Generación de energía eléctrica
Actualmente la energía eléctrica se puede obtener
de distintos medios, que se dividen principalmente en :
Renovables y no renovables.
la generación de energía
eléctrica consiste en trasformar alguna clase de energía química,
mecánica, térmica o luminosa, entre otras, en energía eléctrica. Para la generación industrial se recurre a
instalaciones denominadas centrales eléctricas, que ejecutan alguna de las
transformaciones citadas. Estas constituyen el primer escalón del sistema
de suministro eléctrico. La generación eléctrica se realiza, básicamente,
mediante un generador; si bien estos no difieren entre sí en cuanto
a su principio de funcionamiento, varían en función a la forma en que se
accionan. Explicado de otro modo, difiere en qué fuente de energía primaria
utiliza para convertir la energía contenida en ella, en energía eléctrica.
Desde que Nikola Tesla descubrió
la corriente alterna y la forma de producirla en los alternadores, se ha
llevado a cabo una inmensa actividad tecnológica para llevar la energía
eléctrica a todos los lugares habitados del mundo, por lo que, junto a la
construcción de grandes y variadas centrales eléctricas, se han construido
sofisticadas redes de transporte y sistemas de distribución. Sin embargo, el
aprovechamiento ha sido y sigue siendo muy desigual en todo el planeta. Así,
los países industrializados o del Primer mundo son grandes
consumidores de energía eléctrica, mientras que los países del llamado Tercer
mundo apenas disfrutan de sus ventajas.
La demanda de energía eléctrica de una
ciudad, región o país tiene una variación a lo largo del día. Esta variación es
función de muchos factores, entre los que destacan: tipos de industrias
existentes en la zona y turnos que realizan en su producción, climatología
extremas de frío o calor, tipo de electrodomésticos que se utilizan más
frecuentemente, tipo de calentador de agua que haya instalado en los hogares,
la estación del año y la hora del día en que se considera la demanda. La
generación de energía eléctrica debe seguir la curva de demanda y, a medida que
aumenta la potencia demandada, se debe incrementar la potencia suministrada.
Esto conlleva el tener que iniciar la generación con unidades adicionales,
ubicadas en la misma central o en centrales reservadas para estos períodos. En
general los sistemas de generación se diferencian por el periodo del ciclo en
el que está planificado que sean utilizados; se consideran de base la nuclear y
la eólica, de valle la termoeléctrica de combustibles fósiles, y de pico la
hidroeléctrica principalmente (los combustibles fósiles y la hidroeléctrica
también pueden usarse como base si es necesario).
Dependiendo de la fuente primaria de
energía utilizada, las centrales generadoras se clasifican en químicas cuando
se utilizan plantas de radiactividad que generan energía eléctrica con el
contacto de esta, termoeléctricas (de carbón, petróleo, gas , nucleares y
solares termoeléctricas), hidroeléctricas (aprovechando las corrientes de los
ríos o del mar: mareomotrices), eólicas y solares fotovoltaicas. La mayor parte
de la energía eléctrica generada a nivel mundial proviene de los dos primeros
tipos de centrales reseñados. Todas estas centrales, excepto las fotovoltaicas,
tienen en común el elemento generador, constituido por un alternador de
corriente, movido mediante una turbina que será distinta dependiendo del
tipo de energía primaria utilizada.
Por otro lado, un 64% de los directivos
de las principales empresas eléctricas consideran que en el horizonte de 2018
existirán tecnologías limpias, WN, accesibles y renovables de generación local,
lo que obligará a las grandes corporaciones del sector a un cambio de
mentalidad.
Centrales termoeléctricas
Una central termoeléctrica es un lugar empleado para la generación de energía eléctrica a partir de calor. Este calor puede obtenerse tanto de combustibles fósiles (petróleo, gas natural o carbón) como de la fisión nuclear del uranio u otro combustible nuclear o del sol como las termoeléctricas, así como también de incineración de residuos sólidos urbanos(RSU) . Las centrales que en el futuro utilicen la fusión también serán centrales termoeléctricas.
