¿Qué es una planta de energía?
A planta de energía o un estación de generación de energíaes básicamente una ubicación industrial que se utiliza para la generación y distribución de energía eléctrica en escala de masa, normalmente en el orden de varios miles de vatios. Estos se encuentran generalmente en las regiones suburbanas o a varios kilómetros de las ciudades o de los centros de carga, debido a sus requisitos como la enorme demanda de tierra y agua, junto con varias limitaciones operativas como la eliminación de residuos, etc.
Por esta razón, una central eléctrica no sólo tiene que ocuparse de la generación eficiente, sino también del hecho de que la energía se transmite eficientemente a lo largo de toda la distancia y por eso, la transformador patio de interruptores para regular la transmisión voltaje también se convierte en una parte integral de la planta de energía.
Sin embargo, en el centro de la misma, casi todas las estaciones de generación de energía tienen un generador de CA o un alternadorque es básicamente una máquina giratoria que está equipada para convertir la energía del dominio mecánico (turbina giratoria) en el dominio eléctrico creando un movimiento relativo entre un campo magnético y el conductores.
La fuente de energía que se aprovecha para girar el eje del generador varía mucho, y depende principalmente del tipo de combustible utilizado.
Tipos de centrales eléctricas
A planta de energía pueden ser de varios tipos dependiendo principalmente del tipo de combustible utilizado. Ya que para el propósito de la masa generación de energíasólo térmica, nuclear y la energía hidroeléctrica es útil, por lo que una central eléctrica puede clasificarse ampliamente en los 3 tipos mencionados. Echemos un vistazo a estos tipos de centrales eléctricas en los detalles.
La Central Térmica
Una central térmica o una de carbón planta de energía térmica es, con mucho, el método más convencional de generar energía eléctrica con una eficiencia razonablemente alta. Utiliza el carbón como combustible primario para hervir el agua disponible para vapor sobrecalentado por conducir el vapor turbina. La turbina de vapor se acopla mecánicamente a un rotor alternador, cuya rotación da lugar a la generación de energía eléctrica. Generalmente en la India, el carbón bituminoso o lignito se utiliza como combustible de caldera que tiene un contenido volátil que va del 8 al 33% y un contenido de cenizas del 5 al 16%. Para mejorar la eficiencia térmica de la planta, el carbón se utiliza en la caldera en su forma pulverizada.
En las centrales térmicas de carbón, el vapor se obtiene a muy alta presión dentro de la caldera de vapor quemando el carbón pulverizado. Este vapor se calienta en el supercalentador a una temperatura extremadamente alta. Este vapor súper calentado se permite entonces entrar en la turbina, ya que los álabes de la turbina son girados por la presión del vapor.
La turbina está acoplada mecánicamente con alternador de manera que su rotor rote con la rotación de las palas de la turbina. Después de entrar en la turbina, la presión del vapor cae repentinamente, lo que provoca el correspondiente aumento del volumen de vapor. Después de haber impartido energía a los rotores de la turbina, el vapor se hace pasar de las palas de la turbina a la condensador de vapor de la turbina. En el condensador, se hace circular agua fría a temperatura ambiente con la ayuda de una bomba que lleva a la condensación del vapor húmedo de baja presión.
Luego esta agua condensada se suministra a baja presión… calentador de agua donde el vapor de baja presión aumenta la temperatura de esta agua de alimentación, se calienta de nuevo a alta presión. Esto esboza la metodología básica de trabajo de una central térmica.
Ventajas de las centrales térmicas
- El combustible utilizado, es decir, el carbón, es bastante más barato.
- El costo inicial es menor en comparación con otras estaciones generadoras.
- Requiere menos espacio en comparación con las centrales hidroeléctricas.
Desventajas de las centrales térmicas
- Contamina la atmósfera debido a la producción de humo y gases.
- El costo de funcionamiento de la planta de energía es más que el de la planta hidroeléctrica.
