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Sostenibilità: Ambiente - Economia - Sociale

  1. 1. Polo Scolastico n. 3 – Fano Istituto Professionale Statale Industria e Artigianato “Alessandro Volta” SOSTENIBILITA’Ambientale – Economica - Sociale
  2. 2. IPSIA “A. Volta” Fano SOSTENIBILITA’ AMBIENTALE, ECONOMICA, SOCIALE Classe 5^ T.I.En. In collaborazione con Confindustria Pesaro Confindustria Ancona
  3. 3. IPSIA “A. Volta” Fano SOSTENIBILITA’ AMBIENTALE, ECONOMICA, SOCIALELa sostenibilità è la caratteristica di un processo o di uno stato che può esseremantenuto a un certo livello indefinitamente. In anni recenti questo concetto è statoapplicato più specificamente agli organismi viventi e ai loro ecosistemi.Con riferimento alla società, tale termine indica un "equilibrio fra il soddisfacimentodelle esigenze presenti senza compromettere la possibilità delle future generazioni disopperire alle proprie" (Rapporto Brundtland del 1987).La sostenibilità può essere trattata anche parlando dello sviluppo di una società, chedeve tener conto dei settori sociale, economico e ambientale senza trascurare nessunodei tre.
  4. 4. IPSIA “A. Volta” Fano SOSTENIBILITA’ AMBIENTALE, ECONOMICA, SOCIALERidurre il consumo di energia del 20% entro il 2020: questo è lobiettivo chelUE si è fissata nellambito del piano d’azione 2007-2012 per l’efficienzaenergetica. Per conseguirlo servono azioni concrete, soprattutto per quantoriguarda il risparmio di energia nel settore dei trasporti, lelaborazione di normeminime di efficienza energetica per le apparecchiature che consumano energia,la sensibilizzazione dei consumatori a favore di comportamenti razionali e voltial risparmio, il miglioramento dellefficienza nella produzione, nel trasporto enella distribuzione dellenergia termica ed elettrica o ancora lo sviluppo ditecnologie energetiche e lefficienza energetica nelledilizia.
  5. 5. IPSIA “A. Volta” Fano SOSTENIBILITA’ AMBIENTALE, ECONOMICA, SOCIALEAffrontare il tema della sostenibilità comporta la gestione di un sistemacomplesso, con tante variabili interagenti. Consapevoli di questo, i gruppi dilavoro hanno cercato di declinare approccio e proposte riguardanti alcuni deisettori in gioco, a partire da una riflessione su precedenti esperienze sul temadelle energie rinnovabili e sugli elementi di criticità emersi – per esempio:centrali fotovoltaiche di elevata potenza collegate alla rete a media e altatensione, e non al servizio dei paesi limitrofi, problemi di insufficienzadimensionale della rete nazionale, centrali geotermiche ed eoliche con problemidi impatto ambientale e di consenso, etc.
  6. 6. IPSIA “A. Volta” Fano SOSTENIBILITA’ AMBIENTALE, ECONOMICA, SOCIALEDa queste criticità, e da incontri con l’Azienda di riferimento, GreenerG, è derivatal’ipotesi principale per uno sviluppo sostenibile: passare, nel nostro paese, da unmodello di sviluppo storicamente caratterizzato da imprese ad alta intensità di capitale ebassa occupazione (per es. petrolchimico e automobilistico) a un modello di impianti didimensioni limitate, produzione decentrata e uso integrato delle varie forme dienergia da fonti rinnovabili, in funzione di una maggiore sostenibilità economica(presenza diffusa di PMI) e sociale (occupabilità e lavoro qualificato).
