1. Inefficienza della combustione:
* Combustazione incompleta: Non tutto il carburante viene completamente bruciato, con conseguente rilascio di idrocarburi incombusti e monossido di carbonio. Questa è una perdita di energia significativa.
* Perdita di calore: La combustione produce molto calore, e non tutto viene utilizzato per generare elettricità. Una porzione significativa viene persa attraverso lo scarico, i sistemi di raffreddamento e le radiazioni.
2. Limiti termodinamici:
* Ciclo di carnot: L'efficienza di qualsiasi motore termico è fondamentalmente limitata dal ciclo Carnot. Questo ciclo teorico impone che anche con una perfetta combustione, la massima efficienza è determinata dalla differenza di temperatura tra i serbatoi caldi e a freddo. Le turbine a gas funzionano ad alte temperature, ma l'efficienza è ancora limitata.
* Conversione di energia: La conversione dell'energia termica in energia meccanica (attraverso le turbine) e quindi in energia elettrica (attraverso i generatori) provoca anche alcune perdite di energia.
3. Attrito e resistenza:
* Attrito meccanico: Attrito in parti in movimento come turbine, generatori e pompe portano alla dissipazione di energia come calore.
* Resistenza elettrica: La resistenza elettrica nei fili e nelle apparecchiature provoca anche perdite di energia sotto forma di calore.
4. Altre perdite:
* Sistemi di raffreddamento: Le centrali elettriche richiedono un raffreddamento significativo per mantenere temperature ottimali e questo processo utilizza una parte dell'energia generata.
* Sistemi ausiliari: Anche apparecchiature come pompe, compressori e sistemi di condizionamento dell'aria consumano energia.
5. Perdite di trasmissione e distribuzione:
* Resistenza elettrica: L'energia viene persa come calore durante la trasmissione dell'elettricità dalla centrale elettrica al consumatore.
* Perdite del trasformatore: I trasformatori sperimentano anche alcune perdite di energia durante la conversione dei livelli di tensione.
Nel complesso, l'efficienza di una moderna centrale elettrica a gas può variare dal 30% al 60% a seconda di fattori come la tecnologia, il carico e le condizioni operative. Il restante dal 40% al 70% dell'input energetico viene perso attraverso questi vari processi, contribuendo al suo impatto ambientale e inefficienza energetica.
Miglioramento dell'efficienza:
* Piante di ciclo combinate: Queste piante usano il calore dei rifiuti dalla turbina a gas per generare vapore, guidando una turbina a vapore separata. Ciò migliora significativamente l'efficienza, raggiungendo fino al 60%.
* Turbine a gas ad alta efficienza: Nuove tecnologie come sistemi di combustione avanzati, temperature di ingresso della turbina più elevate e progetti di lama migliorati aiutano a ridurre le perdite di combustione e ad aumentare l'efficienza.
* Recupero di energia: L'implementazione di sistemi di recupero del calore di rifiuti può catturare calore dai gas di scarico e utilizzarlo per il riscaldamento o altri processi industriali.
Riducendo al minimo queste perdite di energia, possiamo rendere le centrali elettriche a gas più efficienti e ridurre la loro impronta ambientale.
