Central termoelèctrica
Una central termoelèctrica (també cridada central tèrmica) és una instalació amprada en la generació d'energia elèctrica a partir d'energia tèrmica, com la lliberada per combustibles fòssils, urani, un cicle termodinàmic convencional per a moure un alternador i produir energia elèctrica, en el cas d'usar combustibles fòssils, lliberant diòxit de carbono a l'atmòsfera. Est és un gas que contribuïx al efecte hivernàcul. Quan la calor s'obté per mig de la fissió controlada de núcleus d'urani, la central termoelèctrica es coneix com central nuclear. Este tipo de central no contribuïx a l'efecte hivernàcul, pero té el problema dels residus radioactius que han de ser guardats durant mils d'anys i la possibilitat d'accidents greus. Poden amprar fonts d'energia no renovable, com el carbó, el gasoil, el gas o combustible nuclear, o fonts d'energia renovable, com la biomassa o la geotermia. Les centrals que utilisen combustibles fòssils generen molta energia en un espai gran i emeten gasos molt contaminants. Sobre les que ampren biomassa, si el seu consum supera la capacitat de regeneració de la vegetació de la que es nutrix, poden produir deforestació.
Història
La primera central termoelèctrica va ser construïda en la ciutat d'Ettal en Baviera i va entrar en funcionament en 1879. Les primeres centrals comercials varen ser la Central de Pearl Street en Nova York i la Edison Electric Light Station, en Londres, que varen entrar en funcionament en 1882. Estes primeres centrals utilisaven motors de vapor de pistones. El desenroll de la turbina de vapor va permetre construir centrals més grans i eficients per lo que cap a 1905 la turbina de vapor havia reemplaçat completament als motors de vapor de pistones en les grans centrals elèctriques.
Centrals termoelèctriques de cicle convencional
Es diuen centrals clàssiques o de cicle convencional a aquelles centrals tèrmiques que ampren la combustió del carbó, petròleu o gas natural per a generar l'energia elèctrica. Són considerades les centrals més econòmiques, per lo que la seua utilisació està molt estesa en el món econòmicament alvançat i en el món en vies de desenroll, a pesar de que estiguen sent criticades pel seu elevat impacte migambiental. A continuació es mostra el diagrama de funcionament d'una central tèrmica de carbó de cicle convencional:
| 10. Vàlvula de control de gasos | 19. Supercalentador | |
| 2. Bomba hidràulica | 11.Turbina de vapor d'alta pressió | 20. Ventilador de tir forçat |
| 3. Llínea de transmissió (trifásica) | 12. Desgasificador | 21. Recalentador |
| 4. Transformador (trifásico) | 13. Calfador | 22. Pren d'aire de combustió |
| 5. Generador elèctric (trifásico) | 14. Cinta transportadora de carbó | 23. Economizador |
| 6. Turbina de vapor de baixa pressió | 15. Gronsa de carbó | 24. Precalentador d'aire |
| 7. Bomba de condensació | 16. Pulverizador de carbó | 25. Precipitador electrostàtic |
| 8. Condensador de superfície | 17. Tambor de vapor | 26. Ventilador de tir induït |
| 9. Turbina de mija pressió | 18. Gronsa de cendras | 27. Fumeral d'emissions |
| 28. Bomba d'alimentació |
Bàsicament, el funcionament d'este tipo de centrals és el mateix independentment del combustible que es consuma. Aixina, este es crema en la caldera, lliberant calor que s'usa per a calfar aigua. L'aigua calfada es transformarà en vapor en una pressió molt elevada, que és la que fa girar una turbina de vapor, lo que transformarà la energia interna del vapor en energia mecànica (rotació d'un eix). La producció d'electricitat es generarà en el alternador, per la rotació del rotor (que compartix el mateix eix que la turbina de vapor) i per mig de la inducció electromagnètica. L'electricitat generada passa per un transformador, que aumentarà la seua tensió per al transport. El vapor que ix de la turbina de vapor s'envia a un condensador (termodinàmica) per a transformar-ho en líquit i retornar-ho a la caldera per a escomençar de nou un nou cicle de producció de vapor.
