Tema2 Prod i Dist Energia Elèctrica

UNITAT 2

28/08/2013 Unitat 2. Producció i distribució d‘energia elèctrica 1

PRODUCCIÓ I DISTRIBUCIÓ

D’ENERGIA ELÈCTRICA

2.1 CENTRALS ELÈCTRIQUES PRODUCTORES D’ENERGIA

Centrals hidràuliques o hidroelèctriquesCentrals tèrmiques de carbó, gas, gasoil,...

• Són instal·lacions on hi ha un conjunt de màquines motrius i aparellsque s’utilitzen per transformen l’energia primària en energiaelèctrica.

• Aquestes centrals reben el nom de l’energia primària que utilitzen:


Centrals tèrmiques de carbó, gas, gasoil,...Centrals nuclearsCentrals eòliquesCentrals solarsCentrals geotèrmiques....

PRODUCCIÓ, TRANSPORT I CONSUM D’ENERGIA

• L’element principal de qualsevol central generadora d’energia, tretde les centrals fotovolataiques, és el generador elèctric oalternador, que transforma l’energia mecànica en energia elèctrica.

Un cop obtinguda aquesta energia elèctrica a les centrals caltransportar-la fins als centres de consum mitjançant l’ús de laxarxa elèctrica, que conté línies elèctriques de transport,estacions transformadores i línies de distribució.


• El principal inconvenient del’energia elèctrica produïda és queno es pot emmagatzemar; pertant, si no es consumeix es perd.

Per tant, és molt importantregular-ne la producció, ajustant-la el millor possible al consum.

TIPUS DE CENTRALSSegons el servei que donen en el consum global de la xarxa, podemclassificar les centrals en:

Centrals de base o centrals principals: Són les que estandestinades a subministrar energia elèctrica de manera contínua.Tenen una potència elevada i normalment són les centralsnuclears, les grans centrals tèrmiques i les centrals hidràuliques.

Centrals de punta: Projectades per cobrir demandes d’energia ales hores punta. Treballen en paral·lel amb les centrals principals.


les hores punta. Treballen en paral·lel amb les centrals principals.

Centrals de reserva: Tenen per objectiu substituir total oparcialment la producció d’una central de base, en cas d’avaria.

Centrals de bombeig: Són centrals hidroelèctriques queaprofiten l’energia sobrant a les hores vall, per bombejar aigua aun embassament superior i a les hores punta l’aprofiten per donarenergia a la xarxa.

2.2 CENTRALS HIDROELÈCTRIQUES

• Es basen en l’aprofitament de l’energia de l’aigua que transportenels rius per convertir-la en energia elèctrica, utilitzant turbinesacoblades als alternadors.

• En el següent diagrama de blocs podem veure les transformacionsd’energia que es realitzen en aquest tipus de centrals:


• Podem dividir les centrals hidroelèctriques en:

Centrals d’aigua fluent

Centrals d’aigua embassada de derivaciód’acumulació


• Són aquelles que aprofiten directament o per mitja de presespetites l’energia cinètica de l’aigua.

• Es construeixen en els llocs en que l’energia hidràulica disponiblepot utilitzar-se directament per accionar les turbines.

• Les característiques principals d’aquest tipus de centrals són:

CENTRALS D’AIGUA FLUENT


• Les característiques principals d’aquest tipus de centrals són:

Baix rendiment, ja que no es pot regular el cabal d’aigua queporta el riu.

Irregulars, depenent de l’època de l’any.

2.2 CENTRALS HIDROELÈCTRIQUESCENTRALS D’AIGUA FLUENT


2.2 CENTRALS HIDROELÈCTRIQUESCENTRALS D’AIGUA EMBASSADA



• Són aquelles que aprofiten l’energia potencial de l’aigua retingudaper una presa que eleva el nivell de l’aigua i regula el cabal del riuaigües avall.

