CENTRALES ELÉCTRICAS

Las centrales eléctricas son instalaciones en las que se produce energía eléctrica a partir de otro tipo de energía. Según cuál sea la fuente de energía utilizada tenemos diferentes tipos, de los cuales los más importantes son los indicados en las imágenes siguientes.

Hidroeléctrica Termo eléctrica Nuclear

Eólica Solares térmicas Fotovoltaica

Normalmente la energía inicial sufre varias transformaciones antes de obtenerse la energía eléctrica final. Solamente las centrales fotovoltaicas son capaces de obtener energía eléctrica directamente a partir de la energía del sol. En los demás casos la energía eléctrica es producida por un alternador, movido por una turbina.

Sin embargo, en una central fotovoltaica no se utiliza el grupo turbina - alternador para producir electricidad, sino que ésta se obtiene directamente de la energía solar gracias a unos paneles fotovoltaicos.

Tipos de centrales eléctricas

Tipo de central eléctrica Fuente de energía Energía intermedia Tipo de turbina Elemento que produce la electricidad

Térmica de combustión

Combustibles de tipo fósil, como carbón, gas natural y derivados del

petróleo

Energía calorífica, utilizada para producir vapor de agua

a presión Turbina de vaporAlternador

NuclearElementos pesados y radiactivos, como el uranio y el plutonio

Energía calorífica, utilizada para producir vapor de agua

a presiónTurbina de vapor Alternador

Solares Termicas Radiación solarEnergía calorífica, utilizada

para producir vapor de agua a presión

Turbina de vapor Alternador

HidroeléctricaAgua embalsada y corrientes de agua

Turbina hidráulica Alternador

Eólica Viento Aerogenerador Alternador

Fotovoltaica Radiación solar Panel fotovoltaico

CENTRAL HIDROELÉCTRICA

Una central hidroeléctrica es una instalación capaz de producir energía eléctrica a partir de un salto de agua, ya sea natural o artificial, gracias a una turbina hidráulica y un alternador. La turbina es la encargada de transformar la energía del agua en movimiento de giro. Por su parte, el alternador es capaz de transformar el movimiento de giro que le transmite la turbina en electricidad.

Funcionamiento

La presa retiene el agua del río formando un embalse. El agua es llevada mediante un conducto hasta la turbina. La diferencia de altura entre la turbina y el agua del embalse es proporcional a

la energía con la que llega el agua a la turbina. El agua ejerce una determinada fuerza sobre los álabes de la turbina, haciéndola girar. El eje de la turbina está unido al del alternador y por tanto le transmite su movimiento. El alternador es capaz de producir electricidad a partir de su movimiento. La corriente eléctrica es elevada de tensión en un transformador, para poder ser trasportada a través del tendido eléctrico con las

menores pérdidas posibles. Después de pasar por la turbina el agua es devuelta al río, aguas abajo de la presa, pudiendo ser utilizada para regar.

Ventajas e inconvenientes

Ventajas Inconvenientes

Se basa en una fuente de energía renovable.

No produce contaminación ambiental ni residuos peligrosos.

Además de la producción de electricidad, los embalses pueden tener otros usos: riego, suministro de agua, regulación del caudal del río, deportes acuáticos.

Las turbinas hidráulicas son máquinas sencillas, eficientes y seguras, que requieren poco mantenimiento.

Requiere una inversión inicial muy grande, tanto en tiempo de construcción, como en dinero.

El emplazamiento está determinado por las características del río y del terreno, pudiendo quedar lejos de los lugares de consumo, encareciendo los costes de transporte.

Depende de la climatología, por lo que largos periodos de sequía podrían afectar su funcionamiento.

Además, tiene un fuerte impacto ambiental por la construcción del embalse ya que pueden producir la alteración de cauces, erosión, incidencia sobre la población local y pérdida de posibles tierras de cultivo.

CENTRAL TÉRMOELECTRICA

Una central termoeléctrica es una instalación capaz de producir energía eléctrica a partir de la energía calorífica producida por la combustión de carbón, fuel o gas natural en una caldera. La caldera produce vapor de agua a presión, que hace funcionar a una turbina de vapor, la cual mueve un alternador, que es donde se produce la energía eléctrica.

