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Energie rinnovabili: Energia solare.

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Energie rinnovabili: Energia solare.

Messaggio Da Ken-Scienza il Mer Mar 16, 2011 9:26 pm


Immagina di accendere le luci, la TV, o il condizionatore, di fare una doccia calda e di non dovere spendere un centesimo per queste comodità perché ti vengono offerte dal sole. Il sole esiste da sempre e continuerà a brillare per tutta la nostra vita, non lasciamo che ci scivoli addosso senza traccia, approfittiamo della sua energia per scaldarci ed illuminarci, immagazzinandola ed utilizzandola quando più lo riteniamo opportuno. Esistono macchine e sistemi per fare in modo che ciò sia possibile e tutto ciò fa parte di una tecnologia a disposizione di tutti, che esiste ormai da anni, ma alla quale non siamo ancora abituati, come invece è successo con i telefonini, con internet e con i navigatori satellitari. Le restrizioni attuali energetiche (petrolio, gas) stanno accelerando la necessità del risparmio e la corsa alle fonti di energie rinnovabili; ma quale fonte di energia oggi è più sicura, pulita e rinnovabile del sole che ogni mattina sorge e ci fa compagnia per tutta la giornata? Ora abbiamo a disposizione la tecnologia che ci permette di imbrigliare il sole, di conservare la sua energia e di utilizzarla anche di notte.


Energia solare fotovoltaica.
I pannelli fotovoltaici al silicio mono o policristallino sono essenzialmente dei diodi fotosensibili che esposti ad una fonte luminosa generano corrente elettrica. Più è alto il valore dell’insolazione, più sarà alto il valore della corrente erogata.

Ogni singola cella ha una tensione d’uscita di circa 0,5 volt e normalmente tutte le celle sono collegate in serie, in modo che da un pannello possiamo prelevare una corrente a tensione standard prestabilita.

Ogni pannello, a seconda delle dimensioni, ha delle particolarità che lo contraddistinguono e sono caratterizzate da:

Potenza (espressa in Watt)
Tensione (espressa in volt)
Corrente (espressa in Amperes)
Utilizzando più pannelli e collegandoli tra di loro in serie o in parallelo, possiamo costruire un tetto fotovoltaico a seconda del nostro fabbisogno energetico.

Esistono essenzialmente due tipologie di impianto:

1) Sistema autonomo: Questo sistema è adatto per l’utilizzo in zone non asservite dall’energia elettrica come baite isolate, complessi agricoli, agriturismo isolati, etc. È costituito dal gruppo di generazione, l’accumulo ed il gruppo di trasformazione. Il gruppo di generazione è costituito da uno o più pannelli opportunamente cablati in serie e/o parallelo al fine di ottenere la potenza e la tensione specifica per l’impiego. L’accumulo è rappresentato da una o più batterie (accumulatore) con lo scopo di immagazzinare e rendere disponibile al momento del bisogno la corrente prodotta
Il gruppo di trasformazione (quasi sempre un inverter) ha il compito di trasformare la corrente accumulata nella giusta tensione e frequenza per l’utilizzatore finale.L’aspetto più delicato di un sistema autonomo è rappresentato proprio dalla sua totale indipendenza da altre fonti energetiche e pertanto il suo dimensionamento deve garantire la disponibilità elettrica per il periodo (in assenza di sole) previsto in fase di progettazione.

2) Sistema connesso in rete: Sostanzialmente questo sistema è uguale al sistema autonomo con la grande differenza dell’accumulo, in questo caso non rappresentato dalle batterie, ma dalla rete di distribuzione. Con questa tipologia di impianto è possibile “vendere/scambiare” energia al/con l’ente di distribuzione, con lo scopo di risparmiare/guadagnare sul consumo energetico. Infatti con il contributo statale denominato “Conto energia” si ha la possibilità di stipulare un contratto ventennale con l’ente erogante, che si impegna a riconoscere un bonus per ogni kW prodotto pari a circa il triplo del valore reale di vendita. Inoltre, nel caso si ceda energia all’ente, questa verrà scambiata uno ad uno con l’energia in seguito prelevata dalla rete.



