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mercoledì, aprile 25th, 2012 | Author:

Nelle caldaie o generatore di calore si sviluppa la combustione ed in esse l’energia termica prodotta viene trasmessa al fluido ,normalmente acqua,circolante nell’impianto.

La caldaia e l’apparecchio dentro il quale il calore prodotto dalla combustione viene trasmesso all’acqua;essa e costituita dal focolare, nel quale è inserito l’apparecchio di combustione chiamato bruciatore,dal corpo principale e dai tubi per il giro dei fumi per le caldaie superiori a 35 kw, che sono quelle che sono montate nei condomini o industrie.

La caldaia a vapore o generatore a vapore sono riempiti solo parzialmente di acqua la quale, fatta bollire, produce vapore,tenento una pressione molto alta dove viene controllata da un scaricatore di condensa.

Un scaricatore di condensa possono essere di tre tipi,scaricatore continuo,semicontinuo,intermittente .nel campo industriale e sempre bene usare il tipo più performante che quello a scarico continuo.

Poichè uno scaricatore può essere considerato un orifizio attraverso il quale passa una portata che dipende dalla sua sezione e dal differenziale tra le pressioni a monte ed a valle, considerando trascurabili le perdite di carioco lato vapore dello scambiatore Pd sarà pari alla differenza tra la pressione Pi all’ingresso dello scambiatore della caldaia e la contropressione Ps della rete di scarico della condensa cioè Pd=Pi-Ps.

La portata dello scaricatore dipende dalla sua grandezza e dal differenzilale di pressione Pd.

con la formula seguente: Pd=Pi-Ps=Pi-(1+H/10),dove Pi è espresso in Bar assoluti.

mercoledì, aprile 25th, 2012 | Author:

È stata inserita, da due esperti del settore quali Walter Passerini e Marco Rotondi (autori del recente libro Wellness Organizzativo) fra le “Nice Company” italiane, ossia le aziende basate sulla massima valorizzazione e soddisfazione degli individui da cui sono composte. La bergamasca Robur, 230 dipendenti, specializzata nello sviluppo e produzione di sistemi di riscaldamento a basso impatto ambientale, dimostra, in effetti, di avere diverse eccellenze in fatto di promozione del capitale umano interno. Frutto di una precisa scelta di campo perché, come spiega Luisa Traversi Guerra, consigliere di amministrazione ed esperta nello sviluppo delle potenzialità umane, la cura dei valori intangibili si trasforma sempre per l’impresa in un forte vantaggio competitivo. Coscienza e responsabilità in primo piano Nella vostra impresa avete creato il cosiddetto Gruppo Promotori Opportunità. Di che cosa si tratta? Lo abbiamo introdotto in Robur negli anni ’80 al fine di utilizzare metodi utili a scoprire le proprie potenzialità allenandole a diventare attive nel lavoro come in una palestra. Fu una scelta ricca di valore e alimentata dal pathos di tutti i partecipanti, riuniti intorno ad un bellissimo tavolo rotondo comprato per l’occasione, e impegnati nel far emergere e coltivare sentimenti, idee, proposte significative. Si stabilirono dapprima le regole del gioco, cominciando a dichiarare la finalità dell’azienda di creare ricchezza, a condizione, però, di seguire regole dettate dall’onestà di coscienza e dalla responsabilità. Queste parole pronunciate allora in forma aulica, negli anni successivi si sono tradotte in esperienza concreta e vissuta. Il tavolo rotondo è tuttora presente in azienda e il lavoro dei gruppi continua ancor oggi. È stato ed è tuttora un cammino molto proficuo ed utile, una sorta di processo di autoformazione, una scuola interna basata sul confronto tra le diverse potenzialità e competenze dei collaboratori. Image by © Ikon Images/Corbis Questo si lega al vostro concetto di manager inteso anche come educatore… In azienda abbiamo coniato il termine “palager”, il paladino-manager, un uomo che tenti una nuova avventura umana, cercando di fondere in sé l’uomo del sentimento e dei valori eterni con l’uomo tecnologico e organizzativo. Il palager ha gusto per la vera professione, per la bellezza delle idee, per l’onestà personale, per la libertà espressiva degli individui, per il nuovo, per lo stupore e i sentimenti, per la speranza del giusto, divenendo a tutti gli effetti un educatore rispetto a tutto ciò. Perchè troppo spesso il mondo imprenditoriale non comprende la validità di un simile approccio al fare impresa? Quali sono i timori che dissuadono dal percorrere questa strada? I timori maggiori nell’impresa sono dettati spesso dalla necessità di rispondere economicamente in tempi brevi, mentre il percorso di creazione di valore intangibile è un cammino lungo e molto impegnativo. Volendo con uno slogan convincere un capitano d’impresa ad abbracciare un approccio più umano all’azienda, cosa gli direbbe? Non esiste uno slogan per tutti, ma sicuramente esiste l’ascolto attento della visione, del processo, dello sviluppo che ogni donna e uomo d’impresa ha rispetto alla propria responsabilità professionale e sociale. Per saperne di più Robur Solidale Onlus: dalla parte di chi ha bisogno

Relazioni umane positive sono più efficaci secondo lei in termini anche di produttività rispetto a contesti fortemente basati sulla competizione?

Uno dei nostri punti di forza è stato proprio quello di aver intuito e creduto già molti anni fa che una comunità, anche professionale, dà frutti se ben curata, compresa e valorizzata. La nostra esperienza ci ha insegnato che relazioni positive creano qualità ed intelligenza che si trasforma in maggior produttività. Non a caso tra i pilastri che guidano la nostra azienda abbiamo valori quali condivisione, formazione, servizio, responsabilità sociale e testimonianza.

 

Questo può creare anche una riserva di valore aggiunto in grado di fronteggiare meglio periodi di crisi come quello che stiamo attraversando?

Assolutamente sì. Un ambiente creativo e motivato nel quale le persone possono esprimersi è un crogiolo di innovazione, entusiasmo, visione, proattività indispensabili in momenti non convenzionali. Bruno Munari (che ha collaborato con l’azienda per rendere migliore e più accattivante l’ambiente di lavoro, ndr) ci aiutò molti anni fa a comprendere questo valore: «L’albero è la lenta esplosione del seme», ci disse, «così come un’azienda è la lenta manifestazione delle capacità dei suoi collaboratori».

A proposito di Munari, voi credete molto nella fisicità del lavoro inteso come spazi e ambienti dove sia bello lavorare, vero?

Abbiamo sperimentato che l’ambiente in cui si vive “forma”. Crea, cioè, una condizione di benessere che contribuisce in modo significativo all’evoluzione comportamentale delle persone. Pulizia, luce, spazi gradevoli senza sprechi, colori, arte, linguaggi, immagini storiche come ricordo costruiscono un modo d’essere che diventa cultura. Cultura intesa come coltivazione di comportamenti qualificanti. È così che nella progettazione degli spazi interni abbiamo voluto coinvolgere, attraverso la costituzione del “Gruppo ambiente”, in prima persona i nostri collaboratori interni che, coordinati da un architetto, hanno dato vita ad ambienti che tenessero conto delle loro esigenze e in cui sentirsi pertanto pienamente a proprio agio.

Al di là di questo approccio “illuminato”, quali sono tecnicamente i punti di forza della vostra azienda?

Robur è un’impresa che da sempre ricerca, sviluppa e produce, interamente in Italia, sistemi di riscaldamento ad alta efficienza e basso impatto ambientale. Un’azienda che ha fatto dell’innovazione tecnologica la chiave della propria competitività, con un credo profondo nella possibilità di creare un ambiente di lavoro fertile e creativo, capace di offrire crescita professionale ed anche umana. Dopo aver investito con costanza il 7 percento del fatturato nell’area Ricerca & Sviluppo, Robur è l’unica azienda al mondo a realizzare pompe di calore a metano che recuperano fino al 40 percento di energia rinnovabile, riducendo così di un altrettanto 40 i consumi di energia e le emissioni inquinanti.

