Tesina sull'elettricità

Tesina sull'elettricità: potenza, energia e tensione

L’elettricità si misura in potenza, energia e tensione. La potenza è analoga alla portata d'acqua, cioè alla quantità di acqua che scorre nel letto del fiume in una certa unità di tempo (ad esempio, un'ora).

Entro gli argini del fiume può scorrere una quantità d'acqua inferiore a quella massima tollerata, ma non può accadere il contrario: se la quantità d'acqua supera la portata massima, infatti, il fiume esce dagli argini straripando.

L'energia è analoga alla quantità effettiva di acqua che, passando nel letto del fiume, si riversa in un lago alimentato dal fiume.

Continuando con la similitudine del fiume, possiamo ipotizzare che il corso d'acqua abbia origine da un lago di montagna e termini in un lago di pianura.

La differenza fra la diversa altitudine dei due laghi rappresenta la tensione.

L'unità di misura della potenza è il Watt (abbreviato in W), con i suoi multipli:

• chilowatt/kilowatt (kW), pari a 1.000 W
• megawatt (MW), pari a 1.000 kW
• gigawatt (GW), pari a 1.000.000 kW
• terawatt (TW), pari a 1.000.000.000 kW

L'unità di misura pratica dell'energia elettrica è il Wattora (abbreviato in Wh), con i suoi multipli:

• chilowattora/kilowattora (kWh), pari a 1.000 Wh
• megawattora (MWh), pari a 1.000 kWh
• gigawatt (GWh), pari a 1.000.000 kWh
• terawatt (TWh), pari a 1.000.000.000 kWh

L'unità di misura della tensione è il Volt (abbreviato in V), con il suo multiplo: chilovolt/kilovolt (kV), pari a 1.000 V.

Centrali elettriche e fonti di energia

Tutte le centrali elettriche sfruttano le fonti di energia primaria e si dividono in:

• Centrali Idroelettriche
• Centrali Termoelettriche
• Centrali Termonucleari
• Centrali Geotermoelettriche
• Centrali Solari
• Centrali Eoliche

Le fonti di energia primaria sono:

• Energia Idraulica delle masse d'acqua
• Energia Chimica dei combustibili di origine fossile
• Energia Nucleare ottenuta mediante la reazione di fissione
• Energia Geotermoelettrica presente sotto forma di calore endogeno
• Energia Solare convertita da celle fotovoltaiche
• Energia Eolica legata allo spostamento di masse d'aria

Le centrali idroelettriche sfruttano come energia primaria le masse d'acqua. Tutte le centrali idroelettriche sono situate vicino a corsi d'acqua; dove vengono costruite le opere di sbarramento (dighe) che provocano un bacino artificiale.

Impianti termonucleari

L'energia nucleare può essere utilizzata in forma controllata dall'uomo. Il reattore nucleare è il più potente produttore di energia termica.

La parte centrale, il nocciolo, contiene gli elementi di combustibile (che a loro volta contengono uranio) che alimentano la reazione di fissione nucleare. Nei reattori nucleari, l'uranio è presente in percentuali molto basse.

Altra componente indispensabile del nocciolo sono le barre di controllo, costituite da elementi capaci di assorbire i neutroni senza provocare nuove fissioni.

Le barre di controllo sono collocate in una posizione ben precisa: se vengono allontanate aumenta la velocità della reazione nucleare, se invece vengono avvicinate la velocità si può ridurre fino a bloccare la reazione.

Il calore prodotto viene asportato con gas (anidride carbonica) o con acqua per produrre, poi, del vapore che, immesso in una turbina, genera energia elettrica tramite l'alternatore.

In una centrale elettronucleare si ha produzione di materiale radioattivo residuo (scorie).

Il problema è di mantenerlo, per tempi lunghi, isolato dall'uomo e dall'ambiente.

Intorno alla installazione di impianti nucleari da anni è in corso un ampio dibattito non privo di spunti polemici alimentati da non infrequenti incidenti (Chernobyl).

I depositi di scorie devono distinguersi in depositi di scorie di III categoria (le più pericolose da stoccare per centinaia di migliaia di anni) e i depositi di scorie di II categoria (generalmente di natura ospedaliera, meno pericolose e con un tempo di decadenza radioattiva di poche centinaia di anni).

Le centrali geotermoelettriche sono le centrali di produzione che sfruttano il calore endogeno, corrispondente all'energia termica che si trova racchiusa nella terra e che si manifesta mediante fenomeni di tipo vulcanico.

A seconda del tipo di sistema idrotermale sfruttato si possono avere varie soluzioni:

• Fonti esauribili

Sono esauribili quelle fonti di energia che vengono consumate con tanta rapidità da non consentire una loro ricostituzione se non seguendo gli stessi lentissimi processi naturali attraverso i secoli.

• Fonti rinnovabili

Per assicurare all'umanità le necessarie fonti di energia, occorre promuovere la ricerca e la sperimentazione per l'impiego sempre più diffuso di quelle fonti (sole, vento, geotermiche, biomassa e rifiuti solidi urbani) che non corrono rischio di esaurimento.

Queste fonti allo stato attuale delle applicazioni non costituiscono una vera alternativa nella produzione intensiva di energia ma integrano efficacemente la produzione di energia attuata da impianti tradizionali.

Energia solare

Il sole è la più antica e principale sorgente di energia. L'energia solare giunge sulla Terra, attraverso i raggi solari. L'energia solare si distribuisce uniformemente nello spazio arrivando ai limiti della atmosfera terrestre con una potenza di 1400w/mq.

Ogni anno riceviamo da 10 a 18 kwh di energia. Le macchine "eoliche" derivano dai mulini a vento e sono costituite essenzialmente da un rotore e da alcune pale, fissate su di un mozzo, e progettate raccogliere il vento che le costringe a ruotare.

Parte dell'energia cinetica del rotore viene trasformata in energia meccanica. Il rotore, tramite un moltiplicatore di giri, aziona un albero veloce che a sua volta alimenta un generatore elettrico. Questo sistema viene detto "aereogeneratore".

Le centrali nucleari in Italia

Tutte le centrali nucleari sono state fermate dall'esito del referendum del 1987, tramite il quale il popolo italiano ha votato contro l'uso del nucleare per scopi civili.

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