LA TECNOLOGIA DEL CICLO COMBINATO A GAS NATURALE
La maggiore quantità di energia elettrica generata da Edison è prodotta da 28 centrali
termoelettriche. Edison sviluppa, progetta e costruisce interamente, in proprio, i suoi
impianti produttivi.
Edison è stata la prima infatti, nel 1992, ad introdurre in Italia il ciclo combinato
cogenerativo alimentato con gas naturale, la tecnologia termoelettrica più efficiente e
rispettosa dell'ambiente. Questa tecnologia, utilizzando gas naturale come combustibile a
parità d’energia prodotta rispetto ad un impianto tradizionale, consuma meno energia
primaria ed elimina le emissioni solforose e di polveri riducendo l’anidride carbonica e gli
ossidi di azoto.
Come funziona una centrale a ciclo combinato?
Aggiungere l’immagine sotto e fare un mix dei due testi di spiegazione del
funzionamento…
Mediante la combinazione di due cicli termodinamici - il ciclo Brayton e il ciclo Rankine - gli
impianti a ciclo combinato permettono di ottimizzare lo sfruttamento dell’energia contenuta
nel combustibile (gas naturale). Il ciclo Brayton converte l’energia termica posseduta dai
gas derivanti dalla combustione del gas naturale in energia meccanica e quindi elettrica.
Nel ciclo Rankine l’energia termica residua dei gas di combustione viene ceduta all’acqua
per la produzione di vapore e convertita in energia meccanica e quindi elettrica.
La cogenerazione, definita come la produzione congiunta di energia elettrica e vapore, si
realizza quando viene sfruttata anche l’energia residua posseduta dal vapore in uscita dal
ciclo Rankine dopo averlo utilizzato come mezzo per la produzione di energia elettrica. La
combustione del gas naturale avviene nella Turbina a gas.
La turbina a gas è alimentata a gas naturale; è composta da un compressore a 18 stadi,
da una camera di combustione anulare in cui il metano viene bruciato con elevato apporto
di aria per ottenere un gas di scarico a circa 610 °C che viene inviato in una turbina a 3
stadi di espansione alla quale è collegato il generatore elettrico.
I gas di scarico caldi, provenienti dalla turbina a gas, vengono incanalati in un Generatore
di vapore a recupero dove sono utilizzati per produrre vapore ad alta pressione.Questo
vapore di recupero mette in rotazione una Turbina a vapore e quindi un secondo
generatore elettrico, con produzione di ulteriore energia elettrica.
La turbina a vapore rilascia del vapore esausto in un Condensatore dove viene ondensato
utilizzando aria proveniente dall’ambiente esterno. In pratica, a partire da un certo
quantitativo di combustibile si produce energia elettrica con due sistemi: il ciclo gas e il
ciclo vapore, ottimizzando l’uso della risorsa energetica di partenza.Viene utilizzata acqua
per la condensazione del vapore e per il raffreddamento dei macchinari: la centrale è
infatti dotata di una torre evaporativa. Il rendimento molto elevato del ciclo consente
comunque di limitare al massimo l’utilizzo della risorsa acqua.
I gas di scarico, inoltre, sono convogliati in atmosfera tramite un apposito camino e sono
costantemente monitorati.
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I vantaggi di questo tipo di tecnologia sono molteplici ma, in particolare, è importante
sottolineare il minor consumo di combustibile fossile, in quanto solo la fase di
riscaldamento del ciclo a gas viene effettuata per mezzo della combustione di metano (o
altri combustibili), mentre la parallela fase di evaporazione avviene per mezzo del
recupero del calore disponibile nei gas di scarico della centrale a gas. Impiegando una
minor quantità di combustibile aumenta quindi il rendimento dell’impianto e cioè il rapporto
tra lavoro ottenuto e energia consumata (sotto forma di combustibile).
Per una centrale termoelettrica tradizionale, infatti, il rendimento oscilla intorno a valori del
30% mentre in una moderna centrale a ciclo combinato il rendimento può arrivare
stabilmente al 50% con punte del 56%. Le emissioni di composti solforati, polveri,
idrocarburi aromatici e composti metallici nocivi prodotti dalla combustione del gas
naturale sono trascurabili. Anche le emissioni di ossidi di azoto sono generalmente inferiori
rispetto a quelle prodotte dalla combustione degli altri combustibili.
L’aumento della penetrazione del gas naturale, in sostituzione dei prodotti petroliferi e del
carbone che emettono maggiori quantità di CO2, è una delle opzioni più favorevoli e
fattibili per ridurre le emissioni di CO2 e può dare un contributo importante al
raggiungimento dell’obiettivo di riduzione delle emissioni di gas serra del 6,5% entro il
2008-2012 rispetto al 1990, fissato per l’Italia nel Protocollo di Kyoto. A parità di energia
utilizzata, l’anidride carbonica prodotta dalla combustione del gas naturale è il 25-30% in
meno rispetto ai prodotti petroliferi e il 40-50% in meno rispetto al carbone.
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Il ciclo combinato alimentato a gas naturale (o CCGT: Combined Cycle Gas Turbine)
rappresenta la tecnologia di generazione termoelettrica più efficiente ed eco-compatibile
oggi disponibile.
Questa tecnologia offre due notevoli vantaggi rispetto a quelle tradizionali:
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elevato rendimento (55-56% contro meno del 40%);
ridotto impatto ambientale (grazie all'uso del metano in sostituzione del carbone o
dell'olio combustibile);
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minor costo dell’energia prodotta.
Le centrali a ciclo combinato sono costituite da:
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Turbina a gas (TG), dove avviene la combustione del gas naturale. L'espansione
dei gas prodotti mette in rotazione una prima turbina e quindi il primo generatore
elettrico, ad essa collegato.
Generatore di vapore a recupero (GVR), dove i gas di scarico caldi, provenienti
dalla turbina a gas, sono utilizzati per produrre vapore ad alta pressione.
Turbina a vapore (TV), in cui il vapore prodotto dal generatore di vapore a recupero,
espande mettendo in rotazione un'altra turbina e quindi un secondo generatore
elettrico, con produzione di ulteriore energia elettrica.
Condensatore, in cui il vapore esausto, proveniente dalla turbina a vapore, viene
condensato utilizzando aria proveniente dall'ambiente esterno.
In pratica, a partire da un certo quantitativo di combustibile si produce energia elettrica con
due sistemi: il ciclo gas e il ciclo vapore, ottimizzando l'uso della risorsa energetica di
partenza.
Non viene utilizzata acqua per la condensazione del vapore e per il raffreddamento dei
macchinari: collocandosi in un territorio storicamente povero di acqua, la centrale è stata
infatti dotata di particolari accorgimenti tecnici (condensatori e scambiatori ad aria) che
permettono un risparmio pressoché totale della risorsa idrica.
I gas di scarico, inoltre, sono convogliati in atmosfera tramite un apposito camino e sono
costantemente monitorati.
Il seguente grafico confronta le emissioni di un impianto convenzionale, alimentato a olio
combustibile (rapportate a 100) e di un impianto a ciclo combinato (espresse come
percentuali relative).
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