La producció d’energia elèctrica: les centrals tèrmiques convencionals i les nuclears I.E.S. Terres De Ponent Departament De Tecnologia 1r Batxillerat Tecnològic Xavier Bernat i Arnau Franci

Índex general Les centrals tèrmiques convencionals Les centrals nuclears Que és una central tèrmica? Situació a la península. Situació i característiques de les centrals catalanes. Quines transformacions es duen a terme en una central? Elements característics. Components. Funcionament. Les centrals tèrmiques i el medi ambient. Què és una central nuclear Transformacions d’energia Tipus de centrals nuclears Formació de les centrals nuclears Avantatges i inconvenients Impacte ambiental

Que és una central tèrmica o termoelèctrica? Genera energia elèctrica a partir de l’energia tèrmica produïda per la combustió de carbó, fuel o gas natural.

Situació de les centrals tèrmiques a Espanya

Centrals Tèrmiques a Catalunya

Quines transformacions d’energia hi ha en una central tèrmica? Les transformacions que es donen són: E. química E. tèrmica E. cinètica E. de rotació E. elèctrica Combustible Caldera Vapor Turbina Alternador UTILITZACIÓ

Els components d’una central termoelèctrica Elements característics: Caldera Turbines Condensador Torre de refrigeració Xemeneia Equip elèctric Sala de tractament de l’aigua d’alimentació

Elements Característics Caldera: Lloc on es produeix la combustió del carbó, fuel o gas natural. Turbines: Són les maquines motrius que transformen l’energia cinètica del vapor d’aigua en energia cinètica de rotació. Condensador: És l’encarregat de condensar el vapor procedent de les turbines perquè pugui tornar a entrar a la caldera en estat líquid i començar el cicle de nou. Torre de refrigeració: Serveix per refredar l’aigua refrigerant del condensador. Xemeneia: Té la funció de crear una depressió dins la caldera perquè circulin els gasos despresos a la combustió i poder-los evacuar a l’atmosfera. Equip elèctric principal: Està format per l’alternador que és l’encarregat de generar energia elèctrica, el transformador que és l'encarregat d’augmentar el voltatge i el parc de distribució que serveix per repartir el corrent generat a diferents llocs. Sala de tractament de l’aigua d’alimentació: És la sala encarregada de millorar la qualitat de l’aigua que entra a la caldera per aconseguir un millor rendiment i evitar els efectes corrosius de l’aigua.

Funcionament d’una central termoelèctrica Combustibles fòssils (derivats del petroli, carbó, gas) Caldera (vapor) Turbines Alternador Estacions transformadores UTILITZACIÓ

Les Central Termoelèctriques i el medi ambient Contaminació Acústica. Contaminació tèrmica i química de les aigües de refrigeració i residuals respectivament. Provoca l’efecte hivernacle, la pluja àcida i les boires fotoquímiques. Destrucció del medi per a construir la central.

Què és una central nuclear? Una central nuclear és una central termoelèctrica La font d’energia tèrmica s’obté de la fissió dels àtoms d’urani enriquit i plutoni. En aquesta es produeix la ruptura del nucli de l’àtom, generant una gran quantitat d’energia calorífica.

Transformacions d’energia E. nuclear E. tèrmica E. cinètica E. de rotació E. elèctrica utilització combustible reactor vapor turbina alternador

Formació de les centrals nuclears Edifici de contenció Edifici de control Edifici auxiliar Edifici de combustible Edifici de turbina Sistema de refrigeració

Edifici de combustible És un edifici de formigó armat a on es troben unes fosses o piscines a on està emmagatzemat el combustible nou en sec i el combustible gastat s'emmagatzema sota l'aigua.

Edifici de turbina És un edifici normal de formigó armat amb superestructura metàl·lica. En aquest edifici trobem els elements principals del circuit de generació d'energia de la planta: turbina, generador, condensador i circuits d'escalfament del condensat i d'aigua d'alimentació. Per eixugar i sobreescalfar el vapor s'utilitzen separadors d'humitat reescalfadors.

Sistema de refrigeració Depenent de la central serà d'un tipus o d'un altre. Pot ser de torres de tir natural, de tir forçat, circuit obert,... tot depèn de si a prop hi ha un riu, el mar...

Edifici de control És el centre de control de totes les operacions de la central

Edifici auxiliar Està construït amb formigó armat per així assegurar un bon blindatge per als components que es troben a l'interior. A dins trobem components dels sistemes de tractament de residus radioactius i l'equip de filtrat i condicionament d'aire del mateix edifici. L'edifici està dividit en varis compartiments.

Edifici de contenció Murs d’amplada 1 metre per així aïllar de l'exterior. Parts de l’edifici: el vas del reactor, els generadors de vapor, les bombes de refrigeració del reactor, el pressionador i equips auxiliars i de seguretat com ara tancs, canviadors de calor, unitats de refrigeració i filtrat d'aire i equips per a la transferència i càrrega de combustible

Tipus de centrals nuclears Centrals amb reactor d’aigua a pressió (PWR) Centrals amb reactor d’aigua en ebullició (BWR) Centrals amb reactor de neutrons ràpids

PWR L'aigua es bombeja a través del nucli del reactor a on s'escalfa fins a uns 325ºC, al estar sotmesa a tanta pressió l'aigua no es vaporitza. D'allà va a un generador de vapor a on transmet el seu calor al l'intercanviador, d'aquesta manera passa al circuit secundari i així converteix l'aigua d'aquest en vapor. Aquest vapor propulsa un o més generadors de turbines que produeixen energia elèctrica. L'aigua es condensa i es bombardejada de nou cap al generador de vapor. L'aigua del circuit primari i la del secundari no entren en contacte en cap moment, això vol dir que l'aigua del secundari no és radioactiva. Per tornar a condensar aquesta aigua es fa servir un tercer circuit d'aigua procedent d'un riu, llac, del mar o d'una torre de refrigeració.

BWR L'aigua de refrigeració està a una pressió menor i, per tant, vull dins del nucli. El vapor que es crea al voltant del nucli es dirigeix cap al generador de turbines. Encara que el vapor es radioactiu, no existeix un intercanviador d'aquest entre el generador i la turbina per tal de què sigui el més eficient possible. L'aigua de refrigeració del condensador procedeix d'una font independent.

Neutrons ràpids El reactor no utilitza moderador, per tant les fissions es fan amb neutrons ràpids. Es necessari que la quantitat de combustible per unitat de volum sigui molt superior a la dels reactors tèrmics. Obtenen una potència molt elevada. El refrigerant ha de ser molt eficaç, el sodi líquid. Utilitza un reactor reproductor, ja que s’obté més combustible del que es gasta.

Avantatges i inconvenients El gran avantatge de les centrals nuclears és que funciona com a central base al proporcionar una gran quantitat d’energia. Inconvenients: Un dels inconvenients més greus d'aquestes centrals és que generen residus radioactius, alguns dels quals tenen milers d'anys de vida, amb el corresponent problema d'emmagatzematge. A més, també produeix contaminació ambiental a l’igual que les tèrmiques.

Impacte ambiental Contaminació tèrmica i química de les aigües de refrigeració i residuals respectivament. La contaminació acústica. Contaminació radioactiva: emissions de residus i gestió de residus. Destrucció de medi ambient per a construir la central.