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FONTI DI ENERGIAsostanza o fenomeno capace di dar luogo ad una liberazione di energia
si possono classificare in:
• Fonti energetiche primarie
• Fonti energetiche secondarie
quelle che si trovano disponibili in natura
quelle che si ottengono da operazionitecnologiche su sostanze costituenti lefonti primarie
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FONTI DI ENERGIA
FONTI DI ENERGIA
di formazione
accumulate
continuamentefluenti
• geotermica• nucleare• gradienti termici
(terrestri e marini)
• combustibili– solidi (carbone)– liquidi (petrolio)– gassoso (metano)
• idraulica• combustibili (legno)• maree• venti, moto ondoso• solare raggiante
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• Energia elettrica
Le fonti di energia vengono sfruttate per produrreenergia in forma utile all’uomo
• Energia meccanica
• Energia termica
“forza motrice” di macchine, apparecchiature, dispositivi vari
illuminazionecalore per processi civili e industriali, produzione di freddo per scopi civili e industriali
per la trazione, la propulsione, etc
calore per usi civili e industriali
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ENERGIACHIMICA
ENERGIANUCLEARE
ENERGIATERMICA(geotermica)
ENERGIAMECCANICA(idraulica, eolica)
ENERGIARAGGIANTE
energia termica
energia elettrica
energia meccanica
Utilizzazionecivile e
industriale
Riscaldamentocivile e
industriale
Trazione e utilizzazione
industriale
forme alla sorgente
forme alla utilizzazione
SCHEMA DEI PROCESSI DI CONVERSIONE
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ENERGIACHIMICA
energiatermica
energia elettrica
energiameccanica
Processi di conversione realizzati con motori termici (si fermano allaproduzione di energia meccanica utile, ad esempio per trazione epropulsione) e con centrali termoelettriche (comprendono anche latrasformazione di energia meccanica in elettrica) alimentate a combustibilifossili.
Coprono la maggior parte della produzione di energia meccanica edelettrica
MOTORI TERMICI E
CENTRALI TERMOELETTRICHE
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ENERGIAMECCANICA
(idraulica)energia elettricaenergia meccanica
È la fonte rinnovabile più sfruttata per la produzione di energia elettrica
CENTRALI IDROELETTRICHE
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Esempio di centrale nucleare
ENERGIANUCLEARE energia termica
energia elettrica
energia meccanica
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CONSUMO DI FONTI ENERGETICHE PRIMARIESituazione mondiale
Evoluzione dal 1973 al 2007
Mtoe
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CONSUMO DI FONTI ENERGETICHE PRIMARIESituazione mondiale
confronto 1973 - 2007
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Mtoe
CONSUMO DI FONTI ENERGETICHE PRIMARIESituazione mondiale
Evoluzione dal 1973 al 2007
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CONSUMO DI FONTI ENERGETICHE PRIMARIESituazione mondiale
confronto 1973 - 2007
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PRODUZIONE DI ENERGIA ELETTRICASituazione mondiale
Evoluzione dal 1973 al 2007
TWh
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PRODUZIONE DI ENERGIA ELETTRICASituazione mondialeconfronto 1973 - 2007
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PRODUZIONE DI ENERGIA ELETTRICASituazione mondiale
Evoluzione dal 1973 al 2007
TWh
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PRODUZIONE DI ENERGIA ELETTRICASituazione mondialeconfronto 1973 - 2007
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EMISSIONI TOTALI DI CO2Situazione mondiale
Evoluzione dal 1973 al 2007
Mt
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EMISSIONI TOTALI DI CO2Situazione mondialeconfronto 1973 - 2007
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PRICESCrude Oil (US Dollars/barrel) Steam Coal (US Dollars/tonne)
Natural Gas (US Dollars/Mbtu)
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L’energia elettrica
Stazione di trasmissione
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PROCESSI DI PRODUZIONE DELL’ENERGIA ELETTRICA
• Centrali idroelettriche
• Centrali termoelettriche
• Centrali termonucleari
combustibili liquidi(olio combustibile)
combustibili solidi(carbone)
combustibili gassosi(gas naturale)
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CENTRALI IDROELETTRICHEENERGIA
MECCANICA(idraulica)
energia elettricaenergia meccanica
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CENTRALI TERMOELETTRICHE
ENERGIACHIMICA
energia termica energia elettricaenergia
meccanica
Una centrale termoelettrica realizza nella pratica un ciclo diconversione dell’energia al fine di generare potenza elettrica utile apartire da potenza termica messa a disposizione da un combustibile.
