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Questions and Answers

Qual è il parametro ritenuto più sensato per valutare l'efficienza della cogenerazione?

Risparmio energetico rispetto alla produzione separata (correct)

Rendimento elettrico del concentratore

Rendimento termico del cogeneratore

Rendimento di primo principio

Quali delle seguenti tecnologie è considerata un impianto di cogenerazione a grande scala?

Microturbine a gas

Turbine a gas (correct)

Motori a combustione interna

Celle a combustibile

Qual è la percentuale del consumo totale di energia nel 2019 attribuita a carbone, gas e petrolio?

90,1%

84,3% (correct)

58,7%

75,4%

Qual è una delle tecnologie innovative menzionate per la cogenerazione a piccola scala?

Motori Stirling Signup and view all the answers

Quale evento ha causato la discontinuità nell'uso dell'energia nucleare nel 2009?

Un'incidente in Giappone Signup and view all the answers

Perché il rendimento di primo principio non è ben visto dai puristi della termodinamica?

Perché confronta energie di qualità diversa Signup and view all the answers

Qual è la principale sfida associata all'aumento del consumo di energia per raggiungere un livello di 1-2 TEP all'anno?

Difficoltà di approvvigionamento e problemi ambientali Signup and view all the answers

Quale sistema di cogenerazione produce energia elettrica e termica secondo il caso esemplificato?

Turbina a gas e caldaia a recupero Signup and view all the answers

In quale area geografica sono maggiormente presenti le fonti di energia rinnovabili?

Europa e Stati Uniti Signup and view all the answers

Qual è il trend storico dei consumi di energia primaria?

Un consumo crescente delle fonti fossili Signup and view all the answers

Quale delle seguenti affermazioni riguardo alle fonti fossili è corretta?

Le fonti fossili continuano a dominare per motivi economici e pratici Signup and view all the answers

Qual è un obiettivo importante dell'epoca attuale in relazione al consumo di energia?

Aumentare il consumo di energia per tutti Signup and view all the answers

Quale combustibile fossile ha il prezzo medio più basso tra quelli menzionati?

Carbone Signup and view all the answers

Qual è la principale ragione della riduzione del prezzo del gas negli Stati Uniti dopo il 2015?

Nuova tecnologia di estrazione Signup and view all the answers

Qual è l'andamento del prezzo del gas in relazione al petrolio?

Il gas può avere un prezzo confrontabile con quello del petrolio Signup and view all the answers

Qual è l'impatto ambientale comune dei combustibili fossili?

Generano elevate emissioni di anidride carbonica Signup and view all the answers

Qual è la principale forma di utilizzo del carbone menzionata?

Riscaldamento di abitazioni Signup and view all the answers

Quale delle seguenti affermazioni sul gas naturale è corretta?

Ha un mercato più ampio rispetto ai combustibili liquidi Signup and view all the answers

Quale affermazione riguardante l'andamento del mercato del carbone è vera?

Il carbone è il più utilizzato nei paesi in via di sviluppo Signup and view all the answers

Quali atomi costituiscono principalmente gli idrocarburi?

Atomi di carbonio e idrogeno Signup and view all the answers

Che ruolo ha avuto l'andamento dei prezzi del gas in altri paesi dopo la drastica riduzione dei prezzi negli Stati Uniti?

I prezzi in altri paesi hanno seguito l'andamento in USA Signup and view all the answers

Qual è l'effetto dell'ingresso di calore in un sistema rispetto all'entropia?

L'entropia aumenta. Signup and view all the answers

Qual è la forma del ciclo termodinamico di Carnot?

Ciclo rettangolare. Signup and view all the answers

Quali sono le temperature di riferimento nel ciclo di Carnot?

Temperatura minima e massima. Signup and view all the answers

Qual è la relazione tra il calore che entra (Qin) e il calore che esce (Qout) nel ciclo di Carnot?

Qin è maggiore di Qout. Signup and view all the answers

Da quali processi è costituito il ciclo di Carnot?

Due isotermiche e due isotrope. Signup and view all the answers

Cosa rappresenta l'effetto utile nel contesto del ciclo di Carnot?

Il lavoro prodotto dall'impianto. Signup and view all the answers

Il rendimento del ciclo di Carnot dipende da quali variabili?

Dalla temperatura minima e massima. Signup and view all the answers

Cosa significa un aumento dell'entropia in un sistema durante un ciclo termodinamico?