  7. 7. IPSIA “A. Volta” Fano SOSTENIBILITA’ AMBIENTALE, ECONOMICA, SOCIALE I gruppi di lavoro, sul tema della sostenibilità, hanno sviluppato il proprio intervento nella direzione di specifici settori: veicoli elettrici e veicoli a idrogeno, per una mobilità sostenibile a breve e media scadenza, e minieolico e geotermico, per una sostenibilità ambientale e sociale (economica e occupazionale).Mini eolico Geotermico Auto elettriche Auto a idrogeno
  8. 8. IPSIA “A. Volta” Fano SOSTENIBILITA’ AMBIENTALE, ECONOMICA, SOCIALE MINI EOLICODiego ArceciNicola BarbieriDavide BergamottiEndri ElmaziAlessandro GrottaroliGiovanni Napoletano
  9. 9. IPSIA “A. Volta” Fano SOSTENIBILITA’ AMBIENTALE, ECONOMICA, SOCIALEGli impianti eolici hanno subito un notevole sviluppo negli ultimi anni: laproduzione di energia elettrica attraverso generatori eolici esclude lutilizzo diqualsiasi combustibile, quindi azzera le emissioni in atmosfera di gas a effetto serrae altri inquinantiInoltre, mini e micro-eolico rispettano lambiente perché hanno dimensionicontenute e non producono inquinamento estetico e acustico.
  10. 10. IPSIA “A. Volta” Fano SOSTENIBILITA’ AMBIENTALE, ECONOMICA, SOCIALEImpianti di grandi dimensioni hanno provocato proteste per inquinamento acusticoed estetico, a causa della modifica della sky-line del territorio.Per questo motivo la nostra proposta è quella di investire sul mini e microeolico,che presentano dimensioni notevolmente ridotte: si possono installare anche neigiardini delle case o sui tetti dei palazzi, in quanto riescano a utilizzare anche ventipiù deboli, e quindi ottenere una fonte di energia rinnovabile, che non produceinquinamento ottico, risponde ai problemi di consenso e inoltre riduce i tempi diritorno degli investimenti.
  11. 11. IPSIA “A. Volta” Fano SOSTENIBILITA’ AMBIENTALE, ECONOMICA, SOCIALEIl settore degli impianti minieolici ha notevoli possibilità di crescita perché puòriferirsi a utenze isolate, a piccole utenze sia civili che industriali e anche a utenzedi tipo agricolo.Tali impianti di piccola taglia hanno il pregio di un bassissimo impatto visivo eambientale e quindi potrebbero avere una utilizzazione entro le aree di interessenaturale e/o soggette a vincoli di protezione.
  12. 12. IPSIA “A. Volta” Fano SOSTENIBILITA’ AMBIENTALE, ECONOMICA, SOCIALEVanno inoltre nella direzione di una produzione diffusa nel territorio per l’auto-consumo, e non verso le grandi centrali, che forniscono corrente alla rete elettrica.In questo modo, ogni utenza potrà essere energicamente autosufficiente,influenzando un tipo di sviluppo economico sostenibile per quanto riguardaoccupabilità e investimenti iniziali.Il tempo di vita di un impianto ammonta a circa 20 anni. Limpianto funziona inmodo autonomo senza richiedere interventi operativi. Periodicamente occorreverificare il buon funzionamento di tutti i componenti. Per gli impianti da qualchedecina di kW si procede annualmente a una verifica di corretto funzionamento.
  13. 13. IPSIA “A. Volta” Fano SOSTENIBILITA’ AMBIENTALE, ECONOMICA, SOCIALE Esempi significativiLa “Libellula” è il minieolico ideato da Renzo Piano, si trova a Rovereto, inTrentino. Il progetto è stato realizzato in collaborazione con Enel Green Power eha dato luogo a una nuova generazione di impianti eolici, con minor impattoambientale e una maggiore efficienza anche nei momenti di minore correnteventosa. L’impianto ha una capacità di 55 kW, lo scarso impatto ambientale e la possibilità di sfruttare venti anche di soli 2 metri al secondo sono le caratteristiche che rendono questo nuovo impianto particolarmente efficace. In particolare, la soluzione delle due pale (invece delle tre solitamente presenti negli impianti) consente, qualora inutilizzate per assenza di vento, la quasi totale “scomparsa” nel panorama collocando le stesse in linea con la torre.
