INDICE
Parte prima: Le fonti di energia rinnovabili
Capitolo 1. Energia ed ambiente
1.1 Premessa 1
1.2 Dinamiche della domanda di energia 3 1.3 Scelte energetiche e ambientali dell’Unione Europea 6 1.3.1 Il meccanismo dell’emission trading 8
1.3.2 Lo sviluppo sostenibile 9
1.4 Ruolo del nucleare nella sfida energetica 10
1.5 Dinamiche della domanda e dell’offerta di energia in Italia 15
1.6 Piano d’azione per l’efficienza energetica nella UE e in Italia 18
1.7 Le fonti rinnovabili in Italia 21
Capitolo 2.
L’energia solare: la tecnologia fotovoltaica
2.1 Premessa 262.2 La radiazione solare 27
2.3 Il processo fotovoltaico 31
2.4 Struttura di una cella fotovoltaica 33
2.5 Il generatore fotovoltaico 35 2.5.1 Il sistema di condizionamento e controllo della potenza 36 2.6 Le applicazioni degli impianti fotovoltaici 38
2.7 Gli impianti integrati negli edifici 39
2.8 I benefici ambientali 41
Capitolo 3. L’energia solare: la tecnologia solare termodinamica (CPS)
3.1 L’energia pulita per la sostenibilità energetica 43 3.2 La tecnologia CPS per la produzione di elettricità e idrogeno 47
3.3 Il Futuro: la produzione diretta di idrogeno solare 52 3.4 La proposta tecnologica ENEA per l’elettricità solare: il Progetto Archimede 53
Capitolo 4. Energia dalle biomasse
4.1 L’identità della biomassa 61
4.2 Origine e natura della biomassa 64
4.2.1 La filiera forestale e agro-forestale 64
4.2.2 La filiera agricola 65
4.2.2.1 I residui agricoli 66
4.2.2.2 Le colture dedicate 66
4.2.3 la filiera zootecnica 68
4.2.4 I residui delle attività industriali 69
4.2.4.1 L’industria del legno 69
4.2.4.2 L’industria della cellulosa e della carta 70
4.2.5 L’industria agroalimentare 70
4.2.6 I residui urbani 71
4.3 Tecnologie di impiego delle biomasse 72
4.3.1 I processi termochimici 72
4.3.2 I processi biochimici 74
4.4 La produzione di energia elettrica 77
4.4.1 Gassificatori a letto fisso 78
4.4.1.1 Gassificatori updraft o controcorrente 78
4.4.1.2 Gassificatori downdraft o equicorrente 78
4.4.2 Gassificatori a letto fluido 79
4.4.2.1 Gassificatori a letto fluido bollente (BFB: Bubbling Fluidized Bed) 80
4.4.2.2 Gassificatori a letto fluido circolante (CFB: Circulating Fluidized Bed) 80 4.4.3 Generazione su piccola scala e microscala 81
4.4.3.1 La tecnologia IPRP 83
Capitolo 5. La termovalorizzazione
5.1 Situazione italiana e normativa di riferimento 85
5.2 La tecnologia di incenerimento 87
5.3 Tipologie di forni 89
5.3.1 Inceneritore a griglie 89
5.3.2 Inceneritore a letto fluido 89
5.3.3 Inceneritore a forno rotativo 90
5.3.4 Inceneritore a focolare multi-step 91
5.4 Il recupero energetico 91
5.5 Le scorie della combustione 92
5.6 Il trattamento dei fumi 93
5.6.1 Abbattimento degli ossidi di azoto (NOx) 94
5.6.2 Abbattimento dei microinquinanti 95
5.6.3 Abbattimento delle polveri 95
Capitolo 6. L’energia geotermica
6.1 Cenni storici 96
6.2 Natura delle risorse geotermiche 98
6.3 I sistemi geotermici 101
6.4 Utilizzo delle risorse geotermiche 103
6.4.1 La produzione di energia elettrica 103
6.4.1.1 Il progetto HDR (Rocce Calde Secche) 106 6.4.2 Usi diretti dell’energia geotermica (bassa entalpia) 108 6.5 Aspetti energetici, economici e ambientali dell’energia geotermica 108 6.6 Panorama geotermico mondiale per gli usi elettrici e diretti 110
Capitolo 7. L’energia eolica
7.1 Cenni storici 113
7.2 Evoluzione del settore 114
7.3 La scelta del sito 115
7.5 Alcune tipologie di aerogeneratori 118 7.5.1 Turbina ad elica 118 7.5.2 Turbina multipala 119 7.5.3 Il mulino cretese 119 7.5.4 Rotore Windside 120 7.5.5 Turbina Kobold 121 7.5.6 Aerogeneratore W.M. 121 7.6 I sistemi off-shore 122
7.6.1 La Seafarm: un progetto italiano off-shore 123
7.7 Prototipi di aerogeneratori innovativi 123
7.7.1 KiteWindGenerator 123
7.7.2 Aerogenerator 124
7.8 Gli impianti minieolici 124
7.9 Il potenziale dell’energia eolica 125
7.10 Aspetti ambientali degli impianti 126
Capitolo 8.
Energia dal mare
8.1 Energia dal moto ondoso 128
8.1.1 Il principio della colonna d’acqua oscillante (OWC). 128
8.1.2 Sistemi galleggianti 130
8.1.3 Sistemi con impianti sommersi 135
8.1.4 Sistemi che sfruttano la forza d’urto delle onde 137
8.2 Energia dalle maree 142
8.3 Energia dalle correnti marine e di marea 144
8.4 Energia dal gradiente termico 147
Capitolo 9. L’energia idroelettrica
9.1 La fisica di un impianto idroelettrico 149
9.2 La composizione di un impianto idroelettrico 149
9.3 Le turbine idrauliche 152
9.5 I numeri dell’idroelettrico 160 9.6 L’impatto ambientale dei grandi impianti idroelettrici 161 9.7 Il micro-idroelettrico: la risposta ambientalista 162 9.7.1 Le macchine per il micro-idroelettrico 164 9.7.2 Le applicazioni del micro-idrolelettrico 167
9.7.3 Considerazioni ambientali 168
