Central termoeléctrica para niños
Una central termoeléctrica es una instalación que produce energía eléctrica usando calor. Este calor se obtiene quemando diferentes tipos de combustibles, como el carbón, el gas natural o el petróleo. También puede venir de otras fuentes como el uranio o la biomasa. El calor convierte el agua en vapor a alta presión, y este vapor hace girar unas máquinas llamadas turbinas, que a su vez activan un generador para producir electricidad.
Cuando el calor se genera a partir del uranio, la central se llama central nuclear. Estas centrales no emiten gases que contribuyen al efecto invernadero, pero producen residuos que deben ser almacenados de forma segura por mucho tiempo.
Las centrales termoeléctricas pueden usar fuentes de energía que se agotan, como los combustibles fósiles (carbón, gasóleo, gas) o el uranio. También pueden usar fuentes de energía renovable, como la biomasa (materia orgánica) o la geotermia (calor de la Tierra).
Las centrales que queman combustibles fósiles producen mucha energía, pero también liberan gases que pueden afectar el medio ambiente. Si las centrales de biomasa usan más vegetación de la que se puede regenerar, podrían contribuir a la deforestación.
Contenido
Historia de las centrales térmicas
La primera central termoeléctrica se construyó en la ciudad de Ettal, en Alemania, y empezó a funcionar en 1879. Las primeras centrales para uso comercial fueron la Central de Pearl Street en Nueva York y la Edison Electric Light Station en Londres, ambas en 1882.
Al principio, estas centrales usaban motores de vapor con pistones. Pero con el tiempo, se desarrolló la turbina de vapor, que era más grande y eficiente. Por eso, hacia 1905, las turbinas de vapor ya se usaban en todas las grandes centrales eléctricas.
¿Cómo funcionan las centrales de ciclo convencional?
Las centrales clásicas o de ciclo convencional son aquellas que queman carbón, petróleo o gas natural para producir electricidad.
Son consideradas económicas de construir y por eso son muy comunes en todo el mundo. Sin embargo, también son criticadas por su impacto en el medio ambiente.
A continuación, se muestra un diagrama de cómo funciona una central térmica de carbón de ciclo convencional:
| 1. Torre de refrigeración | 10. Válvula de control de gases | 19. Supercalentador |
| 2. Bomba hidráulica | 11.Turbina de vapor de alta presión | 20. Ventilador de tiro forzado |
| 3. Línea de transmisión (trifásica) | 12. Desgasificador | 21. Recalentador |
| 4. Transformador (trifásico) | 13. Calentador | 22. Toma de aire de combustión |
| 5. Generador eléctrico (trifásico) | 14. Cinta transportadora de carbón | 23. Economizador |
| 6. Turbina de vapor de baja presión | 15. Tolva de carbón | 24. Precalentador de aire |
| 7. Bomba de condensación | 16. Pulverizador de carbón | 25. Precipitador electrostático |
| 8. Condensador de superficie | 17. Tambor de vapor | 26. Ventilador de tiro inducido |
| 9. Turbina de media presión | 18. Tolva de cenizas | 27. Chimenea de emisiones |
| 28. Bomba de alimentación |
El funcionamiento básico es el mismo sin importar el combustible. Primero, el combustible se quema en una caldera, liberando calor. Este calor se usa para calentar agua.
El agua se convierte en vapor a muy alta presión. Este vapor hace girar una turbina de vapor, transformando la energía del vapor en movimiento.
La electricidad se produce en el alternador, que gira junto con la turbina. Esto ocurre gracias a la inducción electromagnética.
La electricidad generada pasa por un transformador que aumenta su voltaje para que pueda ser transportada por las líneas eléctricas.
El vapor que sale de la turbina se enfría en un condensador (termodinámica) para volver a ser agua líquida. Luego, esta agua regresa a la caldera para repetir el ciclo.
¿Qué son las centrales de ciclo combinado?
Las centrales de ciclo combinado son un tipo moderno de central termoeléctrica. Utilizan gas natural, gasóleo o carbón tratado como combustible para mover una primera turbina, que es de gas. Los gases calientes que salen de esta turbina todavía tienen mucha energía.