IMPIANTOMOTORETERMICO
c im H⋅
pQ
mPelP
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GLI IMPIANTI MOTORI A VAPORE
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GLI IMPIANTI MOTORI A VAPORE
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GLI IMPIANTI MOTORI A VAPORE
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GLI IMPIANTI MOTORI CON TURBINE A GAS
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GLI IMPIANTI MOTORI CON TURBINE A GASlay-out concettuale
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GLI IMPIANTI COMBINATI GAS-VAPORE
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GLI IMPIANTI COMBINATI GAS-VAPORE
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I combustibili costituiscono la fonte energetica primaria per l’alimentazione degliimpianti di conversione dell’energia. Attraverso la fase di combustione essi rendonodisponibile l’energia termica che viene parzialmente convertita in energiameccanica
COMBUSTIBILI FOSSILI
COMBUSTIBILIFOSSILI
solidi(carboni fossili)
liquidi(olio combustibilederivati petroliferi)
gassosi(gas naturale)
• IV
• IV• TG
• IV• TG• IC
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Le principali caratteristiche dei combustibili, in relazione all’alimentazione degli impianti motori, risultano:
• il potere calorifico (Hi);• il rapporto stechiometrico aria/combustibile (αst);• il costo (€/kg)
Proprietà Carbone(*) Olio comb. Gas Naturale(**)
Hi (kJ/kg) 25000 42000 50000
Hs (kJ/kg) 26500 44500 55500
%C (peso) 62 88 75
%H (peso) 4.5 11 25
%S (peso) 3.5 0.3 0
αST 9 14 17.4
Tt (kJ/kg) 2500 2800 2700
TTC (°C) 2050 2150 2050
Costo (€/kg) 0.05 0.13-0.15 0.20-0.25
Costo(€/GJ) 2.0 3,0-3.5 4.0-4.5(*) Valori ricavati dal carbone tipo Illinois.(**) CH4 al 100%.
COMBUSTIBILI FOSSILI
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Bilancio di sintesi dell’energia in Italia(106 tonnellate equivalenti di petrolio)
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Bilancio di energia elettrica in ItaliaPotenza efficiente lorda in Italia
31 dicembre 2003 Produttori Autoproduttori TotaleImpianti idroelettrici MW 20689,7 296,9 20986,6Impianti termoelettrici MW 54387,5 4734,4 59121,9
MW 53680,5 4734,4 58414,9MW 707 0 707
Impianti eolici e fotovoltaici MW 880,7 0 880,7totale MW 75957,9 5031,3 80989,2
31 dicembre 2008 Produttori Autoproduttori TotaleImpianti idroelettrici MW 21449,3 191,2 21640,5Impianti termoelettrici MW 71118,8 5610,8 76729,6
MW 70407,8 5610,8 76018,6MW 711 0 711
Impianti eolici e fotovoltaici MW 3965,9 3,2 3969,1totale MW 96534,0 5805,2 102339,2
tradizionali geotermoelettrici
tradizionali geotermoelettrici
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Bilancio di energia elettrica in ItaliaBilancio dell’energia elettrica in Italia nel periodo 2005/2008
2005 2006 2007 2008 2008/2007GWh GWh GWh GWh variaz. %
Produzione lorda 303671,9 314090,3 313888,0 319129,6 1,7 Idrica 42926,9 43425,0 38481,3 47226,5 22,7 Termica 253073,1 262164,9 265764,2 261328,4 -1,7 Geotermica 5324,5 5527,4 5569,1 5520,3 -0,9 Eolica 2343,4 2970,7 4034,4 4861,3 20,5 Fotovoltaica 4,0 2,3 39,0 193,0 395,4Consumi dei servizi ausiliari 13064,0 12864,3 12589,0 12065,0 -4,2Produzione netta 290607,9 301225,9 301299,0 307064,5 1,9 Idrica 42356,9 42882,7 37962 46672,6 22,9 Termica 240887,1 250169,6 254022,7 250,149,1 -1,5 Geotermica 5021,8 5207,7 5242,8 5197,6 -0,9 Eolica 2338,1 2963,7 4032,3 4852,4 20,3 Fotovoltaica 3,9 2,3 39,0 192,9 395,2Destinata ai pompaggi 9319,4 8751,9 7653,6 7617,7 -0,5Produzione destinata al consumo 281288,5 292474,0 293645,5 299447 2Ricevuta da fornitori esteri 50264,0 46595,5 48930,8 43432,5 -11,2Ceduta a clienti esteri -1109,5 1610,6 2648,1 3398,4 28,3RICHIESTA 330433,0 337458,9 339928,2 339480,9 -0,1
