Centrales Térmicas Es una instalación empleada en la generación de energía eléctrica donde se aprovecha la energía térmica liberada por combustibles fósiles como: - Petróleo - Gas Natural - Carbón Mediante un ciclo termodinámico se aprovecha el calor liberado como resultado de la combustión, al expandirse el fluido de trabajo en turbinas de vapor o de gas. Clasificación de las centrales centrales térmicas a) Centrales termoeléctricas termoeléctricas de ciclo convencional, ciclo simple, o ciclo abierto. b) Centrales termoeléctricas termoeléctricas de ciclo combinado, o ciclo cerrado. Las centrales térmicas o termoeléctricas en general, poseen ciertas ventajas y desventajas respecto a las centrales de tipo hidráulicas y centrales no convencionales (Como las centrales solares, eólicos, etc) para la generación de energía eléctrica, en el siguiente cuadro se evaluarán estas ventajas y desventajas. Centrales Térmicas
Ventajas
Desventajas
- Centrales más baratas de construir: Costo por Megavatio Instalado más barato. - Fácil Construcción - Eficiencia térmica elevada (en el caso de las centrales de ciclo combinado). - El combustible puede ser menos costoso (Para el caso de carbón o de gas natural).
- Calentamiento Global por los GEI. - Su eficiencia térmica es muy baja, a comparación de las centrales hidroeléctricas hidroeléctricas donde la eficiencia de la turbina se acerca al 90%, las centrales térmicas pueden llegar hasta un 50% de eficiencia térmica en el caso de las centrales de tipo combinado. - Combustible costoso (Para el caso de Diésel y petróleo) - Fuente de energía finita, su uso está limitado a la duración de las reservas.
Ahora se presenta las características de las centrales térmicas de ciclo convencional y ciclo combinado mencionadas anteriormente. anteriormente.
a) Centrales termoeléctricas de ciclo convencional, ciclo simple, o ciclo abierto: Puede ser sub-clasificada en Centrales Térmicas a Vapor (donde el combustible utilizado puede ser Diésel, Fuelóleo, carbón, leña) y Centrales Térmicas a Gas (Donde el combustible suele ser Gas Natural). En la siguiente imagen se puede observar la estructura general de una Central Térmica a Vapor:
En la siguiente imagen se puede observar la estructura general de una Central Térmica a Gas:
Mediante los gráficos mostrados se puede notar de forma clara la diferencia en los procesos:
En las Centrales de Vapor: El combustible se quema en una cámara de combustión donde se libera gran cantidad de energía en forma de calor. Mediante un intercambiador de calor se calienta el agua que pasa hasta llevarlo a su estado de vapor sobrecalentado. El vapor sobrecalentado se expande sobre una turbina de vapor, moviendo los álabes y produciendo trabajo sobre un eje, disminuyendo así su temperatura, a su vez, este eje suele estar acoplado a un generador eléctrico (alternador), y el vapor sale hacia un condensador donde disminuye su temperatura. Los gases a alta temperatura producto de la combustión son emitidos a la atmósfera con a altas temperaturas, con alto contenido de CO2.
En las Centrales a Gas: Se hacen combustionar en una cámara de combustión al combustible (suele ser gas natural) y al aire atmosférico que se hace ingresar previamente comprimido en un compresor que suele tener su eje acoplado al de la turbina donde se expanden los gases producto de la combustión. Estos gases son emitidos a la atmósfera con alto contenido energético (a altas temperaturas). Suele emitir menos cantidades de CO2 por kWh producido, pero incluso así, es elevada.
b) Centrales térmicas de Ciclo Combinado, o Ciclo Cerrado: En la siguiente imagen se puede observar la estructura general de una Central Térmica de Ciclo Combinado, que no es más que la unión de dos centrales: Una de Central a Vapor, más una Central a Gas.
El funcionamiento también es sencillo y se puede resumir de la siguiente manera: Se realiza el proceso de las Centrales a Gas, luego de ello, los gases productos de la combustión y ya expandidos en la turbina de gas, no son emitidos directamente hacia la atmósfera, por el contrario, debido a que se encuentran a altas temperaturas, aún puede ser aprovechada su energía térmica, por lo que se hace pasar a través de un intercambiador de calor donde también pasa agua. Esta agua se evapora y se hace pasar a través de una turbina de vapor acoplada a un nuevo generador. Se tiene dos salidas de trabajo en dos generadores distintos. Es básicamente la unión de una Central de vapor y una Central de Gas. Las ventajas de una u otra pueden resumirse de la siguiente manera:
Ventajas
Desventajas
Central Térmica de Ciclo Simple Vapor (Con carbón) Gas (Gas Natural) - Fácil construcción - Combustible de de generadoras. bajo costo. - Combustible - Menor menos costoso que contaminación el Diésel. que la generación - Fácil transporte de eléctrica con combustible. otros - Depósitos fáciles combustibles. de explotar (Se encuentran cerca de la superficie).
- Calentamiento Global por los GEI. - Menor eficiencia térmica. - Contaminación ambiental. - Elevada producción de Smog. - Demora en el encendido y apagado.
- Menor eficiencia térmica. - Costos de planta relativamente altos.
Central Térmica de Ciclo Combinado - Mayor eficiencia térmica (Cercanas al 50%). - Combustible de bajo costo. - Menor generación respecto a la generadora de ciclo simple. - Obras de construcción son rápidas. - Pueden trabajar ininterrumpidamente. - La central se amortiza en un corto periodo de tiempo. - Costos de planta elevados. - Mayor riesgo para los inversionistas al haber mayor inmovilización de capital. - Consumo elevado de agua.