CENTRALI PER LA PRODUZIONE DI ENERGIA ELETTRICA
Il 30% circa delle fonti di energia è utilizzato per la produzione di energia elettrica, indispensabile per il funzionamento dei macchinari industriali, dei mezzi di trasporto, degli elettrodomestici e per l’illuminazione.Gli impianti che trasformano le diverse fonti di energia in energia elettrica si chiamano CENTRALI ELETTRICHE.
Le centrali elettriche che utilizzano le fonti esauribili sono le seguenti:
centrale termoelettrica, centrale turbogas, centrale a ciclo combinato
Le centrali elettriche che utilizzano le fonti rinnovabili o inesauribili sono le seguenti:
centrale idroelettrica, centrale solare (calore e luce), centrale eolica, centrale geotermica
CENTRALI TERMOELETTRICHE
Gasolio, Olio combustibile, gas metano.
PERCORSO DELL’ENERGIA: 1.Chimica, 2.Termica, 3.Cinetica, 4.Meccanica, 5.Elettrica.
Componenti principali - 1.Caldaia, 2.Turbina a vapore, 3.Alternatore, 4.Trasformatore, 5.Condensatore, 6.Pompa, 7.Catalizzatore, 8.Captatore di fumi, 9.Camino.
Funzionamento:
Il combustibile, bruciato nella caldaia, produce energia termica che trasforma l'acqua in vapore. Quest'ultimo fa ruotare la turbina a sua volta collegata all'alternatore che produce energia elettrica innalzata dai trasformatori elevatori. Il vapore, dopo aver ceduto la sua energia alla turbina, passa nel condensatore dove viene ritrasformato in acqua e ricondotto in caldaia attraverso la pompa di alimentazione.
VANTAGGI Si può costruire ovunque, costo dell’impianto non eccessivo, buon rendimento
SVANTAGGI Fonti esauribili, scarichi inquinanti per l’atmosfera, elevata dispersione energetica.
CENTRALI TERMOELETTRICHE A CICLO COMBINATO
Con l’espressione "ciclo combinato" si definisce l’unione di due cicli tecnologici:
1. uno compiuto da aria e gas naturale (ciclo a gas);
2. uno compiuto da acqua e vapore (ciclo a vapore).
Fonte utilizzata: olio combustibile o metano.
PERCORSO DELL’ENERGIA
Ciclo a gas: 1.Chimica, 2.Cinetica/ Termica, 3.Meccanica, 4. Elettrica.
Ciclo a vapore: 1.Termica, 2.Cinetica, 3.Meccanica, 4. Elettrica.
Componenti principali: 1.Componenti centrale termoelettrica, 2.Turbina a vapore.
Funzionamento:
Dapprima avviene il ciclo a gas della centrale TURBOGAS e successivamente i gas di scarico vengono inviati in un generatore di vapore a recupero.
Il vapore prodotto va ad alimentare una seconda turbina, collegata ad un secondo alternatore che produce energia elettrica.
VANTAGGI: Raggiunge il 55% di sfruttamento della fonte utilizzata, riducendo i consumi di combustibili e conseguente minore inquinamento.
SVANTAGGI: Fonti esauribili di origine fossile.
CENTRALE TURBOGAS
Fonte utilizzata: Gasolio, gas metano
Componenti principali: 1.Compressore, 2.Camera di combustione, 3.Turbina a gas, 4.Alternatore, 5.Trasformatore, 6.Silenziatore, 7.Camino.
Funzionamento:
Il compressore aspira, attraverso il silenziatore l’aria portandola a pressioni elevate che viene immessa nella camera di combustione assieme al combustibile.
La miscela viene incendiata e i gas prodotti si espandono in una turbina a gas che, ruotando, attiva un alternatore che genera energia elettrica.
VANTAGGI: É subito produttiva e per questo è utile nei momenti di maggiore richiesta di energia elettrica.
SVANTAGGI: Inquina molto l’atmosfera e l’energia termica dei gas combusti viene sprecata e dispersa.