• L’aigua s’acumula en un llac artificial o pantà i la central l’aniràutilitzant en funció de les necessitats d’energia elèctrica. Ladisposició orogràfica del terreny on és situada la centraldeterminarà les seves característiques constructives. Bàsicament

CENTRALS D’AIGUA EMBASSADA


determinarà les seves característiques constructives. Bàsicamentes concreten en dos models:

Centrals d’acumulació: se situen en un tram de riu amb undesnivell apreciable, i s’hi construeix una presa queobstaculitza el pas de les aigües, produint un embassament. Amitja alçada de la presa, per aprofitar el volum de l’aiguaemmagatzemada, hi ha la sortida d’aigua que alimenta lesturbines de la central, situades al peu de la presa.


Centrals de derivació: es desvien les aigües del riu per mitjà d’unapetita presa cap a un canal lateral, amb el mínim desnivell possible.La diferència de nivell entre les aigües del canal de derivació i elriu anirà augmentant en funció de la longitud del canal. En un puntapropiat es construeix un petit dipòsit anomenat cambra decàrrega o de pressió.

CENTRALS D’AIGUA EMBASSADA


Aquesta cambra alimentauna canonada forçada quecondueix l’aigua fins a laturbina situada per sota delnivell del canal. A la sortidal’aigua es torna al riu.

LA PRESA: és una construcció, normalment de formigó, ques’aixeca sobre la llera del riu i perpendicular a la seva direcció,amb la finalitat de retenir l’aigua per tal d’elevar-ne el nivell iformar un embassament o llac artificial.

Preses de gravetat

CENTRALS HIDROELÈCTRIQUES COMPONENTS D’UNA CENTRAL HIDROELÈCTRICA



Preses de gravetat



Preses de gravetat



Preses de gravetat de contraforts



Preses de gravetat de contraforts



Preses de volta o arc senzill









Preses d’arcs i contraforts



ELS CONDUCTES D’AIGUA: podem distingir els conductes quevan a les turbines (protegits per uns reixats metàl·lics), elssobreeixidors, que han de permetre l’evacuació de l’aigua del’embassament sense passar per les turbines, i els conductes dedesguàs, que permeten el buidatge total del pantà a fi de realitzartasques de drenatge.



LA SALA DE MÀQUINES: és on estan situades les màquinesmotrius de la central, els anomenats grups turboalternadors. Enfunció de l’altura del salt i del cabal de l’aigua s’utilitzen diferentstipus de turbines.

Turbina Pelton

� Turbina d’acció� Treballa a alta pressió

No treballa totalment submergida


� No treballa totalment submergida� S’utilitza quan:

• els salts d’aigua són grans ( > 200m)

• el cabal d’aigua és regular


Turbina Pelton



Turbina Pelton



Turbina Pelton



Turbina Francis

� Turbina de reacció� Treballa a mitjana pressió� Treballa totalment submergida� S’utilitza quan:

• els salts d’aigua són mitjans(20-200m)


(20-200m)

• el cabal d’aigua és variable


Turbina Francis



Turbina Francis



Turbina Kaplan


� Turbina de reacció� Treballa a baixa pressió� Treballa totalment submergida� S’utilitza quan:

• els salts d’aigua són petits ( < 20m)

• els cabal d’aigua és molt variable


Turbina Kaplan



Turbina Kaplan



Les centrals disposen dediversos grups turbina-alternador perquè puguintreballar independentmentamb un rendiment màxim enfunció de l’aigua disponible.









TRANSFORMADORS I PARC DE DISTRIBUCIÓ: la tensióobtinguda en els alternadors és igual o inferior a 20 kV. Amb elstransformadors s’eleva la tensió a un valor adequat per al seutransport (entre 110 i 400 kV). En el parc de distribució, lacentral es connecta a la xarxa de transport. Aquest transport esrealitza mitjançant línies d’alta tensió.




CENTRALS HIDROELÈCTRIQUESFUNCIONAMENT D’UNA CENTRAL HIDROELÈCTRICA


CENTRALS HIDROELÈCTRIQUES FUNCIONAMENT D’UNA CENTRAL HIDROELÈCTRICA


2.2 CENTRALS HIDROELÈCTRIQUESCENTRALS DE BOMBEIG O REVERSIBLES

Tenen la finalitat de racionalitzar la producció d’energia elèctrica ala demanda existent. Suposen un estalvi energètic important alsistema general, ja que consumeixen excedents d’energia a les horesvall i subministren energia al sistema a les hores punta.

