“NUOVA” ENERGIA DAL CHEROGENE (?)
di: Dott. Giuseppe Cotellessa (ENEA)
“Il cherogene (o kerogene)
è una miscela di composti chimici organici che costituiscono una porzione della
materia organica nelle rocce sedimentarie. È
insolubile nei normali solventi organici a causa dell'enorme peso molecolare (più di 1.000 dalton) dei composti costituenti. La
porzione solubile è nota come bitume.
Quando è riscaldato alle giuste temperature nella crosta terrestre (finestra del petrolio ca. 60–160 °C, finestra
del gas ca. 150–200 °C,
entrambe dipendenti dalla rapidità con la quale la roccia madre è riscaldata),
alcuni tipi di cherogene liberano petrolio o gas
naturale, che sono particolari combustibili
fossili. Quando tali cherogeni sono presenti in alta concentrazione in rocce
come gli scisti formano possibili rocce madri. Gli scisti ricchi di
cherogeni che non sono stati riscaldati ad alta temperatura per liberare i loro
idrocarburi potrebbero formare depositi di scisto
bituminoso.
Il nome
"cherogene" fu introdotto dal chimico
organico scozzese Alexander Crum Brown nel 1912.”
Anche in quest’applicazione il procedimento del brevetto può risultare
utilissimo:
Terahertz time-domain spectroscopy for oil and gas detection
This image
shows R0% (vitrinite reflectance) dependence of α (absorption coefficients) of
kerogen of different maturities at selected frequencies. Image: Science China
Press
A greater
understanding of the evolutionary stage of kerogen for hydrocarbon generation
would play a role in easing the world's current energy problem. Professor Zhao
Kun and his group from the Key Laboratory of Oil and Gas Terahertz Spectrum and
Photoelectric Detection at the China Univ. of Petroleum, Beijing, set out to
tackle this problem. After five years of innovative research, they have
developed terahertz time-domain spectroscopy (THz-TDS) as an effective method
to detect the generation of oil and gas from kerogen. Their work was published
in Science China Physics, Mechanics & Astronomy.
The
evolution stages of kerogen and hydrocarbon generation are critical aspects of
oil-gas exploration and source rock evaluation. In sedimentary rock, about 95%
of the organic matter is kerogen, the key intermediate in the formation of oil
and gas. The specific kerogen type and maturity level will determine the
characteristics of the hydrocarbons that will be generated. Previous research
has led to two primary observations: Kerogen serves as a significant energy
source as recoverable shale oil and coal where reserves far exceed the
remaining petroleum reserves; and kerogen possesses a significant sorption capacity
for organic compounds. Kerogen is primarily composed of alicyclics, aromatics,
and other functional groups. Therefore, the ability to generate oil and gas
from kerogen is determined primarily by its specific composition and structure.
However, each generation technique has advantages and disadvantages within the
specific parameters of the kerogen. Thus, there is a need for new methods to
characterize the numerous stages and mechanisms of hydrocarbon generation from
kerogen.
This study
was a collaborative effect involving many university and company researchers.
It was supported by a grant from the National Key Scientific Instruments and
Equipment Development, a 973 grant from the Department of Science and
Technology of China, and a grant from the Beijing National Science Foundation.
Being nondestructive and contactless, this method has shown great promise to
improve kerogen analysis. The technique needs to be applied in more instances
that involve reservoir rocks and further research will determine whether it can
be established as a key tool in petroleum exploration and impact the oil and
gas industry.
Terahertz
time-domain spectroscopy (THz-TDS) has been used to probe the evolutionary
paths of kerogen in selected black mudstone. The evolutionary regime of
kerogens (for instance, the immaturity, early maturity, middle maturity, late
maturity, and catagenesis stages) can be indicated by the absorption
coefficient in the THz region. The present study of identification based on
THz-TDS was in good agreement with programmed pyrolysis experiments and
suggests that THz technology can act as a nondestructive, contact-free tool for
probing the ability to generate hydrocarbons from kerogens.
