NUOVE TECNOLOGIE PER UN FUTURO DI PACE

"Il successo pratico di un’idea, indipendentemente dalle sue qualità inerenti, dipende dalla scelta dei contemporanei. Se è al passo coi tempi, essa viene rapidamente adottata;

in caso contrario, è destinata a vivere come un germoglio che sboccia, attirato dalle lusinghe e dal calore del primo sole, per essere poi danneggiato e crescere con difficoltà a

causa del gelo che s’impone.“NICOLA TESLA

Energie rinnovabili• Sono da considerarsi energie rinnovabili quelle forme di energia generate

da fonti che per loro caratteristica intrinseca si rigenerano o non sono "esauribili" nella scala dei tempi "umani" e, per estensione, il cui utilizzo non pregiudica le risorse naturali per le generazioni future.

•

Sono dunque generalmente considerate "fonti di energia rinnovabile" il • Sole, il Vento, il Mare, il calore della Terra

• ovvero quelle fonti il cui utilizzo attuale non ne pregiudica la disponibilità nel futuro, mentre quelle "non rinnovabili", sia per avere lunghi periodi di formazione di molto superiori a quelli di consumo attuale (in particolare fonti fossili quali petrolio, carbone, gas naturale), sia per essere presenti in riserve non inesauribili sulla scala dei tempi umana (in particolare l'isotopo 235 dell'uranio, l'elemento attualmente più utilizzato per produrre energia nucleare), sono limitate nel futuro.

Sole e Vento – 2 Enormi Fonti di Energia Rinnovabile

• Da queste fonti scaturiscono varie categorie di applicazione:• Energia geotermica

Energia idroelettrica Energia marina Energia delle correnti marine Energia a gradiente salino (osmotica) energia mareomotrice (o delle maree) energia del moto ondoso energia talassotermica (OTEC) Energia solare Solare termico e termodinamico Solare fotovoltaico Energia eolica Energia da biomasse (o Agroenergie) Biocarburanti, Gassificazione Oli vegetali Cippato Termovalorizzazione Combustibile derivato dai rifiuti (o "CDR") Dissociazione molecolare

Risorsa “Terra” Le centrali Geotermiche

• Le centrali geotermiche possono funzionare 24 ore al giorno, fornendo un apporto energetico di base e nel mondo la capacità produttiva potenziale stimata per la generazione geotermica è di 85 GW per i prossimi 30 anni. Tuttavia l'energia geotermica è accessibile soltanto in aree limitate del mondo, che includono gli Stati Uniti, l'America centrale, l'Indonesia, l'Africa orientale, le Filippine e l'Italia. Il costo dell'energia geotermica è diminuito drasticamente rispetto ai sistemi costruiti negli anni '70. [7] La generazione di calore per il riscaldamento geotermico può essere competitiva in molti paesi in grado di produrlo, ma anche in altre regioni dove la risorsa è a una temperatura più bassa.

• La centrale geotermoelettrica presso The Geysers, nella California del nord, è in grado di fornire circa 750 MW di potenza

•

Sfruttamento della risorsa energetica “Acqua”

LE CENTRALI IDROELETTRICHE

• Tra le più antiche si trovano certamente le centrali idroelettriche, che hanno il vantaggio di avere lunga durata (molte delle centrali esistenti sono operative da oltre 100 anni). Inoltre le centrali idroelettriche sono pulite e hanno poche emissioni. Tuttavia si è scoperto che le emissioni sono apprezzabili soltanto se associate con bacini poco profondi in località calde (tropicali), sebbene in generale le centrali idroelettriche producano molte meno emissioni nel loro "ciclo vitale" rispetto agli altri tipi di produzione di energia. Altre critiche dirette alle grosse centrali idroelettriche a bacino includono lo spostamento degli abitanti delle zone in cui si decide di fare gli invasi necessari alla raccolta dell'acqua e il rilascio di grosse quantità di biossido di carbonio durante la loro costruzione e l'allagamento della riserva.

CENTRALE IDROELETTRICA DI ITAIPUQuesta centrale idroelettrica é la piú grande al mondo. Produce il 25% del

fabbisogno di tutto il Brasile e il 95% del fabbisogno di tutto il Paraguai. é una centrale al confine tra Brasile e Paraguay ed é stata costruita in comunione tra i

due stati.Produce qualcosa come 14 milioni di KW ora. Le turbine sono di diametro di ben

10 metri e il dislivello dell´acqua é di 120 metri circa.

Sfruttamento della risorsa energetica “VENTO”

• ALCUNI DATI SUI GENERATORI EOLICI• I generatori eolici nell'arco degli ultimi 20 anni hanno migliorato drasticamente rendimento,

dimensioni e costi e continuano a farlo: ecco perché i numeri dati in seguito sono da ritenersi provvisori. Tali generatori sono riusciti a passare da una produzione di pochi chilowatt di potenza, a punte di 3 Megawatt per i più efficienti e una produzione tipica del mercato attuale di 1,5 MW, con una velocità del vento di 3-4 m/s. Considerando che la massima potenza erogata alle utenze domestiche è di 3 chilowatt, una pala è in grado di soddisfare il fabbisogno energetico di circa 1000 utenze domestiche, corrispondenti 4000-4500 persone (considerando 4 abitanti medi per nucleo familiare) e alle dimensioni medie di un comune italiano. Questi standard sono raggiunti sia da aerogeneratori orizzontali che verticali.

