CENTRALES TERMOELÉCTRICAS 1. Introducción Prácticamente todas las centrales eléctricas de carbón, nucleares, geotérmicas, energía geotérmicas, energía solar térmica o de combustión de biomasa, así como algunas centrales de gas natural son centrales termoeléctricas. El calor residual de una turbina de gas puede usarse para producir vapor y a su vez producir electricidad en lo que se conoce como un ciclo un ciclo combinado lo cual mejora la eficiencia. Las centrales termoeléctricas no nucleares, particularmente las de combustibles fósiles se conocen también como centrales térmicas o centrales termoeléctricas convencionales.
2. Historia La primera central termoeléctrica fue construida por Sigmund Schuckert en la ciudad de Ettal de Ettal en Baviera en Baviera y entró en funcionamiento en 1879. Las primeras centrales comerciales fueron la Central de Pearl Street en Nueva York y la Edison Electric Light Station , en Londres, que entraron en funcionamiento en 1882. Estas primeras centrales utilizaban motores de vapor de pistones. El desarrollo de la turbina la turbina de vapor permitió construir centrales más grandes y eficientes por lo que hacia 1905 la turbina de vapor había reemplazado completamente a los motores de vapor de pistones en las grandes centrales eléctricas.
3. Centrales termoeléctricas de ciclo convencional Se llaman centrales clásicas o de ciclo convencional a aquellas centrales térmicas que emplean la combustión del carbón, del carbón, petróleo petróleo (aceite) o gas o gas natural para generar la energía eléctrica. Son consideradas las centrales más económicas, por lo que su utilización está muy extendida en el mundo económicamente avanzado y en el mundo en vías de desarrollo, a pesar de que estén siendo criticadas debido a su elevado impacto medioambiental. A continuación se muestra el diagrama de funcionamiento de una central central térmica de carbón de ciclo convencional:
Básicamente, el funcionamiento de este tipo de centrales es el mismo independientemente del combustible que se consuma. Así, este se quema en la caldera, liberando calor liberando calor que se usa para calentar agua. El agua calentada se transformará en vapor con una presión muy elevada, que es la que hace girar una turbina una turbina de vapor, lo vapor, lo que transformará la energía la energía interna del vapor en energía en energía mecánica (rotación de un eje). La producción de electricidad se generará en el alternador, el alternador, por por la rotación del rotor (que comparte el mismo eje que la turbina de vapor) y mediante la inducción electromagnética. La electricidad generada pasa por un transformador, un transformador, que que aumentará su tensión para el transporte. El vapor que sale de la turbina de vapor se envía a un condensador (termodinámica) para transformarlo en líquido y retornarlo a la caldera para empezar de nuevo un nuevo ciclo de producción de vapor.
Básicamente, el funcionamiento de este tipo de centrales es el mismo independientemente del combustible que se consuma. Así, este se quema en la caldera, liberando calor liberando calor que se usa para calentar agua. El agua calentada se transformará en vapor con una presión muy elevada, que es la que hace girar una turbina una turbina de vapor, lo vapor, lo que transformará la energía la energía interna del vapor en energía en energía mecánica (rotación de un eje). La producción de electricidad se generará en el alternador, el alternador, por por la rotación del rotor (que comparte el mismo eje que la turbina de vapor) y mediante la inducción electromagnética. La electricidad generada pasa por un transformador, un transformador, que que aumentará su tensión para el transporte. El vapor que sale de la turbina de vapor se envía a un condensador (termodinámica) para transformarlo en líquido y retornarlo a la caldera para empezar de nuevo un nuevo ciclo de producción de vapor.
4. Centrales termoeléctricas termoeléctricas de ciclo combinado combinado En la actualidad se están construyendo numerosas centrales termoeléctricas de las denominadas de ciclo combinado, combinado, que son un tipo de central que utiliza gas utiliza gas natural, gasóleo natural, gasóleo o incluso carbón incluso carbón preparado como combustible para alimentar una turbina una turbina de gas. Luego gas. Luego los gases de escape de la turbina de gas todavía tienen una elevada temperatura, se utilizan para producir vapor que mueve una segunda turbina, esta vez de vapor. Cada una de estas turbinas está acoplada a su correspondiente alternador para generar energía eléctrica. eléctrica.1 Normalmente durante el proceso de partida de estas centrales solo funciona la turbina de gas; a este modo de operación se lo llama ciclo abierto . 2 Si bien la mayoría de las centrales de este tipo pueden intercambiar el combustible (entre gas y diésel) incluso en funcionamiento. Como la diferencia de temperatura que se produce entre la combustión y los gases de escape es más alta que en el caso de una turbina de gas o una de vapor, se consiguen rendimientos muy superiores, del orden del 55 %.
