9) Centrali turbogas ed energie alternative

Attualmente, le centrali turbogas si stanno notevolmente diffondendo, e non solo in Italia, per la loro semplicità, in particolare come impianti a ciclo combinato. Gli altri tipi di centrale sono in fase ampiamente sperimentale

A) Centrali turbogas

Le centrali turbogas sono impianti di produzione molto semplici e compatti, funzionanti su un principio analogo a quello usato per gli aerei a reazione.
Sono costituite da un compressore, una camera di combustione ed una turbina a gas. Il compressore serve ad inviare aria compressa nella camera di combustione, dove l’aria fa da comburente per un combustibile che può essere un gas (metano) o il gasolio. La miscela così formata viene inviata nella turbina, facendola girare e trasmettendo il suo movimento all’alternatore ad essa collegato.
Il grande pregio di queste centrali è la grande semplicità e la rapidità con cui vengono messe in servizio, che si riduce a pochi minuti, mentre le centrali di cui si è già parlato in precedenza richiedono per essere avviate molte ore ed in qualche caso intere giornate. Il principale svantaggio è che la potenza unitaria (per gruppo) che esse sono in grado di fornire è abbastanza limitata, fino a poco più di 120 MW, ed inoltre il rendimento è molto basso ,20 - 25%, contro il 40% e più di una centrale termoelettrica e l’80% di una idroelettrica. Queste centrali sono quindi adatte a coprire punte improvvise di carico, ma non a fornire con continuità energia di base.
Da qualche anno, sono state create centrali di nuovo tipo basate sulla tecnica del turbogas, dette "Centrali a ciclo combinato", che cominciano ad essere molto diffuse un pò in tutto il mondo. Sono costituite, in generale, da una centrale turbogas, alla quale però viene aggiunto un gruppo a vapore, di potenza grosso modo uguale a quella del gruppo turbogas. Il gruppo a vapore recupera in parte il calore residuo del gruppo turbogas, mediante una caldaia chiamata appunto caldaia a recupero, nella quale l’acqua viene preriscaldata dal calore dei fumi di scarico del turbogas. Queto sistema permette un notevole aumento del rendimento totale, che può arrivare a sfiorare il 50%, ed inoltre permette di creare dei gruppi (definiti in questo caso "moduli") di potenza unitaria molto più elevata, fino a quasi 400 MW, in quanto sono formati da due turbogas ed un gruppo a vapore collegati tra loro come descritto.

B) Energie alternative

Si definiscono energie alternative alcune fonti di energia che sono facilmente disponibili, sebbene non altrettanto facilmente sfruttabili. Sono facilmente disponibili perché sono sempre (o quasi sempre) presenti in natura (sole, vento, energia endogena, alte e basse maree), o perché sono sottoprodotti di lavorazioni di altro genere, che altrimenti rimarrebbero inutilizzati (rifiuti urbani). Devono il loro nome di "alternative" alla speranza che viene riposta sul fatto che un giorno possano sostituire l’energia derivata dal petrolio, che è estremamente vincolante per tutti i paesi non produttori di petrolio. Daremo un cenno di queste fonti, esaminandone sommariamente i pregi ed i difetti, ma è bene precisare in partenza che nessuna, quantitativamente, può neanche lontanamente competere con l’energia derivata dal petrolio, dal carbone o dal nucleare.

B1) Energia solare

L’energia solare è diventata, da qualche anno, un argomento molto discusso e dibattuto. Su di essa sono apparse molte pubblicazioni complete ed esaurienti, tanto da permettere perfino ad ognuno di costruirsi un impianto secondo le sue esigenze.
L’utilizzazione segue soprattutto tre vie:

- Produzione di calore a bassa temperatura
- Conversione termodinamica
- Conversione fotovoltaica