• Un generatore sia ad asse verticale che orizzontale richiede una velocità minima del vento di 3-5 metri/sec ed eroga la potenza di progetto ad una velocità del vento di 12-14 metri/sec. Ad elevate velocità (20/25 metri al secondo) l'aerogeneratore viene bloccato dal sistema frenante per ragioni di sicurezza.

Energia Eolica Convenzionale

Antica Fonte amica dell’uomo• Fin dai tempi antichi, l’energia eolica

è stata utilizzata dall’Uomo in diverse applicazioni. Già 5000 anni fa, nell’antico Egitto, il vento era utilizzato per la navigazione a vela. In Cina intorno al 17°secolo, i primi mulini a vento consentivano di utilizzare l’energia eolica per la macinazione dei cereali e in Olanda, in tempi più recenti, i mulini a vento favorirono una prima fase di industrializzazione con l’azionamento di pompe per l’acqua.

La Cina costruirà i maggiori gruppi di generatori eolici in Asia

Risorsa Energetica “Sole”DATI DELLA POTENZA MEDIA IRRADIATA DAL SOLE

Centrale Fotovoltaica• Questo tipo di centrale elettrica utilizza dei

moduli fotovoltaici per convertire direttamente la luce solare in energia elettrica tramite l'effetto fotovoltaico.

• E quindi è differente da qualunque altra centrale perchè non utilizza il gruppo turbina-alternatore

• Può avere un'efficienza compresa tra il 10 e il 15% a seconda delle caratteristiche tecniche dei componenti utilizzati, soprattutto dei moduli. I moduli con altissima efficienza tuttavia non vengono normalmente utilizzati in strutture estese come quelle di una centrale per via del loro elevato costo

• Attualmente (2008) diversi stati europei hanno posizioni leader nella costruzione di questo tipo di centrali. La centrale fotovoltaica più grande le mondo si trova infatti in Spagna, a Olmedilla de

• Alarcón con 60 MW di picco.• È da notare che tra le 50 più grandi del mondo,

ben 45 si trovano tra Spagna e Germania , i due paesi cha hanno fatto investimenti maggiori in questo tipo di tecnologia.

Centrale elettrica termica (Solare termodinamico)• Questo tipo di centrale solare

immagazzina l'energia solare attraverso dei pannelli solari che provvedono a convogliare la luce solare in un liquido. Questo liquido assorbendo l'energia solare si riscalda fino a giungere ad ebollizione. Una volta diventato gas viene convogliato in una turbina collegata a un alternatore. La turbina sottrae energia cinetica al gas e la converte in energia meccanica che viene utilizzata dall'alternatore per produrre corrente elettrica. Esiste una seconda tipologia di centrali che non utilizza pannelli solari ma specchi. Gli specchi vengono puntati verso un serbatoio posto alla sommità di una torre. La luce concentrata dagli specchi fa evaporare il liquido contenuto nel serbatoio che inviato alla turbina e alla dinamo per generare energia elettrica.

Alcuni dato sulle centrali solari termiche Siccome la radiazione solare media è di circa 1.000 watt/m2, il rendimento

termodinamico è altissimo rispetto a quello fotovoltaico. La quantificazione espressa da Carlo Rubbia, Nobel per la fisica, chiarisce i vantaggi del sistema termodinamico:

"Come esperimento pilota i 20 megawatt raggiunti dalle tecnologie solari alla centrale di Priolo non sono da buttar via: bastano a una città di 20 mila abitanti, consentono di

risparmiare 12.500 tonnellate equivalenti di petrolio l'anno ed evitano l'emissione di 40 mila tonnellate l'anno d’anidride carbonica. Il bello è che questo tipo di energia è

conveniente: ai prezzi attuali, l'impianto si ripaga in 6 anni e ne dura 30. Oltretutto, una volta avviata la produzione di massa, i prezzi di costruzione tenderanno al

dimezzamento".[2]

Infatti da ogni m2 di specchi in un anno si ricava l’equivalente in energia di un barile di petrolio. Siccome 7 barili circa sono pari ad una tonnellata, con 7 m2 s’otterrebbe una

tonnellata equivalente di petrolio(TEP): con 70.000 m2 (0,07 km2) si otterrebbero 10.000 TEP, con 7.000.000 m2 si otterrebbe 1 MTEP, ossia lo 0,5% del

fabbisogno nazionale italiano.Per soddisfare l'intero fabbisogno nazionale italiano sarebbe sufficiente una superficie

pari ad un quadrato con il lato di circa 40 km.

Energia marina• Con Energia marina, Energia oceanica o

Energia pelagica si intende l'energia racchiusa in varie forme nei mari e negli oceani . L'energia presente nei mari e negli oceani può essere estratta con diverse tecnologie: fluidodinamiche (correnti, onde, maree) e di gradiente (termico e salino). Ad oggi sono stati sperimentati molti sistemi di estrazione di questa energia ed alcuni sono già in uno stadio precommerciale:

• Energia delle correnti marine• Energia a gradiente salino (osmotica)• energia mareomotrice (o delle maree)• energia del moto ondoso• energia talassotermica (OTEC)

• Diversi ricercatori indicano come l’energia oceanica possa provvedere ad una parte sostanziale della energia rinnovabile a livello globale.