CENTRALE TERMONUCLEARE
Fonte utilizzata: URANIO 235, plutonio.
PERCORSO DELL’ENERGIA: 1.Nucleare. 2 – Termica. 3.Cinetica. 4. Meccanica. 5. Elettrica.
Componenti principali:
1. Edificio e contenitore
2. Nocciolo
3. Barre di controllo
4. Circuito primario/pompa
5. Circuito secondario/pompa
6. Pressurizzatore
7. Turbina a vapore
8. Alternatore
9. Condensatore
10. Torre di raffreddamento
Funzionamento:
Nel nocciolo avviene la reazione nucleare, che produce calore assorbito dall'acqua del circuito primario (300-330°), tenuta a una pressione di circa 155 bar. Poi l'acqua scambia calore con l’acqua del secondo circuito, a una pressione di 55 bar, che ne provoca l’evaporazione, nel pressurizzatore.
Il vapore prodotto investe una turbina, collegata a un alternatore che dà energia alla rete elettrica.
VANTAGGI Il nucleare non emette CO2 e presenta un’elevata produzione di energia.
SVANTAGGI Gravi danni in caso di incidenti. I rifiuti (scorie) sono pericolosi per la vita umana. Opposizione locale delle popolazioni. Possibili bersagli del terrorismo.
CENTRALI IDROELETTRICHE
Fonte utilizzata: energia idraulica, acqua in caduta, acqua fluente
PERCORSO DELL’ENERGIA: 1-potenziale, 2-cinetica, 3 –meccanica. 4-elettrica
Componenti principali: 1. bacino, 2. diga, 3. condotte forzate, 4. turbina, 5. alternatore, 6. trasformatore.
Funzionamento:
La centrale comprende una diga, che crea un bacino idrico. L’acqua viene convogliata in condotte forzate, e tramite queste, nelle turbine che sono collegate agli alternatori che producono energia elettrica.
VANTAGGIUtilizza una fonte rinnovabile e gratuita, non è inquinante, buona produzione energetica.
SVANTAGGISi può costruire solo in condizioni ambientali adeguate, il costo dell’impianto è elevato. Impatto ambientale.
CENTRALE FOTOVOLTAICA
Fonte utilizzata: luce del sole
PERCORSO DELL’ENERGIA: 1- solare / luminosa 2 – elettrica.
Componenti principali: 1.cella, 2.modulo, 3.pannello, 4.stringa, 5.campo fotovoltaico, 6.inverter.
Funzionamento:
La luce del sole colpisce la cella fotovoltaica.
Una parte di energia è assorbita dal materiale ed alcuni elettroni, scalzati dalla loro posizione scorrono attraverso il materiale semiconduttore, producendo una corrente continua.
VANTAGGI: Utilizza una fonte inesauribile, gratuita e pulita.
Semplicità d’utilizzo e modularità dei sistemi.
SVANTAGGI: Discontinuità della fonte e costo dei componenti ancora elevato.
CENTRALE SOLARE
Fonte utilizzata: il calore del sole
PERCORSO DELL’ENERGIA : 1-Cinetica, 2- Meccanica, 3- Elettrica.
Componenti principali: 1.Eliostati, 2.Torre-Ricevitore, 3.Turbina, 4.Alternatore, 5.Trasformatore, 6.Condensatore.
Funzionamento:
La foce del fiume viene sbarrata da una diga completata da due chiuse che favoriscono l’innalzamento della massa d’acqua in tempi brevi. L’acqua passa attraverso speciali turbine a bulbo, accoppiate ad alternatori che producono corrente elettrica.
VANTAGGI: Fonte inesauribile e gratuita, basso costo di produzione, discreta quantità di energia prodotta e inquinamento atmosferico limitato.
SVANTAGGI: Discontinuità della fonte, necessita di grandi spazi, costi di produzione elevati, il fluido dei sali è facilmente infiammabile.
CENTRALI EOLICHE
Fonte utilizzata: vento
PERCORSO DELL’ENERGIA : 1-Cinetica, 2-Meccanica, 3 –Elettrica.
