In questa sezione si riportano una serie di opuscoli pubblicati da ENEA contenenti alcune indicazioni per giusti comportamenti nelle varie tematiche.

 Casa

 Illuminazione

 Lavatrice

 Frigorifero e congelatore

 Impianti di riscaldamento

Con il termine energie rinnovabili si intendono quelle forme di energia generate da fonti di energia che per loro caratteristica intrinseca si rigenerano almeno alla stessa velocità con cui vengono consumate o non sono "esauribili" nella scala dei tempi "umani" e, per estensione, il cui utilizzo non pregiudica le risorse dell'atmosfera.

 Energia dall'acqua

 Energia dal vento

 Energia da biomassa

 Energia dal sole

 Energia geotermica

Definizione

L’energia geotermica è l’energia che si trova nel sottosuolo sotto forma di calore. All’interno della terra sono immagazzinate enormi quantità di calore, che derivano in maggior parte dal decadimento delle sostanze radioattive contenute nel sottosuolo. Secondo le conoscenze attuali, le temperature nel nucleo della terra si situano intorno a 6000 °C e nel mantello superiore sono intorno a 1200 °C. Il flusso geotermico totale attraverso la superficie terrestre è enorme, pari a 40 miliardi di kW, di cui, è tecnicamente possibile usare solo una piccola frazione.

Funzionamento

La temperatura del suolo aumenta man mano che si scende in profondità, in media ogni 100 metri la temperatura delle rocce cresce di +3° C. In alcune particolari zone questa caratteristica naturale del pianeta si accentua con temperature nel sottosuolo leggermente più alte della media, ad esempio a causa di fenomeni vulcanici o tettonici. In queste zone calde l'energia può essere facilmente recuperata anche a basse profondità tramite la geotermia.

Tipologia e Applicazioni

L'utilizzazione principale di tale energia è la generazione di energia elettrica dal vapore naturale, ma possono avere significato economico anche gli usi diretti del calore geotermico nel riscaldamento di edifici, serre o in processi industriali.

Lo sfruttamento dell'energia geotermica comporta l'individuazione di un serbatoio geotermico ed una serie di complesse attività articolate su diverse fasi, a partire dall'esplorazione di superficie di una data area.

Con riferimento ai fluidi disponibili in superficie i sistemi geotermici si dividono in diverse classi

• Sistemi a vapore secco o a vapore dominante, costituiti da vapore secco che si trova a pressioni e temperature elevate accompagnato da altri gas o sostanze solubili; il vapore può essere utilizzato direttamente per la produzione di energia elettrica convogliandolo ad una turbina.
• Sistemi a vapore umido o ad acqua dominante, costituito da acqua calda a temperatura superiore al suo punto di ebollizione e ad alta pressione; nel momento in cui viene ridotta la pressione nella colonna del pozzo l'acqua vaporizza ed arriva in superficie sotto forma di una miscela composta di acqua e vapore; il vapore può essere utilizzato per la produzione di energia elettrica.
• Sistemi ad acqua calda: contengono acqua a temperatura inferiore ai 100 gradi centigradi, utilizzabile soprattutto per usi diretti (riscaldamento abitazioni, serre, impianti industriali).
• Sistemi in rocce calde secche: sono sistemi formati con la creazione artificiale di un serbatoio geotermico: nel serbatoio viene iniettata, tramite un pozzo, dell'acqua fredda che, una volta scaldatasi grazie all'elevato calore delle rocce, è fatta risalire in superficie per la sua utilizzazione. Tali sistemi ("dry rock stimulation") sono allo studio da molti anni, ma ad oggi non esistono realizzazioni di successo, causa gli elevati costi ed il rischio di sollecitazioni sismiche indotte dal sistema di iniezione/fatturazione dell’acqua sotterranea.
• Sistemi magmatici: sistemi artificiali che mirano a sfruttare il calore diretto di un magma per riscaldare un fluido di lavoro.
• Sistemi geopressurizzati: l'acqua a temperatura elevata (200 gradi) si trova imprigionata in serbatoi sottoposti ad una pressione superiore a quella idrostatica; tali sistemi possono produrre energia geotermica, meccanica e chimica.
• Sistemi a bassa entalpia per applicazioni a pompa di calore geotermica. Sono i sistemi termici che negli ultimi 10 anni hanno conosciuto il più grande sviluppo nei paesi del nord Europa e negli Usa. In questo caso la favorevole temperatura del vicino sottosuolo ed es (circa 15-16°C a profondità superiori a 10 m in Genova) oppure della falda acquifera, consentono l’accoppiamento di uno scambiatore interrato (sistema di tubazioni verticali o orizzontali) con una pompa di calore per la climatizzazione invernale ed estiva degli edifici con COP superiori a 3.