Estos gases calientes se usan para calentar agua y producir vapor, que a su vez mueve una segunda turbina, esta vez de vapor. Ambas turbinas están conectadas a sus propios generadores para producir electricidad.
Al combinar dos tipos de turbinas, estas centrales son mucho más eficientes, llegando a rendimientos de hasta el 55%. Esto significa que aprovechan mejor el combustible.
Impacto ambiental de las centrales térmicas
Las centrales térmicas liberan residuos a la atmósfera y sus procesos de combustión pueden afectar el medio ambiente. Para reducir estos efectos, las instalaciones suelen incluir sistemas especiales.
Algunas centrales termoeléctricas contribuyen al efecto invernadero al emitir dióxido de carbono. Las centrales de energía solar térmica no queman combustible, por lo que no emiten este gas. La cantidad de dióxido de carbono emitida varía según el combustible: el carbón produce más que el gas natural, ya que este último también genera agua al quemarse.
Los impactos negativos pueden ocurrir durante la construcción y el funcionamiento de las plantas. Las centrales termoeléctricas son una fuente importante de emisiones al aire. Pueden afectar la calidad del aire local o regional. La combustión emite dióxido de sulfuro (SO2), óxidos de nitrógeno (NOx), monóxido de carbono (CO), dióxido de carbono (CO2) y partículas. La cantidad de cada uno depende del tipo de central, el combustible y cómo se quema.
El agua usada para enfriar las centrales es el residuo líquido más importante. Puede ser reciclada o devuelta a ríos o lagos, pero hay que controlar que no cambie la temperatura del agua natural.
El problema de la contaminación es mayor en las centrales que usan carbón. La quema de carbón libera partículas y óxidos de azufre que contaminan mucho el aire. Las centrales de fuelóleo emiten menos, y las de gas natural son las que menos contaminantes de este tipo liberan.
Todas las centrales que queman combustibles emiten dióxido de carbono (CO2) a la atmósfera. Aquí puedes ver una comparación de las emisiones de CO2 por cada unidad de energía producida:
| Combustible | Emisión de CO2 (kg/kWh) |
|
|---|---|---|
| Gas natural | 0,68 | |
| Gas natural (ciclo combinado) |
0,54 | |
| Fuelóleo | 0,70 | |
| Biomasa (leña, madera) | 0,82 | |
| Carbón | 1,00 | |
Las centrales de gas natural que usan el ciclo combinado son más eficientes (más del 50% de rendimiento), lo que las hace menos contaminantes por cada unidad de energía que producen.
Ventajas y desventajas de las centrales térmicas
Ventajas
- Son las centrales más económicas de construir, especialmente las de carbón, por su diseño sencillo y la gran cantidad de energía que producen.
- Las centrales de ciclo combinado de gas natural son muy eficientes (hasta el 50%). Esto significa que generan más electricidad con la misma cantidad de combustible y reducen las emisiones de CO2 en un 20%, llegando a 0,54 kg de CO2 por kWh.
- La gran cantidad de calor que generan (al menos el 50% de la energía consumida) podría usarse para calentar (o incluso enfriar) edificios a través de una red de distribución.
Desventajas
- El uso de combustibles libera gases de efecto invernadero y, en algunos casos, sustancias que causan lluvia ácida a la atmósfera. Las centrales de carbón también pueden emitir partículas si los humos no se filtran bien.
- Los combustibles fósiles no son una fuente de energía ilimitada. Su uso depende de las reservas disponibles y de su costo.
- Pueden afectar negativamente a los ríos si se usa su agua para enfriar la central, aunque esto no es lo más común.
- Los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) buscan garantizar el acceso a energía limpia y sostenible, lo que implica reducir el uso de combustibles como el carbón.
Galería de imágenes
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La Central térmica de Bełchatów, la más grande de Europa, localizada en Polonia.
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La Central termoeléctrica solar de Crescent Dunes, completada en diciembre de 2014.
Véase también
En inglés: Thermal power plant Facts for Kids