(Optical
constants (including refractive index, complex dielectric constant, absorption,
reflection and transmission coefficients, emissivity))
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ENERGIA DAL MARE
di: Dott. Giuseppe Cotellessa (ENEA)
Il procedimento del brevetto può risultare molto utile se applicato ai
numerosi e differenti sistemi di produzione di energia dal mare
Energia del moto ondoso
L'energia del moto ondoso è una fonte di energia che
consiste nello sfruttamento dell'energia cinetica contenuta nel moto ondoso, da
cui prende il nome. Viene classificata tra le cosiddette "energia
alternative" e "rinnovabili".
Lo sfruttamento dell'energia del moto ondoso è di recente
sperimentazione in vari progetti europei di ricerca nel campo energetico; in
particolare se il moto ondoso viene sfruttato per la produzione di energia
elettrica, il sistema è denominato cimoelettrico.
Tipologie di impianti cimoelettrici.
Vi sono varie tecniche di sfruttamento del moto ondoso e la
trasformazione dell’energia delle onde in energia elettrica è oggetto di vari
studi e realizzazioni, basati su vari principi fisici:
Salto idrico
Attraverso il passaggio delle onde in un canale di larghezza
progressivamente decrescente (come avviene ad esempio in un’insenatura tra le
rocce), o mediante particolari rampe, le onde raggiungono altezze superiori ed
è quindi possibile riempire un bacino a quota superiore rispetto al livello del
mare. Il principio è detto anche concentrazione o focalizzazione delle onde. Il
deflusso continuo dell’acqua raccolta, tramite opportune opere civili, e il
passaggio attraverso turbine idrauliche (simili a quelle usate per gli impianti
idroelettrici con salti idrici contenuti), permette la generazione di energia
elettrica. Un prototipo precompetitivo ha potenza di 4-7 MW, ingombro
orizzontale nell’ordine dei 200-300 metri (comprensivi del bacino, dello
“scivolo” e delle paratie laterali per il convogliamento dell’acqua in arrivo)
Generatore a colonna d'acqua oscillante
Il tipo di impianto più diffuso è quello a colonna d'acqua
oscillante. L'impianto raccoglie l'acqua che entra grazie al moto ondoso
all'interno di una struttura cava (In genere una colonna in calcestruzzo, ma
l'impianto si presta ad essere adattato a varie forme, anche sfruttando la
naturale conformazione delle coste rocciose). Il movimento delle onde che
alzano e abbassano il livello dell'acqua nella struttura mette in moto la
colonna d'aria che sta sopra la superficie dell'acqua. L'aria, uscendo e rientrando
così dall'apertura superiore della colonna, mette in moto una turbina. Per non
perdere molta energia con la continua inversione del verso del movimento
dell'aria (che esce e rientra continuamente), si usano turbine Wells, in grado
di ruotare sempre nello stesso verso qualunque sia il verso del fluido che le
alimenta.
Sistemi ad ondata
I sistemi ad ondata sono concettualmente simili: una sacca
d’aria flessibile, ancorata ad esempio a una boa, quando è investita dalle onde
si gonfia e sgonfia; l’aria entra ed esce dalla sacca, attraverso un’apertura
superiore nella quale è installato il turbogeneratore.
Sistemi basati sull'ampiezza dell'onda
Il movimento delle onde può azionare dei motori idraulici da
accoppiare a un generatore elettrico. Uno studio recente fornisce un esempio
del meccanismo: una struttura galleggiante semisommersa, costituita da vari
elementi lunghi collegati in serie con appositi snodi (si immagini un convoglio
ferroviario, come forma e dimensioni) viene mossa dalle onde variando
l’inclinazione relativa dei vari elementi. Appositi pistoni idraulici posti in
corrispondenza dei giunti mettono in moto un fluido, in pressione in un
circuito interno, che aziona il motore idraulico, posto all’interno di uno
degli elementi. Sono attualmente in fase di installazione impianti con potenza
di 750 kW e 2 MW, e si stima che la taglia di un impianto “full scale” da
commercializzare sia di circa 30 MW.