Componenti

• La fonte di calore: è costituita dalle sonde geotermiche o dall'acqua di falda. Da essa viene estratto il calore da traferire agli ambienti;
• La pompa di calore: attraverso un piccolo lavoro elettrico permette di estrarre calore dalla fonte e di portare la temperatura del gas interno alla macchina alle temperature richieste dagli ambienti mediante una compressione del fluido;
• Il sistema di accumulo di riscaldamento: permette di avere un funzionamento continuo della macchina migliorando la durata di vita del sistema e l'efficienza dello stesso;
• Il sistema di accumulo sanitario: permette di accumulare l'acqua calda per gli usi sanitari.

Vantaggi

- Permette di risparmiare fino all'80% dei costi di esercizio rispetto ad un sistema tradizionale;

- Rende indipendenti dal prezzo del petrolio e del gas;

- È ecologica dal punto di vista dell'inquinamento, poiche' non emette CO2;

- Non necessita di manutenzione;

- L'impianto è molto silenzioso;

- Non ci sono pericoli di incendio o di emissioni gassose poiche' non si ha a che fare con alcun tipo di combustibile (gas, petrolio o derivati)

- Fornisce riscaldamento, acqua calda e raffreddamento 24 ore al giorno, 365 giorni all'anno

- I campi di applicazione sono molteplici : abitazioni, impianti industriali, magazzini, serre, scuole, hotel, uffici, palestre, piscine, terreni sportivi in erba etc.

Sistema fotovoltaico

Sistema solare termico

Definizione

Il Solare Termico è una tecnologia che permette la conversione diretta dell'energia solare in energia termica per la produzione d’acqua calda.  E' una delle tecnologie di risparmio energetico ed economico più utilizzate, in Europa e nel mondo, si basa sull'utilizzo dei pannelli solari.

Funzionamento

Il principio di funzionamento è il medesimo di quello che si verifica in una serra: i raggi solari incidono una superficie vetrata e, mentre una piccola parte viene riflessa, la parte restante attraversa il vetro e viene assorbita da una piastra captante di colore nero all'interno della quale scorre il fluido che viene riscaldato. La piastra, scaldandosi anch'essa, riemette energia sotto forma di radiazione infrarossa, rispetto alla quale però il vetro si comporta come se fosse opaco, riflettendola e trattenendola così al suo interno (effetto serra). 
Il fluido termovettore di solito è acqua o una miscela d’acqua e sostanza antigelo. Per evitare che il fluido si mescoli con l’acqua calda di consumo il circuito dei collettori è separato tramite uno scambiatore di calore collocato all’interno del bollitore e il trasporto di calore avviene per circolazione naturale o tramite una pompa di circolazione, attraverso una tubazione di mandata e una di ritorno. 
Inoltre per evitare che durante la notte il calore torni al collettore per un semplice fenomeno d’inversione termica, bisogna dotare il circuito del collettore solare di una valvola di non ritorno.

Tipologia e applicazioni

Esistono due tipi d’impianti solari termici:

- Impianti a circolazione forzata il fluido termovettore scorre nel circuito chiuso per effetto della spinta fornita da una pompa comandata da una centralina o termostato, attivata a sua volta da sonde poste sul collettore e nel serbatoio.

- Gli Impianti a circolazione naturale: si basano sul principio per il quale il fluido termovettore riscaldandosi diminuisce di densità e sale verso l’alto provocando un movimento naturale del fluido medesimo. Negli impianti a circolazione naturale il serbatoio d’accumulo é posizionato più in alto del pannello ed a breve distanza dal medesimo.

In genere non sono autonome, in quanto non sempre c'è sole sufficiente per le esigenze termiche, ma possono efficacemente essere integrate nel sistema termico preesistente o meglio ancora integrate in un sistema termico ad hoc anche per la climatizzazione estiva come nel caso dei sistemi ad assorbimento. In questi casi possono comunque soddisfare fino all'80% la necessità d’energia termica.

