Come funziona una Centrale Termoelettrica? Ciclo di Rankine e Secondo Principio della Termodinamica

JAES is a company specialized in the maintenance of industrial plants with a customer support at 360 degrees, from the technical advice to maintenance, until final delivery of the industrial spare parts.

Una centrale Termoelettrica è un impianto di grandi dimensioni che trasforma l’energia termica in energia elettrica usando l'acqua come fluido di lavoro.
Grazie alla loro produzione di elettricità possiamo accendere le luci e far funzionare tutti gli elettrodomestici delle nostre case, garantendoci molte comodità.

È nel 1882, durante la seconda rivoluzione industriale, che a New York venne costruita la prima centrale termoelettrica per rifornire la prima rete di illuminazione pubblica al mondo.
Da li si diede avvio alla produzione commerciale di energia elettrica che continua ancora oggi con gli stessi principi, provvedendo alla maggior parte della domanda mondiale di elettricità.

In questo video vedremo come una centrale termoelettrica a carbone raggiunge questo obiettivo.

Jaes, impegnata da oltre 10 anni nel settore delle forniture industriali, è diventata il partner di riferimento per alcune delle più importanti aziende appartenenti al campo della produzione di energia elettrica.

Prima di tutto bisogna aumentare la temperatura dell’acqua, e per questo esistono vari tipi di combustibile, (come gas naturale, fissione nucleare, carbon fossile) o anche fonti energetiche rinnovabili (come il calore terrestre e l'irraggiamento solare).

Nel nostro esempio possiamo vedere che il carbone polverizzato, viene bruciato all’interno di un tipo di caldaia chiamata "caldaia a tubi d'acqua"

Qui l'acqua cattura energia dai fumi di combustione passando inizialmente in un economizzatore, (uno scambiatore di calore che la preriscalda), e viene poi inviata alla base del bruciatore dove salendo nelle serpentine riceve molta energia e si trasforma in vapore.

Il vapore, ad alta pressione e temperatura, viene inviato dal corpo cilindrico allo stadio successivo, la turbina a vapore.

Essa è composta da tre unità, alta, media e bassa pressione, poichè il vapore perde pressione e temperature man mano che cede energia alle pale che così possono ruotare a gran velocità.

Questa energia meccanica viene inviata ad un albero collegato a un generatore di energia elettrica che grazie ai trasformatori la immette nella rete elettrica.

Il vapore di scarto della turbina viene inviato ad un condensatore che con un flusso d’acqua fredda, che può essere presa da un lago, un fiume o come in questo caso l'atmosfera stessa, (utilizzando le tipiche torri di raffreddamento), abbassa la temperatura del vapore fino a farlo tornare allo stato liquido.

Ora una pompa idraulica aumenta la pressione dell’acqua per poter essere inviata di nuovo alla caldaia.

Questo processo viene chiamato Ciclo di Rankine e può ripetersi per fornire una costante produzione di energia elettrica.
Ma come si può rendere questo sitema più efficiente?

(Pubblicità sito Jaes)

Per aumentare l’afficienza si ricorre al Ciclo di Rankine a vapore surriscaldato.
La tecnica consiste nel surriscaldare ulteriormente il vapore nella caldaia fino ai massimi limiti fisici dell’impianto, infatti secondo il secondo principio della termodinamica, maggiore è la temperatura della fonte di calore, più efficiente sarà il ciclo, come possiamo vedere anche nel teorema di Carnot.

Un secondo miglioramento consiste nell’interviene sull’alimentazione della turbina a vapore, questo processo prende il nome di ri-surriscaldamento.
Come abbiamo detto, la temperatura del vapore diminuisce mentre scorre lungo la turbina, per questo il vapore in uscita dalla sezione di alta pressione è riportato in caldaia, dove viene nuovamente riportato in condizioni surriscaldate. Il vapore poi rientra nella sezione di media pressione, in cui continua l'espansione. È anche possibile più di un ri-surriscaldamento.

Un problema che si presenta nell’impianto sono le infiltrazioni di aria atmosferica che si sviluppano per gli effetti di risucchio che hanno turbina a vapore e pompa idraulica.
Questi gas rovinano nel tempo la caldaia e per rimuoverli, parte del vapore che esce dalla turbina e tutta l’acqua proveniente dalla pompa idraulica vengono inviati in un degasatore termico.
Per il processo di rimozione dei gas, l’acqua deve riscaldarsi, questo quando poi viene inviata alla caldaia è già preriscaldata, migliorando ulteriormente l’efficienza della centrale termoelettrica.

Il problema piu grande delle centrali a combustibili fossili è l’impatto negativo che hanno sull'ambiente, rilasciando anidride carbonica, gas a effetto serra, acidi e particolato in grande quantità.

[Jaescompany]

Grazie ai ragazzi di Inside Web Company!

[pietrosmanio]

Scusate, c'è un video di jaes su com'è fatto un generatore? Mi piacerebbe vederlo

[andreabelingardi]

grazie, è interessante. avrei alcune domende: a quale pressione avviene la condensazione?. la condensazione può avvenire anche con l'acqua per il teleriscaldamento. la pressione cambia?, ma come si fa in estate e /o di notte? bisogna prevedere due metodi per la condensazione? Grazie

[alemaximus]

dovreste fare un video sull energia termonucleare

[davidesfondrini]

perchè il vapore lo fanno tornare allo stato liquido con il condensatore? per riportarlo ad alta temperatura serve + energia? ringrazio adesso chi me lo spiega.

[elislimaj]

Mi sembra di aver gia sentito la tua voce, sei forse uno dei ragazzi del fuoco di prometeo ?