Xeneración d'enerxía llétrico

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Polo xeneral, la xeneración d'enerxía llétrico consiste en tresformar dalguna clase d'enerxía (química, cinético, térmico, llumínico, nuclear, cortil ente otres), en enerxía llétrico. Pa la xeneración industrial recurrir a instalaciones denominaes centrales llétriques, qu'executen dalguna de los tresformamientos citaos. Estes constitúin el primer pasu del sistema de suministru llétricu. La xeneración llétrica realízase, básicamente, por aciu un xenerador llétricu; magar estos nun difieren ente sigo tocantes a el so principiu de funcionamientu, varien en función a la forma en que se remanen.

Desque s'afayó la corriente alterno y la forma de producila nos alternadores, llevóse a cabu una inmensa actividá teunolóxica pa llevar la enerxía llétrico a tolos llugares habitaos del mundu, polo que, al pie de la construcción de grandes y variaes centrales llétriques, construyéronse sofisticaes redes de tresporte y sistemes de distribución. Sicasí, l'aprovechamientu foi y sigue siendo bien desigual en tol planeta. Asina, los países industrializaos o del primer mundu son grandes consumidores d'enerxía llétrico, ente que los países en víes de desenvolvimientu apenes esfruten de les sos ventayes.

Planta nuclear en Cattenom, Francia.

La demanda d'enerxía llétrico d'una ciudá, rexón o país tien una variación a lo llargo del día. Esta variación ye función de munchos factores, ente los que destaquen: tipos d'industries esistentes na zona y veces que realicen na so producción, climatoloxía estremes de fríu o calor, tipu de lletrodomésticos que s'utilicen más frecuentemente, tipu de calentador d'agua qu'instalara nos llares, la estación del añu y l'hora del día en que se considera la demanda. La xeneración d'enerxía llétrico tien de siguir la curva de demanda y, a midida que aumenta la potencia demandada, tien d'amontase la potencia suministrada. Esto trai'l tener qu'empecipiar la xeneración con unidaes adicionales, allugaes na mesma central o en centrales reservaes pa estos periodos. Polo xeneral los sistemes de xeneración estremar pol periodu del ciclu nel que ta planiáu que sían utilizaos; considerar de base la nuclear y l'eólico, de valle la termollétrico de combustibles fósiles, y de picu la hidrollétrico principalmente (los combustibles fósiles y l'hidrollétrico tamién pueden usase como base si ye necesariu).

Fluxu d'enerxía en centrales llétriques: Y1=Enerxía utilizada, El1=Enerxía llétrico xenerada, El2=Usu internu, El3=Enerxía llétrico pa consumu final, L1=Perdida en Procesos, L2=Perdida en Tresmisión. (Resultancia del añu 2008)

Dependiendo de la fonte primaria d'enerxía utilizada, les centrales xeneradores clasifíquense en químiques cuando s'utilicen plantes de radioactividá, que xeneren enerxía llétrico col contautu d'esta, termollétriques (de carbón, petroleu, gas, nucleares y solares termollétriques), hidrollétriques (aprovechando les corrientes de los ríos o del mar: mareomotrices), eóliques y solares fotovoltaiques. La mayor parte de la enerxía llétrico xenerada a nivel mundial provién de los dos primeros tipos de centrales reseñaos. Toes estes centrales, sacante les fotovoltaiques, tienen de mancomún l'elementu xenerador, constituyíu por un alternador de corriente, movíu por aciu una turbina que va ser distinta dependiendo del tipu d'enerxía primario utilizao.

Per otru llau, un 64 % de los direutivos de les principales empreses llétriques consideren que nel horizonte de 2018 van esistir teunoloxíes llimpies, WN, accesibles y anovables de xeneración local, lo que va obligar a les grandes corporaciones del sector a un cambéu de mentalidá.[1]

Centrales termollétriques[editar | editar la fonte]

Rotor d'una turbina de vapor d'una central termollétrica.
Artículu principal: Central termollétrica

Una central termollétrica ye un llugar emplegáu pa la xeneración d'enerxía llétrico a partir de calor. Esti calor puede llograse tantu de la combustión, de la fisión nuclear del uraniu o otru combustible nuclear, del sol o del interior de la Tierra. Les centrales que nel futuru utilicen la fusión tamién van ser centrales termollétriques. Los combustibles más comunes son los combustibles fósiles (petroleu, gas natural o carbón), los sos Derivaos del petroleu deriváu (gasolina, gasóil), biocarburantes, residuo sólidos urbanos, metanu xeneráu en delles estaciones depuradores d'agües residuales.