  14. 14. IPSIA “A. Volta” Fano SOSTENIBILITA’ AMBIENTALE, ECONOMICA, SOCIALEIn Olanda, un team di architetti ha progettato delle turbine eoliche a forma di albero- Power Flower - che presentano le pale sulla sommità di rami curvi che danno allestrutture l’aspetto di veri e propri alberi di colore bianco.Le Power Flower, per le loro dimensioni ridotte, possono coesistere con l’ambientesenza problemi, riuscendo anche a dare una particolare connotazione artistica a unostrumento di raccolta dell’energia.Ogni installazione può avere 3 o 12 rami, e alla fine di ognuno di questi vi è unaspeciale elica in grado di raccogliere il vento da qualunque direzione.
  15. 15. IPSIA “A. Volta” Fano SOSTENIBILITA’ AMBIENTALE, ECONOMICA, SOCIALEQuesto è stato reso possibile grazie alla creazione di una nuova turbina - Eddy - in fibradi carbonio e acciaio, di dimensioni ridotte.Si possono così sfruttare spazi come quelli cittadini, che non potevano essere presi inconsiderazione con le normali pale eoliche. Le Power Flower che sfruttano Eddy sono di facile installazione (richiedono meno di un’ora per il montaggio) e possono supportare venti di oltre 190km/h, riuscendo a produrre una quantità di energia che va dai 13 kw/h per quanto riguarda la struttura a 3 rami fino ai 55 kw/h di quella con 12. Il rumore è inoltre notevolmente ridotto rispetto alle normali pale eoliche.
  16. 16. IPSIA “A. Volta” Fano SOSTENIBILITA’ AMBIENTALE, ECONOMICA, SOCIALETornado Like è un prototipo di struttura eolica senza pale, che si propone comealternativa ai classici aerogeneratori, contestati spesso per la loro presenzaimponente sul paesaggio naturale.La struttura è conica e di ridotte dimensioni (massimo tre metri dialtezza, un decimo rispetto agli aerogeneratori a pale) e il suofunzionamento è basato su un semplice concetto: l’aria penetradalla base e viene poi trasformata in un vortice fino a raggiungerela sommità del dispositivo, dove viene trasformata in energiaelettrica per mezzo di alcune turbine.Questo apparecchio può sfruttare anche i venti più deboli(fino a una velocità di 2 m/s), consentendo quindi diutilizzare l’energia eolica anche in zone non caratterizzateda forti venti. Inoltre la resa energetica sarebbe superiore aquella di un normale aerogeneratore, con un costo inferioredel 30%. Tra pochi mesi il prototipo verrà testato da unconsorzio di aziende toscane e marchigiane, incollaborazione con l’Università delle Marche e il CNR diFirenze.
  17. 17. IPSIA “A. Volta” Fano SOSTENIBILITA’ AMBIENTALE, ECONOMICA, SOCIALE GEOTERMIAFederico Ballotti Soufian El HasbaouiFabio Cafiero Nicola Prussiani
  18. 18. IPSIA “A. Volta” Fano SOSTENIBILITA’ AMBIENTALE, ECONOMICA, SOCIALE La tecnologia delle pompe di calore geotermiche Dal 1765 i livelli di anidride carbonica atmosferica sono aumentati da circa 280parti per milione (ppm) a più di 350 ppm mentre la concentrazione di metano è più che raddoppiata. Le variazioni dei gas-serra che si sono già verificate dovrebbero finire per provocare un incremento della temperatura media globale tra 0,8 e 2,6 gradi Celsius. Quello degli ultimi 25 anni è il riscaldamento più consistente registrato da quando esistono strumenti di misurazione della temperatura.
  19. 19. IPSIA “A. Volta” Fano SOSTENIBILITA’ AMBIENTALE, ECONOMICA, SOCIALEA differenza dei sistemi a combustibile, che producono gas serra e contribuiscono alriscaldamento globale, le pompe di calore geotermiche usano energia rinnovabile(prodotta in maniera pulita,ad esempio integrandola con impianto fotovoltaico)comportando la più bassa emissione di gas serra. Le componenti di un impianto a energia geotermica sono sostanzialmente tre: una o più pompe di calore normalmente collocate allinterno delledificio,un insieme di tubi interrati per scambiare calore con il terreno e un sistema di scambio di calore con lambiente interno.
