Centrale termoelettrica

Centrale termoelettrica a ciclo combinato

Indice

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Centrale termoelettrica a ciclo combinato

1 La centrale termoelettrica a ciclo combinato..................3

1.1 Funzionamento schematico.......................................................................................3

1.2 Principali centrali a ciclo combinato in Italia.............................................4

2 Ciclo termodinamico................................................................7

2.1 Ciclo di Carnot.................................................................................................................8

2.2 Ciclo di Brayton.............................................................................................................10

2.3 Ciclo di Rankine..............................................................................................................10

3 Descrizione delle apparecchiature.....................................11

4 Tutela dell’ambiente..............................................................15

4.1 La rimozione degli inquinanti................................................................................16

4.1.1 NOx......................................................................................................17

4.1.2 SOx.....................................................................................................17

5 Glossario dei termini tecnici................................................18

6 Bibliografia - sitografia........................................................23

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1. La centrale termoelettrica a ciclo combinato

Una centrale termoelettrica è un impianto nel quale si produce energia elettrica sfruttando le proprietà fisiche di un fluido riscaldato, tipicamente vapore acqueo in pressione.

Per indicare questo tipo di centrale, in inglese è comunemente impiegato l’acronimo CCGT (Combined Cycle Gas Turbine power plant).

In una centrale a ciclo combinato si sfruttano due tipologie di turbina, una a gas naturale, l’altra a vapore, così da coniugare due processi termici in modo da avere una produzione di energia elettrica ottimale. Due terzi dell’energia elettrica sono prodotti dalla turbina a gas naturale, mentre il terzo restante è prodotto da una o più turbine a vapore (alta, media, bassa pressione).

In entrambe le tipologie di turbina, l’energia dei fluidi è convertita in energia meccanica, a sua volta utilizzata per la produzione di energia elettrica.

1.1 Funzionamento schematico

G

Turbina a gas

Bruciatore 3~

Energia chimica

Energia termica e di pressione

Energia meccanica di rotazione

Energia elettrica

Alternatore

Del combustibile (gas più aria compressa)

dei gas combusti

(trifase)

Gas combusti (T. oltre i 550 gradi)

Generatore di vapore

G

Turbina a vapore

3~

Acqua in stato liquido

Energia termica e di pressione del vapore

Energia meccanica di rotazione

Energia elettrica

Alternatore

(trifase)

(vapore saturo surriscaldato)

Condensatore

Vapore

Una turbina a gas naturale funziona esattamente come un motore a reazione di un aereo. Immettendo combustibile e comburente in una camera di combustione, si sviluppa energia in grado di muovere le pale di una turbina (si tratta in realtà di una turbina assai complessa, con palettature a geometria variabile). L’energia meccanica prodotta dal movimento della turbina viene sfruttata direttamente per muovere una macchina produttrice di energia elettrica (alternatore, dinamo). 3

I prodotti di combustione della turbina, che mantengono temperature molto elevate, non vengono dispersi in atmosfera (come nel caso degli aerei), ma vengono convogliati in un generatore di vapore, dove sono sfruttati per produrre appunto vapore.

Il vapore prodotto viene quindi convogliato ad un sistema di turbine, le cui pale sono mosse dalla pressione del vapore.

Si tratta di un sistema di turbine, poiché possono essere presenti turbine ad alta, media e bassa pressione, in grado di sfruttare tutta la produzione di vapore e non solo una parte di essa come invece avviene negli impianti termoelettrici classici, dotati di un solo tipo di turbina (vapore).

Le turbine sono ovviamente collegate a macchine generatrici di energia elettrica.

È evidente che con questo sistema si possono ottenere rendimenti maggiori sfruttando i prodotti della combustione della turbina a gas naturale che andrebbero perduti in atmosfera.

Il rendimento di centrali di questo tipo si attesta sull’ordine del 50-55%.

1.2 Principali centrali a ciclo combinato in Italia

Attualmente in Italia sono in attività diverse centrali. La più importante d’Italia è la centrale di Montalto di Castro, con 3600 MW di potenza. Una delle più importanti è quella di Porto Tolle (carbone), in provincia di Rovigo, situata sul delta del Po. Più piccola e di alcuni decenni più vecchia è la Centrale Marzocco a Livorno. Un’altra importante centrale termoelettrica italiana è quella di San Filippo del Mela, di proprietà di Edipower. Molto importante è anche l’impianto di Turbigo composto da 4 gruppi di generazione (3 cicli a vapore e 1 combinato composto da 2 turbogas e un ciclo a vapore), con una produzione di 1770 MW.