Les centrales termollétriques consisten nuna caldera na que se quemar el combustible pa xenerar calor que se tresfier a unos tubos por onde circula agua, que se evapora. El vapor llográu, a alta presión y temperatura, espándese de siguío nuna turbina de vapor, que'l so movimientu impulsa un alternador que xenera la lletricidá. Depués el vapor ye esfrecíu nun condensador onde circula por tubos enagua fría d'un caudal abiertu d'un ríu o por torre de refrigeración.

Nes centrales termollétriques denominaes de ciclu combináu úsense los gases de la combustión del gas natural pa mover una turbina de gas. Nuna cámara de combustión quema'l gas natural ya inyéctase aire p'acelerar la velocidá de los gases y mover la turbina de gas. Como, en pasando pola turbina, esos gases inda s'atopen a alta temperatura (500 °C), reutilizar pa xenerar vapor que mueve una turbina de vapor. Caúna d'estes turbinas impulsa un alternador, como nuna central termollétrica común. El vapor depués ye esfrecíu per mediu d'un caudal d'agua abierto o torre de refrigeración como nuna central térmica común. Amás, puede llograse la cogeneración nesti tipu de plantes, al alternar ente la xeneración per mediu de gas natural o carbón. Esti tipu de plantes ta en capacidá de producir enerxía más allá de la llimitación d'unu de los dos insumos y pueden dar un pasu al usu de fontes d'enerxía por insumos distintes.

Les centrales térmiques qu'usen combustión lliberen a l'atmósfera dióxidu de carbonu (CO2), consideráu'l principal gas responsable del calentamientu global. Tamién, dependiendo del combustible utilizáu, pueden emitir otros contaminantes como óxidos d'azufre, óxidos de nitróxenu, partícules sólides (polvu) y cantidaes variables de borrafes sólides. Les centrales nucleares xeneren borrafes radiactives de diversa índole que riquen una disposición final de máxima seguridá y pueden contaminar en situaciones accidentales (vease accidente de Chernóbil).

La central termosolar PS10, de 11 megavatios de potencia, funcionando en Sevilla, España.
Ver tamién: Ciclu combináu

Centrales térmiques solares[editar | editar la fonte]

Artículu principal: central térmica solar

Una central térmica solar o central termosolar ye una instalación industrial na que, a partir del calentamientu d'un fluyíu por aciu radiación solar y el so usu nun ciclu termodinámicu convencional, produzse la potencia necesaria pa mover un alternador pa la xeneración d'enerxía llétrico como nuna central térmica clásica. Nelles ye necesariu concentrar la radiación solar por que puedan algamar temperatures elevaes, de 300 °C hasta 1000 °C, y llograr asina un rendimientu aceptable nel ciclu termodinámicu, que nun se podría llograr con temperatures más baxes. La captación y concentración de los rayos solares fazse por mediu d'espeyos con orientación automática qu'apunten a una torre central onde se calecer el fluyíu, o con mecanismos más pequeños de xeometría parabólica. El conxuntu de la superficie reflectante y el so dispositivu d'orientación denominar heliostato. El so principal problema medioambiental ye la necesidá de grandes estensiones de territoriu que dexen de ser útiles pa otros usos (agrícoles, forestales, etc.).

Centrales xeotérmiques[editar | editar la fonte]

Artículu principal: Central xeotérmica

La enerxía xeotérmico ye aquella enerxía que puede llograse por aciu l'aprovechamientu del calor del interior de la Tierra. El términu "xeotérmico" vien del griegu geo (Tierra), y thermos (calor). Esti calor interno calez hasta les capes d'agua más fondu: al xubir, l'agua caliente o'l vapor producen manifestaciones, como los géiseres o les fontes termales, utilizaes pa calefacción dende la dómina de los romanos. Anguaño, los progresos nos métodos de perforación y bombéu dexen esplotar la enerxía xeotérmico en numberosos llugares del mundu. P'aprovechar esta enerxía en centrales de gran escala, ye necesariu que se dean temperatures bien alzaes a poca fondura.

