Concetti Chiave
- Le centrali termoelettriche trasformano l'energia chimica del carbone o petrolio in energia elettrica, ma risultano altamente inquinanti.
- Le centrali turbogas convertono direttamente il combustibile in energia meccanica della turbina, riducendo l'impatto ambientale rispetto alle centrali tradizionali.
- Le centrali a ciclo combinato sfruttano sia il gas che il vapore per massimizzare l'efficienza e ridurre il consumo di combustibili.
- Il processo di produzione energetica inizia con la combustione del combustibile per generare vapore, che poi aziona una turbina collegata a un generatore elettrico.
- Le centrali a ciclo combinato usano una turbina a gas e una a vapore, aumentando significativamente il rendimento attraverso la combinazione di due cicli energetici.
Indice
Le centrali termoelettriche
La maggior parte dell'energia elettrica che viene utilizzata nelle abitazioni viene prodotta nelle centrali a combustibile. Queste si basano su sistemi di conversione che utilizzano l'energia chimica e la trasformano mediante sistemi che comprendono bruciatori turbine e alternatori in energia elettrica. Le centrali termoelettriche tradizionali utilizzano di solito carbone o petrolio. Il principio su cui si basa il loro funzionamento è simile a quello delle centrali idroelettriche perché in entrambi i casi si tratta di ricavare energia meccanica attraverso una turbina. Questo tipo di centrale è molto efficiente ed è in grado di restituire l'energia impiegata per costruirla nel giro di pochi mesi. Dal'altra parte è anche altamente inquinante perché i residui della combustione che vengono dispersi nell'atmosfera sono altamente tossici o comunque dannosi per l'ambiente.
Le centrali turbogas
Nelle centrali turbogas l'energia chimica del combustibile si trasforma direttamente in energia meccanica della turbina senza bisogno il ciglio del vapore. Il principio del loro funzionamento è simile a quello degli aerei a reazione. Esso sfrutta infatti la combustione del gas e l'aumento di volume. Tale aumento di volume determina la rotazione della turbina collegata con il generatore elettrico. Questo tipo di centrale è meno inquinante delle centrali termoelettriche tradizionali.
Le centrali a ciclo combinato
Il film a vapore e il cielo a gas che caratterizzano i due tipi di centrali che abbiamo esaminato vengono entrambi utilizzati nelle centrali a ciclo combinato che sono in grado di sfruttare il potere energetico residuo. In una centrale a ciclo combinato dei gas di scarico emessi dalla turbina a gas vengono convogliate all'interno di uno scambiatore di calore dove riscaldano dell'acqua nella quale produce vapore ed è in grado di mettere in moto una turbina. L'energia meccanica della turbina viene poi trasferita a un generatore. Queste centrali sono molto più convenienti delle altre due perché a parità di energia prodotta utilizzando una quantità decisamente minore di combustibile.
Le fasi
• il combustibile viene bruciato in una caldaia per produrre vapore ad alta temperatura.• Il vapore prodotto aumenta di pressione e acquista energia cinetica viene così inviato alle turbine a palette dove cede la propria energia per avviarne il moto trasformando l'energia termica in meccanica
• Una volta attraversata la turbina il vapore passa in un condensatore dove riacquista lo stato liquido e ritorno alla caldaia.
• La turbina mette in rotazione il generatore elettrico.
• l'energia elettrica prodotta e poi inviata ai trasformatori e da questi alle linee di trasmissione.
Le centrali e turbogas
L’impianto presenta alcune differenze rispetto a una centrale tradizionale:• un compressore a palette che comprime l'aria aspirata dall'atmosfera per poi inviarla nella camera.
• Una camera di combustione dove il gas genera calore. questo calore fa aumentare il volume della miscela di aria e gas combusti.
• Una turbina a palette messa in movimento perfetto dell'espansione di questa miscela.
• un generatore di corrente alternata montato sull'asse della turbina che produce energia elettrica.
• Uno più trasformatori che innalzano la tensione della corrente in modo da ridurre le perdite di energia.
le componenti di una centrale a ciclo combinato
La centrale del ciclo combinato utilizza il gas naturale come combustibile e troviamo diverse fasi:• una turbina a gas mette in movimento l'alternatore che genera energia.
• uno scambiatore di gas in cui vengono immessi gas di scarico cedono il calore all'acqua che si trasforma in vapore.
• una turbina a vapore che cede la sua energia meccanica ha un secondo generatore.
la combinazione di questi due cicli permette pertanto di aumentare il rendimento della centrale.
Domande da interrogazione
- Qual è il principio di funzionamento delle centrali termoelettriche?
- In che modo le centrali turbogas differiscono dalle centrali termoelettriche tradizionali?
- Quali sono i vantaggi delle centrali a ciclo combinato rispetto ad altri tipi di centrali?
- Quali sono le fasi principali del funzionamento di una centrale termoelettrica?
- Quali componenti caratterizzano una centrale a ciclo combinato?
Le centrali termoelettriche funzionano convertendo l'energia chimica del combustibile in energia elettrica tramite bruciatori, turbine e alternatori, simile al principio delle centrali idroelettriche.
Le centrali turbogas trasformano direttamente l'energia chimica del combustibile in energia meccanica senza l'uso del vapore, risultando meno inquinanti rispetto alle centrali termoelettriche tradizionali.
Le centrali a ciclo combinato sono più efficienti, utilizzando meno combustibile per produrre la stessa quantità di energia grazie all'uso combinato di gas e vapore.
Le fasi includono la combustione del combustibile per produrre vapore, l'invio del vapore alle turbine, la condensazione del vapore e la generazione di energia elettrica tramite un generatore.
Una centrale a ciclo combinato include una turbina a gas, uno scambiatore di calore per i gas di scarico, e una turbina a vapore, che insieme aumentano l'efficienza della centrale.
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