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Impianto pilota per la produzione di idrogeno tramite cella elettrolitica alimentata da impianto fotovoltaico

Informazioni tesi

  Autore: Alfredo Simonti
  Tipo: Laurea liv.I
  Anno: 2005-06
  Università: Università degli Studi di Firenze
  Facoltà: Ingegneria
  Corso: Ingegneria dell'informazione
  Relatore: Paolo Redi
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 195

La tesi ha l'obiettivo di analizzare la fattibilità di un impianto di produzione di idrogeno ed ossigeno allo stato puro, da utilzizare presso un depuratore di acque reflue, senza utilizzare fonti convenzionali, ma passando esclusivamente dal solare fotovoltaico.
Si analizzano le peculiarità dell'impianto, i fenomeni fisici che intervengono cercando di dare risposta agli interrogativi riguardo la nuova fonte energetica: l'idrogeno ed il suo accoppiamento con fonti rinnovabili primarie.

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Università degli studi di Firenze A.A. 2005-06 7 1. INTRODUZIONE La nostra è una civiltà basata sull’energia, chi è capace di possederla, può avere il predominio sugli altri. Fin dall’antichità, i popoli cercavano energia con notevoli sforzi dall’ambiente circostante (fiumi, sole, coltivazioni, fulmini). L’energia è sì una grandezza fisica come tante altre (temperatura, peso, massa…), definita come la forza che sposta un punto di applicazione e misurata in Joule (spostamento di 1 m con una forza di 1 N), ma va intesa nel senso più ampio, correlata al termine di “benessere”: è indice dello stato di una società, tanto che ormai quotidianamente la usiamo senza accorgercene, senza chiederci da dove viene, come si produce e dove finisce. Ai nostri fini è utile calcolare il flusso di energia, ossia quanta ne viene utilizzata o prodotta in un certo tempo, noto come potenza in Watt [W=Js]. Spendere più energia richiede più potenza: l’energia che giunge alle nostre abitazioni viene pagata in unità energetiche, ma il massimo di energia che l’impianto generatore può erogare in un istante è una potenza. Spesso facciamo il contrario, definendola partendo dalla potenza: ad esempio, 1 kWh di energia elettrica si ottiene da una potenza costante di 1 kW in azione per 1 ora (non sarebbe fisicamente corretto utilizzare il kWh come unità di misura energetica, ma oramai è la prassi). Oggi l’energia è quasi totalmente ottenuta dal petrolio, ma non è sempre stato così. Fino a due secoli fa, l’energia era fornita principalmente da lavoro umano e animale, stimabile attorno a 60-100 W e legno da ardere per il riscaldamento. Il progresso ha portato a mulini ad acqua e vento, con potenze di 1-2 kW, andando gradualmente a sostituire il lavoro umano. Il vero salto di qualità nella gestione di energia in grandi quantità si ebbe nel 1769, quando James Watt inventò la macchina a vapore, motore termico alternativo a combustione esterna basato sull’espansione/ raffreddamento del vapore generato in una caldaia (trasformazione da energia termica in meccanica). Con la scoperta di un nuovo combustile, il carbon fossile, originato dalla decomposizione di piante di 300-400 milioni di anni fa, che andava a sostituire le riserve di legname, tali macchine a vapore potevano raggiungere anche 100 kW. Nascono i primi studi teorici su energia e calore, in un ramo della fisica noto come termodinamica, che hanno portato a due principi basilari seguenti:

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Parole chiave

cella elettrolitica
effetto fotovoltaico
elettrolisi
energia solare
fonti rinnovabili
fotovoltaico
idrogeno
impianto
ossigeno

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