Centrales Eléctricas: Tipos, Funcionamiento y Ventajas e Inconvenientes

Energía Eléctrica

1. Energía eléctrica

Turbina: es una máquina fluida a través de la que pasa un fluido de forma continua, y este le entrega su energía a través de un rodete con paletas o álabes. Es un motor rotativo que convierte la energía mecánica de la corriente de agua (v/g) en energía mecánica de rotación.

Alternador: máquina eléctrica capaz de transformar energía mecánica en energía eléctrica, generando una corriente alterna mediante inducción electromagnética.

2. Centrales eléctricas

Una central eléctrica es una instalación donde se produce corriente eléctrica. Las turbinas mueven una serie de alternadores que transforman la energía mecánica en energía eléctrica.

Lo que las distingue es el mecanismo que se utiliza para producir el movimiento de la turbina.

Centrales térmicas de carbón y petróleo

Las antiguas centrales usan combustibles de carbón y derivados del petróleo para calentar agua y producir vapor. Este vapor empuja una turbina conectada a un alternador que produce corriente eléctrica.

Inconvenientes:

• Se transfiere a medio ambiente gran parte de la energía: solo aprovecha el 30% de la energía disponible en el combustible y el 70% restante se pierde en forma de calor.
• Utilizan combustibles fósiles, que son fuentes de energía no renovables y responsables del cambio climático.
• La combustión desprende a la atmósfera CO₂ (100 millones de toneladas) y otros gases y productos contaminantes.

Centrales térmicas de gas natural

Convencionales: generan electricidad mediante un sistema caldera-turbina de vapor, con un rendimiento global del 33%.

Centrales de cogeneración termoeléctrica: en ellas se obtiene electricidad y calor al aprovechar el calor residual del motor y las turbinas. Generan calefacción o calientan agua sanitaria. La electricidad se utiliza o se envía a la red eléctrica general. Rendimiento: 40% eléctrico y 55% térmico.

Centrales de ciclo combinado: combinan turbinas de gas y de vapor. Rendimiento global: 57%.

Centrales nucleares

La diferencia con las centrales térmicas es que el calor que produce el vapor de agua que mueve las turbinas se libera en la fisión del isótopo U-235. La reacción nuclear de fisión en cadena se lleva a cabo en el reactor nuclear, que es equivalente a la caldera de una central térmica de combustibles fósiles.

• Ventaja: no emite CO₂ a la atmósfera y produce mucha energía.
• Inconveniente: genera residuos radiactivos de difícil eliminación, como el Pu-239, generado en las varillas de combustible gastado de la central nuclear, cuya radiactividad dura 24 400 años. Además, existe riesgo de escapes accidentales.

Centrales hidroeléctricas

Son instalaciones que transforman la energía potencial del agua almacenada en un embalse en energía eléctrica. Constan de tres elementos:

• Presa: crea la caída de agua. Su seguridad debe ser máxima: debe resistir avenidas de agua y seísmos, y no presentar filtraciones.
• Canal de derivación: conduce el agua necesaria para el funcionamiento de la central.
• Central eléctrica: donde la caída del agua hace girar la turbina conectada a un generador eléctrico.

También existen pequeñas centrales hidroeléctricas o minihidráulicas, que aprovechan el curso del agua de los ríos.

Grandes centrales hidroeléctricas

• Ventajas: los embalses regulan el cauce de los ríos y evitan avenidas e inundaciones. El agua almacenada se usa para riego agrícola y consumo humano. Producen energía eléctrica elevada y económica.
• Inconvenientes: gran impacto ambiental al inundar y destruir zonas de cultivo, pueblos y ecosistemas fluviales, provocando desplazamiento de población y costes de construcción elevados.

Minicentrales hidroeléctricas

• Ventajas: bajo impacto ambiental, no modifican el paisaje y no alteran el ecosistema fluvial.
• Inconvenientes: menor rendimiento energético y solo son viables en ríos con caudal constante.

3. Biocombustibles

Los biocombustibles son combustibles de origen biológico no fosilizado que pueden ser utilizados en motores de combustión interna. Son recursos renovables y desprenden una cantidad de CO₂ que previamente han tomado de la atmósfera mediante la fotosíntesis de las plantas de las que proceden. Existen tres tipos:

Bioetanol

Se produce mediante la fermentación de granos ricos en azúcar o almidón, como cereales, remolacha azucarera y caña de azúcar, hasta obtener un grado alcohólico de 10-15.

• Uso como combustible: requiere modificaciones en los motores.
• En vehículos convencionales se mezcla con gasolina al 5% (E5).
• En vehículos de combustible flexible se usa E85 (85% etanol y 15% gasolina).

Biodiésel

Se obtiene a partir de aceite vegetal de plantas oleaginosas (colza, girasol, soja), y también a partir de residuos de aceite frito o de aceites usados de la industria de preparados alimenticios. Tiene características físicas, químicas y energéticas similares al gasóleo. Es el único biocombustible que puede mezclarse con gasóleo.

Biogás

Todas las materias susceptibles de putrefacción pueden metanizarse. Se realiza una fermentación anaerobia (sin oxígeno) de desechos. El resultado es aproximadamente un 70% de metano (gas natural) y un 20% de CO₂. La reacción se realiza en cubas o fermentadores denominados reactores digestores, a una temperatura de 35 ºC.