• Il potenziale energetico dell’energia oceanica:

• L'ammontare delle risorse energetiche oceaniche è stimato essere di:

• 2.000 TWh/anno dal gradiente salino• 10.000 TWh/anno dal gradiente termico

(OTEC)• 800 TWh/anno dalle maree• 8.000 – 80.000 TWh/anno dalle onde• Questo potenziale teorico è svariate volte

piu grande del fabbisogno elettrico globale ed equivalente a 4000–18000 MToE MToE (milioni di tonnelate di petrolio equivalenti).

Tecnologie del futuro / sviluppi degli aeorogeneratori

• Il KiteGen o KiteWind Generator• Il Kite Wind generator o KiteGen è un progetto innovativo (il prototipo è ancora in fase di

costruzione) italiano, di in una centrale eolica ad asse di rotazione verticale che sfrutta i venti di alta quota. Proprio il diverso orientamento dell'asse di rotazione dovrebbe eliminare tutti i problemi statici e dinamici che impediscono l'aumento della potenza ottenibile dagli aerogeneratori tradizionali.

• è un progetto sviluppato da Massimo Ippolito (Sequoia Automation)che può rivoluzionare il modo di sfruttare l' energia eolica, permettendo di ottenere potenze molto elevate.

• I generatori eolici tradizionali infatti non superano la potenza di qualche megawatt perchè sono limitati dal proprio peso e oltre i 100 m di altezza i costi diventato insostenibi

• In questo modo è possibile usare dei leggeri cavi al posto di una pesante torre di sostegno in acciaio e quindi collocare il profilo più in alto dove la velocità del vento è assai più elevata (vedi il grafico qui a fianco): se a 100 m è 4 m/s, a 300 m è 5 m/s e a 1000 m è ben 9 m/s.

• A parità di peso della struttura (ad es. 2000 t) sarebbe cosi possibile intercettare un fronte di vento oltre 20 volte più esteso

KiteGen - La giostra del vento• Comparato ad un aerogeneratore classico, a parità di

peso ottenere una potenza di 45 MW invece che di 1 MW.

• Le potenze in gioco sono della seguente rilevanza in base al diametro del carosello:

Diametro 100 m equivale ad un generatore da 0.5 MWDiametro 200 m equivale ad un generatore da 5 MWDiametro 300 m equivale ad un generatore da 18 MWDiametro 1'000 m equivale ad un generatore da 500 MWDiametro 1'260 m equivale ad un generatore da 1000 MW

Si noti la dipendenza cubica tra il diametro del carosello e la potenza generata. Tra 100 metri e 1000 metri di diametro della giostra vi è un rapporto pari a dieci mentre tra 0.5 megawat e 500 megawatt c'è un rapporto pari a mille: appunto, è una relazione cubica.

Energia fotovoltaica classica e rendimento

Le celle solari• La cella fotovoltaica è l'elemento base nella costruzione

di un modulo fotovoltaico, ma può venire anche impiegata singolarmente in usi specifici.La versione più diffusa di cella fotovoltaica, quella in materiale cristallino, è costituita da una lamina di materiale semiconduttore, il più diffuso dei quali è il silicio, e si presenta in genere di colore nero o blu e con dimensioni variabili dai 4 ai 6 pollici.Piccoli esemplari di celle fotovoltaiche in materiale amorfo sono in grado di alimentare autonomamente dispositivi elettronici di consumo, quali calcolatrici, orologi e simili.Analogamente al modulo, il rendimento della cella fotovoltaica si ottiene valutando il rapporto tra l'energia prodotta dalla cella e l'energia luminosa che investe l'intera sua superficie. Valori tipici per gli esemplari in silicio cristallino comunemente disponibili

sul mercato si attestano attorno al 15%.

La potenza dei moduli fotovoltaici si misura in Wp (Watt di picco) che e' pari alla potenza erogata dai moduli in condizioni standard alla temperatura ambiente di 25°C e in presenza di una radiazione solare che sia di 1kW per metro quadro in una giornata serena a mezzogiorno

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Record di efficienza fotovoltaica, la conversione della luce solare in elettricità supera il 41%

Passo in avanti per il fotovoltaico. Il tedesco Fraunhofer Institute afferma di spinto l’efficienza di conversione della luce solare in elettricità al 41,4 per cento. Un record mondiale. Ora si sta lavorando per l’immissione in

commercio di questa tecnologia.Il risultato è stato ottenuto esponendo le celle solari ad una luce solare

concentrata 454 volte. E non erano celle qualsiasi.La ricerca si è focalizzata su una combinazione di materiali

semiconduttori: fosfuro di indio-gallio e arseniuro di indio-gallio disposti l’uno sull’altro su una base di germanio.

I vari strati di semiconduttori sono stati montati con la tecnica della “crescita amorfa”, che evita la formazione di impurità e difetti isolandoli

in un’area elettricamente inattiva della cellula solare. Ciò fa sì che le zone attive possano raggiungere livelli record di efficienza

Fotovoltaico organico, a Roma parte la fase pre-industriale

Parte la fase pre-industriale del fotovoltaico organico. Il lancio è avvenuto a Roma, nel Laboratorio di ricerca e sviluppo tecnologico

del Polo solare organico della Regione Lazio. E' lì, all'interno del Tecnopolo Tiburtino, che entro fine 2010 verranno realizzate, con

la nuova tecnologia, celle solari su vetro per 10mila metri quadrati.