Energia solare termica.
Il modo più immediato , semplice ed Economico per sfruttare l’energia Solare consiste nel produrre Acqua Calda. Ora, se consideriamo che proprio per fruire quotidianamente dell’acqua calda consumiamo parecchia energia elettrica e/o gas ( ci basti pensare quanto incide nell’ammontare della nostra bolletta dell’Energia Elettrica il consumo effettuato dal solo scaldabagno ) , il nostro interesse nei riguardi del Solare Termico diviene quasi automatico ; ancor di più se prendiamo atto del fatto che la tecnologia del Solare Termico è oggi perfettamente consolidata e garantisce un risparmio sempre più notevole. Il sistema Solare Termico ci permette di scaldare un serbatoio d’acqua dalla capacità variabile; a partire da un minimo di 100 litri ( uso Familiare o Domestico ) fino ad arrivare a grandi serbatoi per uso Condominiale, Aziendale, spedaliero, Alberghiero, etc...

Esistono ad oggi diverse tipologie d’impianti solari finalizzati alla produzione di acqua calda :
In linea generale , un impianto solare termico medio è solitamente costituito da :

Collettore= è l’unità principale di un impianto solare termico. Il funzionamento è semplicissimo: Come avviene la fase di “imprigionamento” ed “amplificazione” del calore ricevuto?
Attraverso una copertura trasparente posta davanti alla piastra captante (in genere vetro) passa la radiazione solare sotto forma di luce ; il colore nero e una buona conduzione del calore “amplifica” l’energia catturata ed accumulata che viene quindi ceduta all’acqua. Grazie a questo elementare principio di Solare Termico si ottiene acqua calda ; le temperature raggiunte dipendono principalmente da 2 fattori:
1 ) Il livello di insolazione ( zona geografica, meteo, ombre )
2 ) Tipologia del collettore e dell’impianto.

Un collettore deve : catturare , amplificare e trasmettere il calore. In queste fasi primarie il Calore non deve essere assolutamente dissipato . La qualità dei materiali e l’ottima conducibilità degli stessi sono fondamentali ; cosi’ come è fondamentale un buon isolamento :
Pertanto , nei lati e nella parte posteriore , il collettore viene isolato con del materiale coibente.


Serbatoio di Accumulo= raccoglie l’acqua man mano che viene riscaldata ed è isolato termicamente .

Circuito di collegamento (fra collettore e serbatoio di accumulo)

Serbatoio ( o Vaso ) di Espansione= tende a contenere l’eventuale dilatazione termica del fluido riscaldato

Connessione ad un possibile sistema ausiliario = in genere a piccole caldaie ( a gas o elettriche ) pronte ad dare un apporto nel caso in cui necessiti supplire al Solare Termico .

Dispositivi di Check e Sicurezza.

Classificazione dei Sistemi e della circolazione del Fluido :
Nel Solare Termico esistono 2 sistemi e 2 tipologie differenti relative la circolazione del fluido:

Sistemi Aperti= Il fluido che circola all'interno del collettore è l'acqua sanitaria stessa che, raggiunta la temperatura richiesta, arriva all'utenza. Tale sistema è caratterizzato da un circuito molto semplice e da efficienza elevata dovuta all'assenza di scambiatori ma presenta alcuni svantaggi:
- Il pericolo di congelamento: temperature prossime allo 0°C danneggiano le tubazioni interne al collettore. Per impedire questo occorre svuotare il collettore nelle ore notturne o operare un ricircolo di acqua calda nei collettori durante la notte.
- La deposizione di calcare: fenomeno che, superati i 55÷60 °C, cresce al crescere della temperatura, specie con acqua in scorrimento, rendendo progressivamente meno efficace il trasferimento del calore.


Sistemi Chiusi= Nell'impianto si evidenziano due circuiti separati: uno per il fluido termovettore (circuito primario) e l'altro per l'acqua sanitaria da riscaldare (circuito secondario ACS). Tale impianto presuppone una complessità di circuito maggiore ed una minore efficienza del sistema derivante dalla presenza dello scambiatore che trasferisce il calore dal circuito primario a quello secondario. Il fluido termovettore può però in questo caso essere miscelato con antigelo ed è possibile utilizzare acqua con durezza controllata, evitando pericolose incrostazioni del circuito.
A seconda di come vengono disposti accumulo e collettore possiamo poi avere impianti a circolazione "naturale" o "forzata". Si usa la circolazione naturale quando è possibile posizionare il serbatoio sopra il pannello solare. In tali sistemi le differenze di temperatura che si generano nel circuito innescano moti convettivi spontanei (il fluido più caldo e meno pesante tende a salire mentre quello più freddo e pesante tende a scendere). La circolazione di fluido tra collettore e serbatoio avviene quindi senza bisogno di intervenire fornendo energia elettrica. Se il serbatoio, per esigenze pratiche, viene posizionato più in basso rispetto ai collettori, si rende necessario un sistema a circolazione forzata nel quale, per la regolazione del flusso del fluido, viene inserita una pompa o circolatore.




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