5. Impacto ambiental La emisión de residuos a la atmósfera la atmósfera y los propios procesos de combustión de combustión que se producen en las centrales térmicas tienen una incidencia importante sobre e l medio ambiente. ambiente. Para tratar de paliar, en la medida de lo posible, los daños que estas plantas provocan en el entorno natural, se incorporan a las instalaciones diversos elementos y sistemas. Algunos tipos de centrales termoeléctricas contribuyen al efecto al efecto invernadero emitiendo dióxido de carbono. No es el caso de d e las centrales las centrales de energía
solar térmica que al no quemar ningún combustible, no lo hacen. También hay que considerar que la masa de este gas emitida por unidad de energía producida no es la misma en todos los casos: el carbón se compone de carbono e impurezas. Casi todo el carbono que se quema se convierte en dióxido de carbon o —también puede convertirse en monóxido de carbono si la combustión es pobre en oxígeno —. En el caso del gas natural, por cada átomo de carbono hay cuatro de hidrógeno que también producen energía al combinarse con oxígeno para convertirse en agua, por lo que contaminan menos por cada unidad un idad de energía que producen y la emisión de gases perjudiciales procedentes de la combustión de impurezas -como los óxidos de azufre- es mucho menor. El problema de la contaminación la contaminación es máximo en el caso de las centrales termoeléctricas convencionales que utilizan como combustible carbón. combustible carbón. Además, Además, la combustión del carbón tiene como consecuencia la emisión de partículas y óxidos de azufre de azufre que contaminan en gran medida la atmósfera. atmósfera .4 En las de fueloil los niveles de emisión de estos contaminantes son menores, aunque ha de tenerse en cuenta la emisión de óxidos de óxidos de azufre y hollines ácidos, prácticamente ácidos, prácticamente nulos en las plantas de gas. En todo caso, en mayor o menor medida todas ellas emiten a la atmósfera dióxido de carbono, CO2. Según el combustible, y suponiendo un rendimiento del 40 % sobre la energía primaria consumida, una central una central térmica emite aproximadamente:
Las centrales de gas natural pueden funcionar fun cionar con el llamado ciclo llamado ciclo combinado, que combinado, que permite rendimientos mayores (de hasta un poco más del 50 %), lo que todavía haría las centrales que funcionan con este combustible menos contaminantes.
6. Ventajas e inconvenientes 6.1.
Ventajas
Son las centrales más baratas de construir (teniendo en cuenta el precio por megavatio megavatio instalado), especialmente las de carbón, debido a la simplicidad (comparativamente hablando) de construcción y la energía generada de forma masiva.[cita requerida]
Las centrales de ciclo combinado de gas natural son mucho más eficientes (alcanzan el 50 %) que una termoeléctrica convencional, aumentando la energía eléctrica generada (y por tanto, las ganancias) con la misma cantidad de combustible, y rebajando las emisiones citadas más arriba en un 20 %, quedando así en 0,54 kg de CO2, por kWh producido. La gran cantidad de energía térmica generada (en las más eficientes, al menos el 50 % del total de la energía consumida) podría emplearse como energía residual para calefactar (o incluso refrigerar) edificios mediante una red de distribución.
6.2.
Inconvenientes
El uso de combustibles genera emisiones de gases de efecto invernadero y, en algunos casos, de lluvia ácida a la atmósfera, junto a partículas volantes (hollines) en las de carbón, si no están bien depurados los humos. Los combustibles fósiles no son una fuente de energía infinita, por lo tanto su uso está limitado por la disponibilidad de las reservas y/o por su rentabilidad económica. Afectan negativamente a los ecosistemas fluviales cuando la refrigeración se hace mediante el agua del río en cuestión (lo que no es frecuente, pues es más eficiente hacerla mediante vaporización).
7. Centrales Térmicas en el Perú
7.1.
potencia instala (MW) por departamento
Etiquetas de fila AMAZONAS ANCASH APURIMAC AREQUIPA AYACUCHO CAJAMARCA CUSCO HUANCAVELICA HUANUCO ICA JUNIN LA LIBERTAD LAMBAYEQUE LIMA LORETO MADRE DE DIOS MOQUEGUA PASCO PIURA PUNO SAN MARTIN TACNA TUMBES UCAYALI Total general
Suma de P.I.(MW) 7.3 97.523 3.74 245.901 10.818 46.774 37.31 6.723 12.665 87.227 18.99 101.916 48.476 1043.932 265.606 6.1 415.339 11.29 277.662 27.94 42.416 32.09 36.294 217.377
3101.409
P.I.(MW) Por Departamento 1200 1000 800 600 400 Suma de P.I.(MW)
200 0
S H C A O A O A O A N D E A O S A O A O N A S I I E L A S A P R N I U M T O C C H C I C C I N A I U C T N B A E R S S N A M I T I Y U C L C U U R Q L R D G I U R A A E U E E A O C I U M A U P N J A P Q E E R P Y Z N E C M C V A T O U C B L D M U A A U R A A A U T U I A Q B P L C J E Y N M A A R O N H A A A M A A C L A A D M S L A U H M
7.2.