Nel futuro avremo buone applicazioni dal fotovoltaico organico – ma c’è ancora molta strada da fare

• LA TECNOLOGIA:• Il fotovoltaico è oggetto di un notevole sforzo dei

laboratori di ricerca. Il presente è costituito perlopiù dai tradizionali pannelli mono o policristallini spesso circa 100 micron. A fianco si sviluppa il segmento del film sottile. Permette costi inferiori e una migliore integrazione architettonica (è flessibile), anche se deve dimostrare la stessa affidabilità. Per il momento a livello commerciale esiste solo quello inorganico, che arriva ad uno spessore, a seconda del materiale (silicio amorfo, diseleniuro di indio e rame o tellururo di cadmio), di meno di un micron. «Siamo pronti con il fotovoltaico organico», spiega Franco Giannini, direttore del Dipartimento di Elettronica dell'università di Roma Tor Vergata e condirettore, insieme ad Aldo Di Carlo, del Polo solare. Con lo sviluppo tecnologico diminuisce lo spessore, il costo, ma anche l'efficienza. In genere si va dal 10-12% del pannello tradizionale all'8% del film sottile inorganico fino a circa il 4% dell'organico.

• I VANTAGGIO DELL’ORGANICO• . L'idea nasce in Svizzera, ma è stata sviluppata nei

laboratori di ricerca laziali. A differenza delle celle di silicio, in questo caso la luce viene convertita in corrente elettrica grazie all'azione combinata di un colorante di origine organica (gli antociani) e un film sottile di nanoparticelle di biossido di Titanio (lo stesso materiale utilizzato come sbiancante nei dentifrici). La cella è composta da una base in vetro o plastica e «uno strato di biossido di Titano sul quale vengono depositati gli altociani e un elettrolita», continua Giannini. Sulla carta i vantaggi principali, rispetto all'inorganico, sono diversi. «Innanzitutto lo scambio di cariche non avviene attraverso un'unica superficie - dice Giannini - con le nanoparticelle la reazione è su tre dimensioni». C'è poi l'aspetto dei costi: «Un impianto che oggi costa 20mila euro potrà crollare a 200 euro». I materiali, infine, sono più leggeri e dovrebbero favorire l'integrazione architettonica. La tecnologia sfrutta la luce diffusa, in quanto le celle trasparenti possono essere integrate sui vetri delle costruzioni e sfruttarla sia in esterno che in interno.

Da un Batterio ecco le Celle Solari Organiche. Prossime anche le celle solari in plastica

Una recente ricerca pubblicata sul Proceedings of the National Academy of Sciences esplora i nuovi orizzonti di utilizzo e sfruttamento dell’energia solare. Così un team di

ricercatori del Leiden Institute of Chemistry, Groningen Biomolecular Sciences, Biotechnology Institute in the

Netherlands e del Max Planck Institute hanno svolto un interessante studio su alcuni batteri verdi che contengono

strutture chiamate “clorosomi”.

Dalla Fotosintesi alle Nuove Celle Solari in Plastica Stampabili e Trasparenti

• Secondo questa ricerca la clorofilla, che ha l’incredibile capacità di catturare la luce e rapidamente di trasformarla in energia chimica, contenuta in questi batteri in percentuale molto elevata potrebbe portare ad inventare sistemi fotosintetici artificiali per sfruttare l’energia del sole. Questi batteri vivono gran parte della propria vita in ambienti naturali estremi e con scarsa quantità di luce come sorgenti d’acqua calda sul Mar Nero.

• Gli scienziati, scoprendo questa particolare specie di batteri, ipotizzando che essi abbiamo una capacità di assorbire energia anche da un singolo fotone il che gli renderebbe energeticamente molto efficienti

Biomimesi: dalle farfalle alle celle solariSfogliare la banca dati di madre natura e trovare soluzioni ai problemi nei campi più

disparati, dall’ottica all’informatica, dalla medicina alla moda, dall’ingegneria aerospaziale al design architettonico: è la biomimesi, tendenza che sta rivoluzionando la tecnologia

mondiale e di cui ora si torna a parlare in riferimento all’innovativa accoppiata farfalle/energia solare.

Questi insetti appartengono all’ordine dei Lepidotteri, parola che significa letteralmente “ali con le squame”, in relazione alla presenza di minute scaglie, che rivestono l’insetto, come

piccolissime tegole sovrapposte tra loro, in grado di conferire le colorazioni specifiche.

E’ stato scoperto che le scaglie contenenti i pigmenti più scuri sono caratterizzate da una peculiare struttura fisica che “intrappola” la luce, rendendola più facile da assorbire, proprio come un cavo a fibra ottica;

proprio su questa loro particolarità hanno volto la loro attenzione un gruppo di scienziati sino-giapponesi mentre lavoravano alla messa a punto di materiali capaci di incrementare l’immagazzinamento della Si tratta nello specifico della realizzazione dei fotoanodi delle celle Gratzel (dette anche celle dye-sensitized), che i ricercatori hanno sintetizzato utilizzando le stesse scaglie come trama biologica. Sono stati così ottenuti foto anodi a triplice struttura, disposti a ricomporre la forma originale dell’ala calcinati su un film di biossido di titanio anatase. Quest’ultimo riveste un substrato vetroso, ricoperto di ossido di stagno e drogato con il fluoruo.