Disposen de dos embassaments. A les hores punta, quan la demandad’energia és màxima, funcionen com a centrals hidroelèctriquesnormals. A les hores vall, quan a la xarxa sobra energia, aquesta ésutilitzada per bombejar aigua de l’embassament inferior al superior.


normals. A les hores vall, quan a la xarxa sobra energia, aquesta ésutilitzada per bombejar aigua de l’embassament inferior al superior.

Per fer això disposen de grups turbina-alternador, dissenyats perpoder funcionar de forma reversible com a motobomba.

Existeixen dos tipus de centrals de bombeig:Centrals de bombeig pur �� Circuit tancatCentrals de bombeig mixt �� Circuit obert

CENTRALS HIDROELÈCTRIQUESCENTRALS DE BOMBEIG PUR

Per a que puguin produir energia elèctrica és indispensable haverbombat prèviament aigua a l’embassament superior, ja que aquestnomés rep aigua de l’inferior.


CENTRALS HIDROELÈCTRIQUESCENTRALS DE BOMBEIG MIXT

Poden produir energia indistintament amb bombeig previ o sense,perquè l’embassament superior també està alimentat per un riu.


CENTRALS HIDROELÈCTRIQUESFUNCIONAMENT D’UNA CENTRAL DE BOMBEIG


CENTRALS HIDROELÈCTRIQUES FUNCIONAMENT D’UNACENTRAL DE BOMBEIG


CENTRALS HIDROELÈCTRIQUESMINICENTRALS HIDROELÈCTRIQUES

Són centrals de potència compresa entre 250 i 5000 kW, quesubministren energia elèctrica a nuclis rurals aïllats de la xarxa i afàbriques situades al costat de rius.


CENTRALS HIDROELÈCTRIQUESCENTRALS HIDROELÈCTRIQUES I MEDI AMBIENT

� Pèrdua de terrenys fèrtils i poblacions en ser cobertes per aigua.� Alteració dels cabals dels rius � erosió.� Modificació dels ecosistemes de la zona (vegetació, fauna i clima).� Possible acumulació de matèria orgànica provocada pels

vessaments d’aigües residuals � deteriorament de la qualitat deles aigües (es pot arribar emetre gas metà)


� No emeten partícules contaminants a l’atmosfera.� No generen residus directes.� L’efecte regulador del cabal del riu pot evitar inundacions en cas

de crescudes sobtades del cabal, i també s’assegura un cabalmínim en temps de sequera.

2.3 CENTRALS TÈRMIQUES CONVENCIONALS

• Són aquelles que generen energia elèctrica a partir de l’energiatèrmica produïda per la combustió de carbó, fuel o gas natural.

• Són centrals amb un rendiment (η) proper al 35 %.



• El combustible es crema en una caldera per obtenir vapor d’aigua,que acciona una turbina de vapor solidària al rotor d’un alternador.La diferència entre elles rau en el tipus de combustible utilitzat,els tipus de cremadors i el tractament dels gasos emesos.

2.3 CENTRALS TÈRMIQUES CONVENCIONALS• L’emplaçament d’aquest tipus de centrals dependrà del tipus de

combustible utilitzat:– Carbó nacional �� prop de les mines– Carbó importat i gas �� prop dels centres de consum (però

lluny de les poblacions)– Fuel �� prop de les refineries

COMPONENTS D’UNA CENTRAL TERMOELÈCTRICAMagatzem de combustible


Magatzem de combustibleCalderaTurbinesCondensadorTorre de refrigeracióXemeneiaEquip elèctric principalSala de tractament de l’aigua d’alimentació

2.3 CENTRALS TÈRMIQUES CONVENCIONALSMAGATZEM DE COMBUSTIBLE

• Si el combustible és carbó, la central disposa d’un recinte perdipositar-lo i disposar de reserves permanents. El carbó éstritura en forma de pols fina per facilitar-ne la combustió is’envia a la caldera mitjançant aire preescalfat.

• Si el combustible és fuel, s’emmagatzema en grans dipòsits(per 1 o 2 mesos). Alhora d’utilitzar-lo es preescalfa abansd’injectar-lo per tal de fluidificar-lo.


d’injectar-lo per tal de fluidificar-lo.

