Hi ha nombroses formes de produir energia depenent del tipus de combustible que utilitzem i el lloc o el mètode que s'utilitzi. Les centrals tèrmiques convencionals, també anomenades termoelèctriques, empren combustibles fòssils per poder generar energia elèctrica. Moltes persones no saben ben bé què és una central tèrmica.
Dedicarem aquest article a explicar-te què és una central tèrmica, quines són les seves caracterÃstiques i com generen l'energia elèctrica.
Què és una central tèrmica?
Les centrals tèrmiques convencionals, també conegudes com a termoelèctriques, utilitzen combustibles fòssils (gas natural, carbó o fuel oil) per generar electricitat a través d'un cicle de vapor d'aigua tèrmica. El terme convencional s'utilitza per distingir-les d'altres centrals tèrmiques, com les de cicle combinat o nuclears. Aquestes plantes generen energia elèctrica mitjançant la conversió de l'energia quÃmica dels combustibles en energia tèrmica, que després es transforma en energia mecà nica i finalment en electricitat.
Els seus principals components són:
- caldera: Espai que converteix laigua en vapor mitjançant la combustió del combustible. En aquest procés, lenergia quÃmica del combustible es converteix en energia tèrmica.
- serpentines: Canonades per on circula l'aigua, on es converteix en vapor. El gas de combustió transfereix la calor a l'aigua.
- Turbina de vapor: Mà quina que recull el vapor daigua, fent que, a causa dun sistema de pressió i temperatura, es mogui leix que travessa la turbina. Aquestes turbines solen tenir diversos cossos (alta, mitjana i baixa pressió) per aprofitar al mà xim el vapor.
- Generador: Mà quina que converteix lenergia mecà nica generada en electricitat mitjançant inducció electromagnètica. L'eix de la turbina està connectat al generador, el qual produeix corrent altern trifà sic.
Funcionament d'una central tèrmica
El funcionament d'una central tèrmica convencional es pot dividir en diverses etapes. En primer lloc, el combustible es crema en una caldera generant una gran quantitat de calor. Aquesta calor s'utilitza per escalfar aigua, que es converteix en vapor d'alta pressió i temperatura.
Aquest vapor s'envia cap a les turbines, on exerceix pressió sobre les là mines de la turbina, fent que aquesta giri. El moviment de les turbines genera energia mecà nica, que finalment es transforma en energia elèctrica al generador.
L'electricitat generada passa per un transformador, on el voltatge augmenta per ser distribuïda a llargues distà ncies mitjançant la xarxa elèctrica.
El vapor, un cop utilitzat a la turbina, s'envia a un condensador on es refreda i es converteix novament en aigua, cosa que dóna lloc a un cicle tancat de producció de vapor. Aquest procés és comú a totes les centrals tèrmiques, independentment del tipus de combustible utilitzat.
Tipus de cicle en una central tèrmica
- El cicle Rankine: S'utilitza a la majoria de les centrals tèrmiques convencionals. Aquest cicle aprofita lenergia tèrmica del combustible per generar vapor daigua, que després impulsa una turbina.
- Cicle de Hirn: És una variant del cicle Rankine, amb una fase addicional de reescalfament del vapor. Aquest procés millora leficiència energètica.
Impactes ambientals duna central tèrmica
Les centrals tèrmiques generen efectes negatius sobre el medi ambient a causa de les emissions derivades de la crema de combustibles fòssils i lalliberament de grans quantitats de calor residual.
Pel que fa a les emissions, aquestes plantes produeixen diòxid de carboni (CO2), monòxid de carboni (CO), òxids de nitrogen (NOx) i diòxid de sofre (SO2), que contribueixen a l'escalfament global i la contaminació de l'aire. Altres elements tòxics com ara mercuri i plom poden alliberar-se.
S'utilitzen filtres per reduir la quantitat de partÃcules emeses a l'atmosfera, i les xemeneies solen ser prou altes per dispersar millor les partÃcules a l'aire.
Transferència de calor i contaminació tèrmica
Un altre problema associat és la contaminació tèrmica a causa de lalliberament de calor residual en cossos daigua propers. Això eleva la temperatura de l'aigua i afecta l'ecosistema local. Les centrals implementen sistemes de refrigeració per mitigar aquest impacte, refredant l'aigua abans de tornar-la a l'origen.
Impacte sobre la salut humana
Els contaminants emesos per les centrals tèrmiques afecten negativament la salut humana. Les partÃcules i gasos tòxics provocats per la combustió poden causar malalties respiratòries i cardiovasculars. A llarg termini, lexposició a aquestes substà ncies augmenta el risc de cà ncer.
Els filtres i els sistemes actuals han millorat, tot i que continua sent necessari desenvolupar noves tecnologies per minimitzar l'impacte en la salut i el medi ambient.
Tipus de centrals tèrmiques
Existeixen diferents tipus de centrals tèrmiques, depenent del combustible emprat i del disseny de la planta.
Centrals tèrmiques convencionals
Utilitzen combustibles fòssils com carbó, fuel oil o gas natural. Tot i que són comuns a nivell mundial, el seu impacte ambiental és considerable a causa de les emissions de gasos contaminants.
Centrals tèrmiques de cicle combinat
Les centrals de cicle combinat són més eficients que les convencionals. Utilitzen turbines de gas per transformar lenergia tèrmica en mecà nica mitjançant la crema de gas natural. Els gasos calents sobrants es fan servir per generar vapor que alimenta una altra turbina de vapor, reduint les emissions.
Centrals tèrmiques nuclears
Generen energia mitjançant la fissió nuclear en un reactor, que allibera una gran quantitat denergia tèrmica per convertir laigua en vapor. Tot i que no emeten gasos amb efecte d'hivernacle, presenten riscos pels residus radioactius i possibles accidents nuclears.
Alternatives i energies renovables
Les energies renovables, com a solar, eòlica i geotèrmica, estan guanyant terreny. Aquestes fonts no produeixen emissions de gasos amb efecte d'hivernacle i són més sostenibles a llarg termini.
Les centrals solars tèrmiques i geotèrmiques ofereixen alternatives similars a les tèrmiques convencionals, aprofitant fonts naturals sense els impactes negatius associats als combustibles fòssils.
Les millores tecnològiques estan incrementant l'eficiència i reduint costos, cosa que permet accelerar-ne l'adopció a tot el món.
Central de vapor
Les centrals de vapor utilitzen un cicle on l'aigua passa per una fase de vapor i torna al seu estat lÃquid. És comú a les tèrmiques convencionals.
La tecnologia supercrÃtica ha guanyat rellevà ncia, ha millorat l'eficiència i ha reduït pèrdues d'energia en eliminar els canvis de fase.
Són una de les principals tecnologies en la producció elèctrica, tot i que el creixement d'energies renovables comença la seva substitució progressiva.
El sector energètic està en una transformació profunda. Les centrals tèrmiques continuen sent rellevants, però les energies renovables ja estan prenent la davantera a molts països, grà cies al menor impacte ambiental i alt potencial de creixement.