Concetti Chiave
- Le centrali termoelettriche trasformano l'energia chimica di un combustibile in energia elettrica attraverso un processo che coinvolge energia termica e meccanica.
- I principali componenti delle centrali includono bruciatore, caldaia, turbina, alternatore e impianto di raffreddamento, tutti essenziali per il funzionamento del ciclo.
- Questi impianti possono erogare grandi potenze in continuo e adattarsi a diversi combustibili, ma presentano anche svantaggi come l'emissione di inquinanti e la presenza di centrali a carbone.
- Le centrali termonucleari generano calore attraverso la fissione nucleare controllata, utilizzando uranio 238 e 235, per produrre vapore necessario ad azionare le turbine.
- Il controllo della reazione nucleare avviene tramite barre di controllo che limitano l'innesco della reazione nel nocciolo del reattore.
Indice
Come funziona una centrale termoelettrica?
Le centrali termoelettriche sono degli impianti in cui l’energia chimica di un combustibile viene prima trasformata in energia termica, poi in energia meccanica e per ultima cosa in energia elettrica.
Se il combustibile è nucleare vengono chiamate centrali termonucleari.
Nelle centrali termoelettriche a vapore si sfrutta l’energia del vapore prodotto in una caldaia dove si brucia un combustibile che può essere di tipo: carbone, metano, olio combustibile o nafta.
Componenti e ciclo delle centrali
Queste centrali hanno più elementi essenziali: bruciatore, caldaia, turbina, alternatore e impianto di raffreddamento.
Il bruciatore incendia il combustibile (carbone macinato in polvere finissima) miscelato con l’aria nella caldaia, l’acqua che scorre nelle serpentine si surriscalda trasformandosi in vapore.
Il vapore surriscaldato e, ad alta pressione, viene incanalato alla turbina. Il vapore colpisce le sue pale facendole ruotare ad altissima velocità (3000 giri/minuto).
La turbina è collegata a sua volta a un alternatore che, trascinato in rotazione, genera elettricità.
Nel condensatore il vapore si raffredda e torna nella caldaia in forma d’acqua.
Finito tutto il processo si ripete il ciclo.
Vantaggi e svantaggi delle centrali
Gli impianti termoelettrici sono solitamente installati vicino a dei grandi centri di consumo e hanno bisogno di adeguati rifornimenti d’acqua (come per esempio laghi, fiumi, mare) per la produzione del vapore e per l’adeguato raffreddamento.
Gli impianti termoelettrici hanno sia dei vantaggi che degli svantaggi:
I vantaggi: sono in grado di erogare grandi potenze che funzionano in continuo e per lunghi periodi.
Possono essere riadattate all’occorrenza a un combustibile diverso.
Gli svantaggi: hanno quantità elevate di inquinanti (fumi, anidride carbonica che causa l’effetto serra) e anche se molte centrali termoelettriche sono state convertite al gas naturale (meno inquinante) restano ancora quelle a carbone.
Centrali termonucleari e fissione nucleare
Come la centrale termoelettrica, la centrale termonucleare si basa sulla produzione di vapore per azionare il sistema turbina-alternatore.
Il calore però in questo caso, a differenza delle centrali termoelettriche, viene ottenuto dalla fissione nucleare controllata all’interno del reattore, ossia l’elemento chiave di una centrale termonucleare, racchiuso in un edificio costituito da diversi gusci di contenimento in calcestruzzo e acciaio.
Il combustibile è composto da una miscela di uranio 238 e uranio 235.
Per tenere la reazione sotto controllo si usano delle barre di controllo che vengono abbassate, più o meno in profondità all'interno del nocciolo, tra le barre di combustibile (costituite da leghe di argento, cadmio e indio) che assorbono facilmente i neutroni e limitano l'innesco della reazione.
Il calore prodotto riscalda il fluido di raffreddamento del reattore, in genere acqua, che consente di produrre vapore per azionare le turbine.
Domande da interrogazione
- Qual è il principio di funzionamento delle centrali termoelettriche?
- Quali sono i componenti essenziali di una centrale termoelettrica?
- Quali sono i vantaggi e svantaggi delle centrali termoelettriche?
- Come funziona una centrale termonucleare rispetto a una centrale termoelettrica?
Le centrali termoelettriche trasformano l'energia chimica di un combustibile in energia elettrica attraverso un processo che passa per l'energia termica e meccanica, utilizzando combustibili come carbone, metano, olio combustibile o nafta.
I componenti principali di una centrale termoelettrica includono il bruciatore, la caldaia, la turbina, l'alternatore e l'impianto di raffreddamento, che lavorano insieme per generare elettricità.
I vantaggi delle centrali termoelettriche includono la capacità di erogare grandi potenze in modo continuo e la possibilità di adattarsi a diversi combustibili. Gli svantaggi comprendono l'emissione di inquinanti e la persistenza di centrali a carbone, nonostante la conversione a gas naturale.
A differenza delle centrali termoelettriche, le centrali termonucleari producono calore tramite fissione nucleare controllata nel reattore, utilizzando uranio come combustibile e barre di controllo per gestire la reazione, generando così vapore per azionare le turbine.
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