Si sta trasferendo energia al sistema. Signup and view all the answers

Cosa accade al fluido di lavoro quando si passa dal punto 2 al punto 3 nel ciclo di Carnot?

L'entropia aumenta. Signup and view all the answers

Qual è il risultato di un ciclo termodinamico ideale come il ciclo di Carnot?

Rendimento mai superiore all'1. Signup and view all the answers

Qual è il significato di volume di controllo (Vc) nel contesto delle equazioni di conservazione?

Un volume sul quale vengono calcolati i bilanci di massa e altre interazioni. Signup and view all the answers

Come si definisce la velocità media sulla superficie di ingresso in un canale?

Come v1. Signup and view all the answers

In che modo le forze che agiscono su Vc e Sc vengono genericamente indicate?

Come F. Signup and view all the answers

Cosa viene considerato nella bilancia di massa quando si analizza un volume di controllo?

La differenza tra ciò che entra e ciò che esce. Signup and view all the answers

Qual è l'impostazione usuale per i calcoli sulle macchine in relazione alle variazioni nel tempo?

Non si considera la variazione nel tempo. Signup and view all the answers

Qual è la funzione delle normali alla superficie in un canale?

Essere uscenti e facilitare il calcolo del flusso. Signup and view all the answers

Qual è la relazione tra le pressioni sulle pareti e il bilancio di massa?

Le pressioni sulle pareti agiscono come forze di superficie nel bilancio. Signup and view all the answers

Qual è l'effetto di un fluido che investe una turbina nel contesto delle equazioni di conservazione?

La turbina genera lavoro che è considerato positivo e uscente. Signup and view all the answers

Cosa si intende con flussi di ingresso e uscita in un bilancio di massa?

Flussi che sono determinati da velocità medie. Signup and view all the answers

Qual è la relazione tra calore e entropia nel contesto di un ciclo termodinamico?

Un aumento del calore comporta un aumento di entropia. Signup and view all the answers

In quale punto del ciclo di Carnot si registra un incremento di entropia?

Dal punto 2 al punto 3. Signup and view all the answers

Quale affermazione descrive meglio l'effetto utile nel ciclo di Carnot?

È la differenza tra il calore in entrata e quello in uscita. Signup and view all the answers

Quale delle seguenti affermazioni sul ciclo di Carnot è vera?

Il rendimento dipende solo dai valori delle temperature di riferimento. Signup and view all the answers

Quali sono le caratteristiche principali del ciclo di Carnot?

Include quattro fasi: due isotermiche e due adiabatiche. Signup and view all the answers

Qual è il significato della penetrazione elettrica in un Paese?

Rappresenta il livello di sviluppo tecnologico di un Paese. Signup and view all the answers

Quali fattori influenzano la scelta finale tra uso diretto e conversione in energia elettrica?

Il costo delle fonti rinnovabili e la disponibilità. Signup and view all the answers

Perché vengono utilizzate unità diverse dal joule nel monitoraggio della energia globale?

Per facilitare la comprensione e la gestione di cifre elevate. Signup and view all the answers

Che tipo di energia viene utilizzata nel caso dell'uso finale diretto?

Energia primaria non trasformata. Signup and view all the answers

Qual è un esempio di come la penetrazione elettrica può riflettere lo sviluppo tecnologico di un Paese?

Diffusione di elettrodomestici e veicoli elettrici. Signup and view all the answers

Cosa rappresenta la tonnellata equivalente di petrolio (TEP)?

Il calore generato dalla combustione di una tonnellata di petrolio. Signup and view all the answers

Qual è il ruolo dell'energia elettrica nello sviluppo tecnologico secondo il contenuto fornito?

Indica un progresso verso una società più tecnologica. Signup and view all the answers

Qual è il principale vantaggio dell'energia nucleare rispetto ai combustibili fossili?

Non emette CO2 Signup and view all the answers

Qual è il processo attraverso il quale l'uranio viene arricchito per utilizzare solo l'isotopo U235?

Centrifugazione Signup and view all the answers

Quale affermazione riguardante l'energia cinetica derivante dalla fissione è corretta?

È trasformata in energia termica Signup and view all the answers

In quale percentuale l'energia nucleare contribuisce alla produzione di energia elettrica mondiale?

