Energia termoelettrica convenzionale: Bruciare carburante per far girare turbine
Il ciclo Rankine su scala di rete
La generazione termoelettrica convenzionale brucia carbone, gas naturale o olio per generare vapore, azionare una turbina e far girare un generatore sincrono. Fornisce ancora circa il 60% dell'elettricità globale.
Tipi di impianto ed efficienze
| Combustibile | Ciclo tipico | Efficienza netta (LHV) | Intensità CO₂ (kg/MWh) |
|---|---|---|---|
| Carbone subcritico | Vapore (540 °C / 17 MPa) | 33–37 % | 900–1.000 |
| Carbone supercritico | Vapore (600 °C / 25 MPa) | 40–44 % | 750–850 |
| Carbone ultra-supercritico | Vapore (620 °C / 27 MPa) | 44–48 % | 700–780 |
| Ciclo combinato a gas naturale (NGCC) | Turbina a gas (1.400 °C) + HRSG + turbina a vapore | 55–63 % | 340–400 |
| Vapore a olio | Simile al carbone | 35–40 % | 650–750 |
Sottosistemi chiave
- Caldaia / HRSG: Pareti ad acqua, surriscaldatori, riscaldatori, economizzatori.
- Turbina: Cilindri HP/IP/LP; pale a impulsi/reazione; 3.000/3.600 giri/min.
- Generatore: 2 poli (3.600 giri/min) o 4 poli (1.800 giri/min) rotore saliente/cilindrico.
- Condensatore: Vuoto (0,03–0,1 bar) tramite acqua di raffreddamento / raffreddamento ad aria.
- Controllo emissioni: SCR (NOx), FGD (SO₂), ESP/filtri a maniche (PM), cattura del carbonio (pilota).
Ruolo strategico nella transizione
- Disponibilità: Rampa 3–5 %/min; fornisce inerzia, supporto di tensione, black-start.
- Firma di capacità: Supporta le rinnovabili variabili; stoccaggio stagionale tramite scorte di combustibile.
- Riconversione: Conversione carbone-gas, co-combustione di biomassa, miscela ammonio/idrogeno, cattura post-combustione.
Prospettive
Eliminazione del carbone OCSE entro il 2030; picco del gas a metà degli anni 2030. Le risorse termiche residue funzioneranno meno ore a maggiore efficienza con gestione del carbonio.