Funcionamiento

El combustible (carbón, fuel, gas natural) es quemado en la caldera, produciendo una gran cantidad de calor, que se utiliza para calentar el agua que circula por unas tuberías, hasta el punto que el agua se transforma en vapor de agua a presión.

El vapor a presión incide sobre los álabes de una turbina de vapor, haciéndola girar. El eje de la turbina está unido al del alternador y por tanto le transmite su movimiento. El alternador es capaz de producir electricidad a partir de su movimiento. La corriente eléctrica es elevada de tensión en un transformador, para poder ser trasportada a través del tendido eléctrico con las

menores pérdidas posibles. Después de accionar la turbina el vapor de agua pasa de nuevo a la fase líquida en el condensador. El agua caliente procedente del condensador es enfriada en una torre de refrigeración, gracias al agua fría de un lago, un río, o el mar. El agua fría procedente del condensador es enviada de nuevo a la caldera, para repetir el proceso.

Ventajas e inconvenientes

Ventajas Inconvenientes

Tienen una rentabilidad aceptable, sobre todo si se sitúa cerca de la zona de extracción del combustible.

Aprovechan algunos de los residuos que producen, como las cenizas, para la obtención de cemento, la industria química o la metalurgia.

Utiliza una fuente de energía no renovable. Produce una gran contaminación ambiental, dando lugar

tanto el efecto invernadero, como la lluvia ácida. En el caso de que se utilicen derivados del petróleo como

combustible, existe el riesgo de accidente en su transporte, dando lugar a mareas negras.

CENTRAL NUCLEAR

Una central nuclear es una instalación capaz de producir energía eléctrica a partir de la energía calorífica producida por una reacción nuclear de fisión, que consiste en la rotura de átomos de elementos pesados y radiactivos, como el uranio o el plutonio. El calor generado se utiliza para producir vapor de agua a presión, que hace funcionar a una turbina de vapor, la cual mueve un alternador, que es donde se produce la energía eléctrica.

Funcionamiento

El elemento principal de una central nuclear es el reactor nuclear, formado por un edificio de contención de doble muro, en el cual se encuentra el núcleo del reactor y el generador de vapor.

En el núcleo del reactor se produce de forma controlada la reacción de fisión del combustible (uranio, o plutonio), generándose una gran cantidad de calor, que debe ser absorbida por un refrigerante (agua ligera, agua pesada, anhídrido carbónico, o helio).

En el generador de vapor el calor absorbido por el refrigerante del núcleo del reactor es transmitido al agua, produciendo vapor de agua a presión.

El vapor a presión incide sobre los álabes de una turbina de vapor, haciéndola girar. El eje de la turbina está unido al del alternador y, por tanto, le transmite su movimiento. El alternador es capaz de producir electricidad a partir de su movimiento. La corriente eléctrica es elevada de tensión en un transformador, para poder ser trasportada a través del tendido eléctrico con las

menores pérdidas posibles. Después de accionar la turbina el vapor de agua pasa de nuevo a la fase líquida en elcondensador. El agua caliente procedente del condensador es enfriada en una torre de refrigeración, gracias al agua fría de un lago, un río, o el mar. El agua fría procedente del condensador es enviada de nuevo a la caldera, para repetir el proceso.

Ventajas e inconvenientes

Ventajas Inconvenientes

Uno de los materiales utilizados para su desintegración es el uranio, de cual quedan aún grandes reservas.

La tecnología empleada está muy desarrollada y tiene una gran productividad, ya que con cantidades mínimas de sustancia se obtiene una gran cantidad de energía.

No emiten gases contaminantes.

Uno de los mayores problemas es la posibilidad de una fuga radioactiva en caso de accidente, lo que provocaría cuantiosos daños humanos y materiales.

Otro problema son los residuos radiactivos que genera, de difícil y costoso almacenamiento y que resultan muy peligrosos a corto y largo plazo.

También es muy alto el coste de las instalaciones y su mantenimiento.