Circa il 10% Signup and view all the answers

Quale isotopo dell'uranio è maggiormente presente in natura?

U238 Signup and view all the answers

Quale delle seguenti affermazioni descrive meglio il reattore nucleare rispetto a una centrale a carbone?

Ha un funzionamento più complesso Signup and view all the answers

Qual è la principale differenza tra l'uranio U235 e U238 riguardo alla fissione nucleare?

U235 ha una maggiore probabilità di catturare neutroni Signup and view all the answers

Qual è l'effetto del risultato dell'incidente di Fukushima del 2011 sull'energia nucleare?

Ha causato una diminuzione temporanea della produzione nucleare nell'area asiatica Signup and view all the answers

Qual è il potere calorifico dell'uranio rispetto al petrolio?

È milioni di volte superiore Signup and view all the answers

Qual è la principale difficoltà tecnologica associata alla fusione nucleare?

Il raggiungimento di temperature estreme Signup and view all the answers

Quale elemento fissile è principalmente utilizzato nella fissione nucleare?

Uranio Signup and view all the answers

Qual è l'impatto ambientale generalmente associato all'energia nucleare?

Impatto ambientale nullo Signup and view all the answers

Qual è uno dei maggiori timori riguardanti l'energia nucleare?

Il rischio di incidenti Signup and view all the answers

Cosa ha comportato il referendum in Italia riguardo all'energia nucleare?

Il blocco dell'energia nucleare Signup and view all the answers

Quanti anni di riserve di uranio si stima siano disponibili?

200 anni Signup and view all the answers

Qual è una tecnologia utilizzata per confinare la fusione nucleare?

Campi magnetici Signup and view all the answers

Quale fattore principale determina la scelta tra combustibili fossili e fonti energetiche rinnovabili?

I costi industriali delle tecnologie Signup and view all the answers

Quale affermazione sul nucleare è corretta rispetto ad altri paesi?

La Francia produce il 70% della sua energia con il nucleare Signup and view all the answers

Quale evento ha avuto un impatto significativo sull'adozione dell'energia nucleare globalmente?

L'incidente di Cernobyl Signup and view all the answers

Quale ruolo hanno le politiche incentivanti nel contesto energetico europeo?

Spostare il minimo dei costi verso tecnologie a basso impatto Signup and view all the answers

Quale delle seguenti affermazioni riguardanti le scorie nucleari è vera?

Richiedono una gestione sicura e a lungo termine Signup and view all the answers

Come vengono considerati i costi ambientali nelle scelte politiche riguardo alle tecnologie energetiche?

Essi influenzano la definizione della curva dei costi totali Signup and view all the answers

Qual è la conseguenza principale di ignorare i costi derivanti dall'inquinamento atmosferico?

I costi totali si abbassano in modo ingannevole Signup and view all the answers

In che modo la carbon tax influisce sulle tecnologie energetiche?

Incentiva l'uso di tecnologie a basso impatto Signup and view all the answers

Qual è l'obiettivo di un mix energetico a basso impatto?

Integrate costi ambientali e industriali nel calcolo totale Signup and view all the answers

Che effetto hanno i costi ambientali sulle scelte politiche relative all'energia in Europa?

Aiutano a definire una curva di costi più equa tra le diverse fonti Signup and view all the answers

Per quale motivo le fonti rinnovabili presentano costi totali inferiori secondo l'etica energetica attuale?

Per il minor impatto ambientale e i maggiori incentivi Signup and view all the answers

Cosa si intende per 'costi totali' nel contesto dell'energia?

Somma dei costi ambientali e industriali Signup and view all the answers

Qual è la percentuale di energia elettrica prodotta in Italia nel 2019 attribuita all'idraulica?

15-16% Signup and view all the answers

Qual è la caratteristica distintiva delle centrali a gas in Italia rispetto all'utilizzo di carbone a livello globale?

Utilizzano un ciclo combinato altamente efficiente. Signup and view all the answers

Quale delle seguenti affermazioni riguardo alla produzione energetica italiana è corretta?

La produzione di energia è principalmente proveniente da fonti fossili. Signup and view all the answers

Qual è la variazione prevista del consumo di energia primaria in Italia per l'anno prossimo?

Riduzione rispetto all'anno corrente Signup and view all the answers

Qual è la percentuale di produzione di energia elettrica da fonti eoliche e fotovoltaiche in Italia?

