[RISOLTO] L'idrogeno, l'energia elettrica, le energie rinnovabili.....

[alfaomega]

e' subito visto che fissata Wmecc=60Kw quest'equazione e' in due incognite e fornisce la potenza chimica per unita' di tempo in funzione del rendimento globale del motore. Wchim cresce (come un iperbole) al decrescere di ng.

A me interessa il Wchim e non il W meccanico, perche' attraverso la catena delle trasformazioni e dei rendimenti globali e' il W chim che devo produrre a monte e non il W mecc

Ciccio, detto senza cattiveria, continui a sbagliare, io non so che farci...

Prenditi un libro di fisica o uno di fisica tecnica, non dico niente di più complicato. Sbagli proprio il ragionamento (non i conti). Perchè seguendo la tua logica è come se bisognasse produrre benzina dall'energia elettrica.

Mica usi un motore termico di un'automobile per produrre elettricità col termoelettrico... :wink:

[Guest frallog]

..... che la detta equazione

Wchim=Wmecc/ng

naturalmente vale anche nel caso in cui si tratti di motori termici volumetrici (cioe' a pistoni) ad idrogeno dove, se guardi la nota iniziale puoi verificare che ho parlato di un rendimento del 45%. E come al solito a noi interessa produrre la potenza a monte, quella che poi deve generare la potenza meccanica e non quella meccanica, che invece e' il risultato finale.

Ma ancora, facendo un semplice processo di induzione, possiamo generalizzare l'equazione anche per motori non termici dove pero' ora ng non rappresentera' piu' la catena dei rendimenti di un motore termico, ma piu' semplicemente il rendimento globale all'albero (1 per un motore elettrico, ma nella nota i motori elettrici sono gia' stati trattati e puntualmente esclusi per altri motivi). Cosi possiamo ora utilizzare l'equazione anche nel caso delle fuel cell dove pure si e' posto nella nota a capotesta il rendimento ng pari al 45%. Questo perche' il rendimento delle fuel cell per autotrazione varia dal 37% al 52% e ne e' stata dunque fatta una stima media.

Spero di essere stato chiaro perche' non tornero' piu' su questa problematica.

Regards,

Francesco

[alfaomega]

Torniamoci pure... :twisted: :twisted: :twisted:

Considerando che, se tutto va bene, il motore termico ha un'efficienza pari al 25% si ricava una potenza effettiva assorbita dal motore termico pari a 240Kw (240000 watt).

c) Potenza di energia chimica per autotrazione.

Il conto e' presto fatto. In Italia circolano piu' o meno 20 milioni di veicoli con una potenza media alla ruota di 60Kw ma con una potenza media assorbita di 240Kw. Il conto del totale e' presto fatto: 240Kw*20*10^6=4.8*10^12 w = 4800 Gigawatt = 4800 miliardi di watt.

in virtù del discorso di cui sopra... l'equazione giusta è:

60KW*20.000.000= 1.2*10^12 = 1200 GW (perchè ripeto, a me servono quelli, non uso un motore elettrico sprecone come un termico (che tra l'altro non esiste).

***Conclusione 1): Che rapporto c'e' tra la potenza del mondo di rete elettrica e quella del mondo delle auto? La risposta e' pressocche' immediata: il mondo delle auto ha una potenza installata pari a circa 90 volte quella della potenza di picco assorbita dal mondo dell'energia di rete. Cioe':

Potenza chimica per autotrazione / Potenza elettrica di rete = 90

Questo significa molto semplicemente che se tutti inserissero la spina per caricare la loro nuova e bella auto elettrica, molto semplicemente l'intera rete collasserebbe in un attimo.

il rapporto è 27,5 (vedi sopra)

***Conclusione 2): Naturalmente qualcuno puo' dire e' sbagliato paragonare direttamente le potenze in quanto la vettura funziona piu' o meno tre ore al giorno. L'energia consumata non e' dunque 240Kw per un giorno ma 240Kw per tre ore. Bene allora consideriamo non la potenza ma l'energia assorbita in 3/24=1/8. Allora il rapporto tra i bilanci energetici e':

Potenza Chimica = 240000w*(3600*3)*20*10^6=5.184*10^16 Joule

Mentre quello della rete elettrica e':

Potenza Elettrica 5.5*(3600*24)*10^10=4.752*10^15 Joule

Il rapporto e':

Energia chimica par autotrazione / Energia elettrica di rete = 11

meno di 3

Cioe' piu' o meno, considerando anche che e' necessario dimensionarsi anche tenendo presenti i rapporti di potenza ub eccedenza si puo' ragionevolmente porre:

Energia chimica per autotrazione / Energia cinetica di rete = 20

esageriamo... però prendo per buona la maggiorazione (in percentuale), voglio scialare: viene meno di 7.

