Le centrali elettriche

1. La Centrale Termoelettrica
La Centrale a Turbogas
La Centrale a Ciclo Combinato
La Centrale Elettronucleare
Minitest

2. LA CENTRALE TERMOELETTRICA
Una centrale termoelettrica è un impianto che usa i combustibili fossili per
produrre energia elettrica.
1. CALDAIA – Il combustibile fossile, stoccato in grandi serbatoi, viene bruciato e
sprigiona sotto forma di energia termica tutta la sua energia chimica.
2. SERPENTINA – All’interno della caldaia c’è una tubatura a serpentina nella
quale circola acqua che passa allo stato di vapore, ad alta temperatura e
pressione, dotato di una grande energia cinetica.
3. TURBINA – Il vapore in pressione giunge alle pale di una turbina, mettendola
in movimento: l’energia cinetica viene trasformata in energia meccanica.
4. ALTERNATORE – La turbina trasmette il suo movimento all’alternatore, che
trasforma l’energia meccanica trasmessa in energia elettrica.
5. TRASFORMATORE – L’energia elettrica prodotta dall’alternatore è trasmessa al
trasformatore, che ne innalza la tensione prima di immetterla nella rete di
distribuzione.
6. CONDENSATORE – Il vapore che esce dalla turbina è riportato allo stato liquido
nel condensatore, in modo da essere reintrodotto nella caldaia per iniziare
nuovamente il ciclo.
7. CAMINO – I fumi provocati dalla combustione vengono espulsi attraverso il
camino, dopo essere stati filtrati per eliminare i residui più inquinanti.
ENERGIA
CHIMICA
•All’interno della caldaia l’energia
chimica del combustibile diventa
energia termica.
ENERGIA
TERMICA
•L’energia termica trasforma
l’acqua in vapore, che si muove
ad alta velocità, quindi con
grande energia cinetica
ENERGIA
CINETICA
•L’energia cinetica del vapore
fa muovere le pale della
turbina, che, a loro volta,
mettono in funzione
l’alternatore
ENERGIA
MECCANICA
•L’energia meccanica
prodotta dalle turbine
viene trasformata in
energia elettrica
dall’alternatore.
ENERGIA
ELETTRICA

3. LA CENTRALE A TURBOGAS
Le centrali a turbogas sono centrali termoelettriche in cui si sfrutta direttamente
l’energia prodotta dalla combustione di metano o gasolio e funzionano senza la
caldaia per trasformare acqua in vapore e senza condensatore per ritrasformare il
vapore in acqua. Le parti fondamentali di una centrale a turbogas sono:
 Compressore: aspira aria dall’atmosfera, la comprime e la invia alla camera di
combustione;
 Camera di combustione: dove avviene la combustione fra l’aria e un
combustibile (metano o gasolio);
 Turbina a gas: la miscela di aria e gas ad alta temperatura entra in turbina
dove l’espansione dei gas mette in movimento le pale del rotore, che a sua volta
mette in rotazione l’alternatore producendo elettricità.
LA CENTRALE A CICLO COMBINATO
Le centrali a ciclo combinato sono centrali termoelettriche a turbogas con
l’aggiunta del Generatore di Vapore a Recupero: i gas che attraversano la turbina
a gas vengono inviati nei generatori di vapore di recupero, nei quali quasi tutto il
loro calore (da 500 °C a 110 °C) viene ceduto all'acqua della caldaia, che diventa
vapore surriscaldato. Il vapore poi genera il movimento della turbina a vapore, allo
stesso modo della centrale termoelettrica.
Quindi, in una centrale a ciclo combinato si produce energia elettrica attraverso
due processi diversi ma collegati:
1) Gruppo Turbogas con compressore, camera di combustione, turbina a gas,
alternatore, trasformatore;
2) Gruppo Vapore con generatore di vapore a recupero, turbina a vapore,
alternatore, trasformatore.
In questo modo, consumando la stessa quantità di combustibile (metano o gasolio),
si riesce a produrre quasi il doppio di energia elettrica.
ENERGIA
CHIMICA
•All’interno della camera di combustione
chimica del combustibile diventa
energia termica e cinetica.
ENERGIA
CINETICA
•L’energia cinetica della miscela
fa muovere le pale della turbina,
che, a loro volta, mettono in
funzione l’alternatore
ENERGIA
MECCANICA
•L’energia meccanica
prodotta dalle turbine
viene trasformata in
energia elettrica
dall’alternatore.
ENERGIA
ELETTRICA

4. LA CENTRALE ELETTRONUCLEARE
Una centrale elettronucleare è un impianto che usa elementi radioattivi per la
produzione di energia elettrica, analogamente alle centrali termoelettriche, ma il
calore per vaporizzare l’acqua viene prodotto attraverso la fissione nucleare. I
componenti principali sono:
1. NOCCIOLO – Qui avviene la fissione e il materiale radioattivo sprigiona sotto
forma di energia termica tutta la sua energia chimica (nucleare).
2. REATTORE – All’interno del reattore c’è uno scambiatore di calore nel quale
circola acqua, che passa allo stato di vapore ad alta temperatura e pressione,
dotato di una grande energia cinetica.
3. TURBINA – Il vapore in pressione giunge alle pale di una turbina, mettendola
in movimento: l’energia cinetica viene trasformata in energia meccanica.
4. ALTERNATORE – La turbina trasmette il suo movimento all’alternatore, che
trasforma l’energia meccanica trasmessa in energia elettrica.
5. TRASFORMATORE – L’energia elettrica prodotta dall’alternatore è trasmessa al
trasformatore, che ne innalza la tensione prima di immetterla nella rete di
distribuzione.
6. CONDENSATORE – Il vapore che esce dalla turbina è riportato allo stato liquido
nel condensatore, in modo da essere reintrodotto nella caldaia per iniziare
nuovamente il ciclo.
Trasformazioni energetiche
ENERGIA
CHIMICA
(NUCLEARE)
•All’interno del nocciolo l’energia
nucleare dell’uranio (combustibile)
diventa energia termica.
ENERGIA
TERMICA
•L’energia termica trasforma l’acqua in
vapore, che si muove ad alta velocità,
quindi con grande energia cinetica
ENERGIA
CINETICA
•L’energia cinetica del vapore fa
muovere le pale della turbina,
che, a loro volta, mettono in
funzione l’alternatore
ENERGIA
MECCANICA
•L’energia meccanica
prodotta dalle turbine viene
trasformata in energia
elettrica dall’alternatore.
ENERGIA
ELETTRICA

5. MINITEST
1) Quale differenza c’è tra la corrente alternata e la corrente continua?
2) Se il circuito primario di un trasformatore ha 500 spire e quello secondario 4000
spire, qual è la corrente di uscita se la corrente in ingresso è pari a 800 V?
3) In quale macchina della centrale termoelettrica avviene la trasformazione da
energia cinetica ad energia meccanica?
4) Quali macchine sono presenti in una centrale a turbogas rispetto ad una
centrale termoelettrica? Per quale motivo esiste questa differenza?
5) Quali macchine sono presenti in una centrale a ciclo combinato rispetto ad
una centrale a turbogas? Cosa comporta questa differenza?
6) Cosa avviene nel reattore e nel nocciolo di una centrale nucleare?
7) Quali sono gli elementi in comune e le differenze tra una centrale
termoelettrica ed una centrale nucleare?
8) Perché si può dire che l’energia nucleare è un’energia pulita?
9) Quali sono i problemi ambientali legati alla produzione di energia elettrica da
centrali nucleari?