Componenti principali: 1.Torre, 2.Rotore, 3.Supporto-Cuscinetto, 4.Anemometro, 5.Moltiplicatore di giri, 6.Alternatore, 7.Sistema di controllo.
Funzionamento:
Un impianto eolico è costituito da un gruppo di aerogeneratori connessi fra loro elettricamente. Gli aerogeneratori sono costituiti da una navicella, alla quale e' connesso un rotore che gira e aziona un moltiplicatore di giri che a sua volta è collegato all’alternatore.
VANTAGGIUtilizza una fonte inesauribile, non inquina l’atmosfera, può produrre quote significative di energia.
SVANTAGGI L’impianto occupa grandi spazi, provoca emissioni acustiche ed interferenze elettromagnetiche.
CENTRALE MAREOMOTRICE
Fonte utilizzata: maree.
PERCORSO DELL’ENERGIA: 1- Cinetica, 2- Meccanica, 3- Elettrica.
Componenti principali: 1.Diga di sbarramento, 2.Chiuse, 3.Turbine a bulbo, 4. Alternatore, 5.Trasformatore.
Funzionamento:
La foce del fiume viene sbarrata da una diga completata da due chiuse che favoriscono l’innalzamento della massa d’acqua in tempi brevi. L’acqua passa attraverso speciali turbine a bulbo, accoppiate ad alternatori che producono corrente elettrica.
VANTAGGIProduce una discreta quantità di energia, usa una fonte inesauribile e non inquinante.
SVANTAGGIfonte di energia limitata alle regioni costiere con sufficiente escursione da marea, costi di realizzazione molto elevati.
CENTRALI GEOTERMICHE
Fonte utilizzata: fluidi geotermici, soffioni boraciferi.
PERCORSO DELL’ENERGIA: 1 -Termica/Cinetica, 2 – Meccanica, 3 – Elettrica.
Componenti principali: 1.Pozzi di estrazione, 2.Turbina a vapore, 3.Torre di raffreddamento, 4. Alternatore, 5.Trasformatore, 6.Condensatore, 7. Pompa, 8. Pozzo di reiniezione.
Funzionamento:
Dal sottosuolo, i vapori sono convogliati nei vapordotti, ed inviati alla turbina, collegata all'alternatore che produce energia elettrica alternata.
Il vapore uscente dalla turbina viene riportato alla stato liquido in un condensatore, mentre i gas incondensabili, vengono dispersi nell'atmosfera.
La torre di raffreddamento consente di raffreddare l'acqua prodotta dalla condensazione.
VANTAGGI: Fonte inesauribile e gratuita, basso costo di produzione, discreta quantità di energia prodotta e inquinamento atmosferico limitato.
SVANTAGGI: Si può costruire solo dove sono presenti i fluidi geotermici.
TERMOVALORIZZATORE
Impianto complesso che brucia i rifiuti e utilizza il calore ottenuto per produrre energia elettrica. Inoltre, il vapore residuo, a bassa temperatura, può essere convogliato in una rete di Teleriscaldamento.
VANTAGGI: Elimina rifiuti e contemporaneamente produce energia elettrica e riscaldamento domestico.
SVANTAGGI: Produce inquinamento atmosferico.
TELERISCALDAMENTO
Il teleriscaldamento è un sistema che permette di riscaldare le abitazioni sfruttando il calore residuo delle centrali termoelettriche, di impianti industriali e dei termovalorizzatori che altrimenti andrebbe disperso.
VANTAGGI: Recupera energia termica che andrebbe dispersa. Si risparmia combustibili e si riduce l’inquinamento dell’aria.
SVANTAGGI: La realizzazione della rete di tubazioni crea notevoli disagi alla circolazione.
IMPIANTO A BIOGAS
L’impianto a biogas recupera gas dalla fermentazione anaerobica delle biomasse (rifiuti organici).
VANTAGGI:Non inquina e consente la trasformazione dei rifiuti organici in biogas.
I residui della fermentazione sono fanghi che si possono utilizzare come fertilizzanti.