Questo significa che anche distribuendo l'energia elettrica assorbita lungo l'arco della giornata, se tutti ancora una volta inserissero la spina per caricare la loro nuova e bella auto elettrica da tenere accesa solo tre ore al giorno, molto semplicemente ancora una volta l'intera rete collasserebbe in un attimo.

***Conclusione 3) Le auto elettriche di massa sono un mero sogno.

Nessuno si è mai sognato l'auto elettrica di massa. Una certa quota parte resterà termica, l'importante è che la maggior parte sia elettrica.

d) Le fonti rinnovabili

Ci si riempe spessissimo la bocca con la terminologia di "fonti rinnovabili", tanto per essere bene aderente alla moda del momento. Ma quali sono queste fonti rinnovabili? "Guaglio'" so tre: L'idroelettrica, la solare e l'eolica. Altre non ce ne sono. E se qualcuno vi viene a parlare anche della biomasse, del bio diesel, del bio metano e compagnia cantando fate semplicemente questo ragionamento: Le piante da dove prendono l'energia che poi restituiscono semplicemente nel motore? La risposta e' semplice: Dal sole. Dunque i bio-attrezzi sono solo un modo molto piu' complicato e meno efficiente di trattare l'energia solare. Perche' state bene attenti che nessuno ve lo dice di quanti migliaia di km quadrati di bio-cosi dovete coltivare intensivamente per ottenere una quantita' sufficiente a muovere diciamo il 10% delle auto italiane. E' qui l'inghippo, che nessuno vi menziona mai.

***Conclusione 4) Le tecniche biologiche per produrre carburante non servono a nulla.

Non nascono e non vogliono essere l'alternativa al petrolio. D'altronde difficilmente posso essere usate le biomasse senza una certa percentuale di petrolio. Il vero motivo per cui nascono è rendere meno dipendenti dal petrolio certi paesi che per motivi geografici e/o economici sono ricchi di vegetazione ma poveri di money.

Qualcuno puo' allora parlare dell'idrogeno. Ma il punto e' che l'idrogeno in stato dissociato in natura e' scarsissimo. Dunque l'idrogeno non e' una fonte di energia, in quanto l'idrogeno bisogna produrlo a mezzo diuna fonte d' energia. L'idrogeno e' dunque solo un vettore di trasferimento dell'energia.

***Conclusione 5) Le energie rinnovabili rimangono solo tre: L'idroelettrico, l'eolico ed il solare. Altre non ce ne sono.

Peccato che abbia un rendimento well to wheel molto più alto (anche considerando che l'energia elettrica per l'elettrolisi venga prodotta con il termoelettrico (bruciando petrolio)....

L'idroelettrico.

Il discorso e' semplice l'idroelettrico e' una delle fonti piu' a buon mercato. Peccato pero' che normalmente abbia degli impatti ambientali impressionanti (basti pensare alle dighe che hanno fatto prima in Brasile e poi in Cina, dove hanno sconvolto molte centinaia di chilometri quadrati di territorio). Inoltre nei paesi occidentali l'idroelettrico e' stato sfruttato gia' al massimo delle sue possibilita'.

***Conclusione 6) L'idroelettrico e' gia' al limite, inquina in termini di impatto ambientale e certamente non riesce a sopperire una richiesta energetica pari a quella del mondo dell'automobile.

Non sono d'accordo sulle possibilità future, ma è ovvio che da solo non basterebbe, anche con tutte le automobili del mondo a petrolio.

L'eolico.