CENTRAL EÓLICA

Una central eólica es una instalación capaz de producir energía eléctrica a partir de la energía del viento, mediante aerogeneradores. Un aerogenerador es en realidad una turbina (una hélice) accionada por el viento, cuyo movimiento de giro es transmitido a un alternador, que es el encargado de producir la electricidad.

Funcionamiento

El viento incide sobre las aspas de la hélice del aerogenerador, haciéndola girar. El aerogenerador dispone de un sistema automático para orientarse siempre en dirección al viento. Asimismo, las aspas pueden variar su inclinación para adaptarse a la velocidad del viento en cada momento.

El movimiento de la hélice se transmite, mediante un mecanismo multiplicador, al eje del alternador, de manera que la velocidad de giro de éste sea mucho mayor que la de la hélice.

El alternador es capaz de producir electricidad a partir de su movimiento. La corriente eléctrica es elevada de tensión en un transformador, para poder ser trasportada a través del tendido eléctrico con las

menores pérdidas posibles.

Ventajas e inconvenientes

Ventajas Inconvenientes

Utiliza una fuente de energía renovable.

No produce gases contaminantes, ni residuos peligrosos.

La fuente de energía es aprovechada de forma directa y sencilla

Debido a la intermitencia de los vientos, su funcionamiento se limita a un rango de velocidades concreto, lo que impide su pleno aprovechamiento.

Afectan al paisaje, emiten ruidos y pueden provocar la muerte de aves por impacto con las aspas.

Se trata de una tecnología que aún se está desarrollando.

CENTRAL FOTOVOLTAICA

Una central fotovoltaica es una instalación en la que se produce electricidad a partir de la radiación solar, mediante paneles fotovoltaicos, los cuales son capaces de convertir directamente dicha radiación en electricidad. Por tanto, este tipo de central no hace uso de ninguna turbina, ni de alternador.

Funcionamiento

La radiación solar incide sobre las células fotovoltaicas, que están fabricadas con un material semiconductor capaz de producir una corriente continua a partir de dicha radiación.

Las células fotovoltaicas se conectan en serie para obtener una mayor tensión, dando lugar a los paneles fotovoltaicos, que, a su vez, se conectan en paralelo para obtener una corriente mayor, dando lugar a las placas solares.

Las placas solares se orientan automáticamente a lo largo del día para obtener la máxima radiación posible, para cada posición del sol. Mediante un sistema de acumuladores eléctricos (baterías) puede almacenarse el exceso de producción eléctrica durante el día, para ser

utilizada por la noche. La corriente continua se convierte en alterna mediante un grupo convertidor, el cual también actúa como transformador, elevando la

tensión de la corriente, para poder ser trasportada a través del tendido eléctrico con las menores pérdidas posibles.

Ventajas e inconvenientes

Ventajas Inconvenientes

Utiliza una fuente de energía inagotable y no contaminante.

La conversión de energía solar en electricidad se realiza directamente en los paneles fotovoltaicos.

Baja eficiencia, pues sólo se aprovecha el 20% de la energía del sol.

Condicionante geográfico, pues deben ubicarse en lugares con suficiente radiación solar.

Para una mayor rentabilidad, debería incrementarse su aprovechamiento mediante sistemas de captación de grandes superficies, pero sus componentes son aún excesivamente caros.

CENTRAL SOLARES TERMICAS

Una central solar térmica es una instalación capaz de producir energía eléctrica a partir de la energía calorífica producida por la radiación del sol, la cual es utilizada para calentar agua, con objeto de producir vapor de agua a presión, que hace funcionar a una turbina de vapor, que a su vez mueve un alternador, que es donde se produce la energía eléctrica.

Hay dos tipos de centrales solares térmicas: las de torre central y las de colector distribuido. La diferencia entre una y otra está en la forma de concentrar la radiación solar para calentar un fluido conductor, que posteriormente transmitirá su calor a un circuito de agua.

CENTRAL SOLAR TÉRMICA DE TORRE CENTRAL

Este tipo de central termosolar se caracteriza por su torre, que se sitúa aproximadamente en el centro de la planta. La transformación de la energía solar en energía térmica se produce en la caldera, situada en la parte superior de la torre. La concentración de la radiación solar sobre la caldera se realiza mediante espejos planos, llamados helióstatos.