  20. 20. IPSIA “A. Volta” Fano SOSTENIBILITA’ AMBIENTALE, ECONOMICA, SOCIALELo scambio di calore con il terreno avviene attraverso un insieme di tubi inpolietilene che possono essere interrati orizzontalmente, anche a pochi metri diprofondità oppure verticalmente se lo spazio attorno alledificio è limitato. La loroapplicabilità si estende a una vasta gamma di costruzioni: abitazioni residenziali,villette, edifici commerciali, scuole, piscine, serre, capannoni, hotel e uffici.
  21. 21. IPSIA “A. Volta” Fano SOSTENIBILITA’ AMBIENTALE, ECONOMICA, SOCIALEUn’unica centrale gestisce il riscaldamento, il condizionamento, la deumidificazionee una buona parte dell’acqua calda sanitaria. In realtà fa molto di più: consuma inassoluto il minimo quantitativo di risorse naturali (indirettamente attraverso l’energiaelettrica che lo alimenta). Sebbene collocato internamente l’intero apparato èparticolarmente silenzioso.Il sistema è molto sicuro: non c’è combustione, fiamma aperta, gas nell’aria cherespiri, residui di particolato che si depositano nell’ambiente dove si vive o si lavora.Gli impianti geotermici hanno una storia di lunga vita con bassa manutenzione.
  22. 22. IPSIA “A. Volta” Fano SOSTENIBILITA’ AMBIENTALE, ECONOMICA, SOCIALE Ca’ VirginiaIl terreno perde energia negli anni, quindi si deve stare attenti a come mettere lesonde. Un esempio è a Ca’ Virginia, nel pesarese, dove al posto di fare 60 buchi diprofondità elevate, hanno preferito farne 120 sugli 8 metri di profondità in modo danon rovinare, appunto, il terreno.L’energia geotermica viene ottenuta grazie all’impiego di pompe di calore; l’unico svantaggio è che per azionare la pompa di calore si deve utilizzare energia elettrica: la soluzione è rappresentata da un impianto integrato fotovoltaico-geotermico. Grazie all’impianto geotermico, Ca’Virginia può sfruttare il calore naturale della terra per alimentare i propri servizi e per riscaldare l’ambiente.
  23. 23. IPSIA “A. Volta” Fano SOSTENIBILITA’ AMBIENTALE, ECONOMICA, SOCIALENormalmente gli impianti geotermici vengono installati in palazzi di nuovacostruzione; grazie a una tecnologia all’avanguardia, ora gli impianti geotermicipossono essere costruiti anche in edifici già esistenti.Da un progetto di Isabella Goldmann, architetto responsabile del coordinamento deiprogettisti e della direzione lavori, a Milano, in corso Vercelli, con un intervento diriqualificazione energetica per passare dalla classe G, alla B. utilizzando un modernomacchinario già impiegato negli Usa e nel resto d’Europa, si è riusciti a scavare neigarage dei palazzi.Per attingere al calore si scendea 115 metri di profondità e, conlaiuto di una pompa per imomenti di picco, si ottieneacqua calda ed energiasufficiente per riscaldare (oraffreddare) gli appartamenti.Il tutto abbattendo del 79% icosti di riscaldamento, del 30%il fabbisogno di energia termicae del 70% le emissioni di CO2.
