche, ma termoelettriche: si copre di specchi una vasta area di terreno, e si riflettono i raggi solari su una caldaia, facendo evaporare l'acqua; soluzione potenzialmente interessante, i problemi sono che servono zone assolate e che è fortemente soggetta alle condizioni atmosferiche: basta che sia nuvolo e la produzione ne risente (al momento sono in fase di costruzione centrali che tramite l'accumulo di calore dovrebbero poter risolvere almeno in parte questo problema); inoltre, gli specchi devono sempre rimanere orientati nella giusta direzione, quindi servono motori che li dispongano, e questi motori assorbono potenza (senza, l'efficienza della centrale scende parecchio). A quanto ho letto, l'ENEA e l'ENEL stanno progettando di integrare a una centrale a ciclo combinato una solare (notizia del 2005, da un rapporto ENEA), e Rubbia sta portando avanti un progetto che permetterebbe l'accumulo del calore per poterlo usare nelle ore notturne (Newton).

Un'altra tecnologia prevede specchi parabolici con, nel nucleo, un cilindro pieno di un sale in grado di accumulare il calore, calore che poi verrebbe sfruttato nella generazione di energia.

Camini solari: utilizzando delle "serre" si riscalda l'aria con l'ausilio del calore solare, per poi usarla per generare; potete vedere un video per farvi un'idea. Avendola scoperta da poco, non so dirvi granché, a parte che, ovviamente, ha i classici problemi del solare.

MHD (Magneto-Idrodinamica): sperimentale, non ho molti dati, né rendimenti; si basa sul passaggio di un conduttore gassoso in un condotto soggetto a un campo magnetico. C'è un problema tecnico dovuto al fatto che il gas deve essere a temperature altissime (migliaia di gradi), mentre per generare un adeguato campo magnetico si devono usare superconduttori (temperature sottozero), quindi si ha un condotto che tra i due estremi ha differenze di temperatura di migliaia di gradi; il problema dovrebbe essere stato risolto, ma presenta comunque elevati costi. In Russia hanno fatto una centrale a ciclo combinato sostituendo il gas con l'MHD. Genera in continua.

Celle a combustibile: rendimento teorico 60÷70%, senza considerare la produzione dell'idrogeno; considerandola... per produrlo si usano processi elettrolitici, quindi si consuma energia elettrica (ovviamente, piú di quella che si otterrà), oppure combustibili fossili, con conseguente inquinamento.

Hanno una vita estremamente bassa (3÷5 anni), e generano in continua. Inoltre, l'idrogeno è esplosivo, e richiede condizioni di temperatura e pressione particolari; ci sarebbero da considerare anche questioni relative alla sicurezza sociale (attentati e simili). Quanto detto qui si ripercuote anche sulle altre applicazioni dell'idrogeno, la cui produzione fa sí che non si elimini l'uso dei combustibili fossili, ma semplicemente lo si sposti, aumentandolo. Inoltre, produrre energia da idrogeno richiederebbe grandi quantità d'acqua.

Cosa importante, l'idrogeno non è una fonte energetica, ma un modo per accumulare e trasportare energia.

Combustione di rifiuti urbani: centrale termoelettrica, solitamente si usano rifiuti e combustibili fossili a causa del basso potere calorifico dei primi; per lo stesso motivo, i rendimenti scendono. Inoltre, non è economicamente conveniente (reggono perché assorbono gran parte della componente che paghiamo in bolletta per le fonti rinnovabili).

Aria compressa: si manda in turbina dell'aria compressa. Per comprimerla serve un compressore, quindi si usa elettricità, quindi si genera meno di quanto si consumi.

Differenza di temperatura tra fondo e superficie: non so se sia mai andato oltre alla sperimentazione, anche perché è una tipologia di centrale utilizzabile unicamente in zone tropicali. In pratica usa freon e ammoniaca, facendo evaporare il liquido semplicemente portandolo dal fondale oceanico alla superficie. Rendimento 30÷40%.

