venerdì 16 dicembre 2011

Pannelli solari ibridi: fotovoltaico e termico a concentrazione

I consumi energetici nell'edilizia sono sia di natura termica che elettrica. Benché i consumi elettrici siano in continua crescita in genere la componente termica, dovendo assicurare la climatizzazione invernale ed estiva, è prevalente.

Basandosi su queste constatazione l'azienda Chromasun ha sviluppato una tecnologia che combina solare fotovoltaico e termico a concentrazione.

I pannelli Chromasun Hybrid sono progettati per essere montati sui tetti degli edifici. Occupano il medesimo spazio dei pannelli convenzionali ma sono in grado di catturare fino al 75% dell'energia solare generando sia energia elettrica che termica.

Ciò li rende una soluzione ideale per l'integrazione con impianti di riscaldamento a pompa di calore e sistemi di refrigerazione (eventualmente ad assorbimento).





La radiazione solare che non viene sfruttata dalle celle fotovoltaiche viene riflessa mediante uno specchio di Fresnel concentrandola su di un collettore termico con un fattore 20x.


Questa doppia anima fotovoltaica-termica e  l'elevata efficienza li rende una soluzione ideale e completa per soddisfare tutte le esigenze energetiche di una famiglia. I possibili campi di impiego sono comunque numerosissimi: ospedali, uffici, industrie, etc.


 




giovedì 8 dicembre 2011

Come scegliere la legna da ardere

La legna per essere utilizzata come combustibile per alimentare una stufa, un termocamino, una caldaia o una cucina economica deve soddisfare alcuni requisiti.

Questo garantirà una migliore prestazione dell'impianto (funzionerà meglio e scalderà di più) ed una più agevole gestione riducendo al contempo il deterioramento della canna fumaria e l'emissione di inquinanti nell'ambiente.






Legna naturale - La legna da ardere deve essere naturale. Va evitato assolutamente l'uso di pannelli multistrato (ad esempio compensato), legnami trattati, verniciati o con residui di colle, siliconi, etc. I legnami (da costruzione, semilavorati, etc) vanno comunque evitati perché anche se apparentemente naturali possono aver subito trattamenti (impregnanti, antitarlo).


Dimensioni - La legna da ardere deve essere opportunamente tagliata e spaccata in funzione delle dimensioni del focolare, normalmente tra 30 e 40 cm di lunghezza ed inferiore ai 15 cm di sezione. Dimensioni superiore, anche se compatibili con l'apertura di carico del focolare, risulterebbero ingombranti e difficoltosi da movimentare. Quando si acquista la legna da ardere la dimensione desiderata è un'informazione che va specificata (oltre al quantitativo è in genere sufficiente specificare la lunghezza).

Stagionatura - La legna da ardere deve essere ben stagionata per più di un motivo.
  1. La legna fresca o comunque non ben essiccata non prende fuoco facilmente e fatica a bruciare. Questo è dovuto proprio alla presenza di acqua. Durante il processo di combustione della legna, parte del calore ottenuto, viene sottratto dall'acqua che evapora. Questo mantiene la temperatura all'interno del focolare più bassa sino ad impedirne l'auto-combustione.
  2. L'energia termica impegnata per fare evaporare l'acqua rappresenta una perdita di calore utile per il riscaldamento. Il potere calorifico della legna fresca vale circa il 70% di quella ben stagionata, in altre parole vale meno.
  3. La legna non stagionata pesa circa il 60% in più della legna ben stagionata. Questo renderà tutte le operazioni di approvvigionamento ed alimentazione più faticose perché ciò che state movimentando in buona parte è solo acqua.
  4. L'imperfetta combustione della legna umida può creare problemi di tiraggio insufficiente, maggiori depositi nella canna fumaria ed addirittura favorire fenomeni di corrosione nelle tubazioni.
La legna fresca, appena tagliata, possiede un'alto valore di umidità (mediamente superiore al 60%). L'acqua al suo interno è in parte intrappolata nelle pareti cellulari (acqua di legame) ed in parte trattenuta negli interstizi delle fibre (acqua libera). Durante il periodo di stagionatura il legno cede progressivamente l'acqua contenuta al suo interno all'ambiente circostante. Si essiccano dapprima le parti più superficiali e poi quelle più profonde. Per velocizzare questo processo è bene quindi che la legna sia tagliata e spaccata e posta in un luogo ben ventilato, eventualmente soleggiato e riparato dalle piogge. In queste condizioni, dopo 6 mesi, raggiunge un grado di umidità di circa il 25%, dopo 9 mesi scende al 20% e per scendere al 15% bisognerà attendere quasi 2 anni. Con processi di essiccazione naturale la legna non scende al di sotto di questo valore perché raggiunge uno stato di equilibrio con l'umidità dell'ambiente.