7-8% Signup and view all the answers

Quale aspetto ha limitato la crescita dell'energia nucleare nel periodo successivo al 1973?

L'evento di Chernobyl Signup and view all the answers

Qual è la principale ragione per cui i combustibili fossili dominano attualmente il mercato energetico?

Hanno un costo inferiore rispetto alle rinnovabili Signup and view all the answers

In quale contesto l'uso del metano risulta vantaggioso?

In usi civili per il riscaldamento Signup and view all the answers

Quale delle seguenti affermazioni meglio descrive la situazione delle energie rinnovabili?

Hanno un ruolo limitato e necessitano di incentivi Signup and view all the answers

Qual è una delle sfide principali per l'adozione di alternative ai carburanti tradizionali nel settore dei trasporti?

Le alternative richiedono tempi lunghi per diventare praticabili Signup and view all the answers

Perché l'energia nucleare è considerata una fonte valida a livello ambientale?

Non genera inquinamento dell'aria Signup and view all the answers

Quale dei seguenti fattori contribuisce a colmare il gap di costi tra fonti fossili e rinnovabili?

Incentivi governativi per le rinnovabili Signup and view all the answers

Qual è il fattore principale che sembra influenzare le variazioni climatiche secondo il contenuto?

Macchie solari Signup and view all the answers

Quali sono i due aspetti distintivi legati all'inquinamento derivante dalla combustione?

Inquinamento globale e inquinamento locale Signup and view all the answers

In quale forma la CO2 sequestrata viene generalmente conservata?

Sotterranei geologici Signup and view all the answers

Qual è la principale sostanza inquinante generata durante la combustione di idrocarburi?

Anidride carbonica Signup and view all the answers

Qual è uno dei principali costi associati alla riduzione delle emissioni di CO2?

Costo della tecnologia e infrastruttura necessaria Signup and view all the answers

Quale affermazione è corretta riguardo alle normative sui limiti di emissione nelle città?

Le normative tendono a ridurre le emissioni locali Signup and view all the answers

Quale è una delle più grandi sfide politiche riguardo alle strategie di contenimento della CO2?

Disaccordo tra paesi Signup and view all the answers

Qual è un mito comune riguardo all'inquinamento nelle città?

Le città sono sempre più inquinate Signup and view all the answers

Qual è uno degli scopi della tecnologia di depurazione dei gas dalla CO2?

Minimizzare l'impatto climatico Signup and view all the answers

Quale delle seguenti affermazioni riguardo il sequestro della CO2 è corretta?

Vi sono metodi per esercitare pressione sulla CO2 nel sottosuolo Signup and view all the answers

Cosa si intende per 'ristagnamento' nel contesto dell'inquinamento da combustione?

La presenza di sostanze inquinanti nell'aria senza movimento Signup and view all the answers

Qual è un effetto del riscaldamento globale sul pianeta?

Riduzione della biodiversità Signup and view all the answers

Che tipo di giacimenti sono comunemente utilizzati per il sequestro della CO2?

Giacimenti di idrocarburi esauriti Signup and view all the answers

Qual è una conseguenza della combustione non stechiometrica negli impianti industriali?

Emissioni di sostanze nocive non previste Signup and view all the answers

Quale fattore riduce l'efficacia degli sforzi per la riduzione della CO2?

Sforzi individuali isolati Signup and view all the answers

Qual è uno dei motivi per cui il sequestro della CO2 è considerato una questione complessa?

Richiede tecnologie innovative Signup and view all the answers

In quali circostanze si determina il blocco del traffico nelle città?

Quando le polveri PM-10 superano una soglia per cinque giorni consecutivi Signup and view all the answers

Qual è la relazione tra inquinamento locale e inquinamento globale?

Entrambi i tipi di inquinamento influenzano la salute e l'ambiente Signup and view all the answers

Qual è uno dei timori principali legati all'uso di combustibili fossili?

Produzione di anidride carbonica Signup and view all the answers

Qual è uno degli effetti negativi associati agli impianti idroelettrici?

Richiesta di grandi opere civili Signup and view all the answers

Qual è il principale vantaggio dell'energia solare fotovoltaica?

Basso impatto sul territorio quando installata su tetti Signup and view all the answers

Che tipo di incremento hanno mostrato gli impianti di energia solare negli ultimi 15 anni?