Funcionamiento

En la central solar de torre central los rayos de sol son reflejados por espejos planos, llamados helióstatos, y concentrados en la parte superior de la torre, en donde se encuentra la caldera, formada por unos conductos a través de los cuales circula un fluido conductor (generalmente aceite) que absorbe el calor de la radiación solar. Puesto que el sol va cambiando su posición a lo largo del día, los espejos deben reorientarse continuamente y de forma precisa, con objeto de que los rayos de sol se reflejen siempre en el lugar adecuado.

En el generador de vapor se produce el intercambio de calor entre el circuito del fluido conductor y el circuito de agua, produciéndose vapor de agua a presión.

El vapor a presión incide sobre los álabes de una turbina de vapor, haciéndola girar. Después de accionar la turbina el vapor de agua pasa de nuevo a la fase líquida en el condensador. En este caso. el condensador puede

estar refrigerado por aire o por agua, pero sin necesidad de utilizar una torre de refrigeración. El eje de la turbina está unido al del alternador y por tanto le transmite su movimiento. El alternador es capaz de producir electricidad a partir de su movimiento. La corriente eléctrica es elevada de tensión en un transformador, para poder ser trasportada a través del tendido eléctrico con las

menores pérdidas posibles.

CENTRAL SOLAR TÉRMICA DE COLECTOR DISTRIBUÍDO

Este tipo de central termosolar se caracteriza por usar un espejo curvo, de forma parabólica, como elemento para concentrar la radiación solar sobre una tubería, situada en paralelo con la superficie del espejo. Si orientamos el espejo hacia el sol, la curvatura parabólica del espejo hace que

todos los rayos de sol se concentren en un mismo punto (en realidad es una línea paralela a la superficie del espejo) llamado foco. Es en esa posición donde se coloca la tubería con el líquido que queremos calentar (generalmente aceite). El término colector distribuido hace referencia a que los espejos curvos (colectores) están distribuidos en hileras, con objeto de sumar sus efectos y conseguir elevar la temperatura del aceite hasta los valores deseados.

Funcionamiento

En la central solar de colector distribuido los rayos de sol son reflejados por espejos cilíndricos de curvatura parabólica, llamados colectores, y concentrados sobre un conducto por el que circula un fluido conductor (generalmente aceite). En este caso los espejos también se orientan automáticamente (en sentido vertical) para captar siempre la máxima radiación posible para cada posición del sol a lo largo del día. La forma parabólica de los espejos hace que los rayos de sol reflejados se concentren en un mismo punto, llamado foco, que es donde se coloca la tubería con el fluido conductor.

En el generador de vapor se produce el intercambio de calor entre el circuito del fluido conductor y el circuito de agua, produciéndose vapor de agua a presión.

El vapor a presión incide sobre los álabes de una turbina de vapor, haciéndola girar. Después de accionar la turbina el vapor de agua pasa de nuevo a la fase líquida en el condensador. En este caso. el condensador puede

estar refrigerado por aire o por agua, pero sin necesidad de utilizar una torre de refrigeración. El eje de la turbina está unido al del alternador y por tanto le transmite su movimiento. El alternador es capaz de producir electricidad a partir de su movimiento. La corriente eléctrica es elevada de tensión en un transformador, para poder ser trasportada a través del tendido eléctrico con las

menores pérdidas posibles.

Ventajas e inconvenientes de las centrales solares térmicas

Ventajas Inconvenientes

Utilizan una fuente de energía inagotable y no contaminante.

Mediante procesos de concentración, pueden alcanzarse temperaturas de hasta 3000ºC, lo que supone la puesta en marcha de ciclos termodinámicos de alto rendimiento.

Baja eficiencia, pues sólo se aprovechan el 20% de la energía del sol.

Condicionante geográfico, pues deben ubicarse en lugares con suficiente radiación solar.

Para una mayor rentabilidad, debería incrementarse su aprovechamiento mediante sistemas de captación de grandes superficies, pero sus componentes son aún excesivamente caros.