Per calcolare l'umidità del legno si procede pesando dapprima il campione di legna di cui si vuole conoscere l'umidità per poi pesarlo nuovamente dopo essiccazione in forno (solo in questo modo si riesce a disidratare quasi completamente la legna). Il valore dell'umidità è calcolato tramite la seguente espressione:

Umidità Legno = (Peso Legno - Peso Legno Secco) / Peso Legno Secco 

Esempio:
Peso Legno olivo = 6,42 kg
Peso Legno Secco olivo  = 4,37 kg
Umidità Legno = (6,42 - 4,37) / 4,37 = 0,47 ----> 47%

Ciò significa che a fronte di 6,42 kg di legna, ben 2,05 kg sono di acqua! Se la legna fosse stata più stagionata, ad esempio con un grado di umidità del 20%, il contenuto in acqua si sarebbe ridotto a 0,874 kg.

Il potere calorifico inferiore del legno secco è di circa 4000 kcal/kg. Se teniamo conto che durante la combustione parte di questa energia (circa 540 kcal/kg) viene sottratta per l'evaporazione dell'acqua otteniamo che:
Per il legno con umidità del 47% il PCI è di 2547 kcal/kg
Per il legno con umidità del 20% il PCI è di 3242 kcal/kg

In genere la legna da ardere viene tagliata durante la stagione invernale sino ad inizio primavera per essere consumata a partire dall'autunno/inverno successivo. Si verifica spesso di trovarla poco stagionata a volte anche perché non adeguatamente protetta dalle intemperie. Naturalmente questo dipende dal fornitore. La legna poco stagionata si riconosce per il maggior peso, per il colore più scuro, per la presenza di muschio sulla corteccia e per le difficoltà nel bruciare con evidente formazione di vapore nel focolare e riduzione del tiraggio.

Tipologie di legna - La legna da ardere può essere considerata a tutti gli effetti una risorsa rinnovabile e locale. Il suo utilizzo, in alternativa ai combustibili non rinnovabili (metano, GPL, etc), alimenta il circuito della filiera corta (o se preferite delle risorse a km zero). L'approvvigionamento della legna deriva dall'attività agroforestale svolta nei boschi e foreste del territorio circostante. Le essenze disponibili per l'acquisto sono quindi quelle tipiche della zona in cui ci si trova.

Parlerò più approfonditamente di questo argomento in un prossimo articolo.

Post correlati:
La legna come combustibile per il riscaldamento

lunedì 5 dicembre 2011

La filiera corta si allunga - le Botteghe di Campagna Amica

Le botteghe di campagna amica
Quando si parla di filiera corta si fa riferimento, in genere, ad un rapporto diretto tra produttore agroalimentare e consumatore, riducendo così il numero degli intermediari ed i lunghi tragitti per il trasporto dei prodotti. Si pone quindi in antitesi rispetto alla Grande Distribuzione (GDO) proponendo un'alternativa più sostenibile, basti ricordare che mediamente il cibo che mettiamo sulle nostre tavole ha percorso ben 2000 km.

La filiera corta è anche un modo per rivitalizzare le realtà rurali del territorio o, se preferite, è un'opportunità per mettere i propri soldi la dove si mangia (nel nostro territorio) e non nelle mani di qualche multinazionale. In sintesi, la filiera corta favorisce la sostenibilità e l'economia locale, garantendo al consumatore prodotti di ottima qualità e ad un buon prezzo. Vi pare poco!?

Nell'ottica della filiera corta sono state avviate molteplici iniziative tra cui i mercati rionali e l'acquisto in azienda. L'ultima trovata è quella delle Botteghe di Campagna Amica che negli ultimi mesi stanno sbocciando in tutto il territorio italiano. Nelle Botteghe, l'offerta di prodotti locali è arricchita da altri prodotti esclusivamente italiani in modo da garantire un più ampio e variegato assortimento di merci per i clienti.

Per chi fosse interessato, ecco un elenco (al momento parziale) delle Botteghe di Campagna Amica, suddiviso per regione.