Fonte dal sito:wise society

martedì, aprile 24th, 2012 | Author:

L’energia geotermica è l’energia generata per mezzo di fonti geologiche di calore e può essere considerata una forma di energia alternativa e rinnovabile, se valutata in tempi brevi[1]. Si basa sullo sfruttamento del calore naturale della Terra (Gradiente geotermico) dovuto all’energia termica rilasciata in processi di decadimento nucleare naturale di elementi radioattivi quali l’uranio, il torio e il potassio, contenuti naturalmente all’interno della terra (nucleomantello ecrosta terrestre).

La prima utilizzazione dell’energia geotermica per produrre energia elettrica avvenne il 4 luglio 1904 in Italia per merito del principe Piero Ginori Conti che sperimentò il primo generatore geotermico a Larderello in Toscana [2].

L’energia geotermica costituisce oggi meno dell’1% della produzione mondiale di energia[3]. Tuttavia, uno studio condotto dal Massachusetts Institute of Technology afferma che la potenziale energia geotermica contenuta sul nostro pianeta si aggira attorno ai 12.600.000 ZJ e che con le attuali tecnologie sarebbe possibile utilizzarne “solo” 2000 ZJ. Tuttavia, poiché il consumo mondiale di energia ammonta a un totale di 0,5 ZJ all’anno, con il solo geotermico, secondo lo studio del MIT, si potrebbe soddisfare il fabbisogno energico planetario con sola energia pulita per i prossimi 4000 anni rendendo quindi inutile qualsiasi altra fonte non rinnovabile attualmente utilizzata.[

L'energia geotermica è una forma di energia sfruttabile che deriva dal calore presente negli strati più profondi della crosta terrestre. Infatti penetrando in profondità nella superficie terrestre, la temperatura diventa gradualmente più elevata, aumentando mediamente di circa 30 °C per km nella crosta terrestre (30 °C/km e 80 °C/100 km rispettivamente nel mantello e nel nucleo, si tratta di valori medi, in alcune zone infatti, si possono trovare gradienti decine di volte inferiori o maggiori). I giacimenti di questa energia sono però dispersi e a profondità così elevate da impedirne lo sfruttamento. Per estrarre e usare il calore imprigionato nella Terra, è necessario individuare le zone con anomalia termica positiva dove il calore terrestre è concentrato: il serbatoio o giacimento geotermico. Per ottenere un ottimale riscaldamento di case o serre viene messa in atto l'azione di fluidi a bassa temperatura; invece, per ottenere energia elettrica si fa uso di fluidi ad alte temperature.

Esistono diversi sistemi geotermici, ma attualmente vengono sfruttati a livello industriale solo i sistemi idrotermali, costituiti da formazioni rocciose permeabili in cui l'acqua piovana e dei fiumi si infiltra e viene scaldata da strati di rocce ad alta temperatura. Le temperature raggiunte variano dai 50-60 °C fino ad alcune centinaia di gradi. L'uso di quest'energia comporta vantaggi come l'inesauribilità a tempi brevi, se sfruttata in modo razionale, ed il minor inquinamento dell'ambiente circostante; un certo inquinamento non viene escluso per la possibile immissione nell'area di elementi tossici, come zolfomercurio e arsenico presenti nei fluidi geotermali, per questo motivo le aree geotermiche sono sottoposte a verifiche ambientali annuali.

Rivolto solamente ad una produzione di energia termica, è il sistema geotermico a bassa entalpia che sfruttando il naturale calore del terreno con l'ausilio di una pompa di calore riesce a produrre energia termica per l'acqua calda sanitaria e per il riscaldamento degli edifici.

In alcune particolari zone si possono presentare condizioni in cui la temperatura del sottosuolo è più alta della media, un fenomeno causato dai fenomeni vulcanici o tettonici. In queste zone "calde" l'energia può essere facilmente recuperata mediante la geotermia.

La geotermia consiste nel convogliare i vapori provenienti dalle sorgenti d'acqua del sottosuolo verso apposite turbine adibite alla produzione di energia elettrica e riutilizzando il vapore acqueo per il riscaldamento urbano, le coltivazioni in serra e il termalismo.

Per alimentare la produzione del vapore acqueo si ricorre spesso all'immissione di acqua fredda in profondità, una tecnica utile per mantenere costante il flusso del vapore. In questo modo si riesce a far lavorare a pieno regime le turbine e produrre calore con continuità.

La geotermia resta comunque una fonte energetica marginale da utilizzare solo in limitati contesti territoriali. Resta in ogni caso una potenzialità energetica da sfruttare laddove possibile, anche sfruttando le potenzialità del riscaldamento geotermico.

In tal senso molto promettenti sembrano essere gli sviluppi relativi all'energia geomagmatica, che presenta una distribuzione territoriale molto estesa a motivo dell'assenza di utilizzo di acqua ma solo calore.

La radioattività naturale della terra è la causa della energia geotermica. Si valuta che il flusso totale di calore verso la superficie della terra sia di 16 TW, quindi poiché la terra ha un raggio medio di 6371 km, la potenza media prodotta per via geotermica è di 32 mW/m². Per confronto l'irraggiamento solare medio è, alle latitudini europee, di circa 200 W/m². La potenza è sensibilmente maggior vicino ai limiti delle fratture tettoniche dove la crosta è meno spessa. Inoltre la circolazione di acqua in profondità può aumentare ulteriormente la potenza termica per unità di superficie.

al punto di vista della generazione di energia elettrica, la geotermia consente di trarre dalle forze naturali una grande quantità di energia rinnovabile e pulita. Queste centrali inoltre non comportano un danno all'ambiente, poiché considerate non inquinanti. Un ulteriore vantaggio è il possibile riciclaggio degli scarti, favorendo il risparmio. La trivellazione è il costo maggiore; nel 2005 l'energia geotermica costava fra i 50 e i 150 euro per MWh, ma pare che tale costo sia sceso a 50-100 euro per MWh nel 2010 e si prevede che scenderà a 40-80 euro per MWh nel 2020.[5]

Anche per quanto riguarda la generazione di energia termica la geotermia (a bassa entalpia) presenta numerosi vantaggi: economia, ambiente, sicurezza, disponibilità e architettura.

La fonte geotermica riceve in particolar modo due critiche:

  • Dalle centrali geotermiche fuoriesce insieme al vapore anche il tipico odore sgradevole di uova marce delle zone termali causato dall’idrogeno solforato. Un problema generalmente tollerato nel caso dei siti termali ma particolarmente avverso alla popolazione residente nei pressi di una centrale geotermica. Il problema è risolvibile mediante l’installazione di particolari impianti di abbattimento.
  • L’impatto esteriore delle centrali geotermiche può recare qualche problema paesaggistico. La centrale si presenta, infatti, come un groviglio di tubature anti-estetiche. Un’immagine che non dista comunque da quella di molti altri siti industriali o fabbriche. Il problema paesaggistico può essere facilmente risolto unendo l’approccio funzionale dei progetti ingegneristici con quello di un’architettura rispettosa del paesaggio e del comune senso estetico.Per lo sfruttamento del calore geotermico esistono al mondo ormai da diverso tempo le centrali geotermiche. Il flusso di vapore proveniente dal sottosuolo, liberamente oppure canalizzato tramite perforazione geologica in profondità, produce una forza tale da far muovere unaturbina; l’energia meccanica della turbina viene infine trasformata in elettricità tramite un alternatore.