• Si el combustible és gas natural, normalment arriba a lacentral per un gasoducte (a alta P), per tant abans d’injectar-local adequar-li la pressió.

Actualment existeixen centrals termoelèctriques mixtes queestan dissenyades per poder utilitzar diferents combustibles.

2.3 CENTRALS TÈRMIQUES CONVENCIONALSCALDERA

• Les més utilitzades són les de radiació.

• Disposen de cremadors adequats al tipus de combustible.

• Estan formades per una gran cambra de combustió rodejadad’infinitat de tubs pels quals hi circula l’aigua per vaporitzar.


• Els reescalfadors i sobreescalfadors són les parts de lacaldera destinades a eliminar les petites gotes d’aigua queacompanyen el vapor � vapor sec.

• Els economitzadors i preescalfadors aprofiten la calor residualdels gasos emesos per fer un escalfament previ a l’aigua queentra a la caldera.

2.3 CENTRALS TÈRMIQUES CONVENCIONALSTURBINES

• S’encarreguen de transformarl’energia cinètica del vapor enenergia cinètica rotatòria. Pertal d’obtenir el màximrendiment de la transformacióestan formades per tres parts:alta, mitja i baixa pressió.


• El vapor a alta P i T (procedentdel reescalfador) s’introdueix ala turbina en el cos d’altapressió, format per centenarsd’àleps petits. A mesura que elvapor s’expandeix i perdpressió, va cap a la zona d’àlepsmés grans.

2.3 CENTRALS TÈRMIQUES CONVENCIONALS TURBINES


2.3 CENTRALS TÈRMIQUES CONVENCIONALS TURBINES


2.3 CENTRALS TÈRMIQUES CONVENCIONALSCONDENSADOR

• Per tal d’augmentar el η termodinàmic de la transformació,l’aigua per vaporitzar ha d’entrar a la caldera en estat líquid.

• En el condensador, el vapor procedent de les turbines escondensa abans de tornar a entrar a l caldera per tal derepetir el cicle.

TORRE DE REFRIGERACIÓ


TORRE DE REFRIGERACIÓ• Serveix per refredar l’aigua refrigerant del condensador.

• Els circuits de refrigeració poden ser oberts (si utilitzen aiguadel riu o d’un embassament; en aquest cas es torna al riumitjançant una pluja molt fina per tal de refrigerar-la) otancats (caldrà refredar l’aigua per tornar-la a utilitzar,mitjançant les torres de refrigeració).

CENTRALS TÈRMIQUES CONVENCIONALS TORRE DEREFRIGERACIÓ


CENTRALS TÈRMIQUES CONVENCIONALS

XEMENEIA

• Té la funció de crear una depressiódins la caldera perquè circulin elsgasos despresos a la combustió ipoder-los evacuar a l’atmosfera.

• Poden ser de tir natural o de tirforçat.


• Cal que disposin dels filtresescaients per eliminar les partículessòlides contaminants.






EQUIP ELÈCTRIC PRINCIPAL

• Format per l’alternador, els transformadors i el parc dedistribució.

SALA DE TRACTAMENT DE L’AIGUA D’ALIMENTACIÓ

• S’encarrega de purificar l’aigua que s’utilitza a la central per


• S’encarrega de purificar l’aigua que s’utilitza a la central pertal d’evitar que es formin incrustacions als diferents tubs quecirculen per la central.

• També n’augmenten el pH per evitar el seu efecte corrosiu.

2.3 CENTRALS TÈRMIQUES CONVENCIONALSFUNCIONAMENT D’UNA CENTRAL TÈRMICA






CENTRALS TERMOELÈCTRIQUES I MEDI AMBIENT

� Contaminació atmosfèrica:• L’ús de combustibles fòssils genera CO2 i vapor d’H2O ��

�� efecte hivernacle• Impureses existents al combustible originen emissions de

SOX i NOX �� pluja àcida• L’emissió també d’altres partícules sòlides (metalls

pesants, hidrocarburs,...) �� boires fotoquímiques



pesants, hidrocarburs,...) �� boires fotoquímiques

� Contaminació tèrmica de les aigües: Es minimitza amb l’ús detorres de refrigeració.