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Bilancio di energia elettrica in EuropaProduzione, richieste e scambi di energia elettrica nel periodo 2005/2007
Produzione lorda (TWh)Idroelettrica 64,0 62,0 63,7Eolica 2,2 2,169 4,14Fotovoltaica 0,012 0,054 0,026Termoelettrica 58,1 59,6 61,9Geotermica 0,0 0,0 0,0Nucleare 450,2 450,2 439,7
Potenza efficiente lorda (GW)Idroelettrica 25,6 25,5 26,1Eolica 1,388 1,388 2,454Fotovoltaica 0,033 0,034 0,047Termoelettrica 28,2 25,2 25,2Geotermica 0,0 0 0Nucleare 63,0 63,3 63,3
537,1Produzione netta dest. al consumo (TWh) 550,1 541,5
Richiesta (TWh)
118,1 115,4 117,0-63,6 -63,6 -56,8
FRANCIA 2005 2006 2007
574,5 574,0 569,4
486,5 477,9 480,3Saldo scambi estero (TWh)
Produzione (TWh) lordaIdroelettrica 27,1 26,8 27,5Eolica 30,5 30,7 39,5Fotovoltaica 2,0 1,589 3,500Termoelettrica 408,3 410,0 425,4Geotermica 0,0 0,0 0,0Nucleare 167,4 167,4 140,5
Idroelettrica 9,9 8,3 9,0Eolica 20,622 20,622 22,247Fotovoltaica 3,063 2,743 3,846Termoelettrica 80,9 79,4 79,3Geotermica 0,0 0,0 0,0Nucleare 20,4 20,2 20,2
Produzione netta dest. al consumo (TWh) 594,8 586,5 588,0
635,3 636,5 636,5
Saldo scambi estero (TWh) -16,1 -17,0 -16,4Potenza efficiente (GW) 134,9 131,3 134,6
Richiesta (TWh) 578,6 569,5 571,7
GERMANIA 2005 2006 2007
Produzione (TWh) lordaIdroelettrica 8,0 8,4 9,1Eolica 2,209 4,231 6,160Fotovoltaica 0,008 0,010 0,007Termoelettrica 313,7 310,9 319,9Geotermica 0,0 0,0 0,0Nucleare 75,2 75,2 62,4
Idroelettrica 4,2 4,2 4,3Eolica 1,985 1,961 2,406Fotovoltaica 0,014 0,014 0,018Termoelettrica 65,7 64,7 66,0Geotermica 0,0 0,0 0,0Nucleare 11,9 11,9 11,9
Potenza efficiente (GW) 83,7 82,7 84,5
REGNO UNITO 2005 2006 2007
399,1 398,7 397,5
Produzione netta dest. al consumo (TWh) 383,7 376,5 373,5
Richiesta (TWh) 393,0 385,6 378,7Saldo scambi estero (TWh) +9,3 +9,2 +5,2
Produzione (TWh) lordaIdroelettrica 29,5 29,5 30,3Eolica 22,814 23,255 26,687Fotovoltaica 0,060 0,169 0,135Termoelettrica 190,3 184,9 196,3Geotermica 0,0 0,0 0,0Nucleare 60,1 60,1 55,1
Idroelettrica 18,6 18,2 18,3Eolica 11,499 11,623 15,145Fotovoltaica 0,118 0,175 0,734Termoelettrica 43,2 44,0 50,0Geotermica 0,0 0,0 0,0Nucleare 7,9 7,4 7,5
Saldo scambi estero (TWh) -3,3 -3,3 -5,8
Produzione netta dest. al consumo (TWh)
Richiesta (TWh) 286,4 279,5 290,8
302,8 298,0 308,6
289,7 282,8 296,6
SPAGNA 2005 2006 2007
Potenza efficiente (GW) 81,3 81,4 91,6
Centrali Termoelettriche - Proff. Ingg. M. Gambini – M. Vellini
Bilancio di energia elettrica nel Mondo
GW
Europa 276,9 748,6 1,291 172,2 57,131 4,965 1261,1 27,7America del Nord 171,8 878,5 2,27 112,9 18,59 0,706 1184,8 26,0resto d'America 148,0 129,0 1,4 4,4 0,4 0,0 283,2 6,2Africa 22,8 97,0 0,157 1,8 0,421 0,01 122,2 2,7Asia 285,2 1260,7 3,63 82,6 15,696 2,173 1650,0 36,2Oceania 15,0 46,1 0,532 0 1,326 0,08 63,0 1,4Mondo 919,3 3156,8 9,243 373,9 93,519 7,997 4560,8 100,0
TWh
Europa 828,2 3139,9 9,949 1217,1 105,559 3,841 5304,5 26,7America del Nord 635,1 3404,1 16,902 930,1 35,292 0,704 5022,2 25,3resto d'America 703,3 515,6 10,34 30,10 1,189 0,010 1260,5 6,3Africa 101,9 497,1 0,853 12,3 0,9 0,5 613,6 3,1Asia 847,0 5939,3 19,971 535,8 22,778 0,164 7365,0 37,1Oceania 42,3 255,3 3,468 0 7,098 0,079 308,2 1,6Mondo 3158,5 13750,0 61,485 2725,4 172,95 5,336 19873,7 100,0
Produzione lorda di energia elettrica nel mondo al 31 dicembre 2007
Termica Geo termica
Nucleare Totale %Idrica Eolica Foto voltaica
Potenza efficiente netta nel mondo al 31 dicembre 2007
Termica Geo termica
Nucleare Totale %Idrica Eolica Foto voltaica