En su forma más clásica,
las centrales termoeléctricas consisten en una caldera en la que se quema el combustible para
generar calor que se transfiere a unos tubos por donde circula agua, la cual se
evapora. El vapor obtenido, a alta presión y temperatura, se expande a
continuación en una turbina de vapor, cuyo movimiento impulsa un alternador que
genera la electricidad. Luego el vapor es enfriado en un Condensador donde circula por tubos agua fría de
un caudal abierto de un río o por torre
de refrigeración.
En las centrales
termoeléctricas denominadas de ciclo
combinado se usan los gases de la
combustión del gas natural para mover una turbina
de gas. En una cámara de combustión se quema el gas natural y se inyecta aire
para acelerar la velocidad de los gases y mover la turbina de gas. Como, tras
pasar por la turbina, esos gases todavía se encuentran a alta temperatura
(500 °C), se reutilizan para generar vapor que mueve una turbina de vapor.
Cada una de estas turbinas impulsa un alternador, como en una central
termoeléctrica común. El vapor luego es enfriado por medio de un caudal de agua
abierto o torre de refrigeración como en una central térmica común. Además, se
puede obtener la cogeneración en este tipo de plantas, al alternar entre la
generación por medio de gas natural o carbón. Este tipo de plantas está en
capacidad de producir energía más allá de la limitación de uno de los dos insumos
y pueden dar un paso a la utilización de fuentes de energía por insumos
diferentes.
Las centrales térmicas que
usan combustibles fósiles liberan a la atmósfera dióxido de carbono (CO2),
considerado el principal gas responsable del calentamiento global. También,
dependiendo del combustible utilizado, pueden emitir otros contaminantes como óxidos de azufre, óxidos de nitrógeno, partículas
sólidas (polvo) y cantidades variables de residuos sólidos. Las centrales
nucleares pueden contaminar en situaciones accidentales (véase accidente de Chernóbil) y también
generan residuos radiactivos de
diversa índole.
Centrales Térmicas Solares
Una central térmica solar o central termosolar es una
instalación industrial en la que, a partir del calentamiento de un fluido
mediante radiación solar y su uso en un ciclo termodinámico convencional, se
produce la potencia necesaria para mover un alternador para generación de energía
eléctrica como en una central térmica clásica. En ellas es necesario concentrar
la radiación solar para que se puedan alcanzar temperaturas elevadas, de
300 °C hasta 1000 °C, y obtener así un rendimiento aceptable en el ciclo termodinámico, que no se podría
obtener con temperaturas más bajas. La captación y concentración de los rayos
solares se hacen por medio de espejos con orientación automática que apuntan a
una torre central donde se calienta el fluido, o con mecanismos más pequeños de
geometría parabólica. El conjunto de la superficie reflectante y su dispositivo
de orientación se denomina heliostato.
Su principal problema medioambiental es la necesidad de grandes extensiones de
territorio que dejan de ser útiles para otros usos (agrícolas, forestales,
etc.).
Centrales hidroeléctricas
Una central hidroeléctrica es aquella
que se utiliza para la generación de energía eléctrica mediante el
aprovechamiento de la energia potencial del agua embalsada en una presa situada a más
alto nivel que la central. El agua se lleva por una tubería de descarga a la
sala de máquinas de la central, donde mediante enormes turbinas se
produce la electricidad en alternadores. Las dos características principales de
una central hidroeléctrica, desde el punto de vista de su capacidad de
generación de electricidad son:
·
La potencia que es función del desnivel existente entre el nivel medio
del embalse y el nivel medio de las aguas debajo de la central, y del caudal
máximo turbinable, además de las características de la turbina y del generador.
·
La energía garantizada en un
lapso determinado, generalmente un año, que está en función del volumen útil
del embalse, de la pluviometría anual y de la potencia instalada.
La potencia de una central
hidroeléctrica puede variar desde unos pocos MW, hasta varios GW. Hasta 10 MW
se consideran mini centrales. En China
se encuentra la mayor central hidroeléctrica del mundo, con una potencia
instalada de 22.500 MW. La segunda es la represa de itaipú (que pertenece
a Brasi y Paraguay ), con una potencia instalada de 14.000 MW en 20 turbinas de
700 MW cada una.
Esta forma de energía posee problemas
medioambientales al necesitar la construcción de grandes embalses en los que
acumular el agua, que es sustraída de otros usos, incluso urbanos en algunas
ocasiones.
No hay comentarios:
Publicar un comentario