Clasificación según su situación (MAYOR O MENOR A 500 KV) DE TODO EL PERU SITUACION MAYOR A 500 kW MENOR A 500 kW TOTAL
CENTRALES TERMICAS PERU N
%
275
66%
139
34%
414
100%
7.2.1
CLASIFICACION SEGUN SU SITUACION POR DEPARTAMENTO AMAZONAS
CLASIFICACION SEGUN SU SITUACION SITUACION MAYOR A 500 kW MENOR A 500 kW
N
%
5
56%
4
44%
TOTAL
9
100%
ANCASH
CLASIFICACION SEGUN SU SITUACION SITUACION MAYOR A 500 kW MENOR A 500 kW
N
%
14
78%
4
22%
TOTAL
18
100%
APURIMAC CLASIFICACION SEGUN SU SITUACION
SITUACION MAYOR A 500 kW MENOR A 500 kW
N
%
2
67%
1
33%
TOTAL
3
100%
AREQUIPA CLASIFICACION SEGUN SU SITUACION SITUACION MAYOR A 500 kW MENOR A 500 kW
N
%
25
68%
12
32%
TOTAL
37
100%
AYACUCHO CLASIFICACION SEGUN SU SITUACION SITUACION MAYOR A 500 kW MENOR A 500 kW
N
%
4
33%
8
67%
TOTAL
12
100%
CAJAMARCA CLASIFICACION SEGUN SU SITUACION
SITUACION MAYOR A 500 kW MENOR A 500 kW
N
%
16
84%
3
16%
TOTAL
19
100%
CUSCO CLASIFICACION SEGUN SU SITUACION SITUACION MAYOR A 500 kW MENOR A 500 kW
N
%
4
44%
5
56%
TOTAL
9
100%
HUANCAVELICA CLASIFICACION SEGUN SU SITUACION SITUACION MAYOR A 500 kW MENOR A 500 kW
N
%
2
18%
9
82%
TOTAL
11
100%
HUANUCO CLASIFICACION SEGUN SU SITUACION
SITUACION MAYOR A 500 kW MENOR A 500 kW
N
%
3
50%
3
50%
TOTAL
6
100%
ICA CLASIFICACION SEGUN SU SITUACION SITUACION MAYOR A 500 kW MENOR A 500 kW
N
%
7
88%
1
13%
TOTAL
8
100%
JUNIN CLASIFICACION SEGUN SU SITUACION SITUACION MAYOR A 500 kW MENOR A 500 kW
N
%
6
86%
1
14%
TOTAL
7
100%
LA LIBERTAD CLASIFICACION SEGUN SU SITUACION
SITUACION MAYOR A 500 kW MENOR A 500 kW
N
%
13
87%
2
13%
TOTAL
15
100%
LAMBAYEQUE CLASIFICACION SEGUN SU SITUACION SITUACION MAYOR A 500 kW MENOR A 500 kW
N
%
10
91%
1
9%
TOTAL
11
100%
LIMA CLASIFICACION SEGUN SU SITUACION SITUACION MAYOR A 500 kW MENOR A 500 kW
N
%
84
95%
4
5%
TOTAL
88
100%
LORETO CLASIFICACION SEGUN SU SITUACION
SITUACION MAYOR A 500 kW MENOR A 500 kW
N
%
21
50%
21
50%
TOTAL
42
100%
MADRE DE DIOS CLASIFICACION SEGUN SU SITUACION SITUACION MAYOR A 500 kW MENOR A 500 kW
N
%
2
67%
1
33%
TOTAL
3
100%
MOQUEGUA CLASIFICACION SEGUN SU SITUACION SITUACION MAYOR A 500 kW MENOR A 500 kW
N
%
7
100%
0
0%
TOTAL
7
100%
PASCO CLASIFICACION SEGUN SU SITUACION
SITUACION MAYOR A 500 kW MENOR A 500 kW
N
%
2
100%
0
0%
TOTAL
2
100%
PIURA CLASIFICACION SEGUN SU SITUACION SITUACION MAYOR A 500 kW MENOR A 500 kW
N
%
20
61%
13
39%
TOTAL
33
100%
PUNO CLASIFICACION SEGUN SU SITUACION SITUACION MAYOR A 500 kW MENOR A 500 kW
N
%
3
50%
3
50%
TOTAL
6
100%
SAN MARTIN CLASIFICACION SEGUN SU SITUACION
SITUACION MAYOR A 500 kW MENOR A 500 kW
N
%
10
20%
39
80%
TOTAL
49
100%
TACNA CLASIFICACION SEGUN SU SITUACION SITUACION MAYOR A 500 kW MENOR A 500 kW
N
%
2
100%
0
0%
TOTAL
2
100%
TUMBES CLASIFICACION SEGUN SU SITUACION SITUACION MAYOR A 500 kW MENOR A 500 kW
N
%
4
80%
1
20%
TOTAL
5
100%
UCAYALI CLASIFICACION SEGUN SU SITUACION
7.3.