Le parti in blu sono tratte da messaggi di Vipera Rossa di Dorne.

[DE]: Direttiva Europea 2003/87.

[DC]: Domenico Coiante; fisico, è stato ricercatore e dirigente per trentacinque anni presso l'ENEA, dove ha diretto il settore Fonti Rinnovabili contribuendo in particolare ai programmi di ricerca sulle tecnologie fotovoltaiche. È uno degli esperti di energie rinnovabili facenti parte dell'ASPO-Italia.

Allora,innanzitutto ti fo i miei complimenti:veramente un bel lavoro :wub: L'argomento è interessante,e questo è un buon quadro ^_^ Mi piglio un po' di tempo per leggermelo bene,poi posto :wub:

>_>

Mornon ma tu fai ingegneria elettrica, giusto? :lol:

.

Aria compressa: si manda in turbina dell’aria compressa. Per comprimerla serve un compressore, quindi si usa elettricità, quindi si genera meno di quanto si consumi.

 

 

Mi sfugge la sua utilità sinceramente... :lol: ^_^ :D :D :D

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Aria compressa: si manda in turbina dell’aria compressa. Per comprimerla serve un compressore, quindi si usa elettricità, quindi si genera meno di quanto si consumi.

 

 

ma dai esiste veramente un tipo di centrale così???????????? e chi l'ha ideata????????

 

Mi sfugge la sua utilità sinceramente... :D :D :D :D :D

^_^

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Aria compressa: si manda in turbina dell’aria compressa. Per comprimerla serve un compressore, quindi si usa elettricità, quindi si genera meno di quanto si consumi.

 

 

ma dai esiste veramente un tipo di centrale così???????????? e chi l'ha ideata????????

 

Mi sfugge la sua utilità sinceramente... :D :D :D :D ^_^

Apprezzo il lavoro, una relazione che centra bene il problema, mi permetto però di segnalare un errore, citando una fonte autorevole, senza nulla volerne agli ordinari del politecnico di Torino.

sono meno sicure delle altre

 

Lo studio è vero, ho postato i risultati nell'altra discusisone sull'energia nucleare. Non è vero che siano meno sicure le centrali, per vari motivi. Il più semplice è che queste lavorano a pressione atmosferica invece dei 140 bar delle PWR e i 70 delle BWR; inoltre il raffreddamento a metallo consente un intrinseco migliore schermaggio dalle radiazioni, soprattutto se questo è fatto con piombo.

La fonte è Le Scienze di marzo 2005, l'articolo è scritto da Eric P. Loewen, ingegnere nucleare che lavora per il dipartimento per l'energia degli Stati Uniti.

Eh eh, il buon Mornon tiene alto il nome degli Elettrici sulla massa degli altri ingegneruncoli... ;) :lol:

Viva noi elettrici!!! :unsure: :mellow: ^_^ :D :stralol: :figo:

tu fai ingegneria elettrica, giusto?

Sí :D

Mi sfugge la sua utilità sinceramente

Se esista una centrale cosí onestamente non saprei, so che è stata teorizzato il procedimento; comunque l'utilità ci potrebbe essere, anche se diversa da quella normalmente intesa: non generare, ma accumulare. Accumulare energia elettrica è impossibile o quasi (ci sono le batterie, ma hanno una valanga di problemi), quindi un'idea potrebbe essere quella di convertirla in altre forme (aria compressa, nel caso) piú facilmente immagazzinabili. Certo, si ha una perdita, ma almeno si riesce a immagazzinare qualcosa di sfruttabile in futuro.

Comunque, c'è sempre la solita di cercare una fonte che possa andare bene, per poi scontrarsi con le inevitabili problematiche tecniche :stralol:

Su Eolo, i motivi per cui non può funzionare, a quanto ne so, sono altri, già esposti nella discussione dedicata; ho poi trovato ulteriore conferma numerica, tra parentesi.