BIOMIMESI – AD UN PASSO DALLA COMMERCIALIZZAZIONE

• Il risultato è una struttura perfettamente cristallina. I successivi esami di laboratorio hanno dimostrato ai ricercatori che le celle aventi questi microscopici collettori solari siano di gran lunga più efficienti nell’assorbire la luce rispetto al convenzionale fotovoltaico a pigmenti organici. Le analisi dei singoli spettri di assorbimento alla lunghezza d’onda della luce visibile hanno, infatti, conferito un più 10% di rendimento che ha spinto gli scienziati a proseguire nella direzione intrapresa, con la speranza, visto anche la semplicità e la velocità del processo produttivo, di arrivare presto a dispositivi commercialmente validi.

BIOMASSE - ENERGIA RINNOVABILE

L’impianto di produzione di energia elettrica da biogas è in grado di valorizzare il contenuto energetico delle biomasse vegetali ed animali tramite la conversione della biomassa in biogas e la sua successiva combustione. In questa tipologia di impianto, il processo di metanogenesi (ovvero produzione di metano) riveste un ruolo essenziale: in questo processo, ad opera di batteri anaerobi:> la materia organica viene inizialmente degradata a molecole semplici (zuccheri semplici, …) - fase di idrolisi> successivamente le molecole semplici vengono demolite da batteri anaerobi, che producono metano - fase di metanogenesi

Prospettive della biomassa come approvvigionamento energetico del futuro

• Una strategia globale di approvvigionamento energetico basata sulla biomassa su larga scala, tesa a generare anche energia elettric a oltre che utilizzabile nella produzione di carburante è una possibilità reale. Secondo il Prof Jürgen O. Metzger del Carl von Ossietzky University di Oldenburg e il Prof Aloys Huettermann dell’Università di Goettingen in Germania, si tratta di uno scenario sostenibile, al contrario di quanto pensano molte attuali correnti scientifiche ed economiche, che spesso vedono nella biomassa come energia del futuro una prospettiva poco realistica.

• I combustibili fossili tra cui petrolio, gas naturale e carbone - che provvedono la quasi totalità del nostro fabbisogno energetico globale - saranno completamente esauriti nei prossimi 75 anni, almeno stando a quelle che sono le stime sui nostri attuali livelli di consumo o, molto probabilmente, l’esaurimento delle risorse energetiche arriverà molto prima di allora, tenendo presente la crescente domanda di energia in tutto il mondo. Quali scenari si apriranno a questo punto? È opinione comune nel mondo scientifico che la quantità di biomassa che può essere coltivata sui terreni disponibili in concorrenza ai prodotti alimentari è talmente limitata che uno scenario basato sulla biomassa come la principale fonte di energia non è realistico.

BIOMASSE LEGNOSE• La biomassa può essere coltivata su terreni precedentemente degradati dalle attività umane per avviare una rivoluzione energetica. Questo basterebbe per soddisfare la domanda globale di energia prevista dalla International Energy Agency all’interno di quello che è il Reference Scenario for 2030 e, dato non trascurabile, questa energia potrebbe essere prodotta in modo sostenibile ed economico

E' meglio produrre energia elettrica da biomassa che bioetanolo per i trasporti

• Uno studio, condotto alla University of California da Elliott Campbell insieme ad altri due ricercatori, comparso in un articolo della rivista Science dell' 8 maggio porta alla conclusione che la biomassa utilizzata per generare energia elettrica potrebbe essere una soluzione migliore dal punto di visto ambientale e più efficiente rispetto alla sua trasformazione in biocarburante.

• Campbell & AA hanno riscontrato che la biomassa trasformata in energia elettrica è capace di far percorrere ad un veicolo elettrico l' 81 per cento di miglia in più rispetto ad un veclo con motore a scoppio alimentato da bioetanolo riducendo allo stesso tempo l'impatto ambientale con il 108 per cento di riduzione delle emissioni di CO2 rispetto all'etanolo.

BIOMASSA ed ENERGIA

• L’agricoltura è l'unico settore produttivo in grado di• rispondere con efficacia alla crescente richiesta di materie• rinnovabili.• Il termine biomassa, comunemente da noi utilizzato,• designa ogni sostanza organica di origine vegetale o• animale , da cui attraverso processi di tipo termochimico,• biochimico o processi degenerativi sia possibile ottenere• energia.• L’utilizzazione delle biomasse per fini energetici non• contribuisce all’effetto serra

PRINCIPALI UTILIZZI ENERGETICI DELLEBIOMASSE

●• Biomasse legnose: Impianti di combustione di• biomassa vergine e produzione a bassa efficienza• di energia elettrica (17/ 20%)• Biocombustibili utilizzabili in impianti a basso o• alto rendimento termodinamico;• Biomasse agricole: Biogas per• alimentazione sistemi ad alta efficienza di• generazione elettrica (40%) ;

MATERIE UTILIZZABILI PER LA GENERAZIONE DIENERGIA ELETTRICA DA BIOMASSE

• Combustione:: acero gentile e pioppi a rapido• accrescimento da coltivare in zona collinare o da• cippatatura di sottobosco.• Liquide:: olio grezzo da girasole ed altri prodotti.• Alcooliche: barbabietola ecc.• DIGESTIONE: culture vegetali; mais, silomais, colza,• sorgo, girasole, erba medica, barbabietola, ecc.• Miscelati a: scarti di lavorazione; olio, grasso, sangue,• carniccio,ecc. E a Liquami zootenici, bovino, suino,• avicunicolo, ecc. Scati di prima lavorazione di prodotti• agricoli da olive, uva, barbabietole, pomodoro e frutta• in genere.