Sistemi basati sul principio di Archimede
Una struttura sommersa ancorata al fondo marino, dotata di
camera d’aria, è soggetta a cicli di compressione-decompressione dovuti alla
variazione, originata dalle onde, della colonna d’acqua soprastante. Al largo
delle coste del Portogallo, ad esempio, è stato testato con esito positivo un
impianto pilota con potenze di picco di 1500 kW. La forma dell’apparato è
quella di un grosso cilindro, avente la base ancorata al fondo e un “cappello”
mobile in senso verticale; è stato sviluppato, per la conversione dell’energia
meccanica in elettrica, un apposito generatore lineare, in grado di
semplificare e ridurre al minimo i componenti del sistema. Si prevede che
l’impianto commerciale, di potenza 2 MW, dovrà avere altezza 30 metri, diametro
10 metri; per quanto concerne il sito di installazione le caratteristiche
tipiche sono con fondali di 80–90 m di profondità, con onde di ampiezza 5 m.
Sistemi simili possono essere costituiti da un galleggiante,
ancorato al fondo tramite un sistema in grado di trasferire l’energia meccanica
del moto relativo tra il fondo e la “boa”, tramite appositi meccanismi, a un
generatore. L’azionamento di un generatore per opera di un elemento
galleggiante è possibile anche con dispositivi oscillanti, tipo paratoie
sbattute dalle onde. Una problematica comune di questi sistemi è la bassa
frequenza del moto ondoso, mentre per l’azionamento dei generatori elettrici
sono preferibili alte velocità.
Generatore Pelamis
Un altro esempio noto è quello dei generatori mareomotrici
"Pelamis" (sperimentate in Portogallo), costituiti da strutture
tubolari galleggianti ancorati al fondo marino. All'interno di queste strutture
vi sono delle turbine messe in moto da liquido ad alta pressione che viene
pompato da pistoni idraulici grazie al movimento relativo dei i vari
scompartimenti galleggianti. Tali generatori generano energia con costanza, ma
mostrano un ingombro non indifferente.
L'energia mareomotrice è l'energia ricavata dagli
spostamenti d'acqua causati dalle maree. Rappresenta una fonte di energia
alternativa e rinnovabile.
Descrizione
La marea, il ritmico innalzamento e abbassamento del livello
del mare provocato dall'azione gravitazionale della luna e del sole, di solito
ha un'ampiezza (dislivello tra l’alta marea e la bassa marea) inferiore al
metro, ma in alcune zone, per la particolare configurazione del sito, il
dislivello può raggiungere valori elevati, interessanti lo sfruttamento e la
produzione di energia, ad oggi prevalentemente elettrica. In alcune zone del
pianeta, per esempio, si registrano maree anche con 20 m di ampiezza verticale.
Già nell’antichità si cercò di sfruttare questo tipo di
energia, mediante la costruzione di "mulini a marea". L’acqua veniva
raccolta, durante il flusso, in un piccolo bacino, che veniva in seguito chiuso
con una paratia. Al momento del deflusso l’acqua veniva convogliata attraverso
un canale verso una ruota che muoveva una macina.
Tipi di impianto
Oggi esistono diversi progetti di sfruttamento delle maree,
che comportano metodi diversi di sfruttamento dell’energia:
sollevamento di un peso in contrapposizione alla forza di
gravità;
compressione dell’aria in opportuni cassoni e movimentazione
di turbine in seguito alla sua espansione;
movimento di ruote a pale;
riempimento di bacini e successivo svuotamento con passaggio
in turbine.
Quest’ultimo sembra dare i migliori risultati,
nell'effettivo impiego. Il problema più importante allo sviluppo di tale
tecnologia resta comunque lo sfasamento tra massima ampiezza di marea
disponibile (la cui cadenza è prevedibile sulla base delle fasi lunari e
solari) e domanda di energia nelle ore di punta. Infatti nei giorni di
insufficienza nell'afflusso d’acqua la produzione di elettricità cesserebbe. In
Francia nei pressi di Saint-Malo esiste un grosso impianto di questo genere.