Crescita esponenziale Signup and view all the answers

Qual è la principale fonte di energia rinnovabile in Italia?

Energia idroelettrica Signup and view all the answers

Qual è uno degli aspetti negativi dell'uso su larga scala dell'energia solare?

Impatto sulla disponibilità di terreni agricoli Signup and view all the answers

Qual è il ruolo dell'energia eolica nella produzione di energia rinnovabile?

Crescita limitata rispetto ad altre fonti Signup and view all the answers

Quale degli eventi storici citati ha influito sull'opinione riguardo l'energia idroelettrica?

Incidente all'impianto del Baion Signup and view all the answers

Quali sono le turbine eoliche utilizzate per produrre energia elettrica?

Macchine mosse dal vento Signup and view all the answers

Perché l'impatto ambientale non dovrebbe essere valutato solo in base alle emissioni di CO2?

L'uso di energie rinnovabili può avere effetti collaterali Signup and view all the answers

Quali sono i principali incentivi che hanno incoraggiato l'uso dell'energia solare in Italia?

Incentivi statali per le famiglie Signup and view all the answers

Study Notes

Quadro energetico globale 2020

L'energia primaria è l'energia presente in natura, senza essere trasformata. L'energia elettrica non è primaria, perché si ottiene dalla trasformazione di energie primarie (come carbone).
L'energia primaria si divide in due categorie:
- Fonti non rinnovabili: combustibili fossili (petrolio, gas naturale, carbone) e nucleare fissile (uranio). Queste fonti si rigenerano molto lentamente o non si rigenerano affatto.
- Fonti rinnovabili: energia eolica (vento, frutto della diversa temperatura e densità dell'aria), solare (diretta e indiretta dipendenza dal sole), idraulica (acqua, su scala stagionale, legata alle piogge), biomasse (sostanze che derivano dalla fotosintesi clorofilliana - legna, ecc.), geotermica (calore interno della Terra) e maree (forza gravitazionale lunare). Le fonti rinnovabili sono disponibili in modo costante o hanno una scala temporale di rigenerazione più rapida.
Le biomasse e le risorse idrauliche hanno un andamento stagionale.

Quantità di energia primaria consumata a livello globale

Nel mondo si consumano quotidianamente circa 14 miliardi di tonnellate equivalenti di petrolio (TEP) o 583,9 exajoule (10^18 joule).
Il consumo di energia pro-capite varia notevolmente tra le diverse regioni del mondo, influenzato principalmente dal clima e dalle condizioni socio-economiche.
- Il consumo pro-capite dipende anche dalla situazione geografica (Paesi freddi hanno consumi più elevati per il riscaldamento e i Paesi tropicali ne hanno di più bassi).

Costi dei combustibili fossili

Il prezzo dei combustibili fossili (in particolare il petrolio) è variato notevolmente nel tempo, influenzato da eventi geopolitici e condizioni di mercato.
I combustibili fossili sono tuttora la principale fonte di energia a livello globale e la loro disponibilità è un'importante componente dell'economia globale, ma con un impatto ambientale elevato.
Il prezzo è spesso instabile e legato a fattori complessi, oltre al mercato.
Il gas naturale, un'altra fonte fossile, ha un prezzo più basso rispetto al petrolio ed è usato più a livello residenziale ed industriale.
Il carbone è tuttora la fonte fossile più economica.
- La variazione dei prezzi è legata a fattori geopolitici, economici e alle scoperte di nuovi giacimenti.

Impatto ambientale dei combustibili

La combustione dei combustibili fossili emette gas serra (soprattutto CO2), che contribuiscono all'effetto serra e al cambiamento climatico globale; produce inquinanti atmosferici locali e globali (SOx, NOx, PM, HC)
I gas serra intrappolano il calore nell'atmosfera contribuendo all'aumento della temperatura globale.
- Gli SOx (ossidi di zolfo) derivano dalla combustione di zolfo presente nei combustibili fossili.
- Gli NOx (ossidi di azoto) derivano dalle reazioni a elevate temperature durante la combustione.
- PM (particelle) sono sostanze solide o liquide emesse durante la combustione.
- HC (idrocarburi incombusti) sono prodotti di combustione incompleta.