Centrale termoelettrica di Biella Power

• Tipo di centrale: Centrali termiche
• Sottotipo di centrale: Centrali a ciclo combinato
• Paese: Italia
• Ubicazione: Cerreto Castello, Italia
• Potenza: 20 MW
• Quota detenuta: Alpiq: 60%
• Messa in esercizio: 1994
• Produzione annua: 18 GWh
• Possibilità di visitare: No
• Stato: In esercizio

La centrale Biella Power è situata a Cerreto Castello, circa 10 km a est di Biella, nella regione Piemonte. La centrale è configurata quale centrale elettrica a ciclo combinato con due turbine a gas, due generatori di vapore a recupero di calore, una turbina a vapore e un condensatore ad aria per una produzione elettrica netta di circa 20 MW.

La centrale elettrica a ciclo combinato ha avviato l’attività commerciale nel settembre 1994, fornendo simultaneamente vapore di processo a fabbriche di tessili nelle vicinanze. Dal 2003 è stata abbandonata la cogenerazione e la centrale funziona in base a un profilo di picco/mid-merit. Attualmente Biella Power S.r.l. sta sviluppando un progetto di repowering volto a realizzare un

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ciclo combinato flessibile ed efficiente, grazie alle tecnologie più avanzate disponibili.

Centrale termoelettrica di Chivasso

• Tipo di centrale: Centrali termiche
• Sottotipo di centrale: Centrali a ciclo combinato
• Paese: Italia
• Ubicazione: Chivasso, Italia
• Potenza: 1140 MW
• Quota detenuta: Alpiq: 20%
• Messa in esercizio: 1950
• Produzione annua: 3001 GWh
• Possibilità di visitare: No
• Stato: In esercizio

La centrale costruita nel 1953 è stata interamente rinnovata nel 2004. Questa moderna centrale a ciclo combinato è situata tra la sponda sinistra del fiume Po e l’imbocco del Canale Cavour. L’impianto è composto da due moduli di produzione, ambedue comprendenti una turbina a gas e una turbina a vapore alimentate a gas naturale.

Centrale termoelettrica di Piacenza

• Tipo di centrale: Centrali termiche
• Sottotipo di centrale: Centrali a ciclo combinato
• Paese: Italia
• Ubicazione: Piacenza, Italia
• Potenza: 860 MW
• Quota detenuta: Alpiq: 20%
• Messa in esercizio: 1965
• Produzione annua: 2593 GWh
• Possibilità di visitare: No
• Stato: In esercizio

Questa centrale termica alimentata esclusivamente con gas naturale è in esercizio dal dicembre 2005 e rispetta i principi di tutela ambientale.

L’impianto è composto da turbine a gas e a vapore ed è collegato alla rete di teleriscaldamento della città di Piacenza. L’acqua di raffreddamento è prelevata dal fiume Po.

Centrale a gas a ciclo combinato di San Severo

• Tipo di centrale: Centrali termiche
• Sottotipo di centrale: Centrali a ciclo combinato
• Paese: Italia
• Ubicazione: San Severo, Foggia
• Potenza: 400 MW
• Quota detenuta: Alpiq: 60%

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• Messa in esercizio: 2011
• Produzione annua: 1600 GWh
• Possibilità di visitare: No
• Stato: In esercizio

Attraverso la società En Plus, Alpiq ha costruito a San Severo, in provincia di Foggia, una centrale a gas a ciclo combinato con una potenza elettrica di 400 megawatt e una potenza termica di circa 700 megawatt. Alpiq detiene il 60 percento di EnPlus, accanto ad Avelar Energy Group (30 percento) e a En&En (10 percento). L’impianto è operativo dal febbraio 2011.

Oltre alla centrale è stata costruita una condotta lunga 22 chilometri per l’approvvigionamento di gas e una linea ad alta tensione da 380 chilovolt lunga 5,5 chilometri. Le centrali a gas a ciclo combinato, dette anche a ciclo combinato gas-vapore, si distinguono in particolare per la loro grande flessibilità, rapida disponibilità ed elevata efficienza. La centrale di San Severo raggiunge un grado netto di efficienza del 55 percento.

L’impianto di San Severo è stato consegnato chiavi in mano dall’italiana Ansaldo Energia, impresa che ha costruito anche la centrale Alpiq di Bayet in Francia.