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Petrolio, carbone, gas naturale. Tutte queste fonti hanno lunghi periodi di rigenerazione molto superiori ai tassi di consumo che ne condizioneranno l’uso attuale e futuro.

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Le fonti energetiche: Energia da Fossili - Paola Girdinio -

L’energia da fossili ha iniziato ad essere sfruttata in volume nel corso del XVIII secolo, con la rivoluzione industriale.
Le fonti fossili (carbone di vari tipi, petrolio e derivati, GAS NATURALE) hanno subito assunto una grande importanza, perché forniscono un’energia molto “concentrata”, e quindi di sfruttamento assai economico.
Per contro, si tratta di risorse “non RINNOVABILI”, che nei primi anni di utilizzo hanno causato significativi problemi ambientali, e che nel loro utilizzo producono ANIDRIDE CARBONICA (attualmente soggetta ai vincoli derivanti dal PROTOCOLLO DI KYOTO).
In ogni caso per alcuni impieghi, come ad esempio i trasporti su gomma, navi ed aerei, sono a tutt’oggi la fonte energetica elettiva.

Per la produzione di energia elettrica, oggi sono impiegati tre tipi principali di centrali termiche:

• impianti “a vapore”
• impianti “a turbogas”
• impianti “a CICLO COMBINATO

I primi sono impiegati nella classica centrale termica di una trentina di anni fa: si sfrutta l’energia termica contenuta in un COMBUSTIBILE FOSSILE (che può essere carbone, olio combustibile o GAS NATURALE), che viene usata per portare dell’acqua all’ebollizione in una caldaia.
Il vapore ottenuto viene fatto evolvere in una macchina, la “turbina a vapore”, alla quale cede la sua energia.
La turbina fa ruotare un generatore elettrico, e l’energia risultante è immessa in rete.
Il vapore scaricato dalla turbina viene ritrasformato in acqua nel condensatore, che cede calore all’ambiente.
L’acqua viene in seguito inviata nuovamente in caldaia e il ciclo continua.
Questo tipo di centrale è normalmente impiegato per potenze rilevanti.
E’ preferibile farle funzionare a potenza abbastanza costante, e comunque le manovre devono essere lente.
Inoltre se per un qualsiasi motivo dovessero andare fuori servizio, per il ripristino occorrono parecchie ore.

I secondi sono impiegati in centrali di potenza più modesta: si sfrutta l’energia termica contenuta in un COMBUSTIBILE FOSSILE (normalmente gas, più raramente olio combustibile), che serve per riscaldare dell’aria compressa.
L’aria calda viene fatta evolvere in una macchina, la “turbina a gas”, alla quale cede la sua energia.
La turbina fa ruotare un generatore elettrico, oltre al compressore dell’aria, e l’energia netta è immessa in rete.
La loro potenza può essere regolata facilmente e velocemente.
In ogni caso le migliori prestazioni in termini di rendimento si ottengono in condizioni di esercizio prossime a quelle nominali (le massime previste in sede di progetto).

I terzi, cioè le “centrali a CICLO COMBINATO” sono centrali ottenute dalla combinazione virtuosa di una centrale a turbogas ed una a vapore: in sostanza si brucia combustibile in un impianto a turbogas; i gas esausti della turbina a gas sono sufficientemente caldi per essere portati ad una specie di caldaia, detta “scambiatore di calore a recupero”, nella quale viene fatta bollire dell’acqua.
Il vapore evolve in una seconda turbina, a vapore, che immette anch’essa energia elettrica in rete.
In pratica hanno rendimento assai migliore sia degli impianti a vapore semplici, sia dei turbogas semplici, perché massimizzano il rendimento del ciclo termico, sfruttando la parte ad alta temperatura del ciclo con un impianto a gas (un impianto a vapore non sopporterebbe tali temperature), e sfrutta la parte a bassa temperatura del ciclo con un impianto a vapore (evitando di sprecare una significativa energia come invece farebbe l’impianto a turbogas puro).

Attualmente una novità assai interessante è costituita dalla gassificazione: sebbene tutti gli impianti siano dotati di abbattitori degli inquinanti, attualmente di elevata qualità, (filtri, per le polveri; DENOx per i composti azotati, DESOx per i composti solforosi), il carbone presenta tuttora i maggiori problemi.
Un modo per minimizzarli è la gassificazione, cioè un trattamento che trasforma preventivamente il carbone in gas combustibile, e poi brucia tale gas, anziché carbone polverizzato come nella combustione tradizionale.

Un’altra interessante prospettiva è la COGENERAZIONE.
Tutti i cicli termici sono caratterizzati dall’impossibilità teorica di convertire integralmente l’energia termica in lavoro utile.
L’uovo di Colombo è considerare il calore normalmente disperso nell’ambiente come energia utile (per usi industriali, riscaldamento domestico, acquacoltura, etc.) e non come uno scarto di lavorazione.
Questa tecnica ha la necessità che la centrale non sia molto distante dall’utenza finale; quindi non può essere impiegata quando le centrali siano viste come un impianto impattante da tenere a rilevante distanza.