Centrales nucleares[editar | editar la fonte]

Artículu principal: Central nuclear

Una central o planta nuclear o atómica ye una instalación industrial emplegada pa la xeneración d'enerxía llétrico a partir d'enerxía nuclear. Caracterizar pol emplegu de combustible nuclear fisionable que por aciu reacciones nucleares apurri calor que de la mesma ye emplegáu, al traviés d'un ciclu termodinámicu convencional, pa producir el movimientu d'alternadores que tresformen el trabayu mecánicu en enerxía llétrico. Estes centrales consten d'unu o más reactores.

Central hidrollétrica[editar | editar la fonte]

Rotor d'una turbina Pelton d'una central hidrollétrica.
Artículu principal: Central hidrollétrica

Una central hidrollétrica ye aquella que s'utiliza pa la xeneración d'enerxía llétrico por aciu l'aprovechamientu de la enerxía potencial de l'agua embalsada nuna presa asitiada a más altu nivel que la central. L'agua llevar por una tubería de descarga a la sala de máquines de la central, onde por aciu enormes turbinas hidráuliques produzse la lletricidá n'alternadores. Los dos carauterístiques principales d'una central hidrollétrica, dende'l puntu de vista de la so capacidá de xeneración de lletricidá son:

  • La potencia, que ye función del desnivel esistente ente'l nivel mediu del banzáu y el nivel mediu de les agües debaxo de la central, y del caudal máximu turbinable, amás de les carauterístiques de la turbina y del xenerador.
  • La enerxía garantizada nun ralu determináu, xeneralmente un añu, que ta en función del volume útil del banzáu, de la pluviometría añal y de la potencia instalada.

La potencia d'una central hidrollétrica puede variar dende unos pocos MW, hasta dellos GW. Hasta 10 MW considérense minicentrales. En China atopa la mayor central hidrollétrica del mundu (la Presa de los Trés Gargüelos), con una potencia instalada de 22.500 MW. La segunda ye la Represa de Itaipú (que pertenez a Brasil y Paraguái), con una potencia instalada de 14.000 MW en 20 turbinas de 700 MW caúna.

Esta forma d'enerxía tien problemes medioambientales al precisar la construcción de grandes banzaos nos qu'atropar l'agua, que ye sustraida d'otros usos, inclusive urbanos en delles ocasiones.

Centrales mareomotrices[editar | editar la fonte]

Les centrales mareomotrices utilicen el fluxu y refluxu de les marees. Polo xeneral, pueden ser útiles en zones costeres onde l'amplitú de la marea sía amplia y les condiciones morfolóxiques de la mariña dexen la construcción d'una presa que corte la entrada y salida de la marea nuna badea. Xenérase enerxía tantu nel momentu del enllenáu como nel momentu del vaciáu de la badea.

Anguaño atópase en desenvolvimientu la esplotación comercial de la conversión en lletricidá del potencial enerxéticu que tien l'aguaxe del mar, nes llamaes centrales undimotrices.

Centrales eóliques[editar | editar la fonte]

Capacidá eólica mundial total instalada 1996-2012 (GW). Fonte: GWEC.
Artículu principal: Enerxía eólico

La enerxía eólico llograr por aciu el movimientu del aire, esto ye, de la enerxía cinético xenerada por efeutu de les corrientes d'aire o de les vibraciones que'l dichu vientu produz. Los molino de vientu usáronse dende va munchos sieglos pa moler el granu, bombiar agua o otres xeres que riquen una enerxía. Na actualidá úsense aeroxeneradores pa xenerar lletricidá, especialmente n'árees espuestes a vientos frecuentes, como zones costeres, altores montascosos o islles. La enerxía del vientu ta rellacionada col movimientu de les mases d'aire que se mueven d'árees d'alta presión atmosférica escontra árees axacentes de baxa presión, con velocidaes proporcionales al gradiente de presión.[2]

L'impautu medioambiental d'esti sistema de llogru d'enerxía ye relativamente baxu, pudiéndose nomar l'impautu na fauna (la muerte d'aves per choque coles aspes de los molinos) o la necesidá d'estensiones grandes de territoriu que se sustraen d'otros usos. Amás, esti tipu d'enerxía, al igual que la solar o la hidrollétrico, tán fuertemente condicionaes poles condiciones climatolóxiques, siendo aleatoria la disponibilidad de les mesmes.

