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OrizzontEnergia

Come funziona una centrale termoelettrica

Edison Channel

Una centrale a ciclo combinatociclo combinato
Si parla di ciclo combinato quando i gas di scarico in uscita da una turbina a gas vengono impiegati come sorgente di calore per un ciclo a vapore, essendo a temperatura molto alta (circa 600°C). Si tratta in pratica di far funzionare in cascata una turbina a gas e un impianto a vapore, ottimizzando in questo modo il recupero delle 'potenzialità energetiche' dei gas di scarico (la conversione in energia meccanica è tanto più efficiente quanto più i di scarico sono caldi).
è costituita essenzialmente da almeno una turbina a gasturbina a gas
In senso stretto il termine turbina a gas indica la macchina in cui avviene l'espansione dei fumi derivanti dalla combustione di gas naturale. Essa è costituita da un compressore che comprime l' aria comburente, un combustore dove avviene la reazione chimica di combustione vera e propria ed un turbo espansore che è l'organo da cui si ricava lavoro utile. In senso più ampio, invece, il termine turbina a gas identifica l'intero impianto motore per la produzione di energia elettrica.
, con relativo alternatorealternatore
Macchina elettrica rotante che trasforma l'energia meccanica fornita da un motore in corrente alternata, ovvero una corrente elettrica che inverte la direzione di flusso ad intervalli regolari.
, il generatore di vaporegeneratore di vapore
Apparecchio che trasferisce calore ad un liquido (generalmente acqua) in modo da generare vapore oppure liquido avente una temperatura più elevata di quella presenta all'ingresso del generatore. Il calore è quello sviluppato dal combustibile bruciato in camera di combustione oppure quello generato da reazioni nucleari oppure quello recuperato da gas caldi provenienti da processi industriali (in questo caso si parla di generatori a recupero). I generatori di vapore coprono un ampio intervallo di dimensioni, fino a quelli impiegati nelle centrali elettriche alti fino ad 80 m in grado di produrre oltre 1000 kg/s di vapore con temperature e pressioni piuttosto elevate.
a recupero, GVR, la turbina a vaporeturbina a vapore
La turbina è il componente di una centrale termoelettrica dove l'energia termodinamica del vapore viene convertita in lavoro meccanico. Il vapore, infatti, esercita un lavoro sulle pareti dei condotti, man mano che diminuisce la sua pressione, cioè man mano che si espande. Questo lavoro, mette in rotazione un albero motore collegato ad un generatore elettrico.
, con relativo generatoregeneratore
Dispositivo che traforma l'energia meccanica in energia elettrica.
, e da un sistema di condensazione.

Per spiegare il funzionamento di un impianto a ciclo combinato a gas partiamo dalla turbina a gas, dove avviene la combustionecombustione
Processo chimico esotermico (ovvero che comporta sviluppo di calore) in cui il combustibile si combina con l'ossigeno presente nell'aria oppure appositamente separato (comburente). La reazione di combustione avviene previo innesco localizzato (accensione).
del gas naturalegas naturale
Idrocarburo che ha un'origine simile al petrolio, che si forma a partire dalla decomposizione anaerobica (cioè in assenza di ossigeno (O2) di microorganismi, attraverso processi biologici avvenuti nel corso delle ere geologiche. La composizione del gas naturale varia notevolmente a seconda del sito di formazione, ma in genere presenta un'alta percentuale di metano (dal 70 al 95 %), anidride carbonica (CO2CO2
Gas inodore, incolore e non infiammabile, la cui molecola è formato da un atomo di carbonio legato a due atomi di ossigeno. È uno dei gas più abbondanti nell'atmosfera, fondamentale nei processi vitali delle piante e degli animali (fotosintesi e respirazione).