    I sistemi geotermici possono essere a vapore dominante, quando l’alta temperatura determina la formazione di accumuli di vapore, o ad acqua dominante, se l’acqua rimane allo stato liquido. Nel primo caso l’energia geotermica può essere utilizzata per produrre energia elettrica, inviando il vapore, attraverso dei vapordotti, a una turbina collegata a un generatore di corrente. Se il fluido non raggiunge una temperatura sufficientemente elevata, l’acqua calda potrà essere utilizzata per la produzione di calore per esempio in impianti diteleriscaldamento.

mercoledì, aprile 18th, 2012 | Author:

Se le energie alternative rappresentano il futuro, perché limitarsi a mettere i pannelli solari sui tetti? La tecnologia del fotovoltaico offre altre possibilità. E così c’è chi ha pensato di mettere i pannelli solari in autostrada. Il sito di Architettura Ecosostenibile ha dedicato molto spazio ai pro e i contro di questo progetto. Depositato lo scorso anno da un inventore italiano, Luciano Paoletti, il brevetto descrive un’idea di per sé semplice: applicare alle strutture che delimitano le corsie al centro (le cosiddette barriere new jersey) e sui lati (guard-rail e barriere acustiche) elementi fotovoltaici in silicio amorfo, dunque di spessore ridotto e di sufficiente flessibilità e deformabilità che ben si adattano agli elementi in acciaio o cemento senza necessitare di strutture di sostegno di alluminio o vetro. Tra i vantaggi in primis il fatto di usare per l’installazione di impianti fotovoltaici luoghi altrimenti non utilizzati, riducendo così la percentuale di impianti che sottraggono spazi preziosi ad altri tipi di risorse come l’agricoltura, le aree naturali e a pascolo. Gli spazi a disposizione sarebbero notevoli: circa seimila chilometri di autostrade gestite dalle società autostradali, senza contare superstrade, provinciali e comunali, ugualmente papabili gestite da soggetti pubblici.

Fonte: www.architetturaecosostenibile.it

mercoledì, aprile 18th, 2012 | Author:

I vecchi pannelli fotovoltaici, giunti a fine “vita”, potranno finalmente essere smaltiti senza provocare danni ambientali. E’ stato fissato, infatti, al 30 giugno 2012, il termine entro il quale le aziende produttrici di pannelli dovranno aderire a un sistema o consorzio che garantisca il riciclo dei moduli.

I pannelli sono stati recentemente inclusi anche nella direttiva europea sui Rifiuti di apparecchiature elettriche ed elettroniche (Raee) e uno specifico articolo del cosiddetto IV Conto Energia, cui si aggiunge anche l’indicazione dell’Unione Europea, prevede che i produttori di moduli fotovoltaici forniscano ai loro clienti garanzie sul riciclo dei pannelli per poter accedere agli incentivi previsti.

In Italia sono diversi i consorzi strutturati per svolgere anche attività di raccolta, trattamento e riutilizzo di tutte le componenti degli impianti fotovoltaici

Questo trend vede il nostro Paese al primo posto nella classifica mondiale per potenza entrata in esercizio nel 2011.

Dal fotovoltaico esausto si possono ottenere, tra gli altri, alluminio, vetro, gallio, indio e selenide, abbattendo così le emissioni di CO2 e riducendo il consumo di energia.

 

fonte:www.http://wisesociety.it/
martedì, aprile 17th, 2012 | Author:

La cogenerazione prevede l’estrazione di energia meccanica che solitamente viene trasformata sia in corrente elettrica che in calore utilizzabile per riscaldamento che per processi produttivi. Nella maggior parte dei casi gli impianti di cogenerazione conferiscono calore già pronto per edifici pubblici o privati. Il rilascio di calore residuo non utilizzato per l’ambiente è sostanzialmente evitato. Gli impianti di piccole dimensioni diventano sempre più importanti nella fornitura individuale (case uni o plurifamiliari) e perfino impianti di cogenerazione del tipo CHP

Introduzione

Lo spettro delle prestazioni di tipo elettrico e termico riguardanti gli impianti di cogenerazione variano da pochi a centinaia di kilowatt. Circa dall’anno 2000 sono a disposizione sempre di più sul mercato impianti dalla dimensioni di una lavatrice, i cosiddetti mini e micro centrali elettriche a cogenerazione per case unifamiliari, piccole imprese e hotel. Nel 2009 è iniziato un progetto da parte di VW che prevede l’installazione di 100.000 piccoli impianti di cogenerazione per le prestazioni complessive di circa 2 GW [1] Solitamente un Impianto a cogenerazione è composto da:

  • Motore primo
  • Generatore elettrico
  • Impianto motore
  • Recuperatori di calore

Se si dovessero suddividere per motori primi, potremmo distinguere:

  • Impianti turbogas
  • Impianti turbovapore
  • Motori alternativi a combustione interna

Un esempio

Un esempio è dato dal funzionamento di un’automobile, la potenza prelevata dall’albero motore è usata per la trazione e la produzione dielettricità, il calore sottratto ai cilindri per il riscaldamento dell’abitacolo e la pressione dei gas di scarico per muovere la turbina di sovralimentazione. Lo sfruttamento di calore e pressione non comporta un aumento dei consumi poiché sono scarti del processo di conversione da energia chimica ad energia meccanica attuato dal motore.

Il loro sfruttamento consente a parità di energia primaria immessa (il combustibile) una maggiore quantità di energia secondaria prodotta (movimento, calore). Un sistema che opera la cogenerazione è detto co-generatore.

Uno dei primi esempi di diffusione della cogenerazione su piccola scala in Italia è stato il TOTEM realizzato nel 1973 dall’ing. Palazzetti, delCentro Ricerche Fiat.

Impieghi della cogenerazione

L’energia termica può essere utilizzata per uso industriale o condizionamento ambientale (riscaldamento, raffreddamento).

La cogenerazione viene realizzata in particolari centrali termoelettriche, dove si recuperano l’acqua calda od il vapore di processo e/o i fumi, prodotti da un motore primo alimentato a combustibile fossile (gas naturaleolio combustibilebiomassebiogas, ed altro): si ottiene così un significativo risparmio di energia rispetto alla produzione separata dell’energia elettrica (tramite generazione in centrale elettrica) e dell’energia termica (tramite centrale termica tradizionale).

Un particolare campo dei sistemi di cogenerazione è quello della trigenerazione.

Definizione di efficienza

L’efficienza può essere espressa in diversi modi, che non sempre portano ad un corretto confronto tra i vari impianti. Si illustrano allora le definizioni adottate dall’Environmental Protection Agency (EPA).

L’efficienza di un processo semplice è il rapporto tra energia conservata, al termine del processo, ed energia immessa.

Dato che i sistemi di cogenerazione producono sia elettricità, sia calore, la loro efficienza totale è data dalla somma dell’efficienza elettrica e dell’efficienza termica. Per esempio un impianto che utilizza 100 MWh di metano per produrre 40 MWh elettrici e 40 MWh termici ha un’efficienza elettrica e termica del 40% ed un’efficienza globale dell’80%.

L’EPA usa preferibilmente un’altra definizione di efficienza nota come «efficacia nell’utilizzazione di combustibile», rapporto tra l’uscita elettrica netta ed il consumo di combustibile netto (che non tiene conto del combustibile usato per produrre energia termica utilizzabile, calcolato assumendo un’efficienza specifica della caldaia dell’80%). Il reciproco di questo rapporto è la quantità netta di calore.

Esistono anche altri indici di valutazione delle prestazioni di un impianto cogenerativo: il primo tra tutti è il cosiddetto IRE, indice di risparmio energetico. Tale indice è definito come il rapporto tra la differenza di potenze assorbite dagli impianti singoli per la produzione di energia elettrica e termica separatamente, meno quella assorbita dall’impianto cogenerativo, fratto la potenza assorbita dagli impianti separati essendo questa potenza valutata in termini di combustibile a parità di potenza elettrica e termica prodotta dai rispettivi impianti. Tale indice da l’idea di quanta energia possa essere risparmiata con tali impianti; è possibile tramite semplici calcoli analitici dimostrare che tale indice è dipendente dai rendimenti di riferimento dei singoli impianti definiti questi ultimi come i rapporti rispettivi tra la potenza elettrica su potenza assorbita e potenza termica su potenza assorbita.

Altri indici importanti sono l’indice elettrico definito come il rapporto tra la potenza elettrica erogata e la potenza assorbita dall’impianto cogenerativo, il coefficiente di utilizzo inteso come somma dei rapporti tra la potenza elettrica e la potenza assorbita e la potenza termica e quella introdotta.

Tutti questi coefficienti sono però relativi ad un determinato istante intervenendo in essi le potenze, e per questo tali indici sono utili a determinare i valori di targa dell’impianto vale a dire i valori di massime prestazioni di impianto.

