Da dove ci arriva l’energia elettrica?

Attualmente le centrali più impiegate ovunque sono quelle termoelettriche, che funzionano a gas, carbone e petrolio. Questi combustibili bruciano producendo calore, e tramite il vapore, grazie ad una turbina ed un generatore si ottiene l’energia elettrica. Questi sono gli ingredienti di base del termoelettrico, dove il vapore può essere, per esempio,  un gas e la turbina l’albero di trasmissione di un qualche  motore. La sostanza non cambia, la differenza sta tutta nella fonte del calore.

Le centrali termoelettriche quelle più diffuse al mondo, ed altrettanto comune è il terzetto di combustibili maggiormente utilizzato come fonte di calore: carbone che resta il più utilizzato al mondo, petrolio e gas naturale che attualmente è il combustibile più usato in Italia.

La prima centrale a carbone in Europa è stata costruita nel 1882 in Inghilterra), la seconda è stata costruita nel 1883 in Italia, costruita a Milano, a due passi dal Duomo.
I vantaggi del carbone prima, e del petrolio dopo, erano a quell’epoca l’abbondanza e l’economicità: vantaggi che per molto tempo hanno escluso ricerche alternative.

Un secolo più tardi il carbone è rimasto la fonte di energia primaria più abbondante, ma ha cominciato a cambiare lo scenario economico mondiale per tutti i combustibili fossili resi disponibili relativamente da poco ci si è resi conto dei danni che l’ambiente in cui viviamo, deve sopportare.

Oggi i vantaggi del termoelettrico tradizionale sono quelli tipici di una tecnologia matura con una conoscenza consolidata, che, per esempio, ci consente di passare dalle centrali a turbogas, al ciclo combinato ed altre, che permettono di sfruttare al meglio il combustibile, inquinando di meno, ed arrivano a erogare potenze dell’ordine dei GigaWatt (GW) in modo continuo e per periodi di tempo prolungati.

Lo svantaggio principale è che la fonte di energia non è rinnovabile, quindi è destinata ad esaurirsi ;ma anche la variabilità del prezzo del combustibile, condiziona il prezzo dell’energia. L’’inquinamento prodotto bruciando petrolio, carbone e, in misura minore anche per il gas naturale, ovvero il metano, ha un impatto ambientale a livello sia locale, ovvero la produzione di smog e polveri, sia a livello planetario, ovvero il riscaldamento globale ed i cambiamenti climatici.

Se esaminiamo l’evoluzione della centrale a gas, il ciclo combinato, CCGT, Combined Cycle Gas Turbine, risulta essere molto interessante in sintesi, la miscela rovente di aria e gas (a 500-600 °C) che fa ruotare la turbina a gas, in uscita dal primo sistema contiene ancora abbastanza energia per azionare una turbina a vapore. Comunque ci sono anche altre varianti il cui rendimento complessivo è superiore al 50% contro il 30-35% delle tradizionali turbine a vapore. Questo livello di efficienza permette di ridurre sia i consumi sia le emissioni rispetto agli impianti convenzionali.

Ci sono anche sistemi che raggiungono rendimenti superiori, tra l’80 e l’85%, per esempio la cosiddetta cogenerazione, dove un comune motore a combustione interna viene applicato direttamente a un generatore di corrente e i gas di scarico sono usati per scaldare acqua per uso sanitario o per il riscaldamento. La dimensione di queste soluzioni è tuttavia limitata, da pochi kiloWatt a una decina di MegaWatt, adatta a una produzione locale, tipo piccole industrie o condomini, ed attualmente sono di scarsa diffusione in Italia.

Per l’ambiente il gas è il combustibile, tra quelli fossili, con un minor impatto ambientale, nonostante i progressi fatti nelle tecnologie di pretrattamento, dal carbone bonificato al gasolio desolforato, e di cattura di NOx, gli ossidi di azoto e le loro miscele, ed il CO2. La combustione di gas metano, infatti, non produce polveri e composti solforati, responsabili delle piogge acide, e ha emissioni contenute di CO e NOx.

Il pretrattamento dei combustibili e l’abbattimento delle emissioni sono soluzioni costose. Persino nei Paesi industrializzati, infatti, c’è chi fa resistenza ad adottarle su larga scala per via delle ricadute sul prezzo dell’energia e sulla competitività dell’industria. Attualmente carbone, petrolio e tecnologie a basso costo, ma anche più inquinanti, sono le scelte principali per sostenere il loro sviluppo economico, con buona pace delle coscienze ecologiche.

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