� Contaminació acúst¡ca: Cal evitar el soroll produït pelsventiladors, turbines,...; per tant caldrà evitar la ubicació de lacentral en zones properes a nuclis de població.

NOVES TECNOLOGIESCal desenvolupar noves tecnologies per tal de minimitzar els efectescontaminants i millorar el rendiment energètic de les centrals:

Sistemes de dessulfuració: eliminació del sofre del combustible

Gasificació del carbó: explotem recursos no viables fins ara,per obtenir un gas de carbó molt menys contaminant que aquest.

Combustió en llit fluid: combustió del carbó a menys



Combustió en llit fluid: combustió del carbó a menystemperatura, que permet que la majoria de contaminantsromanguin en els residus de combustió.

Centrals de cicle combinat: en aquestes centrals la combustióes duu a terme en una turbina de gas (semblant a la dels avions areacció) que arrossega directament un generador elèctric. Elsgasos emesos s’utilitzen per escalfar una caldera que produeixvapor, que acciona una turbina normal amb el seu generador. Enaquestes centrals el rendiment passa del 35% al 52%.

2.3 CENTRALS TÈRMIQUES CONVENCIONALSFUNCIONAMENT D’UNA CENTRAL TÈRMICA DE CICLE COMBINAT


2.3 CENTRALS TÈRMIQUES CONVENCIONALSFUNCIONAMENT D’UNA CENTRAL TÈRMICA DE CICLE COMBINAT


CENTRALS DE COGENERACIÓ

• Són aquelles centrals que produeixen de forma simultània energiaelèctrica i tèrmica. L’energia elèctrica es produeix utilitzant uncombustible convencional, i l’energia tèrmica l’aprofitem de lacalor residual del procés anterior, obtenint aigua calenta per acalefacció, vapor, fluids escalfats,...

• En aquest cas obtindrem rendiments energètics propers al 90%

• Té molta aplicació en indústries, centres hospitalaris, hotels,...



• Té molta aplicació en indústries, centres hospitalaris, hotels,...

• En aquests casos, si el vapor procedent de la turbina no tésuficient energia tèrmica per escalfar l’aigua de la caldera, s’obtéamb un cremador auxiliar.

• Des del punt de vista mediambiental, són molt poc contaminantsde l’atmosfera, perquè el seu rendiment energètic és molt alt, iper l’alta tecnologia utilitzada en el control de la combustió.

CENTRALS DE COGENERACIÓ



2.4 CENTRALS NUCLEARS

• Són aquelles centrals termoelèctriques que generen energiaelèctrica a partir de la calor obtinguda en la fissió d’àtoms d’urani ide plutoni.



• Aquest tipus de centrals actuen com a centrals de base en elsistema elèctric, ja que només paren cada 6 mesos – 2anys percanviar el combustible.


• El reactor es el sistema que permet deproduir i controlar reaccions en cadenasostingudes, de manera que fa possiblel’aprofitament de l’energia tèrmica obtingudaper l’obtenció de vapor d’aigua que acciona laturbina solidària al generador elèctric.

• És la part més característica de les centrals

REACTOR NUCLEAR


• És la part més característica de les centralsnuclears.

• Les principals parts d’un reactor nuclear són:

Vas del reactorEl moderadorLes barres de controlEl refrigerant


• Forma el nucli del reactor, i és la partmés característica d’una central nuclear.

• Està format per un recipient d’acer pur.Les seves dimensions aproximades són:

– 13 m d’alçada– 4 m de diàmetre

REACTOR NUCLEAR

VAS DEL REACTOR


– 4 m de diàmetre– 20 cm de gruix de paret

• En el seu interior conté una font deneutrons (que permet iniciar la reaccióen cadena) i el combustible nuclear(barres d’uns 3m de longitud de materialfèrtil i fissionable �� Urani natural,Urani enriquit o Plutoni)

2.4 CENTRALS NUCLEARS REACTOR NUCLEAR

VAS DEL REACTOR


2.4 CENTRALS NUCLEARS REACTOR NUCLEAR

VAS DEL REACTOR



• Tenen la missió de regular el nombre de fissions que es produeixena l’interior del nucli per unitat de temps. Per tant controlen lareacció en cadena.

