le centrali elettriche

le centrali elettriche

Impianto per la produzione di energia elettrica su scala industriale, che sfrutta diverse fonti per la produzione.

la centrale nucleare

la centrale idroelettrica

le pale eoliche

la centrale a combustibili fossili

i panelli solari/fotovoltaici

le centrali nucleari

Una centrale nucleare è un impianto dove si produce energia elettrica usando come 'combustibili' non petrolio, carbone o gas naturale, ma i nuclei degli atomi.

Le centrali nucleari producono energia elettrica sfruttando il calore generato da reazioni nucleari. Il processo si verifica nel nocciolo del reattore, dove gli atomi ‒ in genere uranio o plutonio ‒ urtati da un neutrone si dividono . L'energia rilasciata è usata poi per alimentare il generatore di corrente della centrale. I prodotti della reazione, le scorie, sono radioattivi e pericolosi per gli esseri viventi e per l'ambiente circostante.

Nel mondo, attualmente, sono in funzione oltre 430 reattori a fissione che forniscono circa il 17% dell'energia utilizzata ogni anno. Nel reattore avviene, per urto con un neutrone, la rottura di un nucleo atomico. Il processo è noto come fissione e comporta la divisione in due parti dell'atomo accompagnata dall'emissione di energia, raggi gamma e altri neutroni che, liberi di muoversi, possono innescare nuove reazioni.

le centrali nucleari

La parte centrale di un reattore è il cosiddetto nocciolo: qui avviene la fissione del combustibile nucleare sagomato in barre. Le barre sono immerse in una sostanza che agisce da moderatore e rallenta i neutroni responsabili della reazione: per quanto possa sembrare strano, infatti, i neutroni lenti sono molto più efficaci di quelli veloci nell'innescare la fissione. I moderatori di velocità più utilizzati sono la grafite e l'acqua, meglio se acqua pesante, cioè non formata da idrogeno e ossigeno ma da deuterio (isotopo dell'idrogeno con massa atomica doppia) e ossigeno.

Tutto intorno al nocciolo del reattore ci sono tubi dove scorre acqua. Il liquido, riscaldato dal calore prodotto durante la fissione, viene trasformato in vapore ad alta temperatura. Il vapore poi è adoperato per far ruotare le turbine del generatore di corrente della centrale.

Per evitare che la reazione divenga incontrollata e l'impianto si trasformi in una vera e propria bomba esistono sistemi di regolazione che tengono sotto controllo il numero di neutroni presenti, istante per istante, nel nocciolo. A questo scopo, in genere, si usano barre di cadmio che vengono opportunamente abbassate all'interno del nocciolo; queste barre servono per assorbire i neutroni e rallentare la reazione quando ve ne è bisogno.

la centrale idroelettrica

Le centrali idroelettriche sfruttano l'energia cinetica, cioè di movimento, che possiede l'acqua quando scende dai monti verso valle. Attraverso sbarramenti, bacini di raccolta e canali, l'acqua viene convogliata alle turbine della centrale per metterle in rotazione. Il movimento di rotazione delle turbine, trasmesso poi all'alternatore, permette di ricavare la corrente elettrica.

Le centrali idroelettriche non immettono sostanze inquinanti né nell'atmosfera né nel terreno. Tuttavia, quando la realizzazione di imponenti centrali idroelettriche comporta la costruzione di grandi invasi e dighe, l'impatto sul paesaggio può essere negativo e possono sorgere anche rischi per le modificazioni introdotte nel territorio. In Italia, la tragedia del Vajont (ottobre 1963, duemila morti a causa di una gigantesca ondata di acqua e fango), fu provocata dalla caduta di una frana nel grande invaso realizzato per una centrale idroelettrica.

le pale eoliche

L’energia eolica è una fonte energetica pulita e rinnovabile, che sfrutta la forza cinetica del vento. La produzione di energia elettrica avviene tramite la movimentazione di apposite pale, collegate a un rotore, quest’ultimo invia l’energia meccanica generata dal vento a un albero di trasmissione, connesso a sua volta a un generatore elettrico. Per erogare potenza, i generatori necessitano di una velocità minima del vento, pari a 3-5 m/s. Il picco di potenza resta costante fino al raggiungimento della soglia massima tollerata dall’impianto; se la velocità del vento è maggiore, il generatore viene bloccato da un sistema frenante per evitare danni alle componenti meccaniche dell’impianto eolico. Vari sistemi di controllo monitorano poi il funzionamento della macchina, mettendola in sicurezza in caso di avaria.

