1. Limitazioni termodinamiche:
* Efficienza dei carnot: Nessun motore termico (come le centrali elettriche) può essere efficiente al 100%. Il ciclo Carnot definisce la massima efficienza teorica in base alla differenza di temperatura tra la fonte di calore e l'ambiente. Le centrali elettriche del mondo reale operano a efficienze inferiori a causa di limiti pratici.
* Perdita di calore: Una quantità significativa di calore viene persa per l'ambiente circostante durante il processo di combustione e il ciclo del vapore. Questa perdita è inevitabile, poiché il calore scorre sempre da oggetti più caldi a quelli più freddi.
2. Perdite meccaniche:
* Attrito: Le parti in movimento in turbine, generatori e pompe sperimentano l'attrito, convertendo un po 'di energia in calore.
* Resistenza al fluido: Il movimento del vapore e dell'acqua nei tubi e nelle turbine provoca anche resistenza, portando alla perdita di energia.
3. Perdite elettriche:
* Resistenza nei fili: L'elettricità che scorre attraverso i fili incontra la resistenza, causando perdita di energia come calore. Questa perdita è proporzionale alla lunghezza e allo spessore dei fili.
* Transformers: I trasformatori, utilizzati per aumentare o ridurre la tensione, sperimentano anche perdite dovute a correnti parassite e isteresi.
* Linee di trasmissione: Le linee di trasmissione a lunga distanza sperimentano perdita di energia dovuta a resistenza e perdite.
4. Altri fattori:
* Combustazione incompleta: Se il carburante non viene bruciato completamente, parte della sua energia rimane inutilizzata.
* Sistemi di raffreddamento inefficienti: I sistemi di raffreddamento inefficienti possono portare a temperature operative più elevate, riducendo l'efficienza.
* Usura dell'attrezzatura: Con l'invecchiamento dei macchinari, la sua efficienza diminuisce a causa dell'usura.
Esempio:
Una tipica centrale elettrica a carbone potrebbe avere un'efficienza complessiva di circa il 35-40%. Ciò significa che per ogni 100 unità di input di energia (dal carbone in fiamme), solo 35-40 unità vengono convertite in elettricità. Il resto viene perso come calore, attrito e altre forme di dissipazione di energia.
Conclusione:
Mentre le stazioni elettriche si sforzano di massimizzare l'efficienza, perdono inevitabilmente una quantità significativa di energia durante il processo di generazione a causa di vincoli fisici e ingegneristici. La ricerca in corso di tecnologie e design migliorate mira a ridurre al minimo queste perdite e ad aumentare l'efficienza complessiva della generazione di elettricità.