Molto spesso conviene riferirsi ad un periodo di tempo finito e valutare gli indici in tale periodo: ciò equivale a valutare gli indici in termini di rapporti energetici più che di potenze, tali valutazioni sono importanti perché permettono di stabilire dove è più conveniente realizzare un dato progetto di impianto cogenerativo, in funzione dei consumi energetici che in tali zone si ottengono.

Infine, l’indice di risparmio economico che è definito come il rapporto tra i costi che si avrebbero comprando energia dall’esterno meno i costi che si hanno comprando combustibile per alimentare l’impianto cogenerativo che si vuole costruire e che produce un’uguale quantità di energia che si vuol comprare, fratto il costo dell’energia che si vuol comprare. Tale indice permette di valutare la convenienza economica che un simile progetto comporta, naturalmente una corretta e completa valutazione economica implica un calcolo di spese per il mantenimento dell’impianto e relativi investimenti.

L’efficienza energetica della cogenerazione

La cogenerazione è una tecnologia che consente di incrementare l’efficienza energetica complessiva di un sistema di conversione di energia. Ma per spiegarne il motivo occorre analizzare i rendimenti.

Il coefficiente di rendimento è caratteristico per ogni tipo di motore e rappresenta il rapporto tra la resa energetica che ne deriva ed il combustibile introdotto. Nel motore di una automobile indica il rapporto tra i chilometri percorsi e la quantità di idrocarburi introdotti; nei grandi motori per la produzione di energia elettrica il coefficiente indica il rapporto tra chilowattora prodotti e il combustibile consumato.

Questi rapporti sono caratteristici per ogni tipo di motore. Ad esempio i motori di auto a benzina presentano rendimenti che oscillano tra il 20 ed il 30 per cento; auto con motori diesel tra il 25 ed il 35 per cento, il restante diventa calore disperso.

I grandi motori hanno un’efficienza maggiore e, pur generalizzando molto, si può affermare che per i motori termoelettrici, il coefficiente di rendimento è discretamente alto e può raggiungere un 55%. Ma il medesimo motore quando produce in cogenerazione presenta coefficienti che raggiungono l’85%, perché il potere calorifero del combustibile è utilizzato al meglio, con un’effettiva ottimizzazione dei processi.

Naturalmente gli investimenti per adattare i motori di una centrale termoelettrica alla cogenerazione sono notevoli, ma qualora sia possibile creare una rete di teleriscaldamento, i risultati sono sempre vantaggiosi. Va considerato infatti il periodo di utilizzo di queste macchine, che arriva anche a 30-40 anni.

Tipologie di impianti cogenerativi

La centrale termoelettrica a cogenerazione di Ferrera Erbognone (PV)

Il più comune esempio di impianto cogenerativo è quello realizzato con turbogas/motore alternativocaldaia a recupero. I fumi del turbogas o del motore alternativo vengono convogliati attraverso un condotto fumi nella caldaia a recupero. Il recupero può essere semplice, qualora non esista un postbruciatore, o un recupero con postcombustione in caso contrario. I fumi in caldaia permettono di produrre acqua calda, vapore saturo o vapore surriscaldato. Solitamente si utilizza acqua calda per scopi di riscaldamento, vapore saturo per utenze industriali e vapore surriscaldato per turbine a vapore e utenze.

In definitiva si ottiene produzione di energia elettrica attraverso l’alternatore accoppiato al turbogas ed eventualmente attraverso l’alternatore accoppiato al turbovapore, e produzione di energia termica sotto forma di vapore, sfruttato poi dalle utenze connesse.

In presenza di turbovapore si ottiene un ciclo combinato in cui la dispersione energetica è minima e consiste in maggior parte nel calore immesso in atmosfera dai fumi in uscita dalla caldaia a recupero.

Per quanto riguarda il fluido evolvente esso, questo è solitamente l’acqua che, in molti casi, raggiunge lo stato di vapore surriscaldato, ma in altri può raggiungere temperature non sufficientemente alte. Per questo motivo vi sarà bisogno di scambiatori di calore intermedi per aumentarne la temperatura.

Più raramente il fluido evolvente è l’aria che presenta però il difetto di avere un coefficiente di scambio termico convettivo troppo basso e quindi sono richieste superfici di scambio termico ben più elevate.

Per quanto riguarda i motori a combustione interna, generalmente solo il 33% dell’energia totale disponibile viene trasformata in energia meccanica, il resto in parte perduta a causa dell’irreversibilità presenti nel motore pari ad un altro 33% dell’energia totale ed infine l’ultimo 33% viene emessa nell’ambiente esterno sotto forma di energia termica che va in definitiva perduta.

Per recuperare tale calore altrimenti perduto si utilizzano diversi scambiatori di calore: un primo scambiatore che permette il raffreddamento dell’olio lubrificante, è disponibile a bassa temperatura (non oltre gli 80 °C), un altro scambiatore per il raffreddamento dell’acqua destinata a refrigerare il motore stesso, ed infine un ultimo scambiatore posto allo scarico del motore che permette di innalzare di molto la temperatura del fluido di scambio termico generalmente, come è stato detto, acqua, che per questo ulteriore scambio termico può arrivare allo stato di vapore surriscaldato. Attraverso tali impianti è possibile produrre energia elettrica e termica. A parte il costo degli scambiatori questo non costituisce una complicazione eccessiva di impianto perché tali motori hanno bisogno per funzionare comunque di un sistema di raffreddamento altrimenti si rischia il surriscaldamento del motore stesso.

Infine, fluidi evolventi particolarmente usati sono gli olii diatermici derivati dal petrolio, che hanno la caratteristica di mantenersi liquidi a pressione atmosferica fino a temperature di 300 °C, ed hanno un punto di solidificazione molto inferiore rispetto all’acqua, cosa che impedisce che gelino nelle condotte.

Piccola cogenerazione (e microcogenerazione)

La cogenerazione con potenza elettrica inferiore ad 1 MW si definisce piccola cogenerazione,quella con potenza inferiore a 50 kWmicrocogenerazione, e viene effettuata tramite motori alternativi a combustione interna, microturbine a gas o motori a ciclo Stirling[2]. La differenza principale tra la piccola cogenerazione e la microcogenerazione consiste nel fatto che nella piccola cogenerazione l’energia termica è un prodotto secondario, mentre la microcogenerazione è diretta principalmente alla produzione di calore e secondariamente di energia elettrica.

I vantaggi della piccola cogenerazione

In estrema sintesi i vantaggi della piccola cogenerazione sono[3]:

  • Impiego di energia termica altrimenti inutilizzata, con un conseguente risparmio di combustibile
  • Minore inquinamento atmosferico
  • Filiera di distribuzione elettrica notevolmente più corta, con una netta riduzione delle perdite sulla linea
  • Riduzione delle infrastrutture (centrali e linee elettriche)

Microcogeneratori

La trigenerazione

La trigenerazione implica la produzione contemporanea di energia meccanica (elettricità), calore e freddo utilizzando un solo combustibile. Le tradizionali centrali termoelettriche convertono soltanto 1/3 dell’energia del combustibile in elettricità,mentre il resto viene perso sotto forma dicalore. Ne consegue l’esigenza di incrementare l’efficienza della produzione elettrica. Un metodo che va in questa direzione è la produzione combinata di calore ed elettricità (nota anche con l’acronimo inglese CHP, da combined heat and power) dove più di 4/5 dell’energia delcombustibile è convertita in energia utilizzabile, con benefici sia finanziari che economici.

I sistemi di trigenerazione

I sistemi di co-trigenerazione possono essere studiati e prodotti per funzionare con qualsiasi fonte primaria di calore. Questi sistemi oggi sono tecnicamente maturi ed economicamente convenienti per poter essere adottati diffusamente, tra le molteplici configurazioni possibili citiamo:

  • sistemi di cogenerazione con combustibili fossili;
  • sistemi di trigenerazione con combustibili fossili;
  • co-trigenerazione con sistemi termosolari;
  • co-trigenerazione con biogas;
  • sistemi ibridi di cogenerazione e trigenerazione.