• Quan les barres de control estan totalment introduïdes, la reaccióen cadena s’atura. A mesura que van sortint, la reacció vaaugmentant fins a arribar al nivell que la potència del reactorrequereix.

REACTOR NUCLEAR

LES BARRES DE CONTROL


requereix.

• El reactor disposa d’un sistema de control de la temperatura queactua sobre el posicionador de les barres de control, introduint-les més o menys en funció de la temperatura de la zona controlada(la temperatura és directament proporcional al nº de fissions).

• Estan formades per materials que tenen tendència a absorbirneutrons (aleacions de bor, cadmi i hafni)

2.4 CENTRALS NUCLEARSREACTOR NUCLEAR

LES BARRES DE CONTROL



• Té la funció de refrigerar el reactor evitant el sobreescalfament itransportar la calor generada en el nucli, directament o a travésd’un circuit secundari, al grup turbina alternador, per tornardesprés al reactor i repetir el cicle.

• El recorregut del refrigerant del reactor s’anomena circuitprimari. Els refrigerants utilitzats poden ser líquids, com aral’aigua, l’aigua pesant, el sodi i el potassi, o gasosos, com ara el

REACTOR NUCLEAR

EL REFRIGERANT


l’aigua, l’aigua pesant, el sodi i el potassi, o gasosos, com ara eldiòxid de carboni, l’heli i el nitrogen.

• Sovint, el mateix líquid que fa de moderador, fa també la funcióde refrigerant.

CENTRALS NUCLEARS REACTOR NUCLEAR

EL REFRIGERANT


CENTRALS NUCLEARS

• Les centrals nuclears utilitzen diferent tipus de tecnologiadepenent del reactor que tinguin instal·lat. Cada reactor escaracteritza pel combustible, el refrigerant i el moderadorutilitzats.

• Els principals tipus de centrals nuclears són:

TIPUS DE CENTRALS NUCLEARS

Centrals amb reactor d’aigua a pressió �� PWR


Centrals amb reactor d’aigua a pressió �� PWR

Centrals amb reactor d’aigua en ebullició �� BWR

Centrals amb reactors de neutrons ràpids

CENTRALS NUCLEARS

• Són aproximadament el 50% de les centrals nuclears mundials.

• Utilitzen com a combustible urani enriquit i com a moderador irefrigerant aigua.

• Les barres de control estan situades entre el combustible is’introdueixen des de la part superior del reactor.

• El circuit primari de refrigeració (extreu la calor del nucli) està

CNETRALS AMB REACTOR D’AIGUA A PRESSIÓ (PWR)



• El circuit primari de refrigeració (extreu la calor del nucli) estàsituat a l’interior de l’edifici de contenció. El generador mantél’aigua a unes 170 atmosferes, evitant la seva ebullició.

• L’aigua del circuit secundari passa a en vapor a l’intercanviador,s’introdueix al reescalfador (vapor sec) i entra a la turbina.

• De la turbina passa al condensador per entrar de nou de formalíquida al generador de vapor i repetir el cicle.

CENTRALS NUCLEARSCNETRALS AMB REACTOR D’AIGUA A PRESSIÓ (PWR)



2.4 CENTRALS NUCLEARSCNETRALS AMB REACTOR D’AIGUA A PRESSIÓ (PWR)




• Són aproximadament el 25% de les centrals nuclears mundials.

• Combustible �� urani enriquit. Moderador i refrigerant �� aigua.

• Les barres de control en aquest cas s’introdueixen per la partinferior del reactor, ja que el vas del reactor necessita més espaien la part superior d’aquest.

• Només utilitzen un circuit de refrigeració. El vapor s’obté dintre

CNETRALS AMB REACTOR D’AIGUA EN EBULLICIÓ (BWR)



• Només utilitzen un circuit de refrigeració. El vapor s’obté dintredel reactor; com que l’aigua està a menys pressió entra en ebullició.

• Només una petita quantitat de l’aigua que travessa el nucli esconverteix en vapor; la resta, es fa recircular forçadament ambuna bomba situada a la part inferior del reactor.