La Central Nuclear
El centrales de generación de energía nuclear son similares a las estaciones térmicas en más de un sentido. Sin embargo, la excepción aquí es que, los elementos radiactivos como el uranio y el torio se utilizan como combustible primario en lugar del carbón. También en una estación nuclear el horno y la caldera son reemplazados por el reactor nuclear y los tubos del intercambiador de calor.
Para el proceso de generación de energía nuclear, los combustibles radiactivos se hacen pasar por una reacción de fisión dentro de los reactores nucleares. La reacción de fisión, se propaga como una reacción en cadena controlada y va acompañada de una cantidad de energía producida sin precedentes, que se manifiesta en forma de calor. Este calor se transfiere al agua presente en los tubos de intercambio de calor. Como resultado, se produce vapor sobrecalentado a muy alta temperatura. Una vez que se logra el proceso de formación de vapor, el proceso restante es exactamente similar al de una central térmica, ya que este vapor impulsará aún más las palas de la turbina para generar electricidad.
Central hidroeléctrica
En las plantas hidroeléctricas la energía del agua que cae se utiliza para accionar la turbina que a su vez hace funcionar el generador para producir electricidad. La lluvia que cae sobre la superficie terrestre tiene una energía potencial relativa a los océanos hacia los que fluye. Esta energía se convierte en trabajo de eje donde el agua cae a través de una distancia vertical apreciable. La energía hidráulica es por lo tanto una energía renovable disponible naturalmente dada por el eqn:
P = g QH
Donde, g = aceleración debida a la gravedad = 9,81 m/seg. 2
= densidad del agua = 1000 kg/m3
H = altura de caída del agua.
Esta energía se utiliza para girar el eje del alternador, para convertirlo en energía eléctrica equivalente.
Un punto importante a destacar es que las centrales hidroeléctricas tienen una capacidad mucho menor que su contraparte térmica o nuclear. Por esta razón, las centrales hidroeléctricas se utilizan generalmente en la programación con las centrales térmicas, para atender la carga durante las horas punta. De alguna manera ayudan a la central térmica o nuclear a suministrar energía de manera eficiente durante las horas pico.
Ventajas de la Central Hidroeléctrica
- No requiere de combustible, el agua se utiliza para la generación de energía eléctrica.
- Es una generación de energía limpia y ordenada.
- La construcción es simple, se requiere menos mantenimiento.
- También ayuda en la irrigación y en el control de las inundaciones.
Desventajas de la Central Hidroeléctrica
- Implica un alto costo de capital debido a la construcción de la presa.
- La disponibilidad de agua depende de las condiciones climáticas.
- Requiere un alto costo de transmisión ya que la planta está ubicada en zonas montañosas.
Tipos de generación de energía
Como se mencionó anteriormente, dependiendo del tipo de combustible utilizado, la estaciones de generación de energía así como los tipos de generación de energía se clasifican. Por lo tanto, las 3 principales clasificaciones para la producción de energía en una escala razonablemente grande son :-
- Generación de energía térmica.
- La generación de energía nuclear.
- Generación de energía hidroeléctrica.
Aparte de estos grandes tipos de generación de energía, podemos recurrir a técnicas de generación a pequeña escala también, para atender las demandas discretas. Estos son a menudo referidos como métodos alternativos o energía no convencional de generación de energía y pueden ser clasificados como :-
- Generación de energía solar. (haciendo uso de la energía solar disponible)
- Generación de energía geotérmica. (Energía disponible en la corteza terrestre)
- Generación de energía mareomotriz.
- La generación de energía eólica (energía disponible en la turbinas de viento)
A estas fuentes alternativas de generación se les ha dado la debida importancia en los últimos decenios debido al agotamiento de los combustibles naturales de que disponemos. En los siglos venideros, podría llegarse a una etapa en la que varios países de todo el mundo se quedarían sin toda su reserva de combustibles fósiles. La única forma de avanzar estaría entonces a merced de estas fuentes alternativas de energía que podrían desempeñar un papel decisivo en la configuración de los suministros de energía del futuro. Por esta razón, éstas podrían denominarse legítimamente la energía del futuro.