E' un'energia pulita, ma ad alto impatto ambientale. Inoltre la localizzazione della stessa che tipicamente e' concentrata solo in alcuni punti non ne permette un utilizzo su vasta scala. Infine e' un'energia molto "diluita" cioe' a bassa densita'. Questo significa che difficilmente si riescono a produrre impianti di una benche' minima potenza significativa. L'ordine di grandezza della potenza di un costoso impianto eolico e' pari a circa 2000Kw-30000Kw. Infine e' un'energia molto mutevole nel tempo (le condizioni di ventilazione mutano), un'energia le cui enormi fluttuazioni la rendono praticamente inutilizzabile su larga scala.

***Conclusione 7) L'eolico da' pochissima potenza in relazione all'impatto ambientale ed al costo, ed infine non riesce a sopperire neanche alle carenze energetiche di una rete come quella elettrica. E? dunque inapplicabile per il mondo dell'automobile.

idem con patate... l'eolico è una cosa da fricchettoni, una stronzata da ecologisti senza cervello.

Il fotovoltaico e l'energia solare

Eccoci errivati ad un capitolo importante. Inizieremo ragionando con l'energia di rete per poi passare ai paragoni con quella del mondo dell'auto. Ma iniziamo dall'inizio dell'inizio: L'energia che ci investe. L'energia solare ha una densita' di 2 cal/cm^2*min a 70000 metri. A causa dell'assorbimento di energia dello strato atmosferico, tale energia si riduce a 1.40 cal/cm^2*min a livello del mare. (Questo naturalmente per una superficie che risulti in esposizione perpendicolare alla direzione di irraggiamento). Ora il calore e' uguale al lavoro e precisamente: 1cal=4,1868 Joule. Dunque:

1.4cal/cm^2*min=1.4*4.1868 J/cm^2*min=5.86152 J / (mt^2/10000) * 60s=

= 5.86152 * 10^4 J / mt^2 * 60s = 977 J/s mt^2 = (J/s=watt) = 977 w/m^2

dunque:

Densita' di potenza irragiata dal sole = 977 w/m^2

Faccio notare subito una cosa. 977 w/mt^2 sono meno di 1000w/mt^2 cioe' meno di 1Kw/mt^2. Dunque se avessimo delle celle fotovoltaiche con un rendimento del 100% l'ointera superficie della vettura ricperta da tali celle restituirebbe un'energia pari a 5-7 metri quadri * 1Kw = 5kw-7Kw. Questa potenza e' pari ad un decimo dei 60Kw necessari a buovere un'auto odierna (ma in realta' a causa del rendimento delle celle fotovoltaiche assai inferiore al 100% le cose stanno assai peggio).

Dunque:

***Conclusione 8) Le vetture elimentate ad energia solare sono una pia illusione.

Dirò la mia in fondo.

Come si vede la densita' di energia fornita dal sole e' interessante, ma si intuisce subito che essa e' difficilmente paragonabile all'enorme energia necessaria per il mondo dell'auto. Andiamo pero' per gradi ed iniziamo ad occuparci del mondo dell'energia di rete. Innanzitutto sfatiamo subito un mito: le celle fotovoltaiche hanni un rendimento che varia dal 15% al 20%. E costano pure molto. Dunque con delle celle fotovoltaiche potremmo ottenere in una buona giornata d'insolazione con il sole a perpendicolo (d'estate, entro i tropici!) 150w/mt^2 - 200w/mt^2. Attestiamoci su questo valore, tanto per fissare le idee. Allora di quanti chilometri quadrati necessito diciamo per produrre la meta' dell'energia di rete con metodi fotovoltaici? Il conto e' semplice, e presto fatto:

n° mt^2 = 55000 Mw / 200 w/mt^2 = 55000000000w/200(w/mt^2) =

= 2.75*10^8 mt^2 = 275 Km^2.

Cioe' ho bisogno di un quadrato di lato pari a 16.6 km oppure una circonferenza di diametro pari a 10.6 Km. Questa, per quanto sia un'opera titanica si potrebbe ragionevolmente affrontare, pur con tutti i se ed i ma del caso.

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Se e ma:

---1) In Italia si dovrebbe realizzare in Sicilia perche' e' la regione meglio esposta al sole (a Milano i 977w/mt^2 divebtano mediamente 660w/mt^2 ad esempio)

---2) per ridurre i costi servono dei concentratori ottici e solo una piccola base di celle solari

--- 3) si puo' realizzare tutto con una spirale di Archimede r=e^teta in modo da controllare il ciclo di vita del tutto).