A differenza di un grande parco eolico, i sistemi minieolici e microeolici sono impianti di piccola taglia. Si tratta della scelta ideale per chi è alla ricerca di una pala eolica domestica, funzionale anche in modalità “stand-alone”. Generalmente, gli impianti minieolici sfruttano turbine la cui potenza è compresa fra 20 e 200 kW, mentre la potenza di un sistema microeolico non supera i 20 kW. I primi sono adatti a soddisfare i fabbisogni energetici di un’unità abitativa, ma anche di utenze commerciali, agricole e piccole industrie. Gli impianti microeolici sono invece l’ideale per le utenze isolate non collegate alla rete e come sistemi portatili di piccole dimensioni, per esempio per l’alimentazione di stazioni meteo, rifugi alpini e cucine da campo.

le pale eoliche

• in un sistema eolico verticale, l’albero del rotore è posizionato in maniera trasversale rispetto al vento, mentre i componenti principali si trovano alla base della turbina. Questa particolare disposizione permette di posizionare il motore e il generatore vicino al suolo, facilitando le operazioni di assistenza e manutenzione. Le pale eoliche di tipo verticale hanno inoltre il vantaggio di essere silenziose, versatili e resistenti alle forti raffiche di vento.
• In una turbina eolica ad asse orizzontale, il rotore è orientato parallelamente alla direzione del vento, mentre il generatore è posizionato in un involucro, denominato gondola, sulla sommità della torre. Le pale eoliche di questa tipologia sono le più diffuse in assoluto, soprattutto negli impianti di grandi dimensioni. Il loro punto di forza è il rendimento che, a parità di potenza, risulta nettamente superiore ai modelli con asse verticale. Di contro, si tratta di strutture pesanti e più ingombranti, la cui efficienza può essere penalizzata dalle turbolenze.

la centrale a combustibili fossili

In una centrale termoelettrica il calore si ottiene dalla combustione di idrocarburi. L'energia termica così sviluppata viene impiegata per trasformare l'acqua liquida in vapore a pressione e temperatura elevate. Il vapore è poi convogliato in una turbina, cioè un apparato rotante, il cui albero motore è collegato all'alternatore, un particolare tipo di generatore elettrico. L'alternatore consiste di un avvolgimento di filo rotante (rotore) e di uno fisso (statore) ed è in grado di erogare una corrente elettrica alternata.

Al termine del processo il vapore viene ritrasformato in acqua e restituito all'ambiente. Per questo motivo le centrali termoelettriche sono realizzate in prossimità di fiumi o bacini che forniscono l'acqua necessaria per alimentarle e che raccolgono gli scarichi. I fumi della combustione vengono espulsi nell'ambiente attraverso ciminiere, dopo essere stati filtrati e depurati di alcuni composti nocivi. Si valuta che circa il 63% dell'energia elettrica prodotta oggi nel mondo derivi da centrali termoelettriche. purtroppo questo tipo di produzione di energia danneggia molto il nostro Pianeta

i panelli solari

Il cuore di ogni campo fotovoltaico è rappresentato dai pannelli solari. Il materiale semiconduttore di cui sono ricoperti, come ad esempio il silicio, è sensibile alla luce e crea energia elettrica quando viene colpito dalla radiazione solare, grazie al fenomeno fisico noto come “effetto fotovoltaico”. I pannelli sono alloggiati su apposite strutture di sostegno, che garantiscono la corretta inclinazione e il giusto orientamento per massimizzare l’esposizione alla luce. Tutti i pannelli solari di un campo fotovoltaico sono connessi ad un inverter, una macchina in grado di trasformare la corrente continua prodotta dai moduli in corrente alternata, più facilmente trasportabile e utilizzabile in tutte le case. Un sistema di controllo monitora il funzionamento dell’impianto e lo connette alla rete, così da rendere disponibile l’elettricità prodotta.