Apprezzo il lavoro, una relazione che centra bene il problema, mi permetto però di segnalare un errore

Solo uno? Mi consoli :mellow:

Seriamente, fai benissimo: qualche svista potrebbe esserci, e se si trovassero nuove informazioni ho intenzione di aggiornare il messaggio di apertura ^_^

Non è vero che siano meno sicure le centrali, per vari motivi. Il più semplice è che queste lavorano a pressione atmosferica invece dei 140 bar delle PWR e i 70 delle BWR; inoltre il raffreddamento a metallo consente un intrinseco migliore schermaggio dalle radiazioni, soprattutto se questo è fatto con piombo

Chiederò conferme, ma mi pare che mi abbia esplicitamente detto che sono meno sicure; sottolineo che "meno sicure" non significa che siano bombe a orologeria rispetto alle stra-sicure centrali classiche, semplicemente per vari motivi ci dovrebbero essere problematiche aggiuntive sulla sicurezza. Ma questo viene sopperito da maggiori spese in tale campo, che mirano a coprire quegli aspetti (una casa con elettricità è elettricamente meno sicura di una senza, e proprio per questo si fanno spese in tal senso). Comunque, a quanto ho capito, i problemi maggiori sarebbero quelli economici.

In ogni caso chiederò maggiori informazioni (dovrei poterlo fare Giovedí), anche perché la parte sui reattori veloci deriva da una discussione in corridoio, ergo senza appunti presi sul momento da consultare :unsure:

ma come fonte di energia non si potrebbero prendere quelli che imbrattano i muri e farli pedalare sulle ciclette? (magari non solo loro)

Aggiunta la parte "e inoltre sono inquinanti sia come produzione, sia come smaltimento" nel paragrafo sul solare -_-

Aggiunte e cambiamenti:

Nell'introduzione, «Sulle fonti rinnovabili, c’è da dire che non conviene avere oltre il 5÷10% di fonti non controllabili (solare, eolico, ecc., dove la fonte primaria è indipendente), altrimenti si potrebbero creare criticità nella gestione della rete».

Nei tipi di centrale:

«Maree: servono maree di almeno dieci metri, e a causa di questo raramente si trovano condizioni ottimali per una simile soluzione; si sfrutta il moto delle maree per riempire un serbatoio che poi si usa per generare; rendimento teorico sull’ordine di quello idroelettrico, la dipendenza dalle maree però arriva circa a dimezzarlo, in quanto si avrebbero periodi di totale inattività e periodi di forte produzione, quindi servirebbe un buon sistema di accumulo; ma accumulare energia elettrica è tutto meno che semplice. Inoltre, a causa dello spostamento temporale delle maree non si può avere la massima potenza sempre nello stesso momento della giornata. Informazioni derivate dal professore delle superiori e da ricerche in Internet.

Onde: servono onde di almeno sei÷otto metri; si usa il moto ondoso per comprimere il gas che verrà usato per generare. Come per le centrali a maree, rendimento teorico sull’ordine di quello idroelettrico, la dipendenza dalle maree però arriva circa a dimezzarlo. Informazioni derivate dal professore delle superiori e da ricerche in Internet.

Correnti marine: non ho moltissime informazioni, è una centrale idroelettrica che si propone di sfruttare le correnti marine per generare elettricità; L’Unione Europea dovrebbe aver fatto uno studio che ha identificato i cento siti piú promettenti, uno dei quali sarebbe lo Stretto di Messina. Servono, ovviamente, correnti marine forti; in quanto a rendimento penso che avrebbe gli stessi pregi e difetti di quelle a maree. Informazioni derivate dal professore delle superiori e da ricerche in Internet».