Meccanismo
In una tipica centrale ad energia mareomotrice l'acqua
affluisce e defluisce in un vasto bacino, passando attraverso una serie di
tunnel nei quali, acquistando velocità, fa girare delle turbine collegate a
generatori.
Durante la bassa marea l'acqua del bacino defluisce verso il
mare aperto, mettendo nuovamente in rotazione la turbina.
Quando il livello del mare ricomincia a salire e l'onda di
marea è sufficientemente alta, si fa fluire l'acqua del mare nel bacino e la
turbina si mette nuovamente in rotazione.
Per ottenere la produzione di energia sia con marea
crescente che calante, si utilizzano particolari turbine reversibili, che
funzionano cioè con entrambe le direzioni del flusso.
Centrale di Saint-Malo
La centrale mareomotrice di Saint-Malo.
Modello in sezione della centrale alla foce del Rance.
In Bretagna, alla foce del fiume Rance, fra Saint-Malo e
Dinard, tra il 1961 e il 1966 è stata costruita una centrale che sfrutta la
marea che da quelle parti raggiunge 13,5 m di dislivello.
La portata raggiunge 18.000 metri cubi di acqua al secondo e
la potenza erogabile raggiunge i 240 MW. Con questa produzione, ogni anno la
centrale copre il 3 % del fabbisogno elettrico della Bretagna francese.
La centrale comprende una diga in pietrame, 6 chiuse di
entrata e uscita per vuotare e riempire rapidamente la foce e 24 turbine a
bulbo, sviluppate appositamente.
Limiti applicativi
I limiti principali di queste centrali sono:
Il costo di installazione elevato
La difficoltà di collocazione (indicativamente, i siti
idonei devono avere ampiezze di marea superiore ai 3 metri e topografia
favorevole all’installazione)
La discontinuità nella produzione
L'erosione delle coste creata dalle centrali che modificano
i flussi di marea
La tendenza alla sedimentazione all'interno del bacino
(soprattutto se collocate alla foce dei fiumi)
Il disturbo per l'ecosistema, in particolare per la fauna
ittica.
Energia talassotermica
L'energia talassotermica (o anche energia mareotermica) è
una fonte di energia, classificata come rinnovabile, che sfrutta le differenze
di temperaturatra la superficie marina (generalmente più calda) e le profondità
oceaniche (nell'ordine delle centinaia di metri). Spesso viene anche indicata
come OTEC, acronimo inglese per Ocean Thermal Energy Conversion.
Meccanismo
La differenza di temperatura tra le acque superficiali del
mare, riscaldate dall’energia solare, e quella in profondità, rende possibile
la produzione di energia elettrica. Il principio è concettualmente simile a
quello di una centrale termoelettrica a vapore. Si utilizza un ciclo chiuso nel
quale circola usa un fluido (es: ammoniaca e fluoro) in grado di evaporare alla
temperatura dell'acqua di superficie (es: 25-28 °C); il vapore in pressione
mette in moto una turbina e un generatore di elettricità (alternatore), quindi
passa in un condensatore e torna allo stato liquido, raffreddato dall'acqua
aspirata dal fondo (che può essere ad esempio a 6-7 °C).
Applicazioni:
Le aree più idonee per queste installazioni sono quelle
tropicali, in mari molto profondi e caldi, dove nello strato superficiale (100
m circa) la temperatura varia tra i 25 e i 30 °C, e oltre i 400 metri di
profondità giungono le acque provenienti dai poli, a temperature di 0 – 4 °C.
Un limite allo sviluppo di questi impianti è invece, attualmente, il costo
elevato.
La prima centrale di questo tipo è stata realizzata nel 1996
presso le isole Hawaii, a Tahiti e a Bali: la potenza installata è di 250 kW,
ma si ritiene sia possibile realizzare impianti di taglia nell’ordine di alcuni
MW.