Occorre prestare particolare attenzione a posizionare nel modo migliore il pannello solare. Bisogna scegliere la posizione che offre la migliore insolazione, ma anche le zone più facilmente accessibili e meno critiche negli ancoraggi, in questo modo si risparmia sui costi d’installazione.

I pannelli solari devono essere rivolti preferibilmente verso Sud, con una tolleranza di deviazione verso Est o verso Ovest di 30°, ed essere inclinati di circa 35-40° rispetto al piano orizzontale. Tale oscillazione terrà conto della posizione geografica: l’optimum è 30° per l’Italia meridionale e 35-40° per l’Italia settentrionale

Componenti

Un impianto solare termico è costituito dal collettore solare o pannello solare e dal bollitore o boiler che ha la funzione d’accumulatore. La trasformazione della radiazione solare in calore avviene all’interno del pannello solare. 
I comuni pannelli solari vetrati  sono costituiti da: 
- superficie trasparente (di vetro o materiale polimerico) 
- piastra captante o assorbitore (d’alluminio o rame) dove è inserito un fascio di tubi in cui scorre il liquido del circuito primario (addizionato con un liquido antigelo) che viene riscaldato 
- uno strato isolante (lana di roccia o poliuretano) 
- fondo (in lamiera zincata o vetroresina) 
- una struttura portante (abitualmente realizzata in alluminio o acciaio) che assembla le parte e conferisce al pannello robustezza e stabilità. 
Il sistema comprende poi un serbatoio termicamente isolato destinato all'accumulo d’acqua calda che al suo interno contiene uno scambiatore di calore ad intercapedine nel quale circola il liquido del circuito primario del pannello che, cedendo il calore ricevuto dal sole, riscalda l'acqua contenuta nel serbatoio. All'interno del serbatoio si trovano due circuiti idraulici separati: 
- Circuito primario: proprio del pannello, conduce il liquido riscaldato dal sole. 
- Circuito secondario: collegato all'impianto idraulico, permette l'utilizzo dell'acqua calda per i servizi ad ogni ora del giorno.

Vantaggi

- Il minor inquinamento dell'ambiente ed il risparmio energetico che si ottiene.

- Si possono considerare mature per un’adozione diffusa e conveniente, ci sono configurazioni e soluzioni per tutte le aree climatiche e per tutte le esigenze termico- logistiche, residenziali, commerciali e produttive - industriali.

- Possono soddisfare fino all'80% la necessità d’energia termica.

- Tutti gli edifici che dispongono di uno spazio soleggiato (tetto inclinato, tetto terrazzato, giardino,ecc.) possono essere dotati di un impianto solare per la produzione d’acqua calda sanitaria.

- Relativamente ai vantaggi economici occorre determinare anzitutto il tempo di recupero dell’investimento che si ritiene possa giustificare l’installazione di un sistema solare.  Gli anni Necessari a recuperare l’investimento si calcolano dividendo la spesa sostenuta per il risparmio massimo annuo conseguibile attraverso la produzione d’acqua calda sanitaria (e aria) con l’energia solare.

Definizione

L'energia fotovoltaica è una forma di energia che deriva dalla trasformazione dell'energia che proviene dalle radiazioni solari in energia elettrica.

Funzionamento

- Impianto isolato: in questi impianti l’energia generata alimenta direttamente il carico elettrico. Quella in eccesso viene accumulata nelle batterie che la rendono disponibile nei periodi in cui il generatore fotovoltaico non è nelle condizioni di fornirla. Questi impianti rappresentano la soluzione più idonea a soddisfare utenze isolate che possono essere convenientemente equipaggiate con apparecchi utilizzatori che funzionano in corrente continua.

- Impianto connesso ad una rete elettrica di distribuzione: in questi impianti l’energia viene convertita direttamente in corrente elettrica alternata per alimentare le normali utenze oppure viene immessa nella rete, con la quale lavora in regime d’interscambio. In quest’ultimo caso presso l’utente sono installati due contatori: uno che contabilizza l’energia elettrica fornita dall’impianto fotovoltaico alla rete ed uno che contabilizza l’energia elettrica che l’utente preleva dalla rete. Nell’ipotesi in cui le due tariffe coincidano, l’utente paga all’ente erogatore dell’energia elettrica solo la differenza tra l’energia consumata, prelevata dalla rete, e quella fornita alla rete. 

