Energía Termoeléctrica

La energía termoeléctrica es la forma en la que se conoce el aprovechamiento de la energía térmica para generar energía eléctrica. Este tipo de energía se produce en centrales termoeléctricas, las cuales son instalaciones dotadas de equipos especiales cuya función es generar corriente eléctrica mediante un alternador. Esto se logra por medio del calor producido por la combustión de combustibles fósiles como el petróleo, el gas natural e incluso el carbón.

Dicho esto, se puede decir que la energía termoeléctrica es generada a partir de la energía interna de las partículas de un elemento al ser sometido a calor. En las plantas termoeléctricas convencionales se utiliza el agua para aprovechar su energía interna y la facilidad con la cuál esta puede ser extraída por medio de calor.

A pesar de que generar energía eléctrica a través de centrales termoeléctricas es uno de los medios más rentables para satisfacer la demanda energética mundial, este tipo de energía ha sido muy criticada. Esto se debe a que la explotación de la energía termoeléctrica genera un impacto negativo en el medio ambiente a raíz del uso de combustibles fósiles, los cuales al consumirse liberan gases y sustancias tóxicas a la atmósfera.

En muchos países, la mayor parte de la producción energética se debe a las centrales termoeléctricas, especialmente en américa latina. No obstante, poco a poco se van desarrollando nuevas tecnologías que buscan evitar el uso de los combustibles fósiles para generar electricidad por medio de la energía térmica.

Ejemplos de energía termoeléctrica

El principal ejemplo de energía termoeléctrica en el mundo real se aprecia en cómo funcionan las centrales termoeléctricas. No obstante, los principios de este tipo de energía su provecho se puede apreciar a partir de la energía térmica convencional.

Centrales termoeléctricas

Las centrales termoeléctricas son instalaciones capacitadas para generar electricidad a partir de la energía térmica liberada por la combustión de distintos tipos de combustibles fósiles. Esta energía en forma de calor se emplea para llevar a cabo un ciclo termodinámico que permite el funcionamiento de un alternador, el cual es por cuenta propia es en responsable de generar la energía eléctrica que luego se distribuye a nuestras viviendas.

Otros ejemplos de energía termoeléctrica

Como hemos mencionado, la energía termoeléctrica es el producto de utilizar la energía térmica para la producción eléctrica. No obstante, la energía térmica en si misma se puede manifestar de múltiples formas, como lo es el caso de los hornos tradicionales, el fuego, el calor del sol, los calentadores de agua de uso residencial y un sinfín de objetos con los que interactuamos en la vida cotidiana.

Cómo se produce la energía termoeléctrica

Las centrales termoeléctricas que producen energía eléctrica funcionan a través de ciclos termodinámicos que permiten extraer la energía interna del agua por medio de calor. Cuando este elemento se calienta, la energía interna se libera en forma de vapor (energía térmica), el cual es captado y conducido a presión para dar movimiento a una turbina. Esta turbina transforma la energía térmica en energía mecánica al producir movimiento.

Posteriormente, este movimiento permite producir energía eléctrica por medio de una bobina conectada al eje de la turbina. Dicha energía eléctrica es conducida y pasada por una serie de transformadores que aumentan la tensión de la energía eléctrica producida para poder ser puesta en circulación a través de la red eléctrica.

Por otro lado, el vapor es reconducido hasta un condensador, el cual permite cambiar el elemento de estado gaseoso a líquido para su posterior reutilización en el proceso.

Cómo funciona

Explicado el proceso de cómo se produce la energía eléctrica a partir de energía térmica, podemos comprender los principios por los cuales funciona una central termoeléctrica.

