Cos'è una centrale elettrica a ciclo combinato?
Una centrale elettrica a ciclo combinato (CCPP) è un tipo di centrale elettrica che integra una turbina a gas e una turbina a vapore per produrre energia elettrica. La turbina a gas genera elettricità direttamente, mentre i gas di scarico della turbina a gas vengono utilizzati per produrre vapore in un generatore di vapore a recupero di calore (HRSG). Il vapore generato aziona una turbina a vapore, che produce anch'essa elettricità.
Le centrali elettriche a ciclo combinato sfruttano sia il ciclo termodinamico di Rankine che il ciclo termodinamico di Brayton, da cui il nome di centrali a 'ciclo combinato'. Il ciclo di Rankine descrive le proprietà termodinamiche di un motore termico che utilizza un fluido come fluido di lavoro (tipicamente vapore), mentre il ciclo di Brayton descrive il ciclo termodinamico di un motore termico che utilizza un gas come fluido di lavoro.
Schema della Centrale Elettrica a Ciclo Combinato
Le centrali elettriche a ciclo combinato sono più efficienti delle centrali tradizionali che utilizzano solo turbine a gas o turbine a vapore; questo perché le centrali a ciclo combinato sfruttano il calore dei gas di scarico di una turbina a gas per generare vapore, riducendo così l'energia sprecata.
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Efficienza del Ciclo Combinato (Ciclo di Brayton e Rankine in Serie)
Da sapere - una 'centrale elettrica' e una 'stazione di potenza' sono sinonimi, cambia solo la terminologia.
Quali sono le principali componenti di una centrale elettrica a ciclo combinato?
Le principali componenti di una CCPP sono:
- Turbina a Gas
- HRSG
- Turbina a Vapore
Come Funzionano le Centrali Elettriche a Ciclo Combinato
Di seguito è riportata una panoramica semplificata del funzionamento di una centrale elettrica a ciclo combinato:
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L'aria viene aspirata nel compressore della turbina a gas.
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L'aria viene compressa e poi miscelata con il combustibile nella sezione del combustore della turbina a gas.
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La miscela di combustibile e aria viene accesa, e i gas di scarico caldi vengono diretti alla sezione della turbina della turbina a gas.
- La sezione della turbina ruota, azionando il generatore della turbina a gas e producendo elettricità.
Turbina a Gas (Turbina a Combustione)
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I gas di scarico della turbina a gas vengono diretti a un HRSG.
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Mentre i gas di scarico passano attraverso l'HRSG, il loro calore viene trasferito ai tubi dell'HRSG, che sono pieni d'acqua. L'acqua viene riscaldata e si trasforma in vapore.
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Il vapore prodotto viene diretto a una turbina a vapore.
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La turbina a vapore ruota, azionando un generatore, producendo così elettricità.
- Il vapore di scarico dalla turbina a vapore viene condensato in un condensatore e restituito all'HRSG.
Nota che sia la turbina a gas che la turbina a vapore vengono utilizzate per generare elettricità. Tuttavia, è la turbina a gas che produce elettricità e il calore necessario per produrre vapore, che viene poi utilizzato per azionare la turbina a vapore.