SVANTAGGI: In alcune situazioni genera odori sgradevoli.
Il 30% circa delle fonti di energia è utilizzato per la produzione di energia elettrica, indispensabile per il funzionamento dei macchinari industriali, dei mezzi di trasporto, degli elettrodomestici e per l’illuminazione.Gli impianti che trasformano le diverse fonti di energia in energia elettrica si chiamano CENTRALI ELETTRICHE.
Le centrali elettriche che utilizzano le fonti esauribili sono le seguenti:
centrale termoelettrica, centrale turbogas, centrale a ciclo combinato
Le centrali elettriche che utilizzano le fonti rinnovabili o inesauribili sono le seguenti:
centrale idroelettrica, centrale solare (calore e luce), centrale eolica, centrale geotermica
CENTRALI TERMOELETTRICHE
Gasolio, Olio combustibile, gas metano.
PERCORSO DELL’ENERGIA: 1.Chimica, 2.Termica, 3.Cinetica, 4.Meccanica, 5.Elettrica.
Componenti principali - 1.Caldaia, 2.Turbina a vapore, 3.Alternatore, 4.Trasformatore, 5.Condensatore, 6.Pompa, 7.Catalizzatore, 8.Captatore di fumi, 9.Camino.
Funzionamento:
Il combustibile, bruciato nella caldaia, produce energia termica che trasforma l'acqua in vapore. Quest'ultimo fa ruotare la turbina a sua volta collegata all'alternatore che produce energia elettrica innalzata dai trasformatori elevatori. Il vapore, dopo aver ceduto la sua energia alla turbina, passa nel condensatore dove viene ritrasformato in acqua e ricondotto in caldaia attraverso la pompa di alimentazione.
VANTAGGI Si può costruire ovunque, costo dell’impianto non eccessivo, buon rendimento
SVANTAGGI Fonti esauribili, scarichi inquinanti per l’atmosfera, elevata dispersione energetica.
CENTRALI TERMOELETTRICHE A CICLO COMBINATO
Con l’espressione "ciclo combinato" si definisce l’unione di due cicli tecnologici:
1. uno compiuto da aria e gas naturale (ciclo a gas);
2. uno compiuto da acqua e vapore (ciclo a vapore).
Fonte utilizzata: olio combustibile o metano.
PERCORSO DELL’ENERGIA
Ciclo a gas: 1.Chimica, 2.Cinetica/ Termica, 3.Meccanica, 4. Elettrica.
Ciclo a vapore: 1.Termica, 2.Cinetica, 3.Meccanica, 4. Elettrica.
Componenti principali: 1.Componenti centrale termoelettrica, 2.Turbina a vapore.
Funzionamento:
Dapprima avviene il ciclo a gas della centrale TURBOGAS e successivamente i gas di scarico vengono inviati in un generatore di vapore a recupero.
Il vapore prodotto va ad alimentare una seconda turbina, collegata ad un secondo alternatore che produce energia elettrica.
VANTAGGI: Raggiunge il 55% di sfruttamento della fonte utilizzata, riducendo i consumi di combustibili e conseguente minore inquinamento.
SVANTAGGI: Fonti esauribili di origine fossile.
CENTRALE TURBOGAS
Fonte utilizzata: Gasolio, gas metano
Componenti principali: 1.Compressore, 2.Camera di combustione, 3.Turbina a gas, 4.Alternatore, 5.Trasformatore, 6.Silenziatore, 7.Camino.
Funzionamento:
Il compressore aspira, attraverso il silenziatore l’aria portandola a pressioni elevate che viene immessa nella camera di combustione assieme al combustibile.
La miscela viene incendiata e i gas prodotti si espandono in una turbina a gas che, ruotando, attiva un alternatore che genera energia elettrica.
VANTAGGI: É subito produttiva e per questo è utile nei momenti di maggiore richiesta di energia elettrica.
SVANTAGGI: Inquina molto l’atmosfera e l’energia termica dei gas combusti viene sprecata e dispersa.
CENTRALE TERMONUCLEARE
Fonte utilizzata: URANIO 235, plutonio.
