ciclo combinato

ciclo combinato

Combinazione di due c. termodinamici, uno a gas (c. Brayton-Joule) e uno a vapore (c. Hirn-Rankine). Questa tecnologia permette di aumentare il rendimento energetico delle centrali termoelettriche, ottimizzando lo sfruttamento dell’energia contenuta nel combustibile (gas naturale). La differenza di temperatura di lavoro tra i due c. termodinamici consente il riutilizzo dei gas di scarico in uscita da una turbina a gas, come sorgente di calore per il c. a vapore. Nel c. di Brayton, l’energia termica posseduta dai gas derivanti dalla combustione del gas naturale viene convertita in energia meccanica e quindi elettrica. L’energia termica residua dei gas di combustione, che si trovano ancora a una temperatura molto elevata (circa 600 °C), viene ceduta all’acqua che percorre il c. Rankine (operante a temperature inferiori), trasformandola in vapore che viene poi espanso, producendo ulteriore energia meccanica e quindi elettrica.

Benefici

Tra i principali vantaggi della tecnologia a c. c., sono da evidenziare il minor impatto ambientale in termini di emissioni e il maggiore rendimento dell’impianto, ovvero il rapporto tra energia prodotta e consumata. Le centrali a c. c. presentano un consumo di combustibile fossile inferiore, che viene impiegato solo per la fase di riscaldamento del c. a gas, sfruttano combustibili leggeri, quali gas metano o gasolio, e utilizzano una minore quantità di acqua per la condensazione.

Rendimento energetico

In una moderna centrale a c. c., il rendimento energetico può arrivare stabilmente al 50% con punte del 60%, mentre in una centrale termoelettrica tradizionale oscilla intorno a valori del 30%. Efficienze ancora superiori possono essere ottenute attraverso impianti a c. c. cogenerativo, che consentono la produzione congiunta di energia elettrica e vapore, sfruttando anche l’energia residua posseduta dal vapore in uscita dal c. Rankine, dopo averlo utilizzato come mezzo per la produzione di energia elettrica. Recuperando parte dell’energia che si disperderebbe sotto forma di calore per altri usi, come i processi tecnologici di uno stabilimento industriale e/o il riscaldamento di una città, gli impianti di cogenerazione permettono quindi di conseguire efficienze ancora maggiori, con rendimenti di primo principio (definiti come la somma tra i rendimenti calcolati con riferimento a una sola delle due energie prodotte, rendimento elettrico e termico) superiori in alcuni casi al 90%.

Dai sistemi di cogenerazione derivano i più recenti sistemi di trigenerazione che consentono la produzione congiunta di energia elettrica, termica e frigorifera. I sistemi di trigenerazione permettono di trasformare il calore recuperato dalla trasformazione termodinamica in energia frigorifera, grazie all’impiego del c. frigorifero ad assorbimento, che si basa su trasformazioni di stato del fluido refrigerante (acqua) in combinazione con la sostanza utilizzata quale assorbente (bromuro di litio).