Cogenerazione di calore con celle a combustibile

Attualmente è possibile produrre idrogeno gassoso dal metano della rete pubblica oppure dal biogas (previa desolforazione, perché l’H2S “avvelena” le membrane a scambio protonico) con un processo di reforming che impiega vapor d’acqua. L’idrogeno è fatto reagire con l’ossigeno atmosferico in una membrana a scambio protonico per produrre corrente elettrica continua. Il calore può essere recuperato per il riscaldamento di ambienti, dell’acqua corrente, disinfezione a getto di vapore, ecc.[4][5]

Note fonte Wikipedia

martedì, aprile 17th, 2012 | Author:

L’invenzione del motore Stirling, detto anche motore ad aria calda di Stirling, è una evoluzione dei motori ad aria calda preesistenti, che all’inizio del 1800 competevano con il motore a vapore per fornire energia meccanica ai macchinari industriali (in opifici e miniere) della primarivoluzione industriale in Inghilterra. In particolare l’invenzione di Stirling riguardò l’adozione di un recuperatore di calore che effettivamente risultò essere il dispositivo adatto per migliorare in modo notevole il rendimento del motore.

La competizione tra motore ad aria e quello a vapore aveva motivo nel tentativo di avere un’alternativa al motore a vapore stesso che, nelle sue prime realizzazioni, pur avendo caratteristiche superiori di quello ad aria, a causa dell’utilizzo di materiali tecnologicamente scadenti allora a disposizione era estremamente pericoloso per le devastanti esplosioni delle caldaie. Dopo una prima fase di applicazione con buon successo del motore Stirling di dimensioni commerciali, il perfezionamento del motore a vapore con materiali più affidabili rese lo Stirling poco conveniente, in conseguenza il suo uso fu abbandonato.

Una seconda applicazione del motore Stirling si ebbe con lo sviluppo dell’elettronica, l’uso dei primi apparecchi radio e lo sviluppo dell’aviazione, prima del 1960. La Philips (industria olandese di produzione di apparecchi radio) per alimentare gli apparecchi radio-trasmittenti e riceventi di sua costruzione realizzò una piccola unità Stirling di generazione elettrica mediante combustione di petrolio, utile per alimentare appunto tali apparecchi in postazioni remote e prive di alimentazione elettrica. L’apparecchio realizzato fu il Philips MP1002CA (detto Bungalow Set) con una potenza di circa 200 watt; la tecnologia usata fu quella allora all’avanguardia con uso anche di leghe leggere (1950), ottenendo un buon compromesso tra praticità e costo. L’esigenza di tale generazione elettrica era particolarmente sentita per alimentare gli apparecchi radio (allora dotati di grosse ed onerose valvole termoioniche), necessari per il collegamento stabile con i campi di aviazione della rete aerea civile in costituzione (in prima fase per il servizio postale) in luoghi remoti e senza attrezzature.

Con l’adozione del transistor nei circuiti elettronici, a partire dal 1960, fu sufficiente l’alimentazione con potenze elettriche limitate, ottenute con le semplici batterie elettriche di accumulatori di piccola dimensione, conseguendo anche buone autonomie. Quindi l’uso del motore Stirling fu abbandonato.

Altre applicazioni sono state realizzate in seguito, e sviluppate attualmente con motori di diversa taglia, ottenendo discreti o buoni successi tecnici, ed in qualche caso anche commerciali per mercati di nicchia.

Animazione di un motore stirling di tipo beta

Il motore

Il motore funziona a ciclo chiuso utilizzando un gas come fluido termodinamico (solitamente ariaazoto oppure elio o idrogeno nelle versioni ad alto rendimento). Quando è raggiunta un’opportuna differenza di temperatura tra il suo punto caldo ed il punto freddo, si innesca una pulsazione ciclica (opportunamente avviata all’inizio), normalmente trasformata in moto alternato dei pistoni. La pulsazione perdura fino a quando si continua a mantenere la differenza di temperatura, somministrando calore al punto caldo e sottraendone al freddo.

Una particolarità di questo motore è quella di funzionare senza fare ricorso a valvole. Le sole parti in movimento sono il pistone ed il dislocatore che agiscono collegati ad un albero motore con una coppia di gomiti sfasati tra loro di circa 90 gradi.

È probabilmente uno dei più interessanti motori a combustione esterna per la sua bassa manutenzione, la sua silenziosità e la possibilità, ad oggi non realizzata, di raggiungere rendimenti prossimi a quello teorico per cicli termodinamici; la combustione non è vincolata a combustibili specifici.

È possibile anche utilizzare il calore della radiazione solare concentrata, ad esempio tramite uno specchio parabolico, per produrre la differenza di temperatura necessaria.

La scoperta di nuovi materiali tecnologici costruttivi in grado di aumentare la differenza di temperatura necessaria al funzionamento, nuovi fluidi termodinamici e le problematiche ambientali degli ultimi anni hanno dato nuovi impulsi alla realizzazione di motori Stirling di largo impiego. Le realizzazioni più significative che iniziano ad avere qualche successo commerciale sono quelle per la generazione elettrica-termica domestica di piccola potenza, unendo semplicità e bassa necessità di manutenzione.

Gli esemplari più piccoli (modelli da tavolo) sono spesso oggetto di curiosità più che utilità pratica. Queste realizzazioni a volte in materiali banali e volutamente di recupero (tubi in vetro, lattine da birra, membrane di gomma, filo di ferro, ecc), ovvero con materiali, tecnologie e finiture di ottimo livello modellistico (bronzo, leghe leggere, legni pregiati ecc.), sono funzionanti e capaci di sfruttare una differenza termica a volte esigua; quindi possono “girare” col calore di una candela, di una mano, di una tazza di caffè o con la luce normale del sole anche in inverno. Addirittura, se appoggiati su un pezzo di ghiaccio, possono sfruttare il calore ambientale come sorgente calda. È evidente però che con dislivelli limitati di temperatura e con dimensioni modellistiche anche se si possono ottenere rendimenti significativi le potenze in gioco sono trascurabili.

La rigenerazione

I motori ad aria calda, a bassi rendimenti, furono costruiti prima della invenzione di Stirling, e quindi a rigore non possono essere definiti “motori Stirling”; il criterio innovatore di invenzione di Stirling del 1816, che ha reso possibile un utilizzo ragionevole del motore ad aria calda è il rigeneratore.

Nel flusso alternato tra punto caldo e punto freddo è interposto un accumulatore di calore, così da limitare la perdita netta di calore nel punto freddo, dove il calore è sottratto dalla refrigerazione. L’accumulatore di calore è il rigeneratore.

Il rigeneratore è costituito da una piccola massa di materiale, buona conduttrice di calore, con una elevata superficie di scambio, così che possa, al flusso del gas caldo verso il refrigeratore, catturare parte significativa del calore, ed in virtù della piccola massa aumentare rapidamente di temperatura. Quando il gas refrigerato di ritorno riattraversa il rigeneratore, questo cede il calore accumulato al gas, ed abbassa in ugual modo la sua temperatura; il gas ritorna così al punto caldo già preriscaldato: il motore riducendo il calore sottratto dalla refrigerazione ha un rendimento drasticamente superiore.

In motori di maggiore tecnologia i rigeneratori sono costituiti da lamine sottili, lane metalliche o “garze” metalliche impilate costituite da fili molto sottili, i materiali usati sono di norma metalli (oltre che con alta densità e conducenti termicamente) inossidabili e resistenti al calore: acciaio inossidabile, nickel o sue leghe.

Varianti

In effetti il motore Stirling realizza una oscillazione ciclica del fluido confinato che in parte è trasformata in energia meccanica. In applicazione di questo principio esistono varianti del motore Stirling in cui ad esempio il dislocatore si muove trascinato dalla pulsazione senza essere connesso alla parte meccanica (motore Stirling-Ringbom).