Centrales fotovoltaiques[editar | editar la fonte]

Artículu principal: Enerxía solar fotovoltaico

Denominar enerxía solar fotovoltaico al llogru d'enerxía llétrico al traviés de paneles fotovoltaicos. Los paneles, módulos o colectores fotovoltaicos tán formaos por dispositivos semiconductores tipo diodu que, al recibir radiación solar, escítense y provoquen saltos electrónicos, xenerando una pequeña diferencia de potencial nos sos estremos. L'acoplamientu en serie de dellos d'estos fotodiodos dexa'l llogru de voltaxes mayores en configuraciones bien sencielles y aptes p'alimentar pequeños dispositivos electrónicos. A mayor escala, la corriente llétrico continua qu'apurren los paneles fotovoltaicos puede tresformase en corriente alterno ya inyectar na rede llétrica.

La implantación de la enerxía solar fotovoltaico avanzó considerablemente nos últimos años.[3] [4] La producción de célules fotovoltaiques vieno esperimentando una crecedera esponencial, doblándose cada dos años.[5] Alemaña ye, xunto a Xapón, China y Estaos Xuníos, unu de los países onde la fotovoltaica ta esperimentando una crecedera más vertixinosa. A finales de 2013, instalárense en tol mundu cerca de 140 GW de potencia fotovoltaica,[6] convirtiendo a la fotovoltaica na tercer fonte d'enerxía anovable más importante en términos de capacidá instalada a nivel global, dempués de la hidrollétrico y eólico. En delles rexones, el costu real de la producción fotovoltaica yá ye equivalente al preciu de la lletricidá procedente de fontes d'enerxía convencionales, lo que se conoz como paridá de rede.[7]

Los principales problemes d'esti tipu d'enerxía son la necesidá d'estensiones grandes de territoriu que se sustraen d'otros usos y la so dependencia coles condiciones climatolóxiques. Esti últimu problema fai que sían necesarios sistemes d'almacenamientu d'enerxía por que la potencia xenerada nun momentu determináu, pueda usase cuando se solicite'l so consumu. Tán estudiándose sistemes como'l almacenamientu cinéticu, bombéu d'agua a preses elevaes y almacenamientu químicu, ente otros.

Xeneración a pequeña escala[editar | editar la fonte]

Grupu electróxenu de 500 kVA instaláu nun complexu turísticu n'Exiptu.

Grupu electróxenu[editar | editar la fonte]

Artículu principal: Grupu electróxenu

Un grupu electróxenu ye una máquina que mueve un xenerador d'enerxía llétrico al traviés d'un motor de combustión interna. Ye comúnmente utilizáu cuando hai déficit na xeneración d'enerxía de dalgún llugar, o cuando hai corte nel suministru llétricu y ye necesariu caltener l'actividá. Una de les sos utilidaes más comunes ye naquellos llugares onde nun hai suministru al traviés de la rede llétrica, xeneralmente son zones agrícoles con poques infraestructures o viviendes aisllaes. Otru casu ye en locales de pública concurrencia, hospitales, fábriques, etc., que, a falta d'enerxía llétrico de rede, precisen d'otra fonte d'enerxía alterna p'abastecese en casu d'emerxencia. Un grupu electróxenu consta de les siguientes partes:

