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.