• L’edifici de turbines ha d’estar protegit per evitar emissions, jaque el vapor està en contacte directe amb el combustible.

2.4 CENTRALS NUCLEARSCNETRALS AMB REACTOR D’AIGUA EN EBULLICIÓ (BWR)



2.4 CENTRALS NUCLEARSCNETRALS AMB REACTOR D’AIGUA EN EBULLICIÓ (BWR)




• No utilitzen moderador �� les fissions es fan amb neutrons ràpids.Per què la reacció es mantingui és necessari que la quantitat decombustible per unitat de volum sigui molt superior.

• La potència tèrmica obtinguda és molt elevada, i el refrigerant hade ser molt eficaç = sodi líquid.

• Combustible �� U-235 o Pu-239, tot ell recobert per U-238 queabsorbeix neutrons i es converteix en Pu-239. S’anomenen

CNETRALS AMB REACTORS DE NEUTRONS RÀPIDS



absorbeix neutrons i es converteix en Pu-239. S’anomenenreactors reproductors (s’obté més combustible del que es gasta).

• Els seus rendiments poden ser fins a 60 vegades superiors alsreactors tèrmics.

• Tenen 3 circuits de refrigeració: el primari i el secundari de sodilíquid i el circuit terciari amb vapor d’aigua que és el que mou laturbina.

2.4 CENTRALS NUCLEARS (17)CNETRALS AMB REACTORS DE NEUTRONS RÀPIDS (2)

TIPUS DE CENTRALS NUCLEARS (8)



• Conté el reactor i el conjunt d’elements del circuit primari.

• Es tracta d’un edifici cilíndric d’uns 40 m de diàmetre i uns 50 md’alçada. Acaba en una cúpula amb forma de casquet esfèric.

• Està fet amb murs de formigó gruixut (mínim 1 m) especial, folratsd’acer al seu interior, per tal d’evitar qualsevol emissió de radiacióa l’exterior en cas d’accident i dissenyat per resistir els efectes

EQUIPAMENT D’UNA CENTRAL NUCLEAREDIFICI DE CONTENCIÓ


d’acer al seu interior, per tal d’evitar qualsevol emissió de radiacióa l’exterior en cas d’accident i dissenyat per resistir els efectesdels moviments sísmics.

• Allotja el grup turbina alternador; els reescalfadors i elscondensadors de vapor i els preescalfadors de l’aigua d’alimentació.

• En les centrals BWR aquest edifici ha d’estar protegit de possiblesemissions i vessaments d’aigua radioactiva.

EDIFICI DE TURBINES

• S’utilitza per a l’emmagatzematge delcombustible de recàrrega del reactori del combustible ja utilitzat enespera de ser enviat a reprocessar.

• El combustible es desa en piscines deformigó folrades amb xapa d’acer,i elque ja ha estat utilitzat, cobert

EDIFICI DE COMBUSTIBLE

2.4 CENTRALS NUCLEARS EQUIPAMENT D’UNA CENTRAL NUCLEAR


que ja ha estat utilitzat, cobertd’aigua.

• Aquest edifici està directamentconnectat amb el reactor per poderefectuar la recàrrega anual delcombustible, sense sortir de la zonade màxima protecció radiològica de lacentral.

EDIFICI DE COMBUSTIBLE



• Allotja la sala de control, que és el centre neuràlgic de la central.

• Aquí hi arriben els senyals i les mesures de funcionament de totsels equips i sistemes de seguretat i en surten les ordres decomandament.

EDIFICI DE CONTROL2.4 CENTRALS NUCLEARS EQUIPAMENT D’UNA CENTRAL NUCLEAR

• Aquest procés estàtotalment automatitzati coordinat per


i coordinat perl’ordinador central.

• En el seu interior es disposa de components dels sistemes auxiliarsi de seguretat, així com de sistemes de tractament de residusradioactius de baixa activitat, l’equip de filtratge i d’airecondicionat propi i de l’edifici de contenció.

EDIFICI AUXILIAR









CENTRALS NUCLEARS I MEDI AMBIENT

� Contaminació tèrmica de les aigües: Es minimitza amb l’ús detorres de refrigeració.