Centrals termoelèctriques de cicle combinat
- Artícul principal → Cicle combinat.
En l'actualitat s'estan construint numeroses centrals termoelèctriques de les denominades de cicle combinat, que són un tipo de central que utilisa gas natural, gasoil o inclús carbó preparat com a combustible per a alimentar una turbina de gas. Després els gasos d'escape de la turbina de gas encara tenen una elevada temperatura, s'utilisen per a produir vapor que mou una segona turbina, esta volta de vapor. Cada una d'estes turbinas està acoplada al seu corresponent alternador per a generar energia elèctrica.[1]
Normalment durant el procés de partida d'estes centrals solament funciona la turbina de gas; a este modo d'operació li'l crida cicle obert.[2] Si be la majoria de les centrals d'este tipo poden intercanviar el combustible (entre gas i diésel) inclús en funcionament. Com la diferència de temperatura que es produïx entre la combustió i els gasos d'escape és més alta que en el cas d'una turbina de gas o una de vapor, es conseguixen rendiments molt superiors, de l'orde del 55 %. Este tipo de centrals varen generar el 32 % de les necessitats espanyoles d'energia elèctrica en 2008.[3]
GICC
- Artícul principal → GICC.
En els últims temps es ve desenrollant una nova tecnologia, la Gasificació integrada en cicle combinat (GICC), que per mig d'un sistema de gasificació del carbó, reduïx ostensiblement les emissions contaminants a la atmòsfera, en poder aplicar el cicle combinat al carbó.[1]
Impacte ambiental
- Artícul principal → Impacte ambiental potencial de proyectes de centrals termoelèctriques.
L'emissió de residus a la atmòsfera i els propis processos de combustió que es produïxen en les centrals tèrmiques tenen una incidència important sobre el mig ambient. Per a tractar de paliar, en la mida de lo possible, els danys que estes plantes provoquen en l'entorn natural, s'incorporen a les instalacions diversos elements i sistemes. Alguns tipos de centrals termoelèctriques contribuïxen al efecte hivernàcul emetent diòxit de carbono. No és el cas de les centrals d'energia solar tèrmica que al no cremar cap combustible, no ho fan. També cal considerar que la massa d'este gas emesa per unitat d'energia produïda no és la mateixa en tots els casos: el carbó es compon de carbono i impurees. Casi tot el carbono que es crema es convertix en diòxit de carbono; també pot convertir-se en monòxit de carbono si la combustió és pobra en oxigen. En el cas del gas natural, per cada àtom de carbono hi ha quatre d'hidrogen que també produïxen energia en combinar-se en oxigen per a convertir-se en aigua, per lo que contaminen menys per cada unitat d'energia que produïxen i l'emissió de gasos perjudicials procedents de la combustió d'impurees —com els òxits de sofre— és molt menor. Els impactes negatius poden ocórrer durant la construcció, aixina com durant l'operació de les plantes termoelèctriques. Les plantes termoelèctriques són considerades fonts importants d'emissions atmosfèriques i poden afectar la calitat de l'aire en l'àrea local o regional. La combustió que ocorre en els proyectes termoelèctrics emet diòxit de sulfur (BAIX2), òxits de nitrogen (NOx), monòxit de carbono (CO), diòxit de carbono (CO2) i partícules (que poden contindre metals). Les cantitats de cada u dependran del tipo i tamany de l'instalació, del tipo i calitat del combustible, i de la manera en que es creme. La dispersió i les concentracions d'estes emissions, a nivell de la terra, són el resultat d'una interacció complexa de les característiques físiques del fumeral de la planta, les qualitats físiques i químiques de les emissions, les condicions meteorològiques en elloc, o prop del mateix durant el temps que es requerix per a que les emissions es traslladen des del fumeral fins al receptor a nivell de la terra, les condicions topogràfiques delloc de la planta i les àrees circumdants, i la naturalea dels receptors. L'aigua de refredat neta constituïx l'efluent més important que prové de les plantes termoelèctriques. Pot ser reciclada o descarregada a l'extensió d'aigua superficial, sense causar efectes majors sobre la seua calitat química. No obstant, deu ser considerat l'efecte de la calor residual sobre la temperatura de l'aigua ambiental. El problema de la contaminació és màxim en el cas de les centrals termoelèctriques convencionals que utilisen com a combustible carbó. Ademés, la combustió del carbó té com a conseqüència l'emissió de partícules i òxits de sofre que contaminen en gran medida l'atmòsfera.