Tecnologie

Convertire l’Energia, una azione quotidiana.

 

Ogni giorno usiamo decine di dispositivi che convertono l’energia da una forma ad un’altra. Sono quelle che generalmente chiamiamo macchine. Di macchine o dispositivi che convertono l’erergia ce ne sono tantissimimi, alcuni minuscoli ed altri enormi: dal frullatore alla caldaia, dalla lampadina alla Centrale Termoelettriche, dall’impianto fotovoltaico al sistema di accumulo e tanti altri.

Questo articolo non ha lo scopo di spiegarvi come funzionano le macchine, ma serve soprattutto per mettere in evidenza un numero di fondamentale importanza, un numero che che separa la teoria dalla realtà, cioè la Scienza dalla Tecnica: il rendimento.
Come vedremo a breve, convertire l’energia da una forma ad un’altra è un processo abitualein tante attività della vita moderna, ma l’efficienza di questo processo è un fattore fondamentale perché ha implicazioni economiche.

Infatti, più efficienti sono le macchine che svolgono questo compito e meno ci costerà , quindi nulla di male nel comprendere il fenomeno, perché alla fine va ad incidere sul nostro portafoglio.

Ecco quindi una serie di tabelle che vi elencano alcuni tipi die “macchine” ed i rendimenti che generalmente le caratterizzano. Un numero che dovrebbe essere sempre preso in considerazione quando si acquistano, e che caratterizza il loro “consumo”. Proprio come si fa quando ci si compra la macchina nuova!

Dispositivi Elettrici

Dispositivo Energia in ingresso Energia In uscita Rendimento tipico Note
Lampadina Incandescenza Elettrica Luce <5% Dispositivo statico
Lampadina LED Elettrica Luce ∼ 50% Dispositivo statico
Stufa Elettrica Elettrica Calore 100% Resistenza
Modulo Fotovoltaico Luce Visibile Energia Elettrica 18-22% Dispositivo statico
Alternatore Meccanica Elettrica AC >95% Macchina Rotante
Dinamo Meccanica Elettrica DC >85% Macchina Rotante
Motore Elettrico AC Elettrica Meccanica >95% Macchina Rotante
Motore Elettrico DC Elettrica Meccanica >85% Macchina Rotante

Turbo-Macchine

Dispositivo Energia in ingresso Energia In uscita Rendimento tipico Note
Turbina Idraulica Francis Cinetica Meccanica 90% Impianti idroelettrici “tipici”
Turbina Idraulica Pelton Cinetica Meccanica 95% Impianti idroelettrici con elevato dislivello
Turbina Eolica Cinetica Meccanica 40-50%  
Turbina a vapore Calore/Termica Meccanica 40% (tipo a condensazione)
Turbina a Gas Chimica Meccanica 25-35% Macchina Rotante
Turbina ORC Termica Elettrica 30% ad es. Turboden

Macchine Termiche

Dispositivo Energia in ingresso Energia In uscita Rendimento tipico Note
Generatore di Vapore Chimica Calore/Termica >90% Caldaie industriali
Caldaia a condensazione Chimica Calore/Termica >100% ad es. domestica
Pompa di Calore Elettrica Termica >300% es. condizionatore
Pompa di Calore a gas Chimica Termica 189% es. Robur
Motore Diesel Chimica Meccanica 30-40% Uso navale o Genset
Motore ciclo otto Chimica Meccanica 20-25% Motore a Benzina
Motore Stirling (*) Chimica Meccanica 15-30% *Senza recupero termico
Macchina a Vapore di Watt Termica Meccanica 10-15% Macchina a pistoni

Grandi Impianti

Dispositivo Energia in ingresso Energia In uscita Rendimento tipico Note
Centrale Termoelettrica (*) Chimica Elettrica 35-38% *Impianto a Carbone
Ciclo Combinato CCGT Chimica Elettrica 60% 2 macchine rotanti: Turbogas + Turbina a Vapore
Cogeneratore a gas Chimica Elettrica+Termica 85% Motore ciclo otto

Conversioni Elettrico…Elettrico

Dispositivo Energia in ingresso Energia In uscita Rendimento tipico Note
Trasformatore BT/MT/AT Elettrica Elettrica >95%  
Inverter Fotovoltaico Elettrica DC Elettrica AC >95% In parallelo rete
Batteria al Piombo Chimica (storage) Elettrica 60% ? Rendimento Carica+Scarica
Batteria al Litio Chimica (storage) Elettrica >85% Rendimento Carica+Scarica
Naturalmente si accettano proposte per integrazioni e miglioramenti; l’argomento è molto vasto e ogni punto nasconde un “universo” di tecnologie e di innovazioni.
 
PS: questo articolo è un aggiornamento di un articolo che ho già pubblicato nel Marzo 2021 nel portale Electroyou.