Tipologia e Applicazioni

- I sistemi isolati : non collegati alla rete elettrica, generano una corrente continua e vengono utilizzati per il pompaggio dell'acqua, per sistemi d’illuminazione, per apparecchi di refrigerazione ecc.

- I sistemi collegati alla rete : sono collegati alla rete elettrica che supplisce nelle ore in cui il generatore fotovoltaico non è in grado di produrre l'energia necessaria e, viceversa, il surplus prodotto viene trasferito alla rete. Questi impianti vengono spesso installati sui tetti o sulle facciate degli edifici (vi è la possibilità di integrare i moduli fotovoltaici nelle architetture e di trasformarli in componenti edili)

Componenti

- Un generatore fotovoltaico: E' costituito da celle fotovoltaiche formate da fette di un materiale semiconduttore (silicio) che si costituiscono in moduli, quindi in pannelli, quindi in stringhe che, collegate in parallelo, costituiscono il generatore fotovoltaico. Sulla superficie delle celle si genera (quando la cella è esposta alla luce) un campo elettrico che, se collegato ad un utilizzatore, dà luogo ad una corrente elettrica continua.

- Un sistema di condizionamento e controllo della potenza:  è costituito da un inverter che trasforma la corrente continua in corrente alternata ed è necessario in quanto la quantità d’energia elettrica prodotta da un sistema fotovoltaico non è costante ma varia al variare delle ore del giorno, delle stagioni, delle condizioni meteorologiche.

- Un accumulatore d'energia: necessario per rendere autonomo il sistema, data la variabilità della fonte solare.

Vantaggi

- Non richiedono manutenzione .

- Permettono di produrre elettricità secondo le proprie necessità .

- Non necessitano di combustibili (perché si sfrutta la proprietà che hanno alcuni materiali semiconduttori di generare elettricità se esposti alla radiazione luminosa) costano molto ma durano anche molto.

Definizione

Con il termine Biomassa si intende i materiali d’origine biologica non fossile: residui agricoli e colture energetiche specializzate, residui forestali, scarti dell’industria agro alimenta e del legno, frasche, paglia, ramagli, potature d’alberi, scarti di lavorazione dell’agricoltura (gusci, vinacce, ecc.), rifiuti solidi urbani di tipo "umido"

Funzionamento

La biomassa può essere utilizzata sia bruciandola direttamente in opportuni dispositivi di conversione (caldaie simili a camini o stufe domestiche) per produrre calore o energia elettrica, tramite combustione, o indirettamente come materia prima per la produzione di bio-combustibili (biodiesel per autotrazione) per gli utilizzi più svariati e a seconda della tecnologia d’impiego.

Tipologia e Applicazioni

Per qualunque applicazione la biomassa venga utilizzata, essa deve subire un processo di trasformazione, riconducibile essenzialmente a due tipi di conversione:

- Conversione biochimica: processo di trasformazione della biomassa che avviene attraverso una serie di reazioni chimiche messe in moto grazie al contributo di enzimi, funghi e microrganismi che si formano nella biomassa sotto particolari condizioni. Risultano idonei alla conversione biochimica le colture acquatiche, alcuni sottoprodotti colturali, i reflui zootecnici ed alcuni scarti di lavorazione, nonchè la biomassa eterogenea immagazzinata nelle discariche controllate.

- Conversione termochimica: processo di trasformazione in energia di materia organica sotto l’azione del calore. Le biomasse più adatte a subire processi di conversione termochimica sono la legna e tutti i suoi derivati, i più comuni sottoprodotti colturali di tipo ligno-cellulosico e talumi scarti di lavorazione.

Componenti

- Caldaia a cippato: questi impianti non hanno limiti di dimensione e possono raggiungere potenze notevoli. Sono vere e proprie caldaie con impianto d’alimentazione automatico. Dal silo il cippato viene prelevato automaticamente ed immesso nella caldaia, dove l'accensione può avvenire sia manualmente che tramite dispositivi elettrici. Questi impianti sono forniti di sistemi di sicurezza che interrompono l'alimentazione in caso di ritorno di fiamma, che potrebbe raggiungere il silo.