Riserve di combustibili fossili

Le riserve accertate dei combustibili fossili sono un parametro dinamico anche in funzione dei metodi di estrazione o dei miglioramenti tecnologici.
Si stima che le riserve di petrolio e gas naturale siano sufficienti per circa 50 anni (potenzialmente un periodo di tempo maggiore con nuove scoperte e tecnologie).
- La disponibilità di queste risorse dipende da nuove scoperte, innovazioni tecnologiche e dal ritmo di estrazione.

Energia nucleare

L'energia nucleare, ottenuta dalla fissione dell'Uranio, non emette CO2 durante il processo.
L'energia nucleare rimane comunque discussa per i suoi aspetti legati alla sicurezza e allo smaltimento dei rifiuti prodotti, oltre che alla sua diffusione limitata in alcune zone del mondo.
- Gli incidenti di Chernobyl e Fukushima hanno creato preoccupazioni sulla sicurezza e le problematiche legate allo smaltimento delle scorie nucleari.

Energia elettrica da fonti rinnovabili

Sono molto costose, ma la loro diffusione è in continua crescita in tutto il mondo. I combustibili fossili rimangono, tuttora, prevalenti a livello globale (circa l'85%).
L'energia idroelettrica risulta una fonte importante, ma è soggetta a vincoli geografici, limitando così la sua diffusione.
L'eolico e il solare sono molto più diffusi adesso, ma sono comunque più costosi rispetto alle alternative tradizionali.
I costi di produzione dell'energia variano notevolmente tra le diverse tecnologie e le diverse regioni del mondo.
- L'energia da fonti rinnovabili è in crescita, ma i costi di produzione rimangono spesso un fattore limitante.

Energia elettrica e mix di produzione

L'energia nucleare, nonostante gli incidenti storici (Chernobyl/Fukushima), rappresenta ancora una fonte di energia elettrica in diverse nazioni e il suo uso globale è abbastanza significativo.
Negli ultimi decenni (soprattutto dal 2000), la quantità di energia elettrica prodotta da fonti non rinnovabili è cresciuta notevolmente, soprattutto da fonti fossili (carbone, petrolio e gas).
- La combinazione continua ad essere predominante in molte aree del mondo.

Valutazione delle energie primarie

La disponibilità di ciascuna fonte di energia varia con il tempo e la localizzazione geografica.
I costi dell'energia rappresentano una componente fondamentale che, a lungo termine, fa preferire ad alcune tecnologie altre in base ai costi di produzione e ai fattori economici.
- I costi sono influenzati da variabili come la disponibilità delle materie prime, il costo del lavoro, le normative ambientali e le tendenze economiche globali.

Impatto delle politiche sull'energia

Le politiche energetiche sono importanti sia a livello locale che globale, perché influiscono sull'utilizzo delle diverse tecnologie.
La scelta di sfruttare un'energia su un territorio dipende da una serie di parametri di tipo economico, geografico, ambientale, socio-politico, oltre che tecnologico.
Le variabili intervengono sul costo finale del kilowattora e questo deve essere considerato nella programmazione aziendale e politica per scegliere la migliore tecnologia.
- Le normative, le politiche ambientali e le leggi sul mercato influenzano significativamente la scelta delle fonti energetiche.

Utilizzo dei combustibili fossili

Le fonti fossili sono il maggiore produttore di energia elettrica mondiale, ma sono anche la maggior fonte di CO2 nell'atmosfera.
Le zone geografiche in cui l'utilizzo è più elevato dipendono dagli investimenti nell'energia e da altre esigenze (come il riscaldamento invernale).
Per il riscaldamento, il metano rappresenta un ottimo vettore energetico per gli usi civili.

Impatti ambientali legati alle sorgenti di energia

Gli inquinanti locali (gassosi e particellati) e l'effetto serra sono legati alla scarsa attenzione tecnologica e alle logiche di guadagno dei produttori, ma anche a politiche incomplete attuate dai governi.
Le emissioni di CO2 sono una grave conseguenza della combustione di combustibili fossili e hanno un impatto rilevante sul cambiamento climatico.
- L'impatto ambientale delle diverse fonti energetiche va attentamente valutato nella scelta delle politiche energetiche.

