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Energia termoelettrica: vantaggi e svantaggi Una mano tiene una lampadina - Credit: iStock
GREEN 25 novembre 2021

Energia termoelettrica: vantaggi e svantaggi

di Maura Corrado

Gli impianti tradizionali, basati sull’utilizzo dei combustibili fossili, sono molto inquinanti.

L’energia termoelettrica è quella forma di energia che utilizza il calore per generare elettricità.

Il metodo convenzionale per produrre energia in questo modo prevede la combustione di petrolio, carbone e gas. 

 

 

Come funziona una centrale termoelettrica

Gli elementi fondamentali di una centrale termoelettrica sono la caldaia, la turbina, l’alternatore, il bruciatore e l’impianto di raffreddamento. Il combustibile, bruciato all’interno della caldaia, genera energia termica che trasforma l’acqua in vapore. Successivamente, il vapore, fortemente surriscaldato, agisce sulle palette della turbina, la quale - a sua volta - converte l’energia potenziale del vapore in energia meccanica. Il passaggio successivo prevede che quest’ultima venga ceduta all’alternatore, che ha il compito di trasformarla in energia elettrica in media tensione. Il livello di tensione viene infine aumentato dai trasformatori, che collegano la centrale alla rete di alta tensione. 

 

 

Le fasi successive

Il vapore, dopo aver ceduto il proprio contenuto di energia alla turbina, viene scaricato e raccolto all’interno del condensatore. All’interno di quest’ultimo, attraverso l’acqua di raffreddamento proveniente dall’esterno, il vapore viene ritrasformato in acqua e quindi nuovamente convogliato nella caldaia per ripetere un nuovo ciclo. In una centrale termoelettrica convenzionale, in genere meno del 40% dell’energia termica, generata dalla combustione nella caldaia, viene trasformata in energia elettrica. Il restante 62% viene impiegato nelle successive conversioni dell’energia (da chimica a termica, da termica a meccanica, da meccanica a elettrica), come calore residuo dei fumi della ciminiera, del vapore avviato alla condensazione e recuperato come acqua calda da ritrasmettere alla caldaia per un nuovo ciclo. L’energia elettrica così ottenuta e immessa in rete viene trasportata, attraverso appositi elettrodotti, verso le stazioni di trasformazione, dove altri trasformatori la rendono disponibile per soddisfare le richieste delle varie utenze.

 

 

I vantaggi

L’energia termoelettrica ottenuta bruciando i combustibili fossili è il metodo più usato da decenni. Nel corso del tempo sono emersi vantaggi e svantaggi. Iniziamo con i vantaggi. Le centrali termoelettriche costano poco, quindi non è necessario investire ingenti somme di denaro per costruirle. Se confrontate con le centrali idroelettriche, risultano anche più veloci da costruire. In questo modo, è possibile coprire le carenze energetiche più rapidamente e con minori costi di produzione. Inoltre, producono tantissima energia, una quantità utile per soddisfare il fabbisogno energetico di intere città o metropoli anche molto estese e densamente popolate. L’elenco dei vantaggi offerti dalle centrali termoelettriche prosegue con la possibilità di costruirle in luoghi vicini alle aree di consumo. Grazie a ciò, il costo delle torri e delle linee di trasmissione può essere contenuto. Uno dei costi più elevati dell'energia elettrica è rappresentato da stoccaggio e trasporto. Se l’impianto può essere realizzato in luoghi vicini alle aree di consumo, si risparmia su questi costi. Infine, la centrale termoelettrica rappresenta un'alternativa indispensabile per quei Paesi che non dispongono di un'altra fonte in grado di generare grandi quantità di energia.

 

 

Gli svantaggi

Gli svantaggi delle centrali termoelettriche tradizionali sono davvero annosi e notevoli. Innanzitutto, sono estremamente inquinanti. Dal momento che utilizzano combustibili come petrolio o carbone, gli impianti inquinano tantissimo e questo vale sia per l’ambiente che per l’atmosfera, anche e soprattutto se si utilizza lo zolfo. Durante il processo di combustione, le centrali termoelettriche rilasciano ingenti dosi di anidride carbonica, il principale responsabile dell’effetto serra e delle piogge acide, e altre sostanze nocive. Queste emissioni nocive sono responsabili di un gran numero di malattie cardiovascolari e respiratorie. Un altro svantaggio è che il costo finale di questo tipo di energia è superiore a quello generato negli impianti idroelettrici. Infine, va ricordato che utilizzano fonti esauribili, dunque destinate, presto o tardi, a finire.

 

 

Evoluzione dell’energia termoelettrica

Per cercare di rimediare, almeno in parte, a questi problemi e, allo stesso tempo, avere impianti con un rendimento più elevato, con il passare del tempo la tecnologia si è evoluta. Un’evoluzione, ad esempio, è rappresentata dalle centrali termoelettriche a ciclo combinato. In questa categoria di impianti sono presenti due cicli termodinamici in serie, aumentando così il rendimento rispetto ad entrambi i cicli isolati e sfruttando meglio il combustibile. Il funzionamento di una centrale a ciclo combinato può essere spiegato come l'accoppiamento di due centrali più semplici: una centrale a gas e una centrale a vapore tradizionale. Il vantaggio di questo tipo di tecnologia è il minor consumo di metano, a parità di energia prodotta. 

 

 

Energia termoelettrica nucleare

C’è poi l’energia termoelettrica di origine nucleare. In questo caso, è l’uranio a rilasciare energia dal combustibile utilizzato. Il plutonio viene utilizzato in misura minore. Per innalzare la temperatura dell'acqua e generare vapore, l'uranio viene impiegato attraverso il processo di fissione nucleare, all'interno del reattore, in una centrale nucleare. Il fumo che si crea nelle centrali nucleari e che esce dai camini è vapore acqueo e non anidride carbonica, come molti pensano.

 

 

Energia termoelettrica da fonti rinnovabili

Meno inquinanti delle centrali termoelettriche tradizionali sono infine gli impianti che utilizzano fonti rinnovabili per aumentare la temperatura dell'acqua e generare vapore. I principali sottotipi di energia termoelettrica da fonti rinnovabili sono il geotermico e l’energia solare termica, che però detengono ancora una quota piuttosto ridotta della produzione totale di energia a livello mondiale. Una centrale geotermica sfrutta il calore delle profondità terrestri per produrre energia. Il vapore generato attraverso processi naturali, all’interno della crosta terrestre, viene incanalato in apposite tubature d’acciaio: i vapordotti. Da qui il vapore viene convogliato nella turbina che trasforma l’energia termica in energia meccanica. Il rotore dell’alternatore collegato alla turbina converte, a sua volta, l’energia meccanica in energia elettrica. Il solare termico, invece, intercetta i raggi del sole generando direttamente calore da essi. In questo caso, la componente fondamentale dell’impianto per trasformare l’energia del sole in energia termica è il collettore solare. Il suo obiettivo, a differenza del pannello solare, è quello di riscaldare un liquido caloportatore che scorre all’interno dei suoi tubi, trasportando il calore fino ai luoghi di utilizzo.

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