1. Combustión: Al entrar en combustión el gas natural, el carbón o el petróleo, las centrales eléctricas calientan el agua que circula dentro del sistema hasta convertirse en vapor de agua.
2. Conversión a energía mecánica: El vapor de agua a presión es conducido hasta una turbina para hacerla girar, convirtiendo así la energía de interna del agua en energía mecánica. Esta energía mecánica es conducida a través de un mismo eje desde la turbina a un alternador capaz de producir energía eléctrica.
3. Condensación: Para acelerar el proceso y reiniciar el ciclo termoeléctrico, el vapor de agua se conduce hasta un condensador capaz de llevar el vapor de agua a un estado líquido. Esta agua recién condensada es puesta nuevamente en circulación dentro de la caldera principal.
4. Energía eléctrica: La energía eléctrica producida a través del alternador se conduce hasta una subestación eléctrica. En esta instalación se hace pasar la electricidad a través de un transformador capaz de elevar la tensión de la corriente. Esto permite disminuir las pérdidas a través de la red eléctrica, lo cual hace posible conducir la electricidad hasta los puntos de consumo.

Tipos

Sabiendo los principios termodinámicos que permiten la explotación de la energía termoeléctrica, pasamos a conocer los tipos de centrales termoeléctricas que existen en la actualidad.

Centrales termoeléctricas de ciclo convencional

Las centrales termoeléctricas de ciclo convencional son las más sencillas y antiguas de todos los tipos de centrales termoeléctricas existentes. Su principio de funcionamiento se basa en la combustión de combustibles fósiles como el gas natural, el petróleo o el carbón. Las reacciones exotérmicas que se generan a través de este proceso de combustión permiten captar la energía térmica y transformarla en energía eléctrica de la manera que recién explicamos en cómo se produce la energía termoeléctrica.

Centrales termoeléctricas de ciclo combinado

Las centrales termoeléctricas de ciclo combinado operan bajo el mismo principio que las centrales de ciclo común. No obstante, este tipo de instalaciones combinan una serie de turbinas de vapor que permiten optimizar el proceso termodinámico del vapor de agua, lo que permite alcanzar hasta un 60% más de eficiencia en la producción energética.

Centrales termoeléctricas nucleares

Las centrales termoeléctricas nucleares aprovechan la energía nuclear para operar. A través de la fisión nuclear de núcleos de uranio u otros elementos, se liberan enormes cantidades de energía térmica que puede ser empleada para generar energía eléctrica.

Centrales termoeléctricas solares

Se trata de instalaciones que utilizan la radiación solar en lugar de combustibles fósiles para calentar el agua y generar energía eléctrica. Se trata de una de las nuevas fuentes de energía sustentable que se están desarrollando en muchos países, pero que aún se encuentran en etapa de

Usos

El principal uso de la energía termoeléctrica reside en la producción de energía eléctrica para satisfacer la demanda eléctrica de la sociedad.

Ventajas y desventajas

La energía termoeléctrica y su uso a escala global ha traído una serie de importantes beneficios para la civilización, no obstante, el paso del tiempo ha dejado en evidencia las desventajas de explotar la energía termoeléctrica como medio para producir electricidad.

Ventajas

• Permite producir energía eléctrica en regiones donde la geografía no permiten la utilización de centrales hidroeléctricas.
• Las centrales termoeléctricas ocupan menos espacios que las centrales hidroeléctricas.
• La inversión que implica la construcción de una central termoeléctrica es sustancialmente menor que en las centrales hidroeléctricas.
• Para este tipo de centrales de energía no se necesita tanta extensión de terreno, lo cual es una importante ventaja frente a centrales de energía térmica solar o centrales hidroeléctricas.
• La energía térmica residual de las centrales eléctricas puede ser aprovechada para generar calefacción.
• La producción de energía eléctrica a partir de energía térmica es altamente eficiente.

Desventajas

• La principal desventaja de la explotación de la energía termoeléctrica reside en sus efectos colaterales sobre el medio ambiente. Las centrales termoeléctricas convencionales utilizan combustibles fósiles para operar, esto implica la emisión de gases y sustancias tóxicas a la atmosfera, lo que contribuye al calentamiento global.
• Se trata de un tipo de energía no renovable en los casos de necesitar combustibles fósiles.
• La producción de energía eléctrica a partir de energía térmica es más costosa que la generada a partir de la energía del agua. Esto se debe a los precios de los combustibles fósiles.
• Su operatividad depende de las reservas de combustible con las que cuente la central termoeléctrica.
• Con el paso del tiempo, la energía termoeléctrica y su uso en centrales convencionales está quedando obsoletos frente a las nuevas tecnologías que aprovechan fuentes de energía renovable.