Una particolare applicazione del motore Stirling è quella di indurre nel motore una pulsazione del solo fluido tra punto freddo e punto caldo ad una frequenza molto più elevata (motore termoacustico) del movimento alternato di pistoni del motore convenzionale; tale pulsazione, in quasi totale assenza di parti mobili quali pistoni e dislocatori, si autosostiene fino a quando si eroga calore al punto caldo e se ne sottrae al punto freddo; tale pulsazione ha prodotto storicamente gravi problemi quando si è realizzata spontanemente ed in modo incontrollato, tipicamente in camini (camini che cantano), giungendo a fastidiosissimi effetti acustici, violente vibrazioni incontrollate e disastrose rotture. Con lo sviluppo tecnologico il problema si trasferì immutato in devastanti ed inspiegabili incidenti nel funzionamento delle camere di combustione di turbine e dei motori a razzo. Furono eventi soprattutto da evitare più che da utilizzare.

L’effetto motore si ottiene invece con un’accuratissima progettazione ed il mantenimento di precise condizioni fisiche controllate, il vantaggio di tale tipo di motore è la estrema semplificazione meccanica e strutturale. Le oscillazioni (pulsazioni) del fluido possono essere trasferite a masse connesse a generatori elettrici lineari o portate a sollecitare piastre piezoelettriche, producendo energia.

Caratteristica peculiare del ciclo Stirling è la sua reversibilità, cioè la macchina può essere realizzata in maniera tale che fornendole energia meccanica (facendola girare) si ottenga per contro calore ad un capo, e freddo dall’altro; quindi a tutti gli effetti funziona come una pompa di calore; una fortunata applicazione è la macchina frigorifera di Stirling.

Vantaggi del motore Stirling rispetto ai motori a combustione interna

Il motore Stirling è a combustione esterna, questo significa che le parti maggiormente riscaldate dal calore (che può essere prodotto da combustione) non sono a contatto con le parti scorrenti o rotanti, (cuscinettipistoni), di conseguenza tali parti ed il lubrificante non sono particolarmente sollecitati, le parti hanno quindi esigenze di manutenzione ridotte.

Il motore non ha valvole e non subisce scoppi, quindi è costruttivamente più semplice, quasi privo di vibrazioni e molto meno rumoroso di un motore a combustione interna.

La somministrazione del calore per il funzionamento è continua, quindi in caso che il calore sia prodotto mediante combustione questa avviene in maniera continua, con rapporto stechiometrico aria-combustibile che può essere ottimale, in assoluto la migliore possibile.

La somministrazione di calore può avvenire con qualsiasi mezzo: calore solare concentrato, ma anche mediante la combustione di legna, carbone, gas, biogas, combustibili liquidi. Al di fuori di possibilità particolari, le tecnologie che appaiono meglio gestibili sono il calore solare ed i combustibili liquidi e gassosi.

Svantaggi del motore Stirling rispetto ai motori a combustione interna

Il calore non è prodotto all’interno del motore ma è applicato dall’esterno, quindi occorre trasferirlo all’interno; ugualmente, dato che il motore utilizza il dislivello di calore, occorre sottrarre calore per creare un punto freddo. In sintesi: il fluido agente è all’interno del motore, il suo riscaldamento o il suo raffreddamento rendono necessaria la presenza di estese superfici (fasci tubieri o radiatori) per riscaldarlo e raffreddarlo. Tali radiatori sono grandi, appesantiscono il motore, e lo rendono voluminoso a parità di energia erogata.

All’avviamento del motore il flusso del calore dalla sorgente termica al fluido interno non è improvviso, quindi l’avviamento è lento, Inoltre la modifica di tale trasferimento è ugualmente lenta: per conseguenza il motore non è adatto ad avviamenti rapidi né a consistenti variazioni di regime.

L’energia (e la potenza) erogata è proporzionale al dislivello di temperatura tra sorgente calda e punto freddo, con il limite di temperatura per il freddo dato dalla temperatura ambiente. Aumentare quindi il dislivello significa innalzare la temperatura del punto caldo, con limite dovuto essenzialmente ai limiti tecnici ed al costo dei materiali capaci di resistere a temperature elevate.

Una maniera per aumentare la potenza erogata è quella di aumentare la pressione del fluido interno, aumentando così la mole del fluido di lavoro. L’uso di apparecchiature chiuse, in pressione (pressurizzate), rende però necessario un attento dimensionamento strutturale e tecnologico del motore che deve essere robusto e più pesante.

Pur essendo definito tradizionalmente “motore ad aria calda” (il fluido di lavoro è l’aria) l’uso dell’aria pone un grave problema: la mescolanza in pressione di aria e liquidi lubrificanti (derivati di idrocarburi) se racchiusi all’interno del motore può produrre miscele esplosive. Il problema è stato risolto preferendo l’utilizzo di gas riducenti (idrogeno) o neutri (elio, azoto) come fluidi di lavoro, più sicuri ma molto meno comuni e più costosi. È stato anche ipotizzato e realizzato il funzionamento senza l’uso di lubrificanti convenzionali usando materiali di alta tecnologia, che però sono costosi.

La progettazione è complessa ed è solo in parte legata a parametri certamente calcolati, la circolazione del fluido perfetta e senza volumi morti è difficile da realizzare, (è un flusso alternato in ambiente chiuso), ogni architettura di motore ottimizza alcuni parametri e ne penalizza altri.

Utilizzi moderni

Il motore Stirling non è adatto per il suo ingombro, per la sua inerzia all’avvio ed alla variazione di regime, ad usi diversi dalla erogazione continua di energia e calore, non è quindi adatto direttamente per l’autotrazione.

Il motore Stirling è adatto alla generazione domestica o per piccole comunità in postazione fissa (è relativamente grosso e pesante) per potenze dai 5 ai 100 kW elettrici, (tipicamente dal consumo domestico familiare a quello di un piccolo condominio), al di fuori di tali valori altri tipi di generazione sono maggiormente convenienti, ciclo Otto (motori a benzina), ciclo Rankine, e derivati (turbine a vapore), ciclo Brayton-Joule (turbina a gas), e ciclo Diesel (motore diesel)

Data la adozione di materiali e tecniche costruttive sofisticate, e la miniaturizzazione delle parti con tecnologie consolidate, la turbina a gas è un micidiale concorrente.

La convenienza del motore Stirling è soprattutto legata alla possibilità, oltre che della energia elettrica generata, di utilizzare sul luogo il calore “di scarto”, (ad uso riscaldamento, in valore di circa il triplo o il quadruplo del valore della potenza elettrica), e trova congiuntura favorevole nella possibilità di usare combustibili o sorgenti di calore a disposizione localmente ed altrimenti non utilizzati (legna, carbone, biogas, solare).

Utilizzi tecnici di media potenza si sono avuti con moduli produttivi per mantenere su tempi lunghi il livello di accumulo della energia elettrica in sommergibili militari svedesi a propulsione convenzionale. La produzione di calore con combustione in ambiente controllato (usando in immersione come comburente scorte di ossigeno liquido) permette la continua erogazione di energia elettrica ad usi di propulsione e di altro tipo tali da permettere di prolungare la autonomia delle immersioni profonde da poche ore a diverse settimane. È evidente che il peso del motore in questo caso non è fattore negativo, la disponibilità dell’acqua quale refrigerante è ovvia.

Tecnologie per il mondo sviluppato, per il terzo mondo, e per alte tecnologie

La sorgente di calore può essere di qualsiasi natura, il che rende il motore Stirling utilizzabile in un gran numero di contesti.

Mentre appaiono evidenti i vantaggi di utilizzare, nei paesi maggiormente sviluppati, combustibili ottenuti da gassificatori, (tecnologia attualmente matura) e biogas, con filiere di materiali ampiamente disponibili (e ad oggi spesso non utilizzati); per il terzo mondo appare di enorme importanza avere comunque anche solo una modesta forza motrice, (per trebbiare, per pompare acqua, ecc.), quando i prodotti che alimentano il motore possono essere la combustione della stessa pula di riso o di altri cereali trebbiati, sterco di bovini seccato, paglia, torba, sterpi, segatuta di legno o cippato. Tali combustibili presenti in loco svincolano completamente la tecnologia dai combustibili fossili convenzionali.