  24. 24. IPSIA “A. Volta” Fano SOSTENIBILITA’ AMBIENTALE, ECONOMICA, SOCIALE MOBILITA’ SOSTENIBILE VEICOLI ELETTRICILuca De Angelis Michele FrancioniSimone Droghini Loris MezzolaniAmine Fadli Ernesto Pagano
  25. 25. IPSIA “A. Volta” Fano SOSTENIBILITA’ AMBIENTALE, ECONOMICA, SOCIALE Auto Elettrica City Car Uno dei metodi che si potranno sviluppare nel futuro per limitare l’inquinamento, è quello di produrre veicoli elettrici che usino, come alimentazione, elettricità fornita da energie rinnovabili, così da ridurre l’emissione di Co2
  26. 26. IPSIA “A. Volta” Fano SOSTENIBILITA’ AMBIENTALE, ECONOMICA, SOCIALE Schema veicolo Propulsione Elettrica
  27. 27. IPSIA “A. Volta” Fano SOSTENIBILITA’ AMBIENTALE, ECONOMICA, SOCIALE• L’auto elettrica consuma tre volte in meno di un motore a scoppio, di conseguenza abbatte l’inquinamento; se alimentata con energia da fonti rinnovabili, le emissioni sono nulle. Criticità dei veicoli elettrici  autonomia limitata  peso della batteria  tempi di ricarica
  28. 28. IPSIA “A. Volta” Fano SOSTENIBILITA’ AMBIENTALE, ECONOMICA, SOCIALE BatterieUn veicolo elettrico utilizza energia chimica immagazzinata in batterie ricaricabili.Le batterie ricaricabili sono di diverse tipologie: zinco-aria, piombo-acido, Ni-Cd,Ni-Mh, Li-Ion.Le batterie sono il componente più costoso dei BEV (Battery Eletric Vehicle).BEV si serve di motori e azionamenti elettrici invece di motori a combustione.Il mercato dei BEV hautilizzato i progressi ottenuti nelsettore dell’elettronica diconsumo.
  29. 29. IPSIA “A. Volta” Fano SOSTENIBILITA’ AMBIENTALE, ECONOMICA, SOCIALEIl tempo di ricarica viene determinato principalmente dalla corrente trasmissibile daparte della connessione alla rete elettrica. La connessione standard per abitazioniprevede una potenza di 3KW. La batteria di una macchina elettrica si può caricaredel 70% in poco meno di un ora, per il restante 30% della ricarica ci vorrannoalmeno 4 ore.Le batterie agli ioni di litio possiedono un valoredi mercato, se riutilizzate, e questo rappresenta unaspetto che rende economicamente conveniente eagevole il loro riciclaggio.Al termine del ciclo vitale, una batteria al litioconserva il 70-80% di capacità residua percontinuare a immagazzinare energia. Le batteriepossono pertanto essere rigenerate per il settoredella componentistica dei veicoli elettrici o in altrisettori industriali.Per la sostituzione delle batterie già esiste un distributore automatizzato(l’equivalente di un attuale distributore di benzina) dove un braccio meccanicotoglie le batterie scariche e le sostituisce con altre cariche.
  30. 30. IPSIA “A. Volta” Fano SOSTENIBILITA’ AMBIENTALE, ECONOMICA, SOCIALE Per un ottimale bilancio energetico è auspicabile che l’energia per la ricarica delle batterie sia fornita da fonti energetiche rinnovabili (ad es. fotovoltaico). E in progettazione, da parte di varie società, un sistema per ricaricare le auto tramite pannelli solari fotovoltaici, installabili sulle tettoie dei parcheggi aziendali o di casa.
  31. 31. IPSIA “A. Volta” Fano SOSTENIBILITA’ AMBIENTALE, ECONOMICA, SOCIALE Oggi il maggiore ostacolo all’uso dei veicoli elettrici è la loro limitata autonomia.Una proposta per l’utilizzoimmediato dei veicoli elettricipotrebbe essere la costituzione dinodi di scambio alle periferiedelle città, ove le merci vengonocaricate su veicoli elettrici, cheriforniranno i negozi e isupermercati nel centro storicodella città. Una operazione analoga potrebbe essere svolta da un parco macchine elettriche per non residenti (tipo car sharing).
  32. 32. IPSIA “A. Volta” Fano SOSTENIBILITA’ AMBIENTALE, ECONOMICA, SOCIALE MOBILITA’ SOSTENIBILE VEICOLI A IDROGENO Marco Bernardini Antonio Ioppolo Oltjan Troka Francesco Vegliò
  33. 33. IPSIA “A. Volta” Fano SOSTENIBILITA’ AMBIENTALE, ECONOMICA, SOCIALEPer una mobilità sostenibile si dovranno trovare soluzioni adeguate: lidrogeno potràessere prodotto, con piccoli elettrolizzatori, usando direttamente lelettricità fornitalocalmente da fonti rinnovabili, dunque in maniera fortemente "distribuita" sulterritorio e a basso costo.Ma mentre con le auto elettriche si è costretti a ricaricare le batterie, con glielettrolizzatori non si ha tale problema, poiché lidrogeno prodotto può essereconservato.