PERCORSO DELL’ENERGIA: 1.Nucleare. 2 – Termica. 3.Cinetica. 4. Meccanica. 5. Elettrica.
Componenti principali:
1. Edificio e contenitore
2. Nocciolo
3. Barre di controllo
4. Circuito primario/pompa
5. Circuito secondario/pompa
6. Pressurizzatore
7. Turbina a vapore
8. Alternatore
9. Condensatore
10. Torre di raffreddamento
Funzionamento:
Nel nocciolo avviene la reazione nucleare, che produce calore assorbito dall'acqua del circuito primario (300-330°), tenuta a una pressione di circa 155 bar. Poi l'acqua scambia calore con l’acqua del secondo circuito, a una pressione di 55 bar, che ne provoca l’evaporazione, nel pressurizzatore.
Il vapore prodotto investe una turbina, collegata a un alternatore che dà energia alla rete elettrica.
VANTAGGI Il nucleare non emette CO2 e presenta un’elevata produzione di energia.
SVANTAGGI Gravi danni in caso di incidenti. I rifiuti (scorie) sono pericolosi per la vita umana. Opposizione locale delle popolazioni. Possibili bersagli del terrorismo.
CENTRALI IDROELETTRICHE
Fonte utilizzata: energia idraulica, acqua in caduta, acqua fluente
PERCORSO DELL’ENERGIA: 1-potenziale, 2-cinetica, 3 –meccanica. 4-elettrica
Componenti principali: 1. bacino, 2. diga, 3. condotte forzate, 4. turbina, 5. alternatore, 6. trasformatore.
Funzionamento:
La centrale comprende una diga, che crea un bacino idrico. L’acqua viene convogliata in condotte forzate, e tramite queste, nelle turbine che sono collegate agli alternatori che producono energia elettrica.
VANTAGGIUtilizza una fonte rinnovabile e gratuita, non è inquinante, buona produzione energetica.
SVANTAGGISi può costruire solo in condizioni ambientali adeguate, il costo dell’impianto è elevato. Impatto ambientale.
CENTRALE FOTOVOLTAICA
Fonte utilizzata: luce del sole
PERCORSO DELL’ENERGIA: 1- solare / luminosa 2 – elettrica.
Componenti principali: 1.cella, 2.modulo, 3.pannello, 4.stringa, 5.campo fotovoltaico, 6.inverter.
Funzionamento:
La luce del sole colpisce la cella fotovoltaica.
Una parte di energia è assorbita dal materiale ed alcuni elettroni, scalzati dalla loro posizione scorrono attraverso il materiale semiconduttore, producendo una corrente continua.
VANTAGGI: Utilizza una fonte inesauribile, gratuita e pulita.
Semplicità d’utilizzo e modularità dei sistemi.
SVANTAGGI: Discontinuità della fonte e costo dei componenti ancora elevato.
CENTRALE SOLARE
Fonte utilizzata: il calore del sole
PERCORSO DELL’ENERGIA : 1-Cinetica, 2- Meccanica, 3- Elettrica.
Componenti principali: 1.Eliostati, 2.Torre-Ricevitore, 3.Turbina, 4.Alternatore, 5.Trasformatore, 6.Condensatore.
Funzionamento:
La foce del fiume viene sbarrata da una diga completata da due chiuse che favoriscono l’innalzamento della massa d’acqua in tempi brevi. L’acqua passa attraverso speciali turbine a bulbo, accoppiate ad alternatori che producono corrente elettrica.
VANTAGGI: Fonte inesauribile e gratuita, basso costo di produzione, discreta quantità di energia prodotta e inquinamento atmosferico limitato.
SVANTAGGI: Discontinuità della fonte, necessita di grandi spazi, costi di produzione elevati, il fluido dei sali è facilmente infiammabile.
CENTRALI EOLICHE
Fonte utilizzata: vento
PERCORSO DELL’ENERGIA : 1-Cinetica, 2-Meccanica, 3 –Elettrica.
