Una planta de energía es un lugar de producción central para la generación de electricidad. Una central eléctrica dispone de equipos y aparatos utilizados para convertir la energía natural en energía eléctrica, así como las estructuras y edificios necesarios para esto, ubicados en un determinado territorio.
El funcionamiento de la inmensa mayoría de las centrales eléctricas se basa en el principio de convertir la energía de varios tipos de motores en energía mecánica de rotación del rotor de un generador eléctrico , que luego se convierte en electricidad. También existen instalaciones para la conversión directa de energía en energía eléctrica, por ejemplo, las plantas fotovoltaicas.
Centrales térmicas
Una central térmica es una planta eléctrica que transforma la energía térmica en electricidad. La fuente térmica varia depnendiento del el tipo de central, pero el principio de funcionamiento es el mismo.
Las centrales térmicas más extendidas son las que utilizan la energía térmica liberada durante la combustión de combustibles fósiles (carbón, petróleo, gas, etc.). Las centrales térmicas generan más del 70% de la electricidad de nuestro planeta.
Esto se debe a la presencia de combustible fósil en casi todas las regiones de nuestro planeta, a la posibilidad de transportarlo desde el lugar de producción a la central y al progreso técnico, asegurando la construcción de centrales térmicas de alta potencia.
¿Cómo funciona una central térmica?
Este tipo de centrales disponen de un generador eléctrico conectado a una turbina de vapor. Mediante la fuente de calor se calienta agua para convertirla en vapor. El vapor se utiliza para accionar una turbina a alta presión.
La generación de electricidad mediante este tipo de plantas libera mucho calor que no se utiliza en su totalidad. Esto a menudo, el calor residual se descarga en las aguas superficiales de un río cercano mediante refrigeración por agua con grandes torres de refrigeración.
Las centrales térmicas se han estado desarrollando desde los años 80 del siglo XIX, en su forma moderna, desde los años 20 del siglo XX. Las principales unidades que convierten la energía térmica de la combustión del combustible en energía eléctrica son las turbinas de vapor ,turbinas de gas, motores de combustión interna y combinaciones de los mismos.
Tipos de centrales térmicas
Los diferentes tipos de centrales térmicas se clasifican dependiendo de la fuente de calor:
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Centrales térmicas 'clásicas'
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Centrales eléctricas de carbón ( carbón pulverizado )
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Centrales eléctricas de gas ( gas natural )
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Plantas de aceite ( fuel oil )
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Plantas de energía nuclear (fisión nuclear)
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Plantas de energía de biomasa
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Plantas de incineración de residuos
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Plantas de energía geotérmica (energía geotérmica)
¿Qué es una planta combinada de calor y energía?
Algunas de este tipo de centrales eléctricas tienen la función secundaria de generar calor para calefacción urbana o para la industria, por ejemplo.
Este tipo se llama planta combinada de calor y energía. Una central eléctrica de este tipo suele tener una menor eficiencia para la generación de electricidad porque parte de la energía se utiliza deliberadamente para generar calor.
Sin embargo, la eficiencia térmica total es mucho mayor, porque el calor liberado se utiliza de manera eficaz.
En ocasiones, también se puede utilizar este calor para accionar turbinas industriales de vapor para las necesidades tecnológicas.
Centrales nucleares
Las centrales nucleares son un tipo de central térmica que utilizan energía térmica obtenida de la energía nuclear. El calor se obtiene en un reactor nuclear mediante una reacción de fisión en cadena de combustible nuclear. El combustible utilizado en este tipo de plantas suele ser uranio y plutonio.
La conversión adicional de la energía térmica liberada en un reactor nuclear ocurre de manera similar a una central térmica de turbina de vapor.
Este tipo de centrales generan residuos nucleares muy dificles de gestionar. También pueden generar importantes daños al medio ambiente ocasionados por accidentes o situaciones anormales durante el funcionamiento de las centrales nucleares
Por otro lado, esta forma de generar electricidad no emite gases de efecto invernadero por lo que no contribuye negativamente al cambio climático.
Centrales hidroeléctricas
Las centrales hidroeléctricas funcionan generando energía gracias a la agua embalsada a cierta altura. El agua emblasada dispone de energía potencial que cuando se deja caer se convierte en energía cinética. Al caer, el agua acciona unas turbinas hidráulicas generadno energía hidroeléctrica (electricidad).
Centrales hidroeléctricas reversibles
Algunas de estas centrales disponen de un sistema para almacenar energía potencial en los momentos en que hay excedente eléctrico.
Estas centrales disponen de embalses situados a alturas diferentes. Cuando se necesita producir electricidad se libera agua del embalse superior para accionar las turbinas y queda almacenada en el embalse inferior. Si la red eléctrica está generando un exceso de electridad, se bombea agua hacia el embalse supperior de nuevo.
¿Qué otras centrales eléctricas utilizan energías renovables?
Además de las plantas de energía mencionadas anteriormente y generalmente denominadas "tradicionales", existe una amplia variedad de plantas de energía que utilizan fuentes de energía renovables para generar electricidad.
Por ejemplo,
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Plantas de energía solar fotovoltaica que fucionan con paneles fotovoltaicos capaces de generar una corriente eléctrica.
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Plantas de energía eólica que que utilizan la energía de corrientes de viento.
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Plantas de energía mareomotriz, que utilizan el reflujo y flujo del agua del océano.
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Plantas geotérmicas que utilizan la energía térmica de aguas termales subterráneas (energía geotérmica).
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Plantas que utilizan la diferencia de temperatura del agua en la superficie y en las profundidades del océano, y otras.
Gestión de la electricidad
Las centrales eléctricas se combinan en un sistema energético que también incluye:
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Instalaciones que consumen electricidad
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Líneas eléctricas que las conectan a las centrales eléctricas
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Aparatos eléctrónicos con transformadores de corriente de subida y bajada de tensión.
El transporte de electricidad a larga distancia a distancias de hasta miles de kilómetros se realiza a través de líneas de transmisión de energía de alto voltaje 100 ... 750 kV, transporte de corta distancia - a través de líneas de transmisión de energía de voltaje más bajo hasta 100 kV .
Gestión de la producción de electricidad
Las centrales eléctricas tienen su propio patrón de producción. Por ejemplo, la potencia de una central eléctrica de gas se puede ajustar con relativa facilidad, lo que no es posible para una central eléctrica de carbón.
Dado que los precios fluctúan fuertemente durante el día (y la semana), esta es una ventaja importante. Por otro lado, los costos del gas son más altos que los costos del carbón (por kWh de electricidad generada). Por lo tanto, la elección de un tipo de central eléctrica requiere una visión a largo plazo de varios mercados energéticos complejos.