Sono numerosissimi i dispositivi di riscaldamento domestico ed industriale di piccola. media o grande taglia che producono calore come prodotto di scarto, tipicamente sotto forma di gas combusti con temperature dai 100 ai 500 °C. L’energia sotto forma di calore contenuta in tali gas può essere almeno in parte ricuperata da scambiatori e generatori Stirling. Con macchinari Stirling di maggior mole, ma tecnologicamente più economici, è possibile valutare la praticabilità del ricupero energetico anche di effluenti a temperature inferiori.

È stata proposta la applicazione di motori Stirling alla generazione elettrica ottenuta da calore di centrali nucleari. Il raffreddamento del nocciolo del reattore è previsto, in alcune “filiere” nucleari, che sia ottenuto con circolazione di sodio liquido, che ha un elevato contenutocalorico, ma è radioattivo per induzione, ed inoltre incendiario, esplosivo ed aggressivo in caso di accidentale contatto con aria atmosferica (umida) o con l’acqua. La pericolosità intrinseca ha portato all’abbandono di tale filiera, preferendo il raffreddamento del “core” radioattivo con acqua, gas, o acqua pesante. L’adozione di motore Stirling ad aria o a gas secchi in luogo di motori a vapore d’acqua (turbine a vapore), eviterebbe almeno il rischio dell’accidentale contatto tra sodio ed acqua negli scambiatori di calore.

Utilizzi di altissima tecnologia del motore termoacustico Stirling sono stati realizzati dalla NASA allo scopo di fornire energia elettrica a satelliti nello spazio profondo in carenza di radiazione solare, in tal caso la sorgente di calore è la emissione termica di radioisotopi, il punto freddo è semplicemente lo spazio.

Il vero grandissimo successo del ciclo Stirling (inverso) si ha con la macchina frigorifera di Stirling, che è l’unica macchina veramente adatta per la refrigerazione di fluidi nel campo di temperatura che va dai −30, −40 °C fino ai −200 °C (73 K) perché non si avvale di evaporazione di fluidi.

Motore Stirling con gassificatore

L’integrazione fra il motore Stirling e il processo della gassificazione permette l’utilizzo della biomassa come combustibile per la produzione di energia. L’utilizzo della biomassa permette di avere un ciclo di produzione ad impatto nullo sulle emissioni di CO2, (si rilascia in atmosfera il carbonio che biologicamente era stato inglobato, prelevandolo dalla atmosfera, nelle sostanze che vengono combuste); questo diviene molto interessate dato che non è introdotto nel sistema nuovo carbonio di origine fossile. Il motore Stirling può diventare così una tecnologia da valorizzare per facilitare il raggiungimento degli obiettivi fissati dal Protocollo di Kyoto. L’organizzazione di questo tipo di impianto prevede l’articolazione di cinque componenti principali:

Tramite un sistema di coclee la biomassa (cippato legnoso) viene portata all’ingresso del gassificatore in cui la biomassa viene trasformata insyngas che, estratto dall’alto viene portato alla camera di combustione.
Nella camera di combustione si raggiungono temperature tra gli 800 e i 1250 °C e il motore Stirling è a diretto contatto con la fiamma stessa, andando a costituire un corpo unico fra caldaia e motore Stirling.
L’ultimo elemento è costituito dall’accumulatore termico che permette di utilizzare l’energia termica del ciclo di produzione per la produzione di acqua calda sanitaria e per il riscaldamento, ottimizzando così la resa energetica. La massima ottimizzazione si ottiene facendo funzionare l’impianto solo nei periodi in cui c’è la richiesta di energia termica. Per impianti di piccola taglia, si riesce ad avere una potenza elettrica di 35 kW e una potenza termica di 140 kW.

Nel 2008, in Provincia di Bologna si è realizzato il primo progetto italiano sperimentale di questo tipo, a servizio del complesso scolastico del comune di Castel d’Aiano, che utilizza il cippato come combustibile di partenza. Il percorso intrapreso prevede la realizzazione di altri impianti analoghi nello stesso comune.
L’impianto è stato realizzato grazie all’azione del centro CISA che, nato nel 2005 come consorzio fra Provincia di Bologna, Fondazione Cassa di Risparmio di Bologna e ISSI (Istituto Sviluppo Sostenibile Italia), si propone come promotore di iniziative legate alla diffusione delle energie rinnovabili e del risparmio energetico, con l’obiettivo finale di creare il Distretto delle Energie Sostenibili dell’Appennino bolognese.

Configurazioni di funzionamento

Di seguito sono raffigurate le varie configurazioni del motore Stirling:

(α) Alfa        (β) Beta        (γ) Gamma

Configurazione Alfa

Il motore Stirling in configurazione Alfa risulta forse più comprensibile nel suo funzionamento, che si può considerare basato su 4 fasi:

Alpha Stirling.gif

  • spinta
  • riscaldamento
  • espansione
  • raffreddamento

Nel dettaglio:

il pistone in basso spinge l’aria verso il pistone in alto, che quindi si sposta, lasciando entrare l’aria;

Alpha Stirling frame 6.png Alpha Stirling frame 8.png

l’aria si scaldasi espande,e quindi “torna” indietro verso il pistone in basso, che quindi si sposta;

Alpha Stirling frame 10.png Alpha Stirling frame 12.png

lo spostamento del pistone in basso fa arrivare l’aria calda a contatto col dissipatore di calore, che quindi si raffredda, e di conseguenza si contrae, facendo spostare verso destra il pistone in alto;

Alpha Stirling frame 16.png Alpha Stirling frame 3.png

lo spostamento verso destra del pistone in alto, aiutato dall’inerzia accumulata dal volano, fa sì che il perno, continuando a girare, faccia abbassare il pistone inferiore, spingendo di nuovo l’aria verso il pistone in alto, e il ciclo ricomincia.

Alpha Stirling frame 4.png Alpha Stirling frame 5.png

Configurazione Beta

Esistono differenti possibilità per la configurazione relativa tra pistone motore e dislocatore. Nella più semplice il ciclo di funzionamento può essere riassunto nelle fasi illustrate di seguito (configurazione beta).

Consideriamo un sistema cilindro più pistone. La testata del cilindro è collegata ad una camera dotata di una parete calda mentre il corpo del cilindro ad una parete fredda.

All’interno della camera è collocato il dislocatore, che è costituito da un materiale isolante, non a tenuta, in grado di coprire alternativamente la parete calda e la parete fredda.

Il ciclo compiuto dal motore è allora il seguente:

  1. il dislocatore (a) copre la parete fredda (e) della camera.
  2. Il gas della camera, essendo riscaldato, si espande.
  3. Il pistone (b) si muove verso l’esterno della camera (in questo caso verso l’alto): nel suo moto spinge la giunzione (c) che ruota e che a sua volta sposta il dislocatore sulla parete calda (d), isolando dal calore la camera che inizia a raffreddarsi.
  4. Il gas si contrae richiamando il pistone.
  5. Il pistone si muove verso l’interno (in questo caso verso il basso): analogamente a prima, nel suo moto, sposta il dislocatore sulla parete fredda.

   

Configurazione Gamma

 

La configurazione gamma è sostanzialmente analoga alla Beta, ma con la variante di non avere i pistoni coassiali, che invece possono essere a corsa parallela affiancata ovvero (come descritto in schema delle configurazioni) perpendicolare, ma comunque cercando di minimizzare gli spazi volumetrici “morti” tra i due pistoni. La configurazione Gamma (ad assi paralleli) semplifica la lubrificazione degli assi, e diminuisce le perdite per trafilamenti ed attriti delle tenute, con un modesto incremento degli spazi volumetrici morti rispetto al Beta. Il leverismo rappresentato per il Gamma (a perno imboccolato su asola) non è necessariamente quello ottimale, esistendo comunque la possibilità di adottare sistemi biella-manovella, o di altro tipo.

 

In tutte le configurazioni descritte si utilizza sempre un volano posizionato sull’asse di rotazione, che accumula energia durante le fasi attive e la rilascia in quelle passive, cioè nelle quali il motore fa il lavoro passivo di trasferimento del fluido. Il volano rende possibile il moto rotatorio sostanzialmente uniforme.

 

Impianti pressurizzati

 

La pressurizzazione aumenta semplicemente la massa del gas di lavoro, e quindi il possibile trasferimento di calore, a parità di cilindrata; l’aumento di pressione (con un adeguato aumento di energia termica) è approssimativamente proporzionale all’aumento di energia erogabile.

