Il gas naturale è il tema scottante del momento. Ormai quotidianamente ci ritroviamo a discutere dei problemi legati alla distribuzione e allo stoccaggio di questa fonte energetica preziosissima perché predominante nello share energetico nazionale ed europeo.
Per conoscere al meglio il combustibile, si deve studiare il funzionamento delle centrali a gas, così da comprenderne il suo utilizzo per la produzione di energia elettrica e quali accorgimenti tecnologici sono necessari.
Il processo
Il modus operandi di questi impianti è in linea di principio molto semplice. Un compressore preleva una portata d’aria dall’ambiente e la comprime; successivamente si inietta una portata di gas per far avvenire la combustione nel bruciatore, a cui si accompagna un aumento di temperatura. I gas residui sono ora caldi e pressurizzati ed è proprio questo surplus di energia contenuto al loro interno che viene trasformato in lavoro tramite la turbina.
Grazie al calore addizionale fornito dalla combustione il lavoro prodotto dalla turbina è maggiore del lavoro richiesto dal compressore: questa eccedenza viene trasformata da lavoro meccanico (la rotazione della turbina) in lavoro elettrico ed immesso nella rete di distribuzione. Dopo aver rilasciato la loro energia, la ciminiera permette di eliminare i gas residui e il ciclo riparte con della nuova aria e del nuovo combustibile.
Il bruciatore
Il componente cruciale per il buon funzionamento del processo è il bruciatore. Deve essere in grado di utilizzare il gas naturale in maniera ottimale, senza sprecarlo in una combustione incompleta. Il problema si risolve studiando dettagliatamente la forma del componente in questione. Qui avviene la reazione e successivamente i gas caldi vanno in turbina.
Si è però visto col tempo che questa configurazione non è ottimale. Per essere più efficienti si è dunque passati ad una struttura integrata: il bruciatore anulare, ovvero tanti piccoli bruciatori lavoranti all’unisono che si avvolgono sull’asse della macchina, formando una corona circolare che fa avvenire la combustione senza deviare il flusso del gas.
Ognuno dei bruciatori non immette l’aria necessaria per il processo tutta insieme ma in più stadi (divisi in primario, secondario e di diluizione) per garantire la combustione completa e per mantenere sotto controllo l’intera operazione. Per agevolare la miscelazione con il combustibile si induce un moto vorticoso dell’aria per creare una situazione di forte turbolenza all’interno della camera grazie a una palettatura fissa, detta swirler.
Conclusione
Questi sono solo alcuni degli accorgimenti tecnologici utilizzati per massimizzare la funzionalità del processo. La complessità del sistema è notevole e se ne paga il prezzo al momento della manutenzione: riparare o sostituire uno o più bruciatori è un’operazione per nulla semplice.
Le difficoltà sono però ampiamente giustificate, perché permettono di utilizzare nella maniera più efficiente possibile il gas naturale, una risorsa che stiamo imparando a nostre spese essere sempre più preziosa.
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