«Centrali nucleari: di fatto sono centrali termoelettriche; rendimenti bassi (33÷36%), il vantaggio viene dall'enorme differenza di produttività tra i combustibili fossili e l'uranio (una tonnellata di uranio equivale a circa cinquemilaquattrocento tonnellate di petrolio - dettomi da un professore alle superiori), nonché dalle poche emissioni (10 g/MWh); alti costi di installazione, ma bassi di gestione, poche emissioni (le scorie, a quanto mi dicono, pro-capite sarebbero ben poche - sempre dal professore delle superiori; delle scorie prodotte meno del 5% fa parte di quelle praticamente eterne); ci sono problemi di scarico e di smantellamento. Inoltre sono state studiate delle centrali che utilizzano come combustibile le scorie di quelle classiche, ottenendo come scarto sostanze che perdono la radioattività nel giro di al piú 28÷30 anni, e riducendo il volume delle scorie del 99,99% (almeno al momento però non sono economicamente convenienti; in quanto a sicurezza sono migliori come rischio, ma l’uso di metalli nel raffreddamento aggiunge qualche componente di rischio). Vita media, 25÷30 anni».

«Solare (fotovoltaico)» (era "Solare").

«Centrali solari: non sono fotovoltaiche, ma termoelettriche: si copre di specchi una vasta area di terreno, e si riflettono i raggi solari su una caldaia, facendo evaporare l’acqua; soluzione potenzialmente interessante, i problemi sono che servono zone fortemente assolate, e che è fortemente soggetta alle condizioni atmosferiche: basta che sia nuvolo e la produzione ne risente; inoltre, gli specchi devono sempre rimanere orientati nella giusta direzione, quindi servono motori che li dispongano, e questi motori assorbono potenza (senza l’efficienza della centrale scende parecchio). A quanto ho letto, l’ENEA e l’ENEL stanno progettando di integrare a una centrale a ciclo combinato una solare (notizia del 2005, da un rapporto ENEA). Problemi al microclima locale, deduco, visto che per definizione e scopo lo specchio riflette. Informazioni derivate dal professore delle superiori e da ricerche in Internet».

«Differenza di temperatura tra fondo e superficie: non so se sia mai andato oltre alla sperimentazione, anche perché è una tipologia di centrale utilizzabile unicamente in zone tropicali. In pratica usa freon e ammoniaca, facendo evaporare il liquido semplicemente portandolo dal fondale oceanico alla superficie. Rendimento 30÷40%».

Cambiamento per maggior chiarezza: sul fotovoltaico, da "Emissioni dell’ordine dei 48,5 g/MWh" a "L'inquinamento dovuto alla produzione, rapportato ai circa vent'anni di funzionamento, è equivalente a emissioni dell'ordine di 48,5 gCO2/MWh" (è piú chiara la fonte dell'inquinamento), e tolta la ripetizione "sia come produzione" :mellow:

Celle a combustibile: rendimento teorico 60÷70%, senza considerare la produzione dell’idrogeno; considerandola… per produrlo si usano processi elettrolitici, quindi si consuma energia elettrica; e se si consuma per creare idrogeno, e da quello stesso idrogeno si vuole generare, automaticamente si genererà meno energia di quella impiegata. Hanno una vita estremamente bassa (3÷5 anni), e generano in continua. Inoltre, l’idrogeno è esplosivo, e ci sarebbero da considerare anche questioni relative alla sicurezza sociale (attentati e simili). Quanto detto qui si ripercuote anche sulle altre applicazioni dell’idrogeno, la cui produzione fa sí che non si elimini l’uso dei combustibili fossili, ma semplicemente lo si sposti, forse addirittura aumentandolo.

La produzione dell'idrogeno per elettrolisi è troppo dispendiosa energeticamente parlando per essere utilizzata su larga scala; attualmente sono in fase avanzata di studio reattori esterni alla cella che provvedono al reforming del metano in idrogeno. Per le celle a carbonati fusi sono in studio anche celle con reforming interno (diretto o indiretto) sia di metano quanto di etanolo. I rendimenti elettrici di tali celle (reforming compreso) sono intorno al 35% nel caso dell'etanolo (a 973 K e 1 atm e 190 mA/cm2) qualcosa in meno per il metano.

Mornon,quanto investe l'Italia nella ricerca e nello sviluppo di queste cosiddette energie alternative a quelle esauribili?