  • Motor de combustión interna. El motor que remana'l grupu electróxenu sueli tar diseñáu específicamente pa executar dicha llabor. La so potencia depende de les carauterístiques del xenerador. Pueden ser motores de gasolina o diésel.
  • Sistema de refrigeración. El sistema de refrigeración del motor ye problemáticu, por tratase d'un motor estáticu, y puede ser esfrecíu per mediu d'agua, aceite o aire.
  • Alternador. La enerxía llétrico de salida producir por mediu d'un alternador apantallado, protexíu contra chiscadures, autoexcitado, autorregulado y ensin escobuques, acopláu con precisión al motor. El tamañu del alternador y les sos prestaciones son bien variables en función de la cantidá d'enerxía que tienen que xenerar.
  • Depósitu de combustible y bancada. El motor y l'alternador tán acoplaos y montaos sobre una bancada d'aceru. La bancada inclúi un depósitu de combustible con una capacidá mínima de funcionamientu a plena carga según les especificaciones técniques que tenga'l grupu na so autonomía.
  • Sistema de control. Puede instalase unu de los distintos tipos de paneles y sistemes de control qu'esisten pa controlar el funcionamientu, salida del grupu y la proteición contra posibles fallos nel funcionamientu.
  • Interruptor automáticu de salida. Pa protexer al alternador, lleven instaláu un interruptor automáticu de salida afechu pal modelu y réxime de salida del grupu electróxenu. Esisten otros dispositivos qu'ayuden a controlar y caltener, de forma automática, el correctu funcionamientu del mesmu.
  • Regulación del motor. El regulador del motor ye un dispositivu mecánicu diseñáu pa caltener una velocidá constante del motor con rellación a los requisitos de carga. La velocidá del motor ta direutamente rellacionada cola frecuencia de salida del alternador, polo que cualquier variación de la velocidá del motor va afectar a la frecuencia de la potencia de salida.[8]

Pila voltaica[editar | editar la fonte]

Esquema funcional d'una pila llétrica.
Artículu principal: Pila llétrica

Denominar pelo normal pila llétrica a un dispositivu que xenera enerxía llétrico por un procesu químicu transitoriu, tres de lo cual cesa la so actividá y han d'anovase los sos elementos constituyentes, cuidao que les sos carauterístiques resulten alteriaes mientres el mesmu. Tratar d'un xenerador primariu. Esta enerxía resulta accesible por aciu dos terminales que tien la pila, llamaos polos, electrodos o bornes. Unu d'ellos ye'l polu negativu o cátodu y l'otru ye'l polu positivu o ánodu. N'español ye habitual llamala asina, ente que les piles recargables o acumuladores, viénose llamando batería.

La primer pila llétrica foi dada a conocer al mundu por Volta en 1800, por aciu una carta qu'unvió al presidente de la Royal Society londinense, por tantu son elementos provenientes de los primeros tiempos de la lletricidá. Anque l'apariencia d'una pila sía simple, la esplicación del so funcionamientu falta de selo y motivó una gran actividá científica nos sieglos XIX y XX, según diverses teoríes, y la demanda creciente que tien esti productu nel mercáu sigue faciendo d'él oxetu d'investigación intensa.

El funcionamientu d'una pila basar nel potencial de contautu ente dos sustancies, mediáu por un electrolitu.[9] Cuando se precisa una corriente mayor que la que puede suministrar un elementu únicu, siendo la so tensión sicasí la fayadiza, pueden añedir otros elementos na conexón llamada en paralelu. La capacidá total d'una pila midir n'amperio-hora (A•h); ye'l númberu máximu d'amperios que l'elementu puede suministrar nuna hora. Ye un valor que nun suel conocese, yá que nun ye bien claro cuidao que depende de la intensidá solicitada y la temperatura.

Una importante meyora na calidá de les piles foi la pila denomada seca, al que pertenecen práuticamente toles utilizaes güei día. Les piles llétriques, bateríes y acumuladores presentar nunes cuantes formes normalizaes en función de la so forma, tensión y capacidá que tengan.

Los metales y productos químicos constituyentes de les piles pueden resultar perxudiciales pal mediu ambiente, produciendo contaminación química. Ye bien importante nun tirales a la basura (en dellos países nun ta dexáu), sinón llevales a centros de recicláu. En dellos países, la mayoría de los provisores y tiendes especializaes tamién se faen cargu de les piles gastaes. Una vegada que la envoltura metálica qu'anubre les piles estropiase, les sustances químiques que contienen vense lliberaes al mediu ambiente causando contaminación. Con mayor o menor grau, les sustances son absorbíes pela tierra pudiéndose penerar escontra los mantos acuíferos y de estos pueden pasar direutamente a los seres vivos, entrando con esto na cadena alimenticia. Les piles son borrafes peligroses polo que desque empiécense a axuntar, tienen de ser remanaes por personal capacitáu que siga los precuros fayadizos emplegando tolos procedimientos técnicu y llegal pal manexu de dichu borrafes.[10]

Estes piles suelen utilizase nos aparatos llétricos portátiles, que son una gran cantidá de dispositivos que s'inventaron y que se nutren pal so funcionamientu de la enerxía facilitada por una o delles piles llétriques o de bateríes recargables. Ente los dispositivos d'usu masivu destaquen xuguetes, llinternes, relós, teléfonos móviles, marcapasos, audífonos, calculadores, ordenadores personales portátiles, reproductores de música, radio transistores, mandu a distancia, etc.