[4] En les de fueloil els nivells d'emissió d'estos contaminants són menors, encara que ha de tindre's en conte l'emissió d'òxits de sofre i suja àcides, pràcticament nuls en les plantes de gas. En tot cas, en major o menor mida totes elles emeten a l'atmòsfera diòxit de carbono, CO2. Segons el combustible, i suponent un rendiment del 40 % sobre la energia primària consumida, una central tèrmica emet aproximadament:
| Combustible | Emissió de CO2 (kg/kWh) | |
|---|---|---|
| Gas natural | 0,68[5] | |
| Gas natural (cicle combinat) |
0,54[5] | |
| Fueleo | 0,70[5] | |
| Biomassa (llenya, fusta) | 0,82[6] | |
| Carbó | 1,00[5] | |
Les centrals de gas natural poden funcionar en el cridat cicle combinat, que permet rendiments majors (de fins a una miqueta més del 50 %), lo que encara faria menys contaminants a les centrals que funcionen en este combustible .
Ventages i desventages
Ventages
- Són les centrals més barates de construir, especialment les de carbó, per la simplicitat de construcció i l'energia generada de forma massiva.[7]
- Les centrals de cicle combinat de gas natural són molt més eficients (alcancen el 50 %) que una termoelèctrica convencional, aumentant l'energia elèctrica generada (i per tant, els guanys) en la mateixa cantitat de combustible, i rebaixant les emissions citades més dalt en un 20 %, quedant aixina en 0,54 kg de CO2, per kWh produït.
- La gran cantitat d'energia tèrmica generada (en les més eficients, a lo manco el 50 % del total de l'energia consumida) podria amprar-se com a energia residual per a calefactar (o inclús refrigerar) edificis per mig d'una ret de distribució.
Desventages
- L'us de combustibles genera emissions de gasos d'efecte hivernàcul i, en alguns casos, de pluja àcida a l'atmòsfera, junt a partícules volants (suja) en les de carbó, si no estan ben depurats els fums.
- Els combustibles fòssils no són una font d'energia infinita, per lo tant el seu us està llimitat per la disponibilitat de les reserves i/o per la seua rendabilitat econòmica.
- Afecten negativament als ecosistemes fluvials quan la refrigeració es fa per mig de l'aigua del riu en qüestió[8] (lo que no és freqüent, puix és més eficient fer-la per mig de vaporisació).
- Els Objectius de Desenroll Sostenibles condenen l'us de carbó com a combustible: El ODS 7 garantisa l'accés a una energia assequible, fiable i sostenible procedent de fonts renovables.
Vore també
- [[Archiu:{{#switch:Energia|20px|Vore el portal sobre Energia]] Portal:Energia. Contingut relacionat en Energia.
- Canvi climàtic
- Cicle de Carnot
Referències
- ↑ 1,0 1,1 Institucio. org «Qué és una central tèrmica de cicle combinat [1] archivat en Wayback Machine.»
- ↑ La Nació «La nova usina ya va arrancar en 270 MW»
- ↑ Ret Elèctrica Espanyola Informe 2008
- ↑ Activistes de l'organisació de Greenpeace detenen la descàrrega del mercant C. Summit en Tarragona per a demanar que no es creme més carbó i denunciar la política energètica espanyola
- ↑ 5,0 5,1 5,2 5,3 Obtingut, en els rendiments expressats en el text, a partir de les taules de producció de CO2 per kg de combustible i de Poder calorífic del combustible en (2013) Instalacions i Servicis Tècnics, Secció d'Instalacions d'Edificis. Escola Tècnica Superior d'Arquitectura, isbn=97-884-9264-1253.
- ↑ Variable segons el tipo de fusta
- ↑ «Central Termoelèctrica».
- ↑ «Contaminació tèrmica».
- Este artícul conté una traducció derivada de «Central termoeléctrica» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.