POTERE CALORIFICO DELLE BIOMASSE

• Combustione impianti per biomasse legnose:• ● potere calorifico della biomassa vergine introdotta 2,9 kW/kg• ● caldaie di recupero e turbine rendimento elettrico 17-23%• • Impianti per biomasse liquide:• ● potere calorifico del combustibile introdotto 9,8 kW/kg• ● Motore diesel rendimento elettrico 40%• • Impianti per biomasse alcooliche:• • potere calorifico del combustibile introdotto 7,2 kW/kg• • Motore ciclo Otto rendimento rendimento elettrico 40%• • Impianti fermentazione:• • potere calorifico inferiore del biogas introdotto 5,2• kW/mc• • Motore a ciclo otto rendimento elettrico 40%

RESE ENERGETICHE MEDIE PERETTARO DI TERRENO COLTIVATO

• Biomasse solide:• ● resa per ettaro : 15 t/ha di cippato pari 43500 kWh anno• –Biomasse liquide• ● resa per ettaro: 0,81 t/ha di olio grezzo pari a 7398 kWh• anno• Biomasse alcoliche• ● resa per ettaro di alcool 10 t/ha di alcool pari a 72000 kwh• anno• Digestione anaerobica:• resa per ettaro :12.600 mc/ha di biogas pari a 66400 kWh• anno

ENERGIA elettrica anno generabile per ettaro di terreno

• Impianti biomasse legnose: rendimento elettrico 20%• ● 8.700 kWh/ha anno• Impianti per biomasse liquide: rendimento elettrico 40%• ● 3.000 kWh/ha anno• Impianti biomasse alcooliche: rendimento elettrico 40%• ●28.800 kWh/ha anno• Impianti di digestione: rendimento elettrico 40%• ●26.560 kWh/ha anno

L'ENERGIA TERMICA MEDIA PER ETTARO

• processi di produzione energia elettrica generano• energia termica• Impianti biomasse legnose: rendimento termico 75%• ● 33000 kWh/ha anno• Impianti per biomasse liquide: rendimento elettrico 45%• ● 3.300 kWh/ha anno Impianti biomasse alcooliche: rendimento termico 45%• ●33.000 kWh/ha anno• Impianti digestione : rendimento termico 45%• ●30.000 kWh/ha anno

LE BIOMASSE AGRICOLE VEGETALI UTILIZZABILI NEGLIIMPIANTI DI DIGESTIONE

• LE SOSTANZE UTILIZZABILI PER DIGESTORE:

• Tutte le abituali coltivazioni agricole food non modificate geneticamente:

• semi oleosi , girasole, mais, insilato di mais, granoturco,

• barbabietola, erba medica, scarti agricoli quali frutta,

• Miscelate a:• reflui di stalla, altre.

ATTORI PROTAGONISTI NELLA PRODUZIONE DI ENERGIA DALLE BIOMASSE

AGRICOLTORI Prodduttori di materia prima da trasformare in

energia.ALLEVATORI

Conferiscono i liquami risolvendo le problematiche ambientali di spargimento incontrollato delle stesse sui terreni agricoli

TECNICI– Realizzano gli impianti

MOTIVAZIONI AMBIENTALI BIOMASSEEmissioni di CO2 equivalenti alla quantità riassorbita

dalle piante per l’accrescimento, con effetto complessivo

NULLO.● Limitate emissioni in atmosfera.

Utlizzo del termico residuo in processo e in vendita● Riutilizzo dei reflui nel settore agricolo come

ammendante organico stabilizzato in sostituzione diconcimi chimici e come acqua di irrigazione.

● Inserimento paesaggistico a basso impatto ( attivitàagricola).

BILANCIO TIPO PER PRODURRE 1000kW elettrici

• Prodotti introdotti anno:• Liquami suino 10.000 ton.• Insilato mais 8.635 ton• Orzo /frumento/Avena 1.750 ton.• Tricale 5.250 ton.• Sorgo 1.925 ton.• Acqua 1.758 ton.• Prodotti in uscita anno:• Energia elettrica 8.286.828 kWh• Energia termica 9.420.000 kWh• Ammendante stabilizzato umido 46.771 ton

CONVERSIONE TERMOCHIMICA

• PIROLISI• La pirolisi si può svolgere secondo diverse modalità:• Carbonizzazione a temperature tra 300°C e 500°C• Pirolisi convenzionale a temperature inferiori a 600°C• Fast pirolisi a temperature comprese tra 500°C e 650°C• Flash pirolisi a temperature superiori a 700°C con tempi di• contatto < 1 sec• Con la pirolisi si trasforma un combustibile a bassa densità• energetica (3000-4000 Kcal/Kg) in un altro a elevato• contenuto energetico specifico ( 8000-10000 Kcal/Kg)

CONVERSIONE BIOLOGICA IL BIOGAS

• LA DIGESTIONE ANAEROBICA (D.A.) È UN PROCESSO BIOLOGICO• ATTRAVERSO IL QUALE È POSSIBILE CONVERTIRE SOSTANZA ORGANICA• IN BIOGAS• CONVERSIONE BIOLOGICA• IL BIOGAS• Il biogas, prodotto dal processo di digestione anaerobica, è una• miscela di vari tipi di :• METANO ( CH4 ) 50 – 75 %• ANIDRIDE CARBONICA ( CO2) 25 – 35 %• ALTRI GAS (H2, CO, NOx…) 5% ~• ZOLFO• • La resa in biogas dipende dalle caratteristiche del substrato• organico• • Potere Calorifico Inferiore PCI = 5,0 – 6,0 kcal/Nmc biogas

CONVERSIONE BIOLOGICA MATERIE PRIME PER IL BIOGAS

• REFLUI• ZOOTECNICI• Bovini• Suini• Polli• Insilati di Mais• Insilati di erba• Sorgo• Erbasilo• Triticale• RESIDUI• ORGANICI• Siero• Lettiere• Scarti alimentari• Scarti di macelleria• F.O.R.S.U.