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b]c) Potenza di energia chimica per autotrazione nel mondo dell'idrogeno.

Per quanto riguarda le potenze del mondo dell'automonile invece abbiamo:

Motori Termici attuali: MTA: rendimento 25%

Motori Termici ad idrogeno: MTI: rendimento 30%-50%

Motori Fuel Cell a idrogeno : MFC: 37%-52%

tanto per semplificare le cose ci attestiamo su di un valore del 45% per i motori dell'idrogeno del futuro siano essi MTI od MFC.

allora per ottenere 60Kw alla ruota abbiamo bisogno di una potenza chimica pari a 135Kw.

Il conto e' presto fatto. In Italia circolano piu' o meno 20 milioni di veicoli con una potenza media alla ruota di 60Kw ma con una potenza media assorbita di 135Kw, nel mondo dell'idrogeno. Il conto del totale e' presto fatto: 135Kw*20*10^6=2.7*10^12 w = 2700 Gigawatt = 2700 miliardi di watt.

Quanti km^2 di celle ad energia solare dovremo allora installare per soddisfare le esigenze di potenza di picco dei motori ad idrogeno?

n° mt^2 = 2.7*10^12 w / 200 w/mt^2 = 1.35*10^10 mt^2 =

= 13500 Km^2.

ovvero:

n° Km^2 necessari per produrre idrogeno per l'italia con energia solare = 13500 Km^2

Faccio notare che l'italia intera misura circa 390000 Km^2 e che dunque 13500Km^2 e' piu' o meno pari a 3/4 della superficie di un'intera regione italiana.

Naturalmente questi sono i Km^2 per la potenza di picco. pero' al solito le automobili vengono utilizzate solo circa 3 ore al giorno. Dunque verrebbe da pensare che il valore reale si riduca ad 1/8 del valore di picco. Questo sarebbe vero se le celle fotovoltaiche funzionassero anche di notte e se di giorno fosse sempre bel tempo. Considerando un'esposizione ottimale di circa 3-4 ore al giorno riotteniamo questo valore.

***Conclusione 9) L'energia solare e' inapplicabile sulla scala del mondo dell'automobile

Naturalmente a sua volta questo non vuol dire che il mondo dell'idrogeno non deve venire. Significa altresi' solo che l'idrogeno deve essere ottenuto con altri mezzi (ad esempio il nucleare). Chi vi dice altre cose o ha le idee confuse, o peggio e' in malafede.

Opinioni in merito sono gradite.

Intanto la potenza installata in Italia è di circa 75.000MW (fonte GRTN), non 55.000, e poi stai parlando di picchi...

Bene, è vero che una rete si dimensiona sul picco, ma è altamente improbabile che tutti gli italiani vadano a attaccare la spina nello stesso momento... hai mai visto tutti i nostri connazionali andare contemporaneamente dal benzinaio?!?! Ecco che già i tuoi conti non tornano (per 3 motivi).

Inoltre mi sembra un pò tantino considerare 60Kw come media dei motori circolanti, si tratta di 85cv circa.... ci sono tanti macchinoni, è vero, ma il grosso del parco lo fanno le piccole e le utilitarie, e non puoi considerare tutta sta potenza in giro. (e siamo a 4 motivi).

Le mie opinioni te le ho dette, se poi non ti piacciono.... :P :D

[copco]

Se segli appassionati competenti come voi, Frallog ed Alfaomega, potete fare a pugni a botta di numeri ed equazioni, allora figuriamoci che disastri possono combinare coloro che i numeri hanno interesse a cavalcarli.

[Guest frallog]

Senza offesa e con tutto il rispetto per tutti, pero' io devo comunicare il mio pensiero.

"mammamia che oscurantismo"

Regards,

Francesco :cry:

[alfaomega]

Ah, tra l'altro i 75.000MW non vanno neanche bene come base del ragionamento, mica siamo in autarchia che va bene solo quello che si produce all'interno dei confini nazionali e il resto non conta...

[Guest frallog]

Credo finalmengte di aver capito quello che intende AlfaOmega.

Si ammetto che solo nel caso di motori elettrici, i quali hanno rendimento 1, AlfaOmega ha ragione.