CALABRIA
Bottega di Rende
Formaggi freschi e stagionati, salumi, vino, miele e ortofrutta
Indirizzo via Verdi 206 - Rende (Cosenza)
Orario 8:00-13:00 e 16:00-20:00

CAMPANIA
Bottega di Avellino
Indirizzo  - (Avellino)

Bottega di Salerno
Indirizzo via Roma - Nocera (Salerno)

EMILIA ROMAGNA
Bottega di Piacenza
Indirizzo via Colombo 35 - (Piacenza)

LIGURIA
Bottega "Il Pernambucco della Contessa"
La bottega si trova nel centro storico di Finalborgo.
Potrete trovare confetture, mostarde, miele e aceto di miele, elisir di erbe e di agrumi, funghi sott’olio, verdure, funghi secchi, patate, verdure di stagione, etc.
Indirizzo piazza San Biagio, 7 - Finalborgo (Savona)

LOMBARDIA
Bottega "Corte Rossanelle"
Potrete trovare salumi e carni suine provenienti dai propri allevamenti, anche prodotti di altre aziende agricole, quali formaggi e latticini, vino, riso, pasta, confetture e mostarde.
Indirizzo via Francesca Ovest, 24 - Rodigo (Mantova)

Bottega di Monza
Indirizzo via Arioso - Monza (Monza)

MARCHE
Bottega di Jesi
Le botteghe di campagna amica










Indirizzo Jesi (Ancona)
Aperto dal Lunedì al Sabato Orario 7:30-13:00 e 16:30-20:00

PUGLIA
Bottega di Bari
Indirizzo quartiere Japigia in via Papalia (Bari)

TOSCANA
Bottega di Poggibonsi
Le botteghe di campagna amica
Video innaugurazione
Indirizzo Poggibonsi (Siena)
Aperto dal Lunedì al Sabato Orario 9:00-13:00 e 17:00-19:30
Chiuso Mercoledì pomeriggio e Domenica

Bottega "Naturalmente Lunigiana"
Troverete formaggio stagionato e fresco, gorgonzola, yogurt, ricotta, confetture, pasta fatta a mano, vino, legumi, salumi come la mortadella nostrale e il prosciutto, biscotti, ortofrutta
Indirizzo in Via Felice Cavallotti - Marina di Carrara (Carrara)
Orario 9:00-13:00 e 16:00-19:30

UMBRIA
Bottega di Ponte San Giovanni
Indirizzo via dei Loggi - Ponte San Giovanni (Perugia)

VENETO
Bottega di Thiene
Indirizzo via Lampertico, 2 - Thiene (Vicenza)



Nota importante - Visto il numero crescente delle aperture e le difficoltà, in questa prima fase, nel reperire le informazioni, sono ben accette segnalazioni di nuove Botteghe di Campagna Amica ed eventuali dati incorretti o mancanti.

sabato 3 dicembre 2011

Il fattore di forma e le dispersioni termiche

Il fattore di forma in termotecnica è il rapporto tra la superficie esterna (S) di un corpo (ad esempio un edificio) ed il volume in esso racchiuso (V).
fattore di forma coefficiente rapporto S/V
Fattore di Forma = S/V

Si tratta di un parametro estremamente importante perché, mettendo in relazione due semplici caratteristiche geometriche, è capace di esprimere l'attitudine di un corpo a disperdere il calore contenuto al suo interno.





Il calore (Q), infatti, si disperde attraverso la superficie (S) a contatto con l'esterno (Q S). Quanto più è estesa tale superficie in relazione al volume e tanto maggiore sarà la dispersione termica specifica (per unità di volume).

S/V ∝ Q/V

fattore di forma coefficiente rapporto S/V
Le strutture più compatte (meno articolate) hanno fattori di forma minori e sono quindi da preferire per trattenere il calore. L'ideale sarebbe un'edificio sferico che, a parità di volume, tra tutte le geometrie è quella col minor rapporto S/V (il problema oltre che a costruirlo sarà poi arredarlo, sempre che non rotoli via!).

Si verifica inoltre che, a parità di morfologia costruttiva, il fattore di forma decresce all'aumentare delle dimensioni. La superficie infatti varia con il quadrato della sua dimensione [ m2 ] mentre il volume varia con il cubo [ m].
fattore di forma coefficiente rapporto S/V


Il fattore di forma, inoltre, può essere ridotto limitando l'estensione delle superfici in contatto con l'esterno. Costruzioni contigue ed addossate beneficiano di questo accorgimento.

Caso A
Consideriamo una casa completamente indipendente e confrontiamola con un appartamento in un condominio.
fattore di forma coefficiente rapporto S/V
Come evidenziato dai flussi Q di calore la dispersione termica è il doppio per la casa indipendente. Il medesimo risultato si ottiene dal confronto dei due fattori di forma.

Fattore di forma casa indipendente: S/V = 6/a
Fattore di forma appartamento in condominio: S/V = 3/a

Caso B
Consideriamo due appartamenti nel medesimo condominio, il primo posto in un piano intermedio, il secondo situato all'ultimo piano.
fattore di forma coefficiente rapporto S/V

Il primo appartamento risulta maggiormente isolato.
Fattore di forma appartamento in condominio in posizione intermedia: S/V = 2/a
Fattore di forma appartamento in condominio all'ultimo piano: S/V = 3/a


Il fattore di forma, in edilizia, consente di confrontare il comportamento termico di soluzioni costruttive morfologicamente diverse prescindendo da tutte le altre caratteristiche quali isolamento termico e condizioni climatiche.