Componenti principali: 1.Torre, 2.Rotore, 3.Supporto-Cuscinetto, 4.Anemometro, 5.Moltiplicatore di giri, 6.Alternatore, 7.Sistema di controllo.
Funzionamento:
Un impianto eolico è costituito da un gruppo di aerogeneratori connessi fra loro elettricamente. Gli aerogeneratori sono costituiti da una navicella, alla quale e' connesso un rotore che gira e aziona un moltiplicatore di giri che a sua volta è collegato all’alternatore.
VANTAGGIUtilizza una fonte inesauribile, non inquina l’atmosfera, può produrre quote significative di energia.
SVANTAGGI L’impianto occupa grandi spazi, provoca emissioni acustiche ed interferenze elettromagnetiche.
CENTRALE MAREOMOTRICE
Fonte utilizzata: maree.
PERCORSO DELL’ENERGIA: 1- Cinetica, 2- Meccanica, 3- Elettrica.
Componenti principali: 1.Diga di sbarramento, 2.Chiuse, 3.Turbine a bulbo, 4. Alternatore, 5.Trasformatore.
Funzionamento:
La foce del fiume viene sbarrata da una diga completata da due chiuse che favoriscono l’innalzamento della massa d’acqua in tempi brevi. L’acqua passa attraverso speciali turbine a bulbo, accoppiate ad alternatori che producono corrente elettrica.
VANTAGGIProduce una discreta quantità di energia, usa una fonte inesauribile e non inquinante.
SVANTAGGIfonte di energia limitata alle regioni costiere con sufficiente escursione da marea, costi di realizzazione molto elevati.
CENTRALI GEOTERMICHE
Fonte utilizzata: fluidi geotermici, soffioni boraciferi.
PERCORSO DELL’ENERGIA: 1 -Termica/Cinetica, 2 – Meccanica, 3 – Elettrica.
Componenti principali: 1.Pozzi di estrazione, 2.Turbina a vapore, 3.Torre di raffreddamento, 4. Alternatore, 5.Trasformatore, 6.Condensatore, 7. Pompa, 8. Pozzo di reiniezione.
Funzionamento:
Dal sottosuolo, i vapori sono convogliati nei vapordotti, ed inviati alla turbina, collegata all'alternatore che produce energia elettrica alternata.
Il vapore uscente dalla turbina viene riportato alla stato liquido in un condensatore, mentre i gas incondensabili, vengono dispersi nell'atmosfera.
La torre di raffreddamento consente di raffreddare l'acqua prodotta dalla condensazione.
VANTAGGI: Fonte inesauribile e gratuita, basso costo di produzione, discreta quantità di energia prodotta e inquinamento atmosferico limitato.
SVANTAGGI: Si può costruire solo dove sono presenti i fluidi geotermici.
TERMOVALORIZZATORE
Impianto complesso che brucia i rifiuti e utilizza il calore ottenuto per produrre energia elettrica. Inoltre, il vapore residuo, a bassa temperatura, può essere convogliato in una rete di Teleriscaldamento.
VANTAGGI: Elimina rifiuti e contemporaneamente produce energia elettrica e riscaldamento domestico.
SVANTAGGI: Produce inquinamento atmosferico.
TELERISCALDAMENTO
Il teleriscaldamento è un sistema che permette di riscaldare le abitazioni sfruttando il calore residuo delle centrali termoelettriche, di impianti industriali e dei termovalorizzatori che altrimenti andrebbe disperso.
VANTAGGI: Recupera energia termica che andrebbe dispersa. Si risparmia combustibili e si riduce l’inquinamento dell’aria.
SVANTAGGI: La realizzazione della rete di tubazioni crea notevoli disagi alla circolazione.
IMPIANTO A BIOGAS
L’impianto a biogas recupera gas dalla fermentazione anaerobica delle biomasse (rifiuti organici).
VANTAGGI:Non inquina e consente la trasformazione dei rifiuti organici in biogas.
I residui della fermentazione sono fanghi che si possono utilizzare come fertilizzanti.
SVANTAGGI: In alcune situazioni genera odori sgradevoli.
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