- Caldaia a pellet: queste caldaie funzionano in modo simile a quelle a cippato, quindi anche loro hanno bisogno di un silo di stoccaggio posto nelle vicinanze della caldaia; al contrario degli impianti a cippato questi vengono alimentati dall'alto tramite una coclea, l'accensione automatica avviene grazie ad una resistenza elettrica e come le precedenti sono dotate di un sistema di sicurezza contro il ritorno di fiamma.

Vantaggi

- La biomassa è molto abbondante, si trova in quasi ogni parte della terra costituita da alghe, alberi e letame.

- E’ rinnovabile grazie alla possibilità di rimboschimento.

- E’ facilmente convertibile in combustibili ad alto potere energetico (alcool, gas).

- E’ economica.

- Con la sua produzione si possono rigenerare terre desolate (aree disboscate).

- Può sfruttare le zone inutilizzate dall’agricoltura e creare occupazione nelle comunità rurali.

- Se prodotta da risorse rinnovabili, l’uso d’energia da biomassa non provoca un aumento di livelli di CO2 poiché le piante la riassorbono durante la loro crescita (fotosintesi).

- Produce pochissimo zolfo, riducendo così la produzione di piogge acide.

Definizione

L'eolico è una tecnologia in grado di trasformare l'energia cinetica del vento in energia elettrica. Il suo principio di funzionamento è tra i più antichi del mondo. Il vento è una delle principali fonti rinnovabili d’energia, basti pensare ai mulini a vento o alla navigazione con imbarcazioni a vela.

Funzionamento

L’energia eolica è legata al movimento di masse d’aria che si spostano da aree ad alta pressione atmosferica verso aree adiacenti di bassa pressione: utilizzare l’energia eolica significa sfruttare l’energia cinetica derivante dalle masse d’aria in movimento che viene trasformata in energia meccanica e infine in energia elettrica continua o alternata.

Tipologia e Applicazioni

Attualmente lo sfruttamento dell'energia eolica avviene tramite i cosiddetti generatori eolici (anche aerogeneratori); ne esistono sostanzialmente due tipologie:

- Generatori d’energia eolica ad asse verticale: in linea generale, il loro rendimento è decisamente inferiore rispetto a quello dei generatori con asse orizzontale e ciò ne ha limitato moltissimo la diffusione. Gli impianti esistenti sono infatti quasi tutti ad asse orizzontale.

- Generatori d’energia eolica ad asse orizzontale: solitamente un aerogeneratore è provvisto di due o tre pale lunghe circa 20 metri.

Entrambi i tipi di generatore richiedono una velocità minima del vento (si parla di cut-in), dai 3 ai 5 m/s; la velocità ideale si aggira tra i 12 e i 14 m/s; nel caso la velocità diventi eccessiva (oltre i 25 m/s, velocità di cut-off) entra in funzione il sistema frenante dell'aerogeneratore.

Componenti

- I generatori eolici ad asse verticale (anche VAWT, Vertical Axis Wind Turbines) hanno una struttura con poche parti mobili e possono sfruttare l'energia del vento a prescindere dalla sua direzione di provenienza e, quindi, senza che vi sia bisogno di un costante orientamento.

- I generatori eolici ad asse orizzontale (anche HAWT, Horizontal Axis Wind Turbines) sono costituiti da torri d’acciaio la cui altezza varia dai 60 ai 100 m circa; sulla cima della torre è posizionato un generatore d’energia elettrica che viene azionato da un rotore a pale

Vantaggi

- L'energia eolica è un tipo d’energia pulita dal momento che non si ha produzione d’emissioni inquinanti l'ambiente o alteranti il clima.

- Per la costruzione d’impianti ad energia eolica non occorrono vastissime aree di terreno e, nel caso di dismissione dell'impianto, il sito che lo ospitava può essere riportato alle condizioni iniziali.

- Alto tasso d’efficienza degli aerogeneratori; si ritiene infatti che la conversione dell'energia cinetica del vento in energia elettrica abbia un rendimento teorico decisamente elevato (59%), senza contare il fatto che un impianto ad energia eolica può teoricamente funzionare per tutto l'arco della giornata (a differenza, per esempio, di un impianto ad energia solare).

- Lunga durata della vita di una turbina, vita che mediamente varia dai 20 ai 25 anni.

- E’ possibile costruire impianti la cui capacità energetica è decisamente variabile e, conseguentemente, questi possono essere adattati alle diverse necessità senza problemi di sotto- o sovradimensionamento.