Una central tèrmica de cicle combinat és una central on es genera electricitat mitjançant la utilització conjunta d'una turbina de gas i una turbina de vapor. A diferència de les cetrals tèrmiques convencionals, la central de cicle combinat crema només gas natural. L'energia alliberada fa girar la turbina de gas, i els fums resultants, passen a la caldera, a on transformen aigua en vapor, que fa girar una turbina de vapor. Aquest sistema te moltes avantatges respecte a les centrals tèrmiques convencionals: Major rendiment i eficàcia, menors emissions de contaminants i menor consum de combustible.
1. Parts d'una central tèrmica de cicle combinat.
Per a entendre el funcionament d’una central tèrmica de cicle combinat, que us explicarem en el punt següent, cal saber-ne, primer, les parts que la formen:
Turbina de gas: Consta de compressor, cambra de combustió i la turbina mateixa.
Compressor. Generalment és un compressor per etapes i la seva funció és injectar l’aire a pressió per la combustió del gas i a la refrigeració de les zones calentes.
Cambra de combustió. En aquest punt de la instal·lació és on es barregen el gas natural amb l’a ire a pressió i es produeix la combustió.
Turbina de gas. S’hi produeix l’expansió de gasos que provenen de la cambra de combustió. Consta de tres o quatre etapes d’expansió. La temperatura dels gasos a l’entrada és d’uns 1.400 ºC aproximadament, i quan surt de la turbina ho fa a temperatures superiors als 600 ºC.
Caldera de recuperació: En aquesta caldera convencional la calor dels gasos que provenen de la turbina de gas s’aprofiten en un cicle d’aigua-vapor.
Turbina de vapor: Aquesta turbina acostuma a tenir tres cossos i es basa en la tecnologia convencional. És molt habitual que la turbina de gas i la turbina de vapor es trobin acoblades a un mateix eix, de manera que accionen un mateix generador elèctric.
Generador. En aquest cas, el generador gira per la força proporcionada per les dues turbines , la de gas i la de vapor), o tenim un generador independent per a cada turbina.
2. Funcionament d'una central tèrmica de cicle combinat.
El cicle combinat és una tecnologia que combina una turbina de gas i una turbina de vapor de condensació de forma que augmenta l’eficiència, en aquest cas a les grans centrals productores d’electricitat.
Amb la tecnologia del cicle combinat es genera electricitat en dos etapes utilitzant una única font d’energia (el gas natural).
Primera etapa: El gas natural és injectat al combustor juntament amb aire de combustió que ha estat prèviament filtrat i comprimit en el compressor intern de la turbina de gas. En el combustor es produeix el procés de combustió a alta pressió. L’energia dels gasos de combustió quan s’expandeixen, fa girar l’eix principal de la turbina de gas que, acoblat al generador, transforma l’energia mecànica en elèctrica.
Segona etapa: Els gasos d’escapament de la turbina, a una temperatura de 600ºC, circulen a través d’una caldera on es recupera la major part de la calor que contenen en forma de vapor recalentat. Aquest vapor s’expansiona en una turbina de vapor que acoblada a un alternador constitueix la segona etapa de generació elèctrica. l vapor expandit a baixa pressió a la sortida de la turbina de vapor passa a un condensador on, l’aigua, altre vegada en fase líquida, es introduïda en la caldera, tancant d’aquesta manera el cicle.
Mira l'animació i el vídeo per veure de forma més detallada tot aquest procés:
3. La turbina de gas.
Ja em explicat que les centrals de cicle combinat funcionen amb una turbina de vapor i una turbina de gas. Les turbines de vapor ja les vam veure al tema anterior "les centrals tèrmiques convencionals". Mira ara el funcionament i característiques de la turbina de gas:
La utilització de gas natural per a la generació d’electricitat mitjançant la tecnologia del cicle combinat es troba dins de la política mediambiental d’un gran nombre de països, ja que ofereix una gran quantitat d’avantatges en comparació amb la resta de tecnologies de producció elèctrica. En concret, les emissions de CO2 en relació amb els KWh produïts són menys de la meitat de les emissions d’una central convencional de carbó.