Central Elèctrica: Què són? (& els tipus de centrals elèctriques)

Què és una central elèctrica?

Una central elèctrica (també coneguda com a central de generació d'electricitat o central de producció d'electricitat), és un lloc industrial utilitzat per a la generació i distribució d'electricitat a gran escala. Moltes centrals elèctriques contenen un o diversos generadors, una màquina rotativa que converteix la potència mecànica en electricitat trifàsica (també coneguts com a alternador). El moviment relatiu entre un camp magnètic i un conductor elèctric crea una corrent elèctrica.

Aquestes són generalment situades en regions sub-urbanes o a diversos quilòmetres de les ciutats o els centres de càrrega, degut a requisits com la necessitat de terreny i aigua, juntament amb diverses restriccions operatives com la disposició de residus, etc.

Per aquest motiu, una central de generació d'electricitat no només ha de preocupar-se per la generació eficient d'electricitat, sinó també per la seva transmissió. És per això que les centrals elèctriques sovint estan acompanyades de parcs de commutadors de transformadors. Aquests parcs augmenten la tensió de transmissió de l'electricitat, el que permet transmetre-la més eficientment a llargues distàncies.

La font d'energia utilitzada per girar el volant del generador varia molt i depèn principalment del tipus de combustible utilitzat. La tria del combustible determina com es denomina la central elèctrica, i així és com es classifiquen les diferents tipologies de centrals elèctriques.

Tipus de Centrals Elèctriques

Els diferents tipus de centrals elèctriques es classifiquen depenent del tipus de combustible utilitzat. Per a la generació massiva d'electricitat, les centrals tèrmiques, nuclears i hidràuliques són les més eficients. Una central de generació d'electricitat es pot classificar ampliament en els tres tipus mencionats anteriorment. Examinem aquests tipus de centrals en detall.

Central Tèrmica

Una central tèrmica o una central tèrmica alimentada amb carbó és, de lluny, el mètode més convencional de generar electricitat amb una eficiència raonablement alta. Utilitza el carbó com combustible primari per fer bullir l'aigua disponible fins a convertir-la en vapor supercalent per impulsar la turbina de vapor.

La turbina de vapor es couple mecànicament al rotor d'un alternador, la rotació del qual resulta en la generació d'electricitat. Generalment a Índia, es fa servir carbó bituminós o carbó brunidor com combustible de la caldera, que té un contingut volàtil que varia entre l'8% i el 33%, i un contingut d'àshes del 5% al 16%. Per millorar l'eficiència tèrmica de la planta, el carbó es fa servir en la caldera en forma pulveritzada.

En una central tèrmica alimentada amb carbó, el vapor s'obté a una pressió molt alta dins de la caldera de vapor mitjançant la cremació del carbó pulveritzat. Aquest vapor es supercala en el supercalentador a una temperatura extrema. Aquest vapor supercalent es permet entrar a la turbina, ja que les paletes de la turbina giren per la pressió del vapor.

La turbina està acoblada mecànicament amb l'alternador d'una manera que el seu rotor girarà amb la rotació de les paletes de la turbina. Després d'entrar a la turbina, la pressió del vapor cau bruscament, cosa que provoca un increment corresponent en el volum del vapor.

Després d'haver impartit energia als rotores de la turbina, el vapor es fa passar fora de les paletes de la turbina cap al condensador de vapor de la turbina. Al condensador, s'circula aigua freda a temperatura ambient mitjançant una bomba, el que provoca la condensació del vapor humit de baixa pressió.

Aquesta aigua condensada es proporciona després a un calentador d'aigua de baixa pressió on el vapor de baixa pressió augmenta la temperatura d'aquesta aigua d'alimentació, que es torna a calentar a alta pressió. Això descriu la metodologia bàsica de funcionament d'una central tèrmica.

Avenços de les Centrals Tèrmiques

• El combustible utilitzat, és a dir, el carbó, és bastant barat.

• El cost inicial és menor en comparació amb altres estacions de generació.

• Requereix menys espai en comparació amb les centrals hidroelèctriques.

Desavantatges de les Centrals Tèrmiques

• Contamina l'atmosfera degut a la producció de fum i gases.

• El cost d'operació de la central elèctrica és més elevat que el d'una central hidroelèctrica.

Central Nuclear

Les centrals nucleares són similars a les centrals tèrmiques en molts aspectes. No obstant això, l'excepció aquí és que es fan servir elements radioactius com l'urani i el tori com combustible primari en lloc del carbó. També, en una central nuclear, la fornassa i la caldera són reemplaçades pel reactor nuclear i les tuberies exchanger de calor.

Per al procés de generació d'energia nuclear, els combustibles radioactius són fets a sotmetre a una reacció de fissió dins dels reactors nuclears. La reacció de fissió, es propaga com una reacció en cadena controlada i va acompanyada d'una quantitat sense precedents d'energia produïda, que es manifesta en forma de calor.

Aquesta calor es transfereix a l'aigua present a les tuberies exchanger de calor. Com a resultat, es produeix vapor supercalent a una temperatura molt alta. Un cop s'ha completat el procés de formació de vapor, el procés restant és exactament igual a una central tèrmica, ja que aquest vapor impulsarà les paletes de la turbina per generar electricitat.

Central Hidroelèctrica

En les centrals hidroelèctriques, s'utilitza l'energia de l'aigua que cau per impulsar la turbina, que a la vegada fa funcionar el generador per produir electricitat. La pluja que cau sobre la superfície de la Terra té energia potencial respecte als oceans cap als quals flueix. Aquesta energia es converteix en treball de mànec quan l'aigua cau a través d'una distància vertical apreciable. Per tant, la potència hidràulica és una energia renovable naturalment disponible donada per l'equació:
P = gρ QH
On, g = acceleració deguda a la gravetat = 9,81 m/s²
ρ = densitat de l'aigua = 1000 kg/m³
H = altura de caiguda de l'aigua.
Aquesta potència s'utilitza per fer girar el mànec de l'alternador, per convertir-lo en energia elèctrica equivalent.
Un punt important a tenir en compte és que les centrals hidroelèctriques tenen una capacitat considerablement menor en comparació amb les centrals tèrmiques o nuclears.

Per aquest motiu, les centrals hidroelèctriques s'utilitzen generalment en programació amb centrals tèrmiques per atendre la càrrega durant les hores punta. De alguna manera, ajuden les centrals tèrmiques o nuclears a lliurar la potència de manera eficient durant els períodes de hores punta.

Avenços de les Centrals Hidroelèctriques

• No requereix combustible, l'aigua s'utilitza per a la generació d'energia elèctrica.

• És una generació d'energia neta i limpa.

• La construcció és simple i requereix menys manteniment.

• També ajuda a la regadiura i el control de les inundacions.

Desavantatges de les Centrals Hidroelèctriques

• Implica un cost inicial alt degut a la construcció de preses.

• La disponibilitat de l'aigua depèn de les condicions meteorològiques.

• Requereix un cost de transmissió elevat ja que la planta es troba en zones muntanyoses.

Tipus de Generació d'Energia

Com s'ha mencionat anteriorment, depenent del tipus de combustible utilitzat, les centrals de generació d'electricitat i els tipus de generació d'energia es classifiquen. Per tant, les 3 principals classificacions per a la producció d'energia en una escala razonablement gran són:

Propina