  34. 34. IPSIA “A. Volta” Fano SOSTENIBILITA’ AMBIENTALE, ECONOMICA, SOCIALE Motori a combustione internaNei veicoli con motori a combustione interna, l’idrogeno può essere impiegato insostituzione della benzina; il vantaggio consiste nell’utilizzo di veicoli viciniall’attuale produzione.Il problema di tali veicoli sta nel rifornimento: l’idrogeno in forma gassosa èaltamente esplosivo, difficile da trasportare, difficile da condensare se non ad altepressioni e notevoli ingombri.Dal punto di vista progettuale la principale criticità dellutilizzo dellidrogeno resta lasua elevata infiammabilità. I serbatoi devono pertanto consentire maggiori standard disicurezza rispetto ai tradizionali serbatoi diesel o benzina.
  35. 35. IPSIA “A. Volta” Fano SOSTENIBILITA’ AMBIENTALE, ECONOMICA, SOCIALE Motori a Fuel CellIl principio di funzionamento è molto simile a quello di una pila, la differenza sta nelfatto che negli accumulatori gli elettrodi sono generalmente attivi e si consumano.Nelle celle a combustibile i reagenti gassosi vengono forniti con continuità aglielettrodi: la batteria non si esaurisce e non richiede ricarica, funziona fino a chevengono forniti ai due elettrodi un combustibile e un ossidante.Le fuel cell presentano un costo 10 volte maggiore rispetto alle moderne batterie.Attualmente, per migliorare lefficienza di conversione dellidrogeno in elettricità(oggi del 40-60%) e la durata delle celle a combustibile, si lavora su nuovetecnologie.
  36. 36. IPSIA “A. Volta” Fano SOSTENIBILITA’ AMBIENTALE, ECONOMICA, SOCIALEI veicoli a idrogeno sono considerati veicoli ecologici per la lorocaratteristica di non emettere gas serra o gas inquinanti, inoltre sonosilenziosi, quindi contribuiscono a ridurre l’inquinamento acustico.Il residuo della combustione dellidrogeno è rappresentato soltanto dalvapore acqueo.Da uno studio dell’Istituto Nanoscienze del CNR, è stata individuata unatecnica, con possibili sviluppi futuri, che sfrutta il grafene (stratomonoatomico di carbonio) per assorbire e rilasciare idrogeno; per orapresenta difficoltà a livello ingegneristico e a livello economico.
  37. 37. IPSIA “A. Volta” Fano SOSTENIBILITA’ AMBIENTALE, ECONOMICA, SOCIALEL’idrogeno sarà una eccellente fonte energetica, ma quando effettivamentesarà utilizzato su larga scala?Sono essenzialmente due i problemi: il primo è che non esistono ancoratecnologie per immagazzinarlo in piccoli serbatoi adatti alle auto, ilsecondo problema è dato dagli interessi economici costituiti (esempiomultinazionali di prodotti petroliferi) che non sono certo interessati allosviluppo di questa soluzione energetica.
  38. 38. IPSIA “A. Volta” Fano SOSTENIBILITA’ AMBIENTALE, ECONOMICA, SOCIALEDiego ArceciFederico BallottiNicola BarbieriDavide Bergamotti 5^ T.I.En.Marco Bernardini Tecnico delle Industrie ElettronicheFabio CafieroLuca De AngelisSimone DroghiniSoufian El HasbaouiEndri ElmaziAmine FadliMichele FrancioniAlessandro GrottaroliAntonio IoppoloLoris MezzolaniErnesto PaganoNicola PrussianiGiovanni NapoletanoOltjan Troka a.s. 2011-2012Francesco Vegliò
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