Per riassumere quanto osservato possiamo affermare che le strutture maggiormente indicate per contenere le dispersioni di calore sono:
  • le costruzioni di grandi dimensioni
  • le costruzioni compatte
  • le costruzioni che, in quanto contigue ad altre strutture, limitano l'estensione delle superfici in contatto con l'esterno
Questo diverso comportamento termico legato alla sola morfologia di un corpo è ampiamente sfruttato in altri ambiti tecnologici (i dissipatori termici, ad esempio, sono realizzati massimizzando la superficie disperdente al contrario di quanto avviene per i boiler) ed anche in natura.

Si osserva ad esempio che gli animali a sangue caldo (omeotermi) come i mammiferi e gli uccelli, dovendo garantire una certa temperatura corporea, non sono esseri particolarmente minuti. Quelli che vivono in climi rigidi sono di grossa stazza e tozzi.

A volte, per resistere al freddo, basta solo modificare il fattore di forma...
fattore di forma coefficiente rapporto S/V




giovedì 1 dicembre 2011

Stoccaggio dell'energia elettrica e Smart Grid, la rete intelligente

L'energia elettrica prodotta se non viene consumata si perde. Ad oggi, infatti, la possibilità di conservarla è molto limitata. Per questo le centrali elettriche devono adeguare continuamente la produzione di energia elettrica alla domanda di energia, quella che consumiamo in casa, negli uffici, nell'industria, ...

Domanda di energia elettrica
La domanda di energia elettrica non è uniforme e varia istante per istante.

A questo link potete visualizzare il grafico aggiornato in tempo quasi reale (a cura della società Terna, proprietaria della rete elettrica di distribuzione e responsabile del suo dispacciamento in Italia).

Oltre a variare nel corso delle 24 ore, i consumi di energia variano nel corso dell'anno e di anno in anno e per il futuro si prevede un progressivo aumento dei consumi di energia elettrica legato ad un aumento della popolazione, del benessere e delle tecnologie alimentate con energie elettrica (Electric Vehicle, ITC, climatizzazione, etc).

Regolazione della produzione di energia elettrica
La capacità delle centrali termoelettriche di variare l'output per soddisfare le nostre esigenze è piuttosto limitata. Più facile è la regolazione per le centrali idroelettriche mentre è nulla (o sarebbe meglio dire economicamente sconveniente) per l'eolico e il solare. La produzione di energia elettrica, nel suo insieme, è già un sistema poco flessibile ed in futuro, con la crescita di eolico e solare, sarà sempre più legata al tempo meteorologico, alle stagioni ed all'alternarsi del giorno e della notte.

Sistemi di stoccaggio dell'energia e smart grid
Per armonizzare la disponibilità di energia elettrica ai nostri bisogni la ricerca guarda verso i possibili sistemi di stoccaggio dell'energia elettrica ma soprattutto alle smart grid, le reti intelligenti.
Attualmente solo le centrali idroelettriche possono accumulare energia elettrica (sotto forma di energia potenziale) pompando, con l'energia elettrica in esubero, acqua nei bacini a monte. Altre tecnologie (produzione di metano, di idrogeno, sistemi inerziali, immissione di idrogeno nei metanodotti, ...) sono in studio ma ciò che è ritenuta la soluzione più promettente è quella di sfruttare il crescente parco di veicoli elettrici per costituire un sistema di accumulo distribuito. Tale sistema, potrà funzionare in presenza di una rete elettrica diversa dall'attuale, una rete intelligente appunto.

La rete di distribuzione attuale è un sistema rigido, settorizzato, incapace di convogliare eventuali esuberi di energia là dove ve ne è bisogno ma soprattutto incapace di comunicare. Per questo si verificano black out, interruzioni del servizio senza alcun avviso e molto spesso le pale dei generatori eolici sono ferme. 

L'idea di una rete intelligente prevede una più estesa interconnessione (oltre i confini nazionali) per poter compensare agli squilibri di domanda e offerta locali. La produzione di energia eolica e solare, osservata su orizzonti più vasti, si dimostra più costante e prevedibile così come la domanda energetica. La comunicazione e l'interconnessione, assistita da appositi software, consentirebbe una corretta gestione dei sistemi di produzione distribuiti (eolico, solare, etc) e di accumulo (veicoli elettrici, etc). Potrebbe persino ottimizzare la gestione delle utenze (elettrodomestici, luci, macchinari, etc) ed acquisire una connotazione più sociale e partecipativa suggerendo agli utenti di adeguare i consumi alle disponibilità di energia elettrica (flessibilizzare la domanda).

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