SITUACION MAYOR A 500 kW MENOR A 500 kW
N
%
9
75%
3
25%
TOTAL
12
100%
CLASIFICACION SEGÚN SU SISTEMA SSAA – SINAC DE TODO EL PERU CLASIFICACION SEGÚN SU SISTEMA N
%
SSAA
374
85%
SINAC
68
15%
TOTAL
442
100%
7.3.1. CLASIFICACION SEGÚN SU SISTEMA (SSAA – SINAC) DE TODO EL PERU POR DEPARTAMENTO
AMAZONAS CLASIFICACION SEGÚN SU SISTEMA N
%
SSAA
9
100%
SINAC
0
0%
TOTAL
9
100%
ANCASH CLASIFICACION SEGÚN SU SISTEMA N
%
SSAA
16
76%
SINAC
5
24%
TOTAL
21
100%
APURIMAC CLASIFICACION SEGÚN SU SISTEMA
N
%
SSAA
3
100%
SINAC
0
0%
TOTAL
3
100%
AREQUIPA
CLASIFICACION SEGÚN SU SISTEMA N
%
SSAA
29
76%
SINAC
9
24%
TOTAL
38
100%
AYACUCHO
CLASIFICACION SEGÚN SU SISTEMA N
%
SSAA
10
83%
SINAC
2
17%
TOTAL
12
100%
CAJAMARCA
CLASIFICACION SEGÚN SU SISTEMA
N
%
SSAA
20
95%
SINAC
1
5%
TOTAL
21
100%
CUSCO
CLASIFICACION SEGÚN SU SISTEMA N
%
SSAA
7
78%
SINAC
2
22%
TOTAL
9
100%
HUANCAVELICA
Columna1 SSAA
CLASIFICACION SEGÚN SU SISTEMA
Columna2
N
% 10
77%
SINAC
3
23%
TOTAL
13
100%
HUANUCO
CLASIFICACION SEGÚN SU SISTEMA
N
%
SSAA
6
100%
SINAC
0
0%
TOTAL
6
100%
ICA
CLASIFICACION SEGÚN SU SISTEMA N
%
SSAA
6
67%
SINAC
3
33%
TOTAL
9
100%
JUNIN
CLASIFICACION SEGÚN SU SISTEMA N
%
SSAA
4
57%
SINAC
3
43%
TOTAL
7
100%
LA LIBERTAD
CLASIFICACION SEGÚN SU SISTEMA
N
%
SSAA
14
74%
SINAC
5
26%
TOTAL
19
100%
LAMBAYEQUE
CLASIFICACION SEGÚN SU SISTEMA N
%
SSAA
9
82%
SINAC
2
18%
TOTAL
11
100%
LIMA
Columna1
CLASIFICACION SEGÚN SU SISTEMA
Columna2
N
%
SSAA
71
79%
SINAC
19
21%
TOTAL
90
100%
LORETO
CLASIFICACION SEGÚN SU SISTEMA
N
%
SSAA
42
75%
SINAC
14
25%
TOTAL
56
100%
MADRE DE DIOS
CLASIFICACION SEGÚN SU SISTEMA N
%
SSAA
3
100%
SINAC
0
0%
TOTAL
3
100%
MOQUEGUA
CLASIFICACION SEGÚN SU SISTEMA N
%
SSAA
14
88%
SINAC
2
13%
TOTAL
16
100%
PASCO
CLASIFICACION SEGÚN SU SISTEMA
N
%
SSAA
2
100%
SINAC
0
0%
TOTAL
2
100%
PIURA
CLASIFICACION SEGÚN SU SISTEMA N
%
SSAA
30
88%
SINAC
4
12%
TOTAL
34
100%
PUNO
CLASIFICACION SEGÚN SU SISTEMA N
%
SSAA
4
50%
SINAC
4
50%
TOTAL
8
100%
SAN MARTIN
CLASIFICACION SEGÚN SU SISTEMA
N
%
SSAA
48
98%
SINAC
1
2%
TOTAL
49
100%
TACNA
CLASIFICACION SEGÚN SU SISTEMA N
%
SSAA
0
0%
SINAC
2
100%
TOTAL
2
100%
TUMBES
CLASIFICACION SEGÚN SU SISTEMA N
%
SSAA
5
100%
SINAC
0
0%
TOTAL
5
100%