• COLTURE• ENERGETICHE

• Insilati di Mais

• Insilati di erba

• Sorgo• Erbasilo• Triticale

CONVERSIONE BIOLOGICA LA COGENERAZIONE

Il Biogas è impiegato per la produzione combinata dienergia elettrica ed energia termica, attuata in un unico ed energia termica, attuata in un unicosistema integrato

RENDIMENTO ENERGIA ELETTRICA CIRCA 40% =>

RENDIMENTO CALORE CIRCA 45% =>

• PERDITE ~ 15 - 20%

La produzione in Europa di BIOGAS• 5 mln di t. di materiale organico e vegetale di cui:• 64% dai rifiuti solidi urbani• 36 % di derivazione agricola o zootecnica• la produzione di biogas dai reflui agricoli si è sviluppata per effetto della• direttiva 91/676/CEE “nitrati” e in seguito agli incentivi alla produzione di• energia elettrica da fonti rinnovabili (Certificati Verdi)• Oltre 3000 impianti operanti su liquami zootecnici; in Germania (oltre• 2700), Austria, Italia, Danimarca, Svizzera e Svezia• Forte incentivazione del governo tedesco che ha fissato il prezzo• dell’energia elettrica da biogas fino a 21, 5 centesimi di euro/KWh per un• periodo di 20 anni ed eroga anche un contributo sull’investimento• La produzione in Italia• 376,5 ktep (circa 4,3 TWh), di cui l’80% da rifiuti urbani• 100 impianti aziendali funzionanti a liquami zootecnici• 5 impianti centralizzati che trattano anche fanghi da depurazione ed acque reflue

dell’industria olearia

I Biocombustibili• I "biocombustibili" indicano tutte le sostanze idonee ad essere utilizzate• nei processi di combustione e ottenute da prodotti vegetali, quindi• rinnovabili su base annuale (es. colture oleaginose) o poliennale (es.• colture forestali)• I biocombustibili liquidi particolarmente interessanti, allo stato attuale• della tecnica, sono sostanzialmente tre: etanolo, metanolo, oli e loro• derivati• Il “ biodiesel ", tecnicamente è una miscela di acidi grassi esterificati ed• ha caratteristiche molto simili al gasolio• Il “ biodiesel ",può essere ricavato con un processo chimico semplice

( transesterificazione) da oli vegetali di qualunque origine, ma anche da

• oli alimentari esausti (frittura) e da grassi animali

PRODOTTI DELLA BIOMASSA :IL BIOETANOLO

Canna da zucchero- Barbabietola- Sorgo zuccherino

Pretrattamento

FermentazioneCon lieviti e batteri

PretrattamentoIdrolisi

Substrati amidacei- Substrati lignocellulosici

DistillazionePervaporazione

Reforming H2 Fuel cell

EtanoloMotori acombustioneinterna

Additivo nelle benzineETBE ( 10-15 %)

Impiego degli oli vegetali come fonte energetica

AUTOTRAZIONEGli oli vegetali puri possono essere utilizzati tal quali come combustibiliapportando modifiche ai motori. Sono disponibili sul mercato, infatti, kit diconversione con prezzi variabili tra 350 € e 1600 €PRODUZIONE ENERGIA TERMICA

Sono presenti sul mercato impianti con capacità compresa tra 1 e 20 MW. Datala viscosità degli oli è necessario modificare la geometria degli ugelli dipolverizzazione Il rendimento è dell’ordine del 40-50 %

PRODUZIONE ENERGIA ELETTRICAGli oli vegetali possono essere usati per l’alimentazione di gruppi digenerazione con rendimenti compresi tra il 45 ed il 47 %

McDonald's: olio di patate fritteal posto del normale gasolio

• LONDRA (Reuters) - McDonald's convertirà il sistema di alimentazione della sua flotta di furgoni per la consegna in modo da poter utilizzare come carburante un biodiesel ricavato dal suo stesso olio da cucina riciclato. Lo ha annunciato oggi in una dichiarazione la stessa azienda. La catena di fast food ha detto a Reuters di puntare a trasformare tutti i suoi 155 veicoli nel giro di 12 mesi in modo da poter usare il turbodiesel. Una procedura che partirà oggi con i 45 mezzi della flotta aziendale di Basingstoke, nell'Inghilterra meridionale.

Il biodiesel sarà composto per l'85% di olio da cucina usato e raccolto dai 900 ristoranti McDonald's e per il 15% dall'olio di semi di colza.

Secondo la nota aziendale, usando questo carburante McDonald's risparmierà un'emissione pari a 1.675 tonnellate di anidride carbonica.

