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Le centrali a fonti rinnovabili rappresentano oggi circa il 15% della produzione elettrica italiana (per la maggior parte dovuta a impianti idroelettrici).
Si tratta di impianti che, a causa della discontinuità delle fonti (ad esempio se non c'è vento un impianto eolico non funziona), hanno una produzione di energia a loro volta discontinua. Pertanto non possono garantire, da sole, la produzione di base necessaria al fabbisogno quotidiano del Paese. Inoltre gli impianti a fonti rinnovabili necessitano di grandi superfici per produrre quantità di energia elettrica paragonabili a quelle prodotte da centrali convenzionali.

Centrali idroelettriche
Le centrali idroelettriche producono energia elettrica a partire dall'energia meccanica (cinetica o potenziale) posseduta da una massa d'acqua.

Il processo di produzione
Lo schema di funzionamento di una centrale idroelettrica prevede il passaggio dell'acqua attraverso una turbina che, facendo muovere un alternatore produce energia elettrica.
Le centrali idroelettriche possono sfruttare direttamente l'energia cinetica dell'acqua che scorre in un fiume così come l'energia potenziale dell'acqua accumulata in un bacino di montagna artificiale o naturale, che si trasforma in energia cinetica con la caduta verso valle.
Grazie ai moderni sistemi di automazione è possibile passare dallo stato di centrale ferma a quello di massima potenza in pochi minuti. Per questa loro caratteristica, le centrali idroelettriche sono più rapide rispetto a quelle termoelettriche nell'incrementare la produzione di energia elettrica nelle ore di maggior richiesta, evitando i possibili disagi dovuti da situazioni di black out.

Le centrali ad acqua fluente utilizzano l'acqua dei grandi fiumi, ragione per cui vengono chiamate anche centrali fluviali. La quantità di energia prodotta dipende più dalla portata del fiume che dal salto effettuato dall'acqua.
Le centrali ad accumulazione sfruttano l'energia potenziale contenuta nell'acqua raccolta in bacini naturali o artificiali. Sfruttando l'alta pressione prodotta dal grande salto che separa il lago dall'impianto si produce energia elettrica.

Centrali eoliche
Da sempre l'energia eolica viene utilizzata come energia motrice nei mulini a vento. Oggi, grazie all'uso di appositi generatori, è possibile trasformare l'energia cinetica del vento in energia elettrica.

Il processo di produzione
Un aerogeneratore è composto essenzialmente da una torre, da una navicella e da un rotore dotato di pale. Le pale sottraggono al vento parte della sua energia cinetica per trasformarla in energia meccanica che viene trasmessa, attraverso un moltiplicatore di giri, ad un generatore di corrente per essere così trasformata in energia elettrica.
A partire da una velocità del vento di 2 metri al secondo (m/s) le pale iniziano a girare, mentre da 4 m/s viene prodotta elettricità. Per aumentare la produzione di energia elettrica è possibile collegare più aerogeneratori in serie, ottenendo una vera e propria centrale elettrica chiamata "wind-farm", fattoria del vento.

Impianti solari
L'energia solare è particolarmente adatta alla produzione decentrata di energia, in luoghi dove la realizzazione di reti elettriche tradizionali si rivela particolarmente difficile: le regioni di montagna o le aree molto estese ed assolate.
Dal Sole è possibile ricavare energia attraverso due tipologie di impianti: i sistemi fotovoltaici, dai quali si ottiene energia elettrica e i pannelli solari termici, utilizzati essenzialmente per la produzione di acqua calda.

Le centrali solari a concentrazione per la produzione elettrica sono formate da un campo di specchi che riflettono l'energia solare su di un recettore montato in cima ad una torre, localizzata al centro, dove viene accumulato calore. Con il calore accumulato si produce vapore che può essere utilizzato per azionare una turbina collegata ad un alternatore che produce energia elettrica.

Centrali geotermiche
Le centrali geotermiche sfruttano il calore prodotto dalla Terra, la cui temperatura interna aumenta all'aumentare della profondità.

Il processo di produzione
L'acqua e i vapori surriscaldati salgono verso la superficie e si raccolgono in pozzi geotermici sotto la crosta terrestre. Da questi serbatoi naturali, il vapore può arrivare direttamente in superficie o essere estratto mediante trivellazione. Se la temperatura del vapore estratto è sufficientemente alta (intorno ai 200 °C), viene inviato direttamente alla turbina, provocandone il movimento.
Nel caso in cui il fluido geotermico sia vapore a bassa temperatura o acqua calda, viene utilizzato in uno scambiatore di calore per vaporizzare un secondo liquido con temperatura di ebollizione inferiore a quella dell'acqua che viene a sua volta inviato alla turbina. La turbina è collegata ad un generatore di corrente che produce energia elettrica. Il vapore in uscita dalla turbina viene raffreddato e riportato allo stato liquido grazie ad un condensatore. L'acqua può quindi essere in parte riutilizzata e in parte iniettata nel sottosuolo attraverso pozzi di reiniezione.
L'Italia è stato il primo Paese al mondo a sfruttare l'energia geotermica, realizzando nel 1913 la centrale di Larderello, in provincia di Pisa.

Centrali a biomasse
L'energia chimica immagazzinata nelle biomasse può essere trasformata in altre forme di energia attraverso due processi: uno termico (la combustione) e uno biochimico (la fermentazione).

I processi di produzione
La combustione delle biomasse avviene in una caldaia dove viene prodotto il vapore necessario ad azionare una turbina collegata ad un generatore di corrente. La forma più vecchia e conosciuta di sfruttamento della biomassa è la combustione del legno. Oggi il legno viene utilizzato, sottoforma di cippato (legno in piccoli pezzi) in centrali di piccole dimensioni per la produzione di energia elettrica.
Le biomasse possono essere convertite in energia anche attraverso un processo di tipo biochimico chiamato fermentazione. In un grande recipiente, funghi e batteri decompongono le biomasse liberando l'energia contenuta nei legami chimici e producendo il cosiddetto biogas. Il biogas è composto per il 50-70% da metano che può essere essiccato, compresso, immagazzinato e successivamente utilizzato per produrre energia.


Centrale idroelettrica ad acqua fluente

Parco eolico

Moduli solari