), azoto (N2) e idrogeno solforato (H2S).
. La turbina a gas è composta da un compressorecompressore
Macchina operatrice che impartisce ad un gas in ingresso (per esempio aria o gas naturale) una certa quantità di moto tale da innalzarne la pressione fino al valore richiesto.
, che serve a comprimere l’aria in ingresso, una camera di combustionecamera di combustione
È lo spazio all'interno di una caldaia o di un motore a combustione interna in cui ha luogo la combustione del combustibile. Qui, infatti, il combustibile alimentato si combina con aria comburente rilasciando un'enorme quantità di calore. In questo parte dell'impianto si sviluppano temperature e pressioni molto elevate.
, dove avviene la combustione del gas metanometano
Idrocarburo che rappresenta il costituente principale del gas naturale.
, e da una turbina a diversi stadi dove, mediante l’espansione dei fumi di combustione del gas, si produce energia meccanicaenergia meccanica
Somma dell'energia potenziale e dell'energia cinetica che in un mondo ideale privo di attriti rimarrebbe costante. In realtà in tutti i processi fisici parte dell'energia meccanica viene dissipata dalle forze d'attrito, ma non scompare nel nulla: essa si trasforma nell'energia interna delle molecole che costituiscono i corpi tra cui c'è stato attrito ed è accompagnata da un aumento di temperatura. Facciamo l' esempio di un sasso che cade. Durante il moto dell'oggetto l'energia cinetica e l'energia potenziale assumono valori diversi istante per istante. In particolare, l'energia cinetica aumenta (perché cresce la velocità) e quella potenziale gravitazionale diminuisce (perché l'altezza diminuisce). Nonostante queste grandezze cambino continuamente, la loro somma rimane costante in assenza di attriti. Ma visto che gli attriti esistono, parte del l'energia meccanica viene dispersa e, alla fine, si ritrova sotto forma di calore del sasso e dell'aria che, sebbene in modo impercettibile, si sono portati ad una temperatura maggiore.
.


Collegato alla turbina a gas si trova il generatore elettrico che trasforma l’energiaenergia
Fisicamente parlando, l'energia è definita come la capacità di un corpo di compiere lavoro e le forme in cui essa può presentarsi sono molteplici a livello macroscopico o a livello atomico. L'unità di misura derivata del Sistema Internazionale è il joule (simbolo J)
meccanica prodotta dalle pale della turbina stessa in energia elettricaenergia elettrica
Forma di energia ottenibile dalla trasformazione di altre forme di energia primaria (combustibili fossili o rinnovabili) attraverso tecnologie e processi di carattere termodinamico (ovvero che coinvolgono scambi di calore) che avvengono nelle centrali elettriche. La sua qualità principale sta nel fatto che è facilmente trasportabile e direttamente utilizzabile dai consumatori finali. Si misura in Wh (wattora), e corrisponde all'energia prodotta in 1 ora da una macchina che ha una potenza di 1 W.
. All’uscita del generatore troviamo dei trasformatori che innalzano la tensionetensione
Grandezza fisica che rappresenta l'energia necessaria a far fluire una carica elettrica tra due punti, per creare una corrente. Nel Sistema Internazionale si misura in Volt. Le linee elettriche possono essere ad altissima tensione (tensione nominale superiore a 150 kV), alta tensione (compresa fra 35 e 150 kV), media tensione (compresa fra 1 e 35 kV) e a bassa tensione (tensione inferiore a 1 kV).
dell’energia elettrica prodotta immettendola nella rete elettricarete elettrica
Insieme delle linee elettriche, delle stazioni elettriche e delle cabine elettriche adibite alle operazioni di trasmissione e distribuzione dell'elettricità. La rete elettrica può essere ad alta tensione (da 40 a 380 kV), a media tensione (da 1 a 30 kV) o bassa tensione (380 V).
nazionale.

I fumi di scaricoscarico
Qualsiasi immissione di acque reflue in acque superficiali, sul suolo, nel sottosuolo e in rete fognaria, indipendentemente dalla loro natura inquinante, anche sottoposte a preventivo trattamento di depurazione. Sono esclusi i rilasci di acque previsti all'art. 114 (rilasci da diga).
, in uscita dalla turbina a gas, vengono recuperati e convogliati in un generatore di vapore a recupero, GVR. In tale generatore si sfrutta l’energia termicaenergia termica
Calore.
residua di tali fumi caldi per la produzione di vapore. Questo vapore, in uscita dal generatore di vapore a recupero, viene inviato ad una turbina a vapore per la produzione di energia elettrica


La turbina è composta da tre unità operanti in alta, media e bassa pressione. Il vapore, espandendosi in queste tre unità, fa ruotare le pale della turbina le quali a loro volta fanno ruotare un alberoalbero
Organo meccanico attraverso cui si trasmette un moto rotatorio.
che collega la turbina al generatore di energia elettrica.


Il vapore esausto, in uscita dal corpo di bassa pressione della turbina a vapore, viene inviato ad un condensatorecondensatore
Dispositivo in cui si realizza il raffreddamento di un gas (o vapore) che si trasforma in liquido (cedendo energia) grazie al contatto con un altro fluido che, invece, acquista energia e si riscalda.
. Raccolta in opportuni serbatoi, l’acqua condensata viene inviata nuovamente al generatore di vapore a recupero per produrre altro vapore.

Durata: 03:10

Data: 14/11/2014

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