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Che cos’è una centrale elettrica?
Una centrale elettrica (nota anche come centrale elettrica o centrale di generazione di energia), è un luogo industriale che viene utilizzato per la generazione e la distribuzione di energia elettrica su scala di massa., Molte centrali elettriche contengono uno o più generatori, una macchina rotante che converte la potenza meccanica in energia elettrica trifase (questi sono anche noti come alternatore). Il movimento relativo tra un campo magnetico e un conduttore elettrico crea una corrente elettrica.
Questi sono generalmente situati nelle regioni sub-urbane o diversi chilometri di distanza dalle città o dai centri di carico, a causa dei suoi requisiti come l’enorme domanda di terra e acqua, insieme a diversi vincoli operativi come lo smaltimento dei rifiuti, ecc.,
Per questo motivo, una centrale di generazione di energia deve occuparsi non solo della generazione efficiente di energia, ma anche della trasmissione di questa potenza. Questo è il motivo per cui le centrali elettriche sono spesso strettamente accompagnate da cantieri di trasformazione. Questi quadri aumentano la tensione di trasmissione della potenza, che consente di trasmetterla in modo più efficiente su lunghe distanze.
La fonte di energia sfruttata per girare l’albero del generatore varia ampiamente e dipende principalmente dal tipo di combustibile utilizzato., La scelta del carburante impone ciò che chiamiamo centrale elettrica, ed è così che vengono classificati i vari tipi di centrali elettriche.
Tipi di centrali elettriche
I diversi tipi di centrali elettriche sono classificati in base al tipo di combustibile utilizzato. Ai fini della produzione di energia di massa, termica, nucleare e idroelettrica sono i più efficienti. Una centrale di generazione di energia può essere ampiamente classificata nei tre tipi sopra menzionati. Diamo un’occhiata a questi tipi di centrali elettriche in dettaglio.,
Centrale termica
Una centrale termica o una centrale termica a carbone è di gran lunga il metodo più convenzionale per generare energia elettrica con un’efficienza ragionevolmente elevata. Utilizza il carbone come combustibile primario per far bollire l’acqua disponibile per il vapore surriscaldato per guidare la turbina a vapore.
La turbina a vapore viene quindi accoppiata meccanicamente a un rotore alternatore, la cui rotazione determina la generazione di energia elettrica., Generalmente in India, carbone bituminoso o lignite sono utilizzati come combustibile di caldaia che ha contenuto volatile che vanno da 8 a 33% e contenuto di ceneri 5 a 16%. Per migliorare l’efficienza termica dell’impianto, il carbone viene utilizzato nella caldaia nella sua forma polverizzata.
Nella centrale termica a carbone, il vapore viene ottenuto ad altissima pressione all’interno della caldaia a vapore bruciando il carbone polverizzato. Questo vapore è quindi super riscaldato nel riscaldatore super a temperature estreme., Questo vapore super riscaldato viene quindi consentito di entrare nella turbina, poiché le pale della turbina vengono ruotate dalla pressione del vapore.
La turbina è accoppiata meccanicamente con l’alternatore in modo che il suo rotore ruoti con la rotazione delle pale della turbina. Dopo essere entrato nella turbina, la pressione del vapore cade improvvisamente portando ad un corrispondente aumento del volume del vapore.
Dopo aver impartito energia nei rotori della turbina, il vapore viene fatto passare dalle pale della turbina nel condensatore di vapore della turbina., Nel condensatore, l’acqua fredda a temperatura ambiente viene fatta circolare con l’aiuto di una pompa che porta alla condensazione del vapore umido a bassa pressione.
Quindi questa acqua condensata viene ulteriormente fornita allo scaldacqua a bassa pressione dove il vapore a bassa pressione aumenta la temperatura di questa acqua di alimentazione, viene nuovamente riscaldata ad alta pressione. Questo delinea la metodologia di lavoro di base di una centrale termica.
Vantaggi delle centrali termoelettriche
- Il carburante utilizzato, ovvero il carbone, è piuttosto economico.
- Il costo iniziale è inferiore rispetto ad altre centrali di generazione.,
- Richiede meno spazio rispetto alle centrali idroelettriche.
Svantaggi delle centrali termiche
- Inquina l’atmosfera a causa della produzione di fumo e fumi.
