• Qual è la generazione di energia elettrica?
• Come viene prodotta l'energia elettrica?
• Fasi del settore elettrico
• Tipi di generazione di elettricità
• Energia rinnovabile

Spieghiamo cos'è la generazione di energia elettrica, le sue tipologie e come viene prodotta. Inoltre, le fasi del settore elettrico.

Gran parte della nostra vita quotidiana dipende dall'energia elettrica.

Qual è la generazione di energia elettrica?

La generazione di energia elettrica comprende l'insieme di processi diverso attraverso il quale può essere prodotto elettricità, o che è lo stesso, trasforma altre forme di Energia disponibile in natura (energia chimica, cinetica, termico, luce, nucleare, ecc.) in energia elettrica utilizzabile.

La capacità di produrre energia elettrica è una delle principali preoccupazioni del umanità contemporaneo, dal momento che consumo Si è diffuso e normalizzato sin dalla sua scoperta nel XIX secolo, al punto da diventare indispensabile nella nostra vita quotidiana. Le nostre case, industrieL'illuminazione pubblica, anche i nostri elettrodomestici, dipendono da una fornitura di energia elettrica costante e stabile.

Pertanto, il consumo mondiale di energia è in aumento. Mentre nel 1900 il consumo energetico globale era di soli 0,7 Terawatt (0,7 x 1012 W), già nel 2005 era stimato in circa 500 Exajoule (5 x 1020 J), equivalenti a 138.900 Terawatt.

Il settore industriale è il più grande consumatore di tutti, e quindi il mondo sviluppato (il cosiddetto Primo Mondo) è responsabile delle più alte percentuali di consumo. Gli Stati Uniti, ad esempio, consumano il 25% dell'energia generata nel mondo.

Pertanto, la ricerca di nuove e più efficienti vie per ottenerlo è un settore in cui vengono investite enormi risorse scientifiche e tecnologiche, soprattutto in un momento in cui gli effetti climatici del industrializzazione e dal bruciare combustibili fossili è diventato non solo ovvio, ma allarmante.

Come viene prodotta l'energia elettrica?

Diversi tipi di energia possono essere utilizzati per far girare la turbina del generatore.

L'energia elettrica, in genere, viene prodotta in grandi impianti detti centrali o centrali elettriche, che sfruttando diverse tipologie di materia prima o processi naturali "fabbricano" elettricità.

Per questo, la maggior parte delle centrali elettriche ha alternatori, che sono grandi dispositivi che generano corrente alternata. Sono costituiti da una bobina, che è un grande rotolo di materiale rotante conduttore elettrico disposti in fili, e a magnete che rimane fisso.

Ruotando ad alta velocità la bobina all'interno del magnete, si verifica un fenomeno chiamato induzione elettromagnetica: il campo magnetico Il risultato mobilita gli elettroni del materiale conduttivo, creando un flusso di energia che deve poi essere "preparato" alla distribuzione attraverso una serie di trasformatori.

Il problema, quindi, è come far ruotare la bobina ad alta velocità e in modo costante. Negli esperimenti condotti nel XIX secolo con l'elettricità, è stata generata pedalando su una bicicletta, che ovviamente ne produceva solo una piccola quantità.

Nel caso delle centrali elettriche serve qualcosa di molto più sofisticato: una turbina, che è un dispositivo rotante in grado di trasmettere energia meccanica alla bobina, facendola ruotare, dall'uso di un'altra forza.

Ad esempio, puoi usare l'acqua che cade in una cascata, o il soffio costante del vento, o nella maggior parte dei casi, il vapore quantità crescente di una buona quantità di acqua bollente, per la quale è necessario generare a sua volta una quantità costante di calore, per mezzo del combustione di vari tipi di materiali.

Come si vedrà, il processo completo di generazione di energia elettrica non è altro che la trasformazione dell'energia chimica in energia calorica (combustione), per convertirla poi in cinetica e meccanica (movimentando la turbina), e poi in elettromagnetica, cioè , , in elettricità.

Fasi del settore elettrico

L'elettricità è distribuita attraverso le linee elettriche.

Il settore elettrico è quello che è responsabile dell'intero circuito di produzione di energia elettrica, dal suo inizio al suo consumo in ciascuna delle nostre case, per esempio. L'intero ciclo di produzione di energia in questo settore prevede le seguenti fasi:

• Generazione. La prima fase, logicamente, consiste nell'ottenere energia elettrica attraverso i mezzi disponibili, in uno qualsiasi dei tipi di centrali elettriche esistenti.
• Trasformazione. Una volta ottenuta l'energia elettrica, viene solitamente sottoposta a un processo di trasformazione che la prepara al trasporto lungo una rete elettrica, poiché l'energia elettrica, a differenza di altri prodotti e merci, non può essere immagazzinata per il consumo successivo, ma deve essere immediatamente trasmessa.

Ne sono responsabili le cosiddette sottostazioni o centrali di trasformazione, poste in prossimità delle centrali, e anche i centri di trasformazione, in prossimità delle centrali stesse. popolazioni consumatori, poiché la sua missione è quella di modulare la tensione elettrica per rendere l'energia elettrica trasportabile (alta tensione) e consumabile (bassa tensione).

• Distribuzione. L'elettricità deve infine essere fornita alle nostre case o alle industrie che la consumano attraverso una rete di cablaggio nota come linee elettriche, che di solito viene gestita da diverse società di distribuzione e commercializzazione dell'energia.
• Consumo. Infine, ogni impianto domestico o industriale di consumo dispone di un impianto di collegamento, che collega le reti di distribuzione con le strutture interne, consentendo all'energia di essere presente ovunque ce ne sia bisogno.