La potenza da installare sarebbe comunque pari a 7 volte quella di rete. 7 volte 55000 Mw non sono bruscolini. E inoltre il tutto trascura un piccolo particolare un "tantinello" fastidioso: l'enorme dispersione in carica insito nelle batterie (punto dolente di questa tecnologia, dispersione non presente nei motori termici chimici!). In realta' considerando questa dispersione, possiamo dirci fortunati se dell'energia elettrica accumulata ne riusciamo a sfruttare la meta' (il che ci porta dritti dritti verso un rendimento globale del 50%). Non solo a questo si aggiunge il fatto che lo stoccaggio dell'energia elettrica peggiora notevolmente con l'andare avanti del tempo perche' semplicemente le batterie degradano la loro capacita' e in carica assoluta, e in mentenimento della carica. (Tutti problemi che con lo stoccaggio sotto forma di energia chimica non esistono).

Ma ragioniamo come se questi particolari non ci fossero. Diciamo allora 7. 7 non l'ottieni certo con le tradizionali fonti. Questo vuol dire che comunque se le vetture elettriche sono 10000, 100000 allora va tiutto bene, ma quando iniziano ad essere 1 000 000-5 000 0000 la rete collassa.

Inoltre (io conosco in GRTN dove ho lavorato per un periodo) la potenza installata che dichiara AlfaOmega pari a 75000 Mw non e' assolutamente veritiera. Si arriva a 65000 Mw facendo uso pure di parecchie centrali ad oli combustibili che per il loro elevato inquinamento sono attualmente dismesse.

Infatti, guarda in po', quest'estate quando tutti i "signorini" volevano il condizionatore acceso ed abbiamo sfiorato i 62000 Mw di cui 6000Mw-8000Mw ce li da' la Francia La rete ha rischiato il collasso ripetutamente. Allora io chiedo come mai a 60000Mw la rete rischia il collasso se disponessimo di 60000Mw tutti nostri? La verita' e' che le cose, al solito stanno, in modo assai diverso.

Ah un'ultima nota tragica. Abbiamo votato contro il nucleare, facendo intendere che volevamo l'albero e il fiume pulito, per poi importare energia fatta con il nucleare. Perche' quando poi fa caldo, questo popooli di grandi ipocriti che siamo, non rinucia neanche al condizionatore. Che squallore.

Regards,

Francesco

[Guest DESMO16]

...permetti una correzione?

Ah un'ultima nota tragica. Abbiamo votato contro il nucleare, facendo intendere che volevamo l'albero e il fiume pulito, per poi importare energia fatta con il nucleare. Perche' quando poi fa caldo, questo popooli di grandi ipocriti che siamo, non rinucia neanche al condizionatore. Che squallore.

Senza Regards,

Francesco

[alfaomega]

Non voglio ripetermi, ma...

Prendiamo per buono che non tutta la potenza installata possa essere disponibile.

In ogni caso un decadimento come quello che suggerisci (50%, anche se poi non lo metti nei conti, per cui il mio è un inciso) per la dispersione in carica è troppo alto. Esistono tra l'altro accumulatori [tanto per fare un esempio, quelli agli ioni di litio] che praticamente non hanno questo problema, in quanto l'energia elettrica non si immagazzina tramite reazioni chimiche che alla lunga, per l'invecchiamento dei componenti, perdono la loro reversibilità.

Ma tant'è.

Ora, detesto citarmi, ma:

Bene, è vero che una rete si dimensiona sul picco, ma è altamente improbabile che tutti gli italiani vadano a attaccare la spina per fare la carica nello stesso momento... hai mai visto tutti i nostri connazionali andare contemporaneamente dal benzinaio?!?!

[Guest frallog]

E comunque:

1) Quante batterie al litio ad "alta potenza" ritieni di poter fare, realisticamente? Il litio e' raro. Non e' un caso che Toyota Prius utilizzi il Ni-Mh.

2) Anche le batterie al litio hanno il loro degrado. Questo lo so perche' ho lavorato anche nel mondo delle TLC.

3) Il trasferimento dell'energia nel caso dell'elettrico ha tempi che paragonati a quelli del chimico sono drammatici. Per questo e' presumibile che di giorno le vetture camminino e di sera la stragrande maggioranza sia in carica.

Regards,

Francesco