- Il costo di esercizio della centrale elettrica è più della centrale idroelettrica.
Centrale nucleare
Le centrali nucleari sono simili alle centrali termiche in più di un modo. Tuttavia, l’eccezione qui è che elementi radioattivi come l’uranio e il torio sono usati come combustibile primario al posto del carbone., Anche in una stazione nucleare, il forno e la caldaia sono sostituiti dal reattore nucleare e dai tubi dello scambiatore di calore.
Per il processo di generazione di energia nucleare, i combustibili radioattivi sono fatti per subire la reazione di fissione all’interno dei reattori nucleari. La reazione di fissione, si propaga come una reazione a catena controllata ed è accompagnata da una quantità senza precedenti di energia prodotta, che si manifesta sotto forma di calore.
Questo calore viene quindi trasferito all’acqua presente nei tubi dello scambiatore di calore. Di conseguenza, viene prodotto vapore super riscaldato a temperatura molto elevata., Una volta completato il processo di formazione del vapore, il processo rimanente è esattamente simile a una centrale termica, poiché questo vapore guiderà ulteriormente le pale della turbina per generare elettricità.
Centrale idroelettrica
Negli impianti idroelettrici, l’energia dell’acqua che cade viene utilizzata per azionare la turbina che a sua volta fa funzionare il generatore per produrre elettricità. La pioggia che cade sulla superficie terrestre ha energia potenziale rispetto agli oceani verso cui scorre. Questa energia viene convertita in lavoro albero dove le cascate attraverso una distanza verticale apprezzabile., La potenza idraulica è, quindi, un’energia rinnovabile naturalmente disponibile data dall’equazione:
P = gp QH
Dove, g = accelerazione per gravità = 9,81 m/sec 2
ρ = densità dell’acqua = 1000 kg/m3
H = altezza di caduta dell’acqua.
Questa potenza viene utilizzata per ruotare l’albero dell’alternatore, per convertirlo in energia elettrica equivalente.
Un punto importante da notare è che gli impianti idroelettrici sono di capacità molto inferiore rispetto alla loro controparte termica o nucleare.,
Per questo motivo, gli impianti idroelettrici sono generalmente utilizzati nella schedulazione con stazioni termiche, per servire il carico nelle ore di punta. In un certo senso aiutano la centrale termica o nucleare a fornire energia in modo efficiente durante i periodi delle ore di punta.
Vantaggi della centrale idroelettrica
- Non richiede carburante, l’acqua viene utilizzata per la generazione di energia elettrica.
- E ‘ pulito e pulito generazione di energia.
- La costruzione è semplice, meno manutenzione è richiesta.
- Aiuta anche nell’irrigazione e nel controllo delle inondazioni.,
Svantaggi Centrale idroelettrica
- Comporta costi elevati di capitale dovuti alla costruzione di dighe.
- La disponibilità di acqua dipende dalle condizioni meteorologiche.
- Richiede un elevato costo di trasmissione in quanto l’impianto si trova in aree collinari.
Tipi di produzione di energia
Come accennato in precedenza, a seconda del tipo di combustibile utilizzato, le centrali di generazione di energia e i tipi di produzione di energia sono classificati., Perciò le 3 categorie principali per la produzione di energia, ragionevolmente grande scala sono:
- potenza Termica generazione
- la generazione di energia Nucleare
- la produzione di energia Idroelettrica
Oltre a questi principali tipi di potere generazioni, possiamo ricorrere a piccola scala generazione tecniche, nonché, per servire la discreta esigenze. Questi sono spesso indicati come i metodi alternativi o l’energia non convenzionale di generazione di energia e possono essere classificati come: –
- Generazione di energia solare., (facendo uso dell’energia solare disponibile)
- Generazione di energia geo-termica. (Energia disponibile nella crosta terrestre)
- Generazione di energia di marea.
- Generazione di energia eolica (energia disponibile dalle turbine eoliche)
Queste fonti alternative di generazione hanno avuto la dovuta importanza negli ultimi decenni a causa dell’esaurimento della quantità di combustibili naturali a nostra disposizione. Nei secoli a venire, si potrebbe raggiungere una fase in cui diversi paesi in tutto il mondo esaurirebbero la loro intera riserva di combustibili fossili.
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