Energia delle correnti marine
L'energia delle correnti marine è l'energia cinetica
prodotta dalle enormi masse d'acqua in movimento che costituiscono le correnti
marine, dette anche correnti oceaniche. È una fonte di energia classificata tra
le cosiddette "energie alternative" e "rinnovabili". Il
nome fa riferimento alla classificazione dell'energia per modo di generazione.
Principio:
Le correnti marine possono essere paragonate ad immensi
fiumi che scorrono in seno al mare. Si tratta di masse d'acqua di densità
diversa, che non si mescolano tra loro ma scorrono a lungo l'una accanto
all'altra, sopra e sotto, seguendo una direzione quasi costante e con una
caratteristica velocità. Le correnti marine si distinguono dalle acque
circostanti sia per la temperatura che per la salinità, ed a volte anche per il
colore e le concentrazioni di materiali sospesi. Ne esistono di vario tipo:
costiere, di mare aperto, superficiali e di profondità, stabili o stagionali,
ecc.
Meccanismo:
Le correnti marine sono dotate di energia cinetica, e
possono essere sfruttate con lo stesso principio utilizzato per l’energia
eolica, con generatori ad asse orizzontale (più adatte alle correnti marine
costanti, come quelle presenti nel Mediterraneo) o verticale (per correnti di
marea che cambiano direzione).
Uno dei siti più interessanti per lo sfruttamento in ambito
mediterraneo di questa energia rinnovabile è lo Stretto di Messina,
caratterizzato da correnti con velocità di 1,5 m/s. In studi dedicati è stata
identificata anche una particolare tipologia di generatore, simile a un
generatore eolico, ma con pale particolari (non profilo alare), che sfruttano
la doppia rotazione delle pale, sia attorno al mozzo dell’elica, sia attorno al
proprio asse. L’energia delle correnti di marea rappresenta una delle fonti più
interessanti ed inesplorate tra le fonti di energie rinnovabili.
Energia a gradiente salino.
Energia a gradiente salino
W1 : acqua dolce
W2 : acqua salata
M : membrana
O : processo osmotico
P : pressione risultante
Energia a gradiente salino detta anche energia osmotica è
l'energia ottenuta dalla differenza nella concentrazione del sale fra l'acqua
di mare e l'acqua dolce (per esempio alla foce di un fiume). La quantità di
energia ottenibile con questo procedimento è significativa. Nei Paesi Bassi, ad
esempio, dove più di 3.300 m3 al secondo di acqua dolce sfociano in mare,
l'energia potenziale è di 3.300 MW, in base a una produzione di 1 MJ/m3 d'acqua
dolce.
I due metodi per ottenere energia dal gradiente salino sono
la dialisi elettroinversa (od osmosi) (RED), e la Pressure Retarded Osmosis
(PRO).
Entrambi I procedimenti si basano sull'osmosi mediante
membrane a ioni specifici. Il prodotto di scarto di questo processo è acqua
salmastra.
L'efficacia della tecnologia dell'elettrodialisi inversa è
stata confermata in prove di laboratorio. Un tempo il costo della membrana era
un forte ostacolo. Una nuova membrana, più economica, formata da plastica
polietilene modificata elettricamente, l'ha resa adatta per un potenziale uso
commerciale.
Dal 2005 è attivo un impianto sperimentale da 50 kilowatt,
situato in un sito-test costiero in Harlingen, Paesi Bassi.
biblio: wikipedia
SE TI E' PIACIUTO QUESTO POST NON PUOI PERDERE:
LA VERA STORIA EVOLUTIVA DELL'UOMO E' COME CI HANNO SEMPRE RACCONTATO? OPPURE E' UNA STORIA COMPLETAMENTE DIVERSA?
"L'UOMO KOSMICO", TEORIA DI UN'EVOLUZIONE NON RICONOSCIUTA
DI MARCO LA ROSA
E' UN'EDIZIONE OMPHILABS
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http://www.omphilabs.it/prod/L-UOMO-KOSMICO.htm
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