Produzione dell'energia elettrica

La produzione di energia elettrica è più semplice in presenza di grandi bacini idrici (idroelettrica), del sole (solare) o di forti venti (eolico),
Quando la produzione è a basso costo è desiderabile da un punto di vista immediato ma non sempre è la strategia migliore a lungo termine (il costo dei combustibili fossili potrebbe essere molto elevato in futuro o l'incidenza delle normative può cambiare).
Anche le tecnologie di tipo combinato con rigenerazione sono molto presenti in diverse sedi, e si cerca di spingere le energie rinnovabili per mitigare l'incidenza delle fonti di combustibili fossili.

Valutazione delle riserve di energia

Le riserve di energia che si hanno e il tasso di consumo influenzano la loro durata; questi sono parametri dinamici, che possono variare in base alle nuove tecnologie, alle esplorazioni attuali.
Il costo di estrazione può incidere sulla valutazione delle riserve, specialmente quando si scende verso riserve meno facilmente estraibili.
- Le innovazioni tecnologiche e la crescente domanda possono influenzare le prospettive di queste risorse, in particolare quelle meno accessibili.

Ciclo combinato

È stato introdotto da circa 30-40 anni grazie a miglioramenti tecnologici (es. caldaie a recupero).
Le perdite termiche possono essere ridotte includendo componenti quali rigeneratori, interrefrigeratori, surriscaldatori, e altri scambiatori che consentono di utilizzare parte del calore di scarto per preriscaldare l'aria o l'acqua che va nella turbina a vapore.
II calore dei fumi delle turbine a gas può essere recuperato per alimentare un ciclo a vapore (tecnologia di recupero) e questo genera efficienze energetiche molto alte.
- La tecnologia dei cicli combinati permette di ottenere un'alta efficienza combinando le diverse fonti di energia e di ridurre il costo complessivo e ottimizzare la produzione totale.

Macchine idrauliche

Vengono distinte le pompe dinamiche da quelle volumetriche.
La scelta della pompa dipende dai parametri fluidodinamici, la temperatura e la portata.
Le politiche e i fattori socioeconomici possono orientare la scelta verso un tipo particolare di pompa (o motore o impianto elettrico).

Macchine a fluido comprimibile

Vengono definite le macchine operatrici che trasformano energia meccanica in energia.
I compressori e i ventilatori possono essere volumetrici o dinamici (centrifugi o assiali). Le scelte dipendono dalle caratteristiche fluidodinamiche e dalle elevate temperature (a parità di caratteristiche fluidodinamiche, la scelta migliore è orientarsi verso la tecnologia che produce calore a basso costo).
Il ruolo dei ventilatori come tipologia di compressore è molto importante in molti contesti (soprattutto in attività che permettono un accumulo di aria compressa).

Scambiatori di calore

Sono dispositivi utilizzati per lo scambio di calore tra due fluidi (es. raffreddare e riscaldare).
Sono classificati in base alla tipologia costruttiva, al tipo di scambio termico, al tipo di flusso (parallelo, controcorrente, cross-flow), e all'applicazione (evaporatore, condensatore ecc.).
L'uso di superfici estese (alette) aumenta la superficie di scambio e migliora l'efficienza.

Equazioni costitutive

Le equazioni costitutive sono quelle relazioni che governano lo scambio termico.
È utile considerare la temperatura media logaritmica (LMTD) per scambiatori di calore a flusso controcorrente.
La LMTD ci aiuta ad avere un valore rappresentativo per tutti gli scambiatori di calore.

Diagramma temperatura-calore (T-Q)

Sono diagrammi utilizzati per visualizzare il trasferimento di calore nelle macchine termodinamiche.
Questo evidenzia il differente approccio di progetto tra macchina cogenerativa ed impianto elettrico.

Potere calorifico di un combustibile

II potere calorifico è l'energia rilasciata dalla combustione di una data quantità di sostanza.
I dati sulla composizione e i calcoli relativi a questo parametro sono molto pratici per una gestione corretta dell'energia.

Altri elementi

Trigenerazione: produzione combinata energia elettrica, calore e freddo (con diversi tipi di impianti)
Celle a combustibile: conversione chimica in elettrica, con minor impatto ambientale ma maggiore costo produttivo.

Considerazioni generali

La scelta dei diversi tipi di impianto dipendono da diverse variabili, sempre nel contesto della politica, socioeconomica, dei combustibili e dei vincoli tecnologici.
I fattori di costo di investimento sono importanti nella scelta di ogni tipo di impianto ed è difficile confrontare sistemi diversi in quanto le variabili che intervengono sono numerose e complesse tra loro.

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