Benvenuto in questa lezione, oggi parliamo di impianti di produzione energia, e scopriremo le principali tipologie di queste preziose installazioni necessarie per generare e distribuire ciò che in pratica permette di “muovere il mondo”, appunto l’energia elettrica.
Nel particolare oggi conosceremo le centrali idroelettriche, quelle termoelettriche, gli impianti eolici, solari, termonucleari e geotermici; vedremo anche quale ruolo svolge l’automazione nella gestione di questi impianti.
Ecco gli argomenti di questa lezione:
La produzione di energia elettrica.
Le centrali di produzione idroelettriche.
Impatto delle centrali idroelettriche sul paesaggio e sull’ambiente.
Le centrali di produzione termoelettriche.
Impatto delle centrali termoelettriche sul paesaggio e sull’ambiente.
Le centrali di produzione fotovoltaiche.
Impatto delle centrali solari sul paesaggio e sull’ambiente.
Le centrali di produzione eoliche.
Le centrali di produzione geotermiche.
Le centrali di produzione nucleari.
Impatto delle centrali nucleari sul paesaggio e sull’ambiente.
Automazione delle centrali di produzione elettrica con PLC e sistemi di monitoraggio.
La produzione di energia elettrica.
Dato che in questo sito parliamo d’automazione industriale, non potevamo non conoscere in che modo l’energia elettrica, necessaria anche per le applicazioni industriali, viene prodotta e distribuita.
Senza le centrali elettriche, l’automazione industriale non esisterebbe, così come gran parte della vita come la conosciamo oggi. L’energia è il motore che serve a muovere (anche non in senso fisico) quasi tutto ciò che accade nel mondo.
Quando installiamo degli impianti e utilizziamo PLC, sistemi di supervisione, motori e macchinari di vario tipo, necessariamente abbiamo bisogno di alimentarli, e l’energia che forniamo ai nostri sistemi arriva grazie alla distribuzione, a monte della quale c’è un sistema di produzione: la centrale elettrica.
Nei prossimi paragrafi conosceremo più da vicino i diversi tipo di centrale elettrica, e scopriremo come ognuno di questa sfrutta una particolare risorsa, come per esempio l’acqua, oppure il combustibile, l’energia solare, o ancora il vento e il calore geotermico; naturalmente parleremo anche di centrali nucleari.
L’energia prodotta dalle centrali viene trasformata attraverso dei trasformatori e successivamente distribuita attraverso la rete elettrica per mezzo dei conduttori sorretti dai numerosi tralicci che tutti conosciamo.
Le centrali di produzione idroelettriche.
Quando parliamo di centrale idroelettrica, parliamo sostanzialmente di tre tipologie di installazione, chiamate a bacino, ad acqua fluente, e a riserva idrica; vediamo cosa significa.
Una centrale a bacino, sfrutta l’accumulo di acqua in un bacino che può essere naturale oppure artificiale (creato dall’uomo per mezzo di una diga). Quando è necessario produrre energia, l’acqua viene lasciata defluire verso una turbina, la quale girando proprio per effetto della forza di spinta dell’acqua sulle sue pale, produce energia elettrica.
Le centrali di questo tipo permettono solitamente di regolare sia la portata dell’acqua che viaggia verso le turbine, che la quantità; l’acqua una volta che attraversa la turbina termina in un fiume.
La centrale idroelettrica ad acqua fluente invece non utilizza un accumulo bensì il fluire dell’acqua in un canale o in un torrente. L’acqua incontra la turbina e poi termina la sua corsa verso valle, nel suo canale di flusso naturale. Potremmo dire che la centrale di questo tipo è quasi “trasparente” rispetto al corso d’acqua sfruttato.
La centrale idroelettrica ad accumulazione necessita di un sistema di stoccaggio posto su diversi livelli (quote), i serbatoi di stoccaggio a valle servono da riserva. L’acqua che scende verso le turbine producendo energia viene accumulata a valle e al bisogno spinta nuovamente verso lo stoccaggio superiore per mezzo delle turbine stesse, che in questo caso funzioneranno come pompe idrauliche.
Il vantaggio di questo tipo di centrale è che essa può lavorare con un ciclo chiuso, infatti l’acqua può essere recuperata e spinta verso l’alto diverse volte, permettendo di generare nuova energia.
Per migliorare l’efficienza delle centrali idroelettriche ad accumulazione, queste si possono accoppiare a impianti di generazione eolica; in questo caso l’energia del vento può essere utilizzata per pompare in alto l’acqua.
Impatto delle centrali idroelettriche sul paesaggio e sull’ambiente.
Le centrali idroelettriche hanno un impatto sul paesaggio e non solo, per produrre energia generano calore che poi deve essere disperso attraverso l’impiego di sistemi di raffreddamento che spesso usano proprio l’acqua.
Questo tipo di centrali funziona bene quando c’è disponibilità di acqua, e i periodi di siccità possono causare riduzione della produzione, inoltre riscaldare l’acqua per raffreddare gli impianti può alterare l’equilibrio della flora e della fauna che vive nell’acqua stessa e nei dintorni dell’installazione.
Le centrali di produzione termoelettriche.
Oltre alle centrali idroelettriche, tra quelle più diffuse nel mondo troviamo le centrali termoelettriche, le quali sfruttano i combustibili fossili naturali e derivati, per produrre energia attraverso dei bruciatori.
Il carbone è oggi il combustibile fossile più utilizzato, e nella centrale termoelettrica questo viene bruciato per scaldare acqua. Quando l’acqua raggiunge una certa temperatura si produce vapore che agisce sulle turbine facendole girare e producendo quindi energia elettrica.
Impatto delle centrali termoelettriche sul paesaggio e sull’ambiente.
Sebbene nessun tipo di centrale sia un “belvedere”, le centrali termoelettriche hanno un forte impatto ambientale, e sono ritenute le prime a dover essere eliminate per fronteggiare l’emergenza climatica dovuta anche al forte inquinamento che bruciare carbone determina.
Questo tipo di centrali necessita di un sistema di abbattimento dei fumi che vengono immessi nell’atmosfera; questi sistemi non garantiscono aria pulita.
Ecco nella prossima figura lo schema di funzionamento di una turbina a vapore e una centrale termica vera.
