Centrale termoelettrica: differenze tra le versioni

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[[Immagine:Power plant Voerde.jpg|thumb|300px|Centrale termoelettrica a carbone tedesca]]

Una '''centrale termoelettrica''' è un impianto per la produzione di [[energia elettrica]] tramite il [[vapore]] e/o tramite gas. Essa è divisa in tre elementi essenziali: la [[caldaia]], la [[turbina]] e l'[[alternatore]].

== Il ciclo ==

Il ciclo delle centrali comincia dall'[[acqua]]. L'acqua che successivamente diverrà vapore in caldaia necessita di un trattamento chimico di demineralizzazione. La [[demineralizzazione]] è essenziale per preservare il funzionamento e la durata nel tempo delle tubazioni, ma soprattutto delle pale della turbina.

=== La [[demineralizzazione]] dell'acqua ===

L'acqua usata nei cicli delle centrali termoelettriche può essere sia acqua di mare che acqua dolce di [[falda]] o di [[fiume]]. In base alla provenienza essa subirà un diverso pretrattamento che nel caso di acqua salata prende il nome di dissalamento: il caso che prendiamo in esame esclude l'acqua salata.

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Per eliminare la durezza permanente è necessario agire tramite un trattamento con resine ioniche, cationiche e lettomisto. Il processo descritto nella voce [[demineralizzazione]], consente la completa e certa eliminazione delle impurità, permettendo a questo punto di inserire l'acqua nel ciclo di alimento.

=== Trasformazione dell'acqua in vapore ===

Prima di entrare nella caldaia, l'acqua di alimento subisce una serie di passaggi di preriscaldamento onde aumentare la sua [[temperatura]]. Unico passaggio obbligato è la degasazione tramite torretta degasante, l'acqua immessa dall'alto viene investita dal passaggio di vapore [[scambio in controcorrente|in controcorrente]] per eliminare eventuali residui di [[gas]] e [[ossigeno]] molecolare eventualmente presenti. Successivamente la [[pompa]] di alimentazione immetterà l'acqua in caldaia.

Nella maggior parte delle centrali sono presenti diversi (fino a dieci) [[rigeneratore|rigeneratori]], ovvero, scambiatori di calore nei quali vapore parzialmente espanso, spillato in bassa pressione, preriscalda l'acqua di alimento (fino a 300 300 °[[Celsius|C]] e oltre), aumentando sensibilmente il rendimento complessivo della centrale.

In caldaia l'acqua ha una temperatura e una [[pressione]] variabile in base al tipo di generatore di vapore e alle esigenze di impianto. Il [[calore]] sviluppato dalla [[combustione]] dei [[bruciatore|bruciatori]] permette di aumentare l'[[entalpia]] dell'acqua, onde ottenere [[vapore surriscaldato]]. Il vapore surriscaldato può a questo punto essere utilizzato per l'espansione in turbina.

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I cicli di surriscaldamento, allo stato della tecnologia attuale, arrivano ad un massimo di tre. Ogni ciclo eleva la temperatura media di funzionamento dell'impianto e il suo rendimento termodinamico.

=== Dal vapore all'energia elettrica ===

Il vapore surriscaldato immesso in turbina trasforma la sua energia termica, ossia la sua [[entalpia]] in [[Lavoro (fisica)|lavoro]] e quindi in energia meccanica di movimento. Il moto della turbina, unita ad un alternatore consente la generazione di [[energia elettrica]].

Il vapore che ha lavorato in tutti i vari stadi di palettature della turbina si scarica in sotto vuoto in un [[condensatore (tecnologie chimiche)|condensatore]]. Nel condensatore, il vapore condensa in acqua che verrà reimmessa in ciclo grazie a delle pompe di estrazione.

== La tecnologia del ciclo combinato gas-vapore ==

{{vedi anche|Centrale a ciclo combinato}}

[[Immagine:COGAS-diagram.png|thumb|300px|Schema di una centrale elettrica a ciclo combinato]]

Nell'intento di aumentare il rendimento energetico delle centrali termoelettriche si sta diffondendo negli ultimi anni l'uso dei cicli combinati gas-vapore. Il ciclo combinato gas-vapore si basa su di un turbogas composto da un compressore, calettato alla turbina e all'alternatore, che immette l'aria comburente, prelevata dall'atmosfera, nella camera di combustione. La miscela aria-gas immessa brucia nella camera di combustione ed i fumi di scarico vengono utilizzati per ottenere lavoro meccanico in turbina. Una successiva caldaia a recupero utilizza gli stessi fumi caldi uscenti dalla turbina per generare vapore che viene in seguito fatto espandere in una turbina a vapore generando ulteriore lavoro. In genere le centrali a ciclo combinato hanno il vantaggio di un minor impatto ambientale in termini di emissioni, poiché sfruttano combustibili leggeri quali gas [[metano]] o [[gasolio]] oltre che un minor utilizzo di acqua per la condensazione.

Inoltre hanno un rendimento molto più alto delle centrali termoelettriche tradizionali, in quanto i fumi in uscita sono utilizzati per la creazione di vapore per creare nuovamente energia elettrica. Tale rendimento (elettrico) arriva a sfiorare il 60%. Nel caso in cui sia prevista la cogenerazione (energia elettrica e termica) a fronte di un rendimento di primo principio di circa 87% si vede un leggero calo del rendimento elettrico.

== Impianti in attività ==

Attualmente in Italia sono in attività diverse centrali. La più importante d'Italia è la centrale di [[Montalto di Castro]], con 3600 MW di potenza. Una delle più importanti è quella di [[Centrale termoelettrica di Porto Tolle|Porto Tolle]], in [[provincia di Rovigo]], situata sul [[delta del Po]]. Più piccola e di alcuni decenni più vecchia è la [[Centrale termoelettrica Marzocco|Centrale Marzocco]] a [[Livorno]]. Un'altra importante centrale termoelettrica italiana è quella di [[Centrale San Filippo del Mela|San Filippo del Mela]], di proprietà di [[Edipower]].