Centrale termoelettrica
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Una centrale termoelettrica è un impianto per la produzione di energia elettrica tramite il vapore. Essa è divisa in tre elementi essenziali: la caldaia, la turbina e l'alternatore.
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[modifica] Il ciclo
Il ciclo delle centrali comincia dall'acqua. L'acqua che successivamente diverrà vapore in caldaia necessita di un trattamento chimico affinché possa diventare demineralizzata. La demineralizzazione è essenziale per preservare il funzionamento e la durata nel tempo delle tubazioni, ma soprattutto delle palettate della turbina.
[modifica] La demineralizzazione dell'acqua
L'acqua usata nei cicli delle centrali termoelettriche può essere sia acqua di mare che acqua dolce di falda o di fiume. In base alla provenienza essa subirà un diverso pretrattamento che nel caso di acqua salata prende il nome di dissalamento: il caso che prendiamo in esame esclude l'acqua salata.
Il pretrattamento delle acque avviene in vasche con funzione di flocculazione e precipitazione di sostanze solide raggruppate appunto in flocculi ottenuti tramite prodotti chimici quali un polielettrolita. L'acqua si purifica delle scorie solide e delle sostanze impure. Viene inoltre abbattuta la durezza temporanea attribuita alla presenza di bicarbonato di calcio e magnesio tramite soda.
Per eliminare la durezza permanente è necessario agire tramite un trattamento con resine ioniche, cationiche e lettomisto. Il processo descritto nella voce demineralizzazione, consente la completa eliminazione di impurità, permettendo a questo punto di inserire l'acqua nel ciclo di alimento.
[modifica] Trasformazione dell'acqua in vapore
Prima di entrare in caldaia, l'acqua di alimento subisce una serie di passaggi di preriscaldo onde aumentare la sua temperatura. Unico passaggio obbligato è la degasazione tramite torretta degasante, l'acqua immessa dall'alto viene investita dal passaggio di vapore in controcorrente per eliminare eventuali residui di gas e ossigeno molecolare eventualmente presenti. Successivamente la pompa di alimento immetterà l'acqua in caldaia.
In caldaia l'acqua ha una temperatura dell'ordine del centinaio di gradi centigradi e una pressione variabile in base al tipo di generatore di vapore e alle esigenze di impianto. Il calore sviluppato dalla combustione dei bruciatori permette di aumentare lo stato energetico dell'acqua, favorendo il passaggio di stato sino a quello di vapore surriscaldato. Il vapore surriscaldato può a questo punto essere utilizzato in turbina.
I cicli di surriscaldamento, allo stato della tecnologia attuale, arrivano ad un massimo di tre. Ogni ciclo eleva la temperatura media di funzionamento dell'impianto e il suo rendimento termodinamico; la maggiore temperatura dei gas in uscita comporta però un maggiore impatto ambientale, se non vi è recupero tramite turbogas, e, comunque, emissioni di particolato più sottile e dannoso per la salute.
[modifica] Dal vapore all'energia elettrica
Il vapore surriscaldato immesso in turbina trasforma la sua energia termica, ossia la sua entalpia in lavoro e quindi in energia meccanica di movimento. Il moto della turbina, calettata ad un alternatore consente la generazione di energia elettrica.
Il vapore che ha lavorato in tutti i vari stadi di palettature della turbina si scarica in sotto vuoto in un condensatore. Nel condensatore, il vapore condensa in acqua che verrà reimmessa in ciclo grazie a delle pompe di estrazione.
[modifica] La tecnologia turbogas
Nell'intento di migliorare il rendimento energetico delle centrali termoelettriche si sta diffondendo negli ultimi anni l'uso dei turbogas, una tecnologia applicata nei motori a reazione degli aerei. Il ciclo termoelettrico a turbogas sfrutta un compressore che immette l'aria comburente calettato alla turbina e all'alternatore. L'aria immessa brucia in una camera di combustione e i fumi di scarico vengono utilizzati per ottenere lavoro meccanico in turbina, una successiva caldaia a recupero produce del vapore per ulteriori utilizzi. In genere le centrali turbogas hanno il vantaggio di un minor impatto ambientale in termini di emissioni, poiché sfruttano combustibili leggeri quali gas metano o gasolio. Ma esistono anche turbogas in grado di sfruttare i residui di lavorazione delle raffinerie di petrolio. Inoltre possono avere un rendimento molto alto, in quanto i fumi in uscita possono essere utilizzati per la creazione di vapore per creare nuovamente energia elettrica.
[modifica] Impianti in attività
Attualmente in Italia sono in attività diverse centrali. Una delle più importanti è quella di Porto Tolle, sul delta del Po.
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