� Contaminació acúst¡ca: Cal evitar el soroll produït pelsventiladors, turbines,...; per tant caldrà evitar la ubicació de lacentral en zones properes a nuclis de població.

� No es produeix cap combustió, per tant no provoca emissions deCO ni sulfats, nitrats. Per tant no contribueix ni a l’efecte



� No es produeix cap combustió, per tant no provoca emissions deCO2 ni sulfats, nitrats. Per tant no contribueix ni a l’efectehivernacle ni a la pluja àcida.

SISTEMES DE SEGURETAT

• L’emplaçament d’una central es determina després d’un detallatestudi que comprèn des de la demografia, les vies de comunicació ila proximitat als centres de consum fins a les característiqueshidrològiques, sísmiques, meteorològiques,... De la zona.

SISTEMES DE SEGURETAT• Actualment estan en fase de desenvolupament els reactors de

seguretat passiva, dissenyats de forma que eviten possibleserrors humans o les avaries mecàniques i/o elèctriques delssistemes de seguretat.

• El funcionament d’una central nuclear, des del punt de vista de laseguretat, requereix:

• Personal altament qualificat i especialitzat.• Revisió anual exhaustiva dels elements mecànics del reactor



• Revisió anual exhaustiva dels elements mecànics del reactori del circuit primari.

• Control constant de l’estat dels equips i mantenimentpreventiu programat.

• Control radioactiu de totes les emissions.• Detecció i identificació de qualsevol anomalia.• Si se superen els límits d’emissió permesos, activació dels

sistemes d’alarma i resposta immediata dels equios deseguretat.

SISTEMES DE SEGURETAT2.4 CENTRALS NUCLEARS

• El concepte de seguretat màxima implica que els sistemes e controlestiguin duplicats i que existeixin diferents barreres que impedeixinles fuites radioactives. Les barreres estan formades per:

1. L’estructura ceràmica delcombustible.

2. Les beines que el contenen.3. El vas del reactor (barrera


3. El vas del reactor (barrerade pressió).

4. Sistemes de protecció delreactor i del circuit derefrigeració primària.

5. L’edifici de contenció.

2.5 DISTRIBUCIÓ DE L’ENERGIA• El recorregut del corrent des de les centrals fins als usuaris es

realitza a través de dues grans xarxes de línies elèctriques: xarxade transport, xarxa de distribució. Les connexions es porten aterme a les estacions o subestacions elèctriques.

2L IR3P ⋅⋅=

sLρRL

⋅= sILρ3P

2

p⋅⋅⋅=


sRL = s

ϕcosV3PI

⋅⋅=

2.5 DISTRIBUCIÓ DE L’ENERGIALÍNIES ELÈCTRIQUES

• Son el conjunt de conductors, aïlladors i accessoris destinats altransport i a la distribució d’energia elèctrica.

• Segons la seva construcció, es classifiquen en:

Línies aèries

Línies subterrànies


Línies subterrànies

• De manera general, les línies de transport i les línies dedistribució primària són aèries, i les línies de distribuciósecundària, subterrànies.

2.5 DISTRIBUCIÓ DE L’ENERGIALÍNIES ELÈCTRIQUESLínies aèries:� Els conductors es mantenen a una certa alçada del terra, amb

l’ajut d’aïlladors i de suports apropiats a la tensió de la línia.� Els conductors normalment són nusos (sense aïllament) de

coure o alumini, amb ànima d’acer.� Són més econòmiques d’instal·lar que les subterrànies.� Són menys fiables i necessiten més manteniment al estar

sotmeses a les inclemències meteorològiques.


Línies subterrànies:� Els conductors estan enterrats directament o dintre de

canalitzacions.� Són de coure i alumini i forçosament han d’estar aïllats.� Tenen un elevat cost d’instal·lació.� Són més fiables i necessiten menys manteniment que les

aèries.

2.5 DISTRIBUCIÓ DE L’ENERGIAESTACIONS ELÈCTRIQUES


2.5 DISTRIBUCIÓ DE L’ENERGIA ESTRUCTURA DELSISTEMA ELÈCTRIC


Documents

Tema2 Prod i Dist Energia Elèctrica