Svolta ecologica per McDonald's: i suoi furgoni in Inghilterra viaggeranno con un biodiesel molto particolare perché realizzato incredibilmente con l'olio usato per friggere patatine e

polpette. • Sembra uno scherzo ma è tutto

vero: è la stessa McDonald's Corp. ad annunciare in pompa magna l'idea che - fra l'altro - è tutt'altro che sperimentale. Non si tratta infatti di far funzionare qualche furgone con l'olio delle patatine ma, addirittura, tutta la propria flotta di camion e furgoni per le consegne in Inghilterra. Ossia qualcosa di veramente grosso perché parliamo di circa 150 Tir e diversi furgoncini che bruciano 6 milioni di litri di gasolio l'anno per servire i 1200 ristoranti inglesi.

Energia alternativa: Il Motore Magnetico di Perendev

• L’energia alternativa rivoluzionerà questo nuovo secolo, allo stesso modo rivoluzionario e incisivo come lo ha fatto l’industria computeristica negli anni ’80 e ’90, e prima di questa l’industria automobilistica.

• Perendev Power Holding, assieme alla sua società affiliata Perendev Energy Power GmbH situata in Germania, sta ottenendo un crescente consenso a livello internazionale, grazie ai suoi prodotti per la produzione di energia alternativa e alla sua tecnologia innovativa.

Energia che elimina la dipendenza dalla rete nazionale di approvvigionamento energetico e petrolifero. Questa energia ininterrotta non contamina l’ambiente, bensì lo rimette in sesto.

Brevettato il motore magnetico di Perendev• 6 Maggio 2006, una data storica, il pianeta in

subbuglio, ma l'Italia non lo sà:dopo anni di lavoro, prove e test è stato brevettato il motore magnetico di Perendev.

Cos'ha di particolare questo motore ?Allora reggetevi: 1) Sfrutta l'energia magnetica direttamente e

cioè, in pratica, NON CONSUMA NULLA ! In realtàsfrutta le forze dei magneti permanenti.Non c'era ancora riuscito nessuno fino ad oggi.

• Patent application (not awarded) for "Permanent Magnet Machine" awarded to Mike Brady of PERENDEV May 4, 2006.

• International Patent, PCT, application number WO2006045333A1.

PERENDEV LE ORIGINI DEL MOTORE MAGNETICO

• Le origini del motore magnetico risalgono al 1969, allorché Mike Brady, inventore e ora amministratore delegato, costruì la sua prima versione utilizzando del legno. Il motore funzionava, tuttavia a potenza molto ridotta, a causa della forza limitata dei magneti disponibili a quei tempi.

PERENDEV – LO SVILUPPO DEL MOTORE 1

• È invece riuscito a provare che era possibile costruire un motore magnetico che genera energia elettrica quale fonte di energia alternativa. Da allora, la tecnologia è avanzata a ritmo sostenuto, per cui i magneti più potenti disponibili oggi

• (al neodimio) rendono la tecnologia realizzabile a livello commerciale.

PERENDEV LO SVILUPPO DEL MOTORE 2

• Perendev è ormai attiva quale società da sette anni nel campo della ricerca e dello sviluppo di energie alternative.

• Ha investito oltre 3.5 milioni di euro nella creazione dei suoi più recenti motori magnetici ed è ora pronta a dotare di capitale questo investimento. Originariamente è stata fondata in Sudafrica, con partecipazioni sussidiarie in Germania e Austria. La sua società holding si trova in Svizzera.

Motore elettromagnetico (100 kW)

• Motore elettromagnetico da 100 kW con una potenza generata continua di 90 kW.Generatore sincrono o asincrono. A 4 oppure 8 poli.Sviluppo di calore: da ca. 30 a 40 °C in condizioni di carico normali.

• Adatto per essere usato in villaggi, per imbarcazioni ed autotrazione

IL MOTORE MAGNETICO DI PERENDEV OFFRIRA’ APPLICAZIONI PER PICCOLE E GRANDI POTENZE• L’unità da 100 kW è il fratello minore dell’unità da 300 kW ed è

stata progettata per l’impiego in aeroplani e automobili leggeri.A fronte della domanda abbiamo prodotto questa unità quale generatore di corrente statico. Peso 1250 kgDimensioni: 1.2 m lunghezza x 1.2 m larghezza x 1.4 m altezza

• 1 batteria per l’avviamentoSostituisce motori a diesel o benzinaNessuna interruzione d’esercizioPPeso modesto (1250 kg)Costruzione durevole

CONCLUSIONI ENERGETICHE PER IL FUTURO

• Per il rispetto della Madre Terra, dovremmo abbandonare le fonti di energia fossile al più presto possibile.

• Dovremo considerare qualunque nuovo investimento proiettato solo all’uso di fonti rinnovabili

• In una prospettiva di vita che rivaluti la campagna e gli ecovillaggi, dovremmo considerare la possibilità che più nuclei familiari ed ecovillaggi, si coalizzino tra loro per dar vita ad impianti per la produzione di energia e calore dalle biomasse.

• Dovremmo incentivare l’uso dei pannelli fotovoltaici sui tetti delle nostre abitazioni.

• Nel futuro prossimo, il solare termico diventerà una fonte enorme di energia pulita, saranno possibili istallazione anche di piccoli impianti.

• Il motore magnetico Perendev diventerà un prezioso mezzo che fornirà energia anche quando le tempeste magnetiche solari manderanno in tilt le reti elettriche.