In tutti e tre i casi, il principio base è quello di raccogliere le radiazioni solari mediante opportuni dispositivi e concentrarle in modo da essere utilizzabili. È lo stesso principio che si applica quando appicchiamo il fuoco ad un pezzo di carta concentrando i raggi solari mediante una lente di ingrandimento (un gioco abbastanza diffuso tra i ragazzi qualche anno fa). Questi dispositivi vengono chiamati "collettori solari". L’energia raccolta, nei tre casi suddetti, viene sfruttata nei seguenti modi:

- Nel caso della produzione di calore a bassa temperatura, viene usata direttamente per il riscaldamento dell’ acqua fino ad una temperatura di circa 50° C.
- Nel caso della "conversione termodinamica", l’energia viene raccolta da specchi e viene concentrata su una caldaia posta su una torre; la caldaia produce vapore che aziona una piccola turbina.
- Nel caso della conversione fotovoltaica, l’energia solare viene convertita in energia elettrica direttamente utilizzando le celle al silicio.

Il principale vantaggio dell’energia solare è che la fonte di energia è del tutto gratuita e non inquinante. Al contrario, le installazioni sono generalmente molto costose ed ingombranti, ed utilizzabili solo a livello locale. Questo tipo di energia si presta molto bene per il moderato riscaldamento dell’acqua, ma non certo per generare le grandi quantità di energia necessarie per il funzionamento di una nazione industrializzata, in quanto la potenza disponibile non supera circa un kW per metro ogni quadrato di superficie investita dai raggi solari. In Italia è stato fatto un importante esperimento di conversione termodinamica ad Adrano, in provincia di Catania, della potenza di circa un MW. Per dare un’idea delle dimensioni, basti sapere che la superficie complessiva degli specchi è di 6200 metri quadrati, ed il territorio complessivamente occupato è di 35000 metri quadrati. Per avere un termine di paragone, approssimativamente le aree occupate rispettivamente dal campo di gioco e dallo intero stadio olimpico di Roma.

B2) Energia eolica

È l’energia derivata dal vento, e prende il suo nome da Eolo, il mitico re dei venti della mitologia greca. Il principio, molto semplice, è quello di far girare un’elica, solidale con il rotore di un piccolo alternatore. In pratica, è molto simile al principio di funzionamento di un mulino a vento, solo che in questo caso l’energia non viene utilizzata direttamente come energia meccanica, ma trasformata in energia elettrica. Naturalmente, si tratta di un’energia molto discontinua, come lo è il vento stesso, ed il migliore utilizzo può essere quello di impiegarla per caricare batterie di accumulatori, cioè immagazzinarla per utilizzarla in seguito in modo più continuativo.
In Italia questa fonte è poco sfruttabile, a causa della modesta ventosità del territorio. Alcuni impianti sperimentali sono in funzione nell’Alta Nurra, in Sardegna, in località Porto Torres. Attualmente, la massima potenza di un generatore funzionante con questo principio non supera circa 70 kW.

B3) Energia geotermica

È l’energia che viene derivata dal calore naturale della terra. Si tratta in generale di acqua o vapore caldo presente in alcune zone, che viene sfruttato a causa della sua temperatura più alta di quella ambientale. Le potenze generate sono di qualche decina di kW.

B4) Energia da biogas

Il biogas è un gas combustibile proveniente dal letame delle fattorie, opportunamente trattato. La centralina azionata dal biogas è una centrale turbogas in miniatura, in grado di fornire una potenza di una decina di kW.

B5) Energia dai rifiuti urbani

Più che un sistema per produrre energia, questo è un sistema per l’eliminazione dei rifiuti, in quanto il potere calorifico degli stessi è molto basso. I rifiuti vengono infatti bruciati insieme a normale combustibile. Il sistema è tuttora ampiamente in fase sperimentale.

Per concludere questo breve accenno, queste fonti di energia non sembrano per ora in grado di sostituire quelle tradizionali, almeno finché non verrà scoperto un sistema più economico e redditizio per il loro sfruttamento. Ma questo momento, per ora, sembra tutt’altro che prossimo.