Tipi di generazione di elettricità

L'energia eolica è relativamente poco costosa e sicura per la produzione di elettricità.

La produzione di energia elettrica è classificata, normalmente, in base al tipo di centrale in cui viene prodotta, oa quale è la stessa, in base a quale procedura specifica viene utilizzata per, come abbiamo spiegato prima, mobilitare la turbina per far ruotare la bobina che a sua volta. il tempo genera elettricità. Quindi, abbiamo:

• Energia termoelettrica combustibili fossili. Gli impianti termoelettrici sono quelli che producono energia elettrica da energia termica, facendo bollire grandi quantità di acqua, o similmente riscaldando altri gas, grazie alla combustione di vari materiali biologico (Carbone, Petrolio, gas naturale o altri combustibili fossili) in una caldaia interna. In questi casi, il gas in espansione è responsabile del movimento della turbina, quindi viene raffreddato per poter ripetere il ciclo.
• Energia termonucleare. Il principio di funzionamento dell'energia termonucleare non è diverso da quello del termoelettrico, con l'eccezione che il calore necessario per far ruotare le turbine è ottenuto attraverso vari processi chimici fissione di atomi pesante, cioè bombardando i nuclei atomici di certi elementi, per costringerli a diventare altri elementi più leggeri e rilasciare un'immensa quantità di energia. In questi impianti, detti reattori, la stessa logica del bomba atomica, ma applicato per scopi pacifici. Lo svantaggio è che produce scorie radioattive difficili da maneggiare e altamente tossiche.
• Energia geotermica. Anche in questo caso il funzionamento della centrale obbedisce al modello termoelettrico, ma senza la necessità di combustibili o caldaie, poiché viene utilizzato il calore interno della centrale. crosta terrestre. Per questo è necessaria una posizione tettonica adeguata, cioè un'area con attività tettonica che permetta di versare acqua nelle profondità della terra e sfruttare il vapore risultante per mobilitare le turbine elettriche.
• Energia solare termica. Analogamente ai casi precedenti, questo tipo di centrali sfruttano il luce del sole, focalizzandolo e concentrandolo per mezzo di un complesso sistema di specchi, per riscaldare liquidi a temperature tra 300 e 1000 ° C, e quindi avviare il processo di generazione termoelettrica.
• Energia fotovoltaica. Questo tipo di energia si ottiene anche sfruttando la luce solare, ma in un senso diverso: mediante ampi campi di celle fotovoltaiche, costituite da diodi sensibili alla luce solare, che generano piccoli differenziali di potenziale alle loro estremità. Per questi sono necessari siti di grandi dimensioni pannelli solari per generare elettricità, ma allo stesso tempo lo si fa senza richiedere materie prime e senza inquinare troppo il ambiente.
• Energia idroelettrica. In questo caso le turbine elettriche dell'impianto di generazione non vengono mosse dall'azione del calore, ma sfruttando l'energia meccanica di una cascata. Per questo motivo, a topografia specifici per questo, come cataratte, cascate, fiumi impetuosi o corsi d'acqua in cui possono essere impiantate dighe o dighe. Al di là della brutale modifica di questi corpi idrici e dei loro ecosistemi proprio, è una forma di energia pulita, economico e sicuro.
• Energia dell'acqua di mare o potenza delle onde. Questo è il nome dato agli impianti per ottenere energia elettrica dalle maree o dalle onde del mare, attraverso impianti costieri che, tramite dispositivi galleggianti, sfruttano la spinta dell'acqua per mobilitare le turbine. Tuttavia, non sono modi molto potenti e poco redditizi per ottenere energia, almeno per il momento.
• Energia eolica. Se nei casi precedenti si sfruttava il movimento naturale dell'acqua, negli impianti eolici si sfrutta la forza del vento, soprattutto in regioni in quanto soffia costantemente, come le zone costiere, le grandi pianure, o simili. Per questo dispongono di interi campi di eliche giganti, sensibili al passaggio del vento, che muovendosi trasmettono energia meccanica ad una turbina elettrica. Si tratta di una forma di produzione elettrica relativamente economica e sicura, ma purtroppo molto poco potente e con un costo notevole in termini di paesaggistica.

Energia rinnovabile

Ottenere l'elettricità è un processo complesso e molto impegnativo impatto ambientale, soprattutto nelle sue varianti tradizionali, come il combustibile fossile. Inoltre, in questi ultimi casi, il combustibile disponibile ha riserve limitate, poiché carbone e petrolio hanno un'origine geologica molto lenta e prolungata, che non ci consente di ricostituire gli stock planetari alla stessa velocità con cui li stiamo consumando.

Per questo motivo, molti degli sforzi del settore energetico sono investiti nella ricerca di possibili fonti rinnovabili, o nel miglioramento di quelle già esistenti, come l'energia solare, idroelettrica e geotermica.

Tuttavia, le grandi speranze dell'umanità in materia energetica puntano alla possibilità della fusione atomica come fonte di energia sicura, affidabile, non inquinante e rinnovabile: si prendono gli atomi di idrogeno, l'elemento più abbondante al mondo. universo, e si fondono per generare enormi quantità di energia, proprio come accade nel cuore del stelle nello spazio.

Sfortunatamente, felicità tecnologia è ancora lontano dalla nostra portata, quindi l'umanità dovrà compiere maggiori sforzi per adattare il suo consumo energetico alle possibilità del mondo, o correre il rischio di rovinarlo completamente nel nostro desiderio di energia elettrica infinita.