 

La adozione di motori in pressione, (pressurizzati) presume una perdita dovuta alla compressione passiva di pompaggio del fluido presente nel carter, che obbligatoriamente, in tal caso, deve essere confinato; tale pompaggio, se pure limitato, è minimizzato ed addirittura trasformato in funzionale mediante la adozione di motori pluricilindrici con carter in comune.

 

L’uso dei vari gas

 

L’uso dei vari gas come fluidi di lavoro è determinato da due criteri di notevole importanza.

 

- Dimensione delle molecole del gas

 

- Inerzia del gas

 

Il motore Stirling utilizza una oscillazione ciclica di un gas in ambiente confinato; in tali condizioni appare evidente la necessità di ridurre al massimo il volume del gas di lavoro, (riduzione degli spazi morti) per rendere più incisiva la azione dell’onda di pulsazione. D’altra parte nel volume dove avviene la pulsazione devono verificarsi importanti scambi di calore, con l’esterno e con le superfici di rigenerazione (ricupero del calore); in soluzioni non banali tali scambi sono resi possibili (senza aumentare i volumi), aumentando notevolmente le superfici di scambio, con l’adozione di finissime alettature, metalli porosi, radiatori a tubi sottili.

 

Pur essendo l’aria e l’azoto ambedue gas a peso molecolare elevato (e quindi ottimi vettori per il calore) la loro notevole dimensionemolecolare eleva l’attrito per il flusso del gas in vani molto stretti, tale attrito, con vani di passaggio inferiori a misure dell’ordine del millimetro ad alta velocità, finisce col vanificare le possibilità di trasporto potenziale del calore di tali gas.

 

Per contro l’elio ed ancor più l’idrogeno con dimensione molecolare molto piccola, fluiscono in fori o vani sottilissimi con attriti molto ridotti; il flusso in tali vani permette quindi di elevare moltissimo la superficie di scambio senza aumentare i volumi; lo scambio di calore, così grandemente elevato, può ampiamente compensare il modesto peso molecolare (e contenuto termico) di tali gas. L’adozione di gas diversi dall’aria rende peraltro obbligatorio il confinamento pressurizzato dei gas; il confinamento in pressione aumenta la densità del gas, e quindi anche la loro capacità termica.

 

Per quanto concerne l’elio, la sua inerzia costituzionale lo rende sicuro nel caso di contatto con lubrificanti oleosi, anche l’idrogeno purché sia evitato il contatto con l’aria, essendo riducente, è relativamente inerte con lubrificanti oleosi. Anche l’azoto è inerte. L’aria è ossidante, e ad alta temperatura è comburente.

 

Particolarita

 

Il motore Stirling è di difficilissima progettazione teorica. È senz’altro meglio “progettabile” procedendo in maniera empirica, usando come base motori esistenti e funzionanti con buon rendimento; ne esiste una buona varietà (spesso coperti da brevetti di maggiore o minore validità). La gamma di “configurazioni possibili” è notevolissima, sia per campo di temperatura, che per forma; quindi non è possibile definire una struttura schematica di base come avviene ad esempio per il motore a scoppio, nei casi estremi la forma e la struttura completamente diversi rendono molto difficile credere che si tratti di cose anche solo lontanamente paragonabili.

 

La costruzione sperimentale pratica di motori efficienti e di buon rendimento, e l’accurato esame dei parametri empirici in gioco, essendo in possesso di discrete conoscenze metallurgiche e fisico-meccaniche, “indirizza” comunque drasticamente alla necessità di procedere con materiali e tecnologie di alto profilo (alte temperature, alte pressioni, materiali speciali).

 

In sintesi: è poco praticabile e spesso anche ben poco competitivo, se si vogliono raggiungere rendimenti significativi (rispetto ad altre tecnologia di motori), procedere con materiali e tecnologie modeste. Se viceversa ci si accontenta di risultati molto modesti e che non inferiscano neppure marginalmente col concetto di potenza, si possono molto facilmente costruire motori “con lattine e filo di ferro”.

 

fonte Wikipedia

domenica, aprile 15th, 2012 | Author:

Per avere informazione su come avere una casa a norma di legge vi consiglio di consultare il sito della UNI al seguente link. Clicca Sito della uni o anche al sito vigili del fuoco clicca le norme e i consumatori.Vi servirà per avere una idea di come le cose in una famiglia bastano pochi accorgimenti per stare sicuri in casa.

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venerdì, aprile 13th, 2012 | Author:

La combustione della biomassa ,nelle stufe a legna o termocamino ecc.
È significativo anche confrontare i rendimenti degli apparecchi caldaia e termocamino funzionanti a legno e a pellet. Per i primi,  quelli a focolare aperto, (camera di combustione), la combustione non è mai completa, non c’è controllo dell’aria comburente (ossigeno)e la combustione avviene con elevati eccessi d’aria. Ne consegue un rendimento limitato pari a massimo il 30% ed un rilevante inquinamento.Invece, per gli apparecchi a focolare chiuso, il corretto afflusso di aria primaria, secondaria e terziaria garantisce basse emissioni e rendimenti elevati anche oltre l’80%. Per quanto riguarda gli apparecchi a pellet a combustione forzata, grazie alla serie di processi quali il caricamento pellet, la ventilazione ambiente e il ventilatore fumi, è assicurato un rendimento elevato oltre il 90% e un basso livello di emissioni.

La norma UNI 10683 indica come installare correttamente un generatore di calore alimentato a legna con potenza inferiore a 35 kW e definisce
i compiti dell’installatore. Egli deve verificare: il tipo di apparecchio da installare; la compatibilità del locale di installazione con l’apparecchio, che è espressa dal volume minimo di installazione indicato dal costruttore; le indicazioni del costruttore del generatore di calore circa i requisiti del sistema di evacuazione dei fumi; la sezione interna del camino, il materiale in cui è costruito, l’omogeneità della sezione, l’assenza di ostruzioni; l’altezza e lo sviluppo verticale del camino; la quota sul livello del mare dell’installazione; l’esistenza e la idoneità del comignolo; la possibilità di realizzare prese d’aria esterne e le dimensioni di quelle esistenti; la possibilità di coesistenza del generatore da installare con altri apparecchi persistenti,come le caldaia a gas con camera aperta di tipo “B”.

Quando si parla di centrali a Biomassa le cose cambiano come ci spiega bene questo video da una serata a Forli ,Beppe Grillo spiega gli Inceneritori, le Centrali a Biomassa e a Biogas

venerdì, aprile 13th, 2012 | Author:

La posa in opera del sistema va sempre realizzata seguendo le prescrizioni del fornitore, del progettista e in base a quanto previsto dalla normativa UNI EN 1264. Vediamo le linee base.È necessario che la superficie sia piana e senza avvallamenti e calcinacci. Va fissato il collettore e il kit di miscelazione nell’apposita cassetta, dove previsto dal progetto, di preferenza in un punto
baricentrico. Si posa la fascia perimetrale che deve contornare le pareti,poi si posa il film anti-umidità o il tappeto antirumore e i pannelli isolanti. Si procede alla posa del tubo a serpentina o a chiocciola, coni tubi di andata e ritorno alternati, realizzando, se previsti, i giunti di dilatazione. A questo punto va fatto un collaudo a freddo, riempiendol’impianto con acqua a una pressione non inferiore a 6 bar. Quindi si procede alla posa del massetto e, per garantire l’integrità del pavimento, può essere necessario eseguire dei giunti di dilatazione o dei tagli di frazionamento. La messa in servizio dell’impianto deve
avvenire rispettando i tempi di maturazione del calcestruzzo e attivando il riscaldamento con un aumento graduale della temperatura. Infine si
procede alla posa del pavimento. In linea di massima è sempre possibile
installare l’impianto, a patto che ci siano gli spessori necessari per la
realizzazione pratica degli ingombri: oltre allo spessore del rivestimento
(piastrella, parquet, marmo, ecc.), devono essere disponibili 4 cm a
partire dalla generatrice superiore dei tubi.