Pila d'hidróxenu. La celda en sí ye la estructura cúbica del centru de la imaxe.

Piles de combustible[editar | editar la fonte]

Artículu principal: Pila de combustible

Una celda, célula o pila de combustible ye un dispositivu electroquímicu de xeneración de lletricidá similar a una batería, que s'estrema d'esta en tar diseñada pa dexar el reabastecimiento continuu de los reactivos consumíos. Esto dexa producir lletricidá a partir d'una fonte esterna de combustible y d'osíxenu, en contraposición a la capacidá llindada d'almacenamientu d'enerxía d'una batería. Amás, la composición química de los electrodos d'una batería camuda según l'estáu de carga, ente que nuna celda de combustible los electrodos funcionen pola aición de catalizadores, polo que son muncho más estables.

Nes celdes d'hidróxenu los reactivos usaos son hidróxenu nel ánodu y osíxenu nel cátodu. Puede llograse un suministru continuu d'hidróxenu a partir de la electrólisis de l'agua, lo que rique una fonte primaria de xeneración de lletricidá, o a partir de reacciones catalítiques qu'esprenden hidróxenu d'hidrocarburos. L'hidróxenu puede almacenase, lo que dexaría l'usu de fontes discontinues d'enerxía como la solar y l'eólica. L'hidróxenu gaseosu (H2) ye altamente inflamable y esplosivu, polo que se tán desenvolviendo métodos d'almacenamientu en matrices poroses de diversos materiales.[11]

Xenerador termoeléctricu de radioisótopos[editar | editar la fonte]

Un xenerador termoeléctricu de radioisótopos ye un xenerador llétricu simple que llogra la so enerxía lliberada pola desintegración radiactiva de determinaos elementos. Nesti dispositivu, el calor lliberáu pola desintegración d'un material radiactivo convertir en lletricidá direutamente gracies al usu d'una serie de termopares, que converten el calor n'electricidad gracies al efeutu Seebeck nel llamáu Unidá de calor de radioisótopos (o RHU n'inglés).

Los RTG pueden considerase un tipu de batería y usáronse en satélites, sondes espaciales non tripulaes ya instalaciones remotes que nun disponen d'otru tipu de fonte llétrica o de calor.

Los RTG son los dispositivos más fayadizos en situaciones onde nun hai presencia humana y precísense potencies de dellos centenares de vatios mientres llargos periodos de tiempu, situaciones nes que los xeneradores convencionales como les piles de combustible o les bateríes nun son vidables económicamente y onde nun pueden usase célules fotovoltaiques.

Ver tamién[editar | editar la fonte]

Referencies[editar | editar la fonte]

  1. «La teunoloxía va revolucionar la producción llétrica en 10 años». Consultáu'l 2009.
  2. Enerxía eólico construible.es[29-5-2008]
  3. «Rexonal PV Markets: Europe » (inglés). Solarbuzz.com. Consultáu'l 5 de xineru de 2014.
  4. «Large-Scale, Cheap Solar Electricity» (inglés). Technologyreview.com (23 de xunu de 2006). Consultáu'l 5 de xineru de 2014.
  5. La producción de célules solares crez un 50 % en 2007
  6. «Global Cortil Forecast – A Brighter Outlook for Global PV Installations» (inglés). Consultáu'l 30 d'avientu de 2013.
  7. «Energía Anovables, el periodismu de les enerxíes llimpies». Consultáu'l 2009.
  8. Grupos electróxenos geocities.com [11-6-2008]
  9. Vease por casu, Francis W. Sears, Lletricidá y magnetismu, Editorial Aguilar, Madrid (España), 1958, pp. 142-155.
  10. Pila llétrica perso.wanadoo.es [21-5-2008]
  11. Piles de combustible d'hidróxenu Artículu técnicu fecyt.es [30-5-2008]

Enllaces esternos[editar | editar la fonte]


Generación de energía eléctrica