Todos conocemos la famosa frase de:

La energía ni se crea ni se destruye, solo se transforma

Es por ello que, para disponer de energía eléctrica, necesitamos utilizar alguna otra energía, que se encuentre en el medio que nos rodea, y transformarla. Así pues, hablamos de centrales encargadas de producir o generar electricidad, pero al mismo tiempo serían también centrales de consumo de un determinado bien energético.

GRUPO TURBINA-ALTERNADOR

Vamos a hacer un pequeño inciso previo para describir dos elementos que suelen ser comunes a todas las centrales de producción:

• La turbina: Es una máquina que funciona como motor, rota cuando un fluido (agua, vapor, gas, viento…) pasa a través suya, haciendo girar sus palas.

• El alternador: El movimiento rotativo de la turbina se traslada al alternador, en concreto a su parte giratoria, o rotor, construido de un material magnético. Si en la parte fija del alternador, o estator, incluimos otros polos magnéticos, se consigue un campo magnético en el interior del alternador que, ante un movimiento rotatorio, se transforma en energía eléctrica.

En la imagen siguiente tenemos una representación de un alternador, donde el inductor es el rotor (o parte móvil, con un giro solidario al de la turbina) y el inducido es el estator.

FORMAS DE GENERAR ELECTRICIDAD

Una vez hemos descrito los dos elementos comunes a la práctica totalidad de las centrales de producción de energía eléctrica, vamos a clasificar éstas en cuanto a la energía primaria que emplean, de qué manera producen electricidad:

Recursos fósiles

Serían las conocidas como centrales térmicas. En éstas, a partir de la combustión del recurso fósil, se genera calor que se utiliza para transformar agua en vapor o, directamente, se emplean los gases resultantes del proceso, para hacer girar una turbina de gas. Las variedades:

1. Carbón: Diferenciando entre nacional o importado. El carbón autóctono fundamentalmente se extrae en la comunidad de Asturias, sus características en cuanto a poder calorífico y contaminación son peores a las del importado.
2. Gas: Serían los ciclos combinados, donde se aprovecha tanto el gas como el vapor de agua resultante para hacer girar sendas turbinas.
3. Petróleo o fuel.

La ventaja fundamental de este tipo de centrales es que pueden regular su nivel de producción, modificando la entrada de combustible. Vendría a ser como un automóvil, podemos establecer una velocidad regulando la entrada de gasolina en el motor. No es una ventaja nada desdeñable, porque permite acoplar la generación al consumo, otorgando la producción necesaria que otras centrales, por sus características, no pueden aportar en momentos de alta demanda de electricidad.

Los inconvenientes son evidentes:

• Su coste de operación depende del precio de los combustibles que utilice, los que presumiblemente irán aumentando a medida que exista más escasez del recurso, añadiendo además, que los precios de los combustibles están sometidos a infinidad de variables internacionales difíciles de prever. Podemos decir que son las centrales más caras, por lo que cuanto más necesarias sean, mayor será el precio de la electricidad.
• Dependencia energética: Salvo en el caso del carbón autóctono, el resto de los recursos fósiles se importan, lo que las somete, como dijimos en el anterior punto, a la volatilidad de los mercados de esos combustibles.
• Emiten gases contaminantes.
• Requieren de tiempos de aumento y bajada de producción apreciables, es decir, no pueden aumentar o reducir su nivel de generación instantáneamente (se conocen como gradientes de subida o bajada) y, en muchos casos, deben de estar acopladas al sistema eléctrico a un valor de producción determinado, que se conoce como mínimo técnico (y donde son menos eficientes), para poder reaccionar con mayor velocidad a las necesidades del sistema.

Nuclear

Esta tecnología forma parte, también, del grupo de centrales térmicas. El principio de funcionamiento es idéntico, con la diferencia del proceso de generación de calor. En este caso se realiza una fisión de un combustible nuclear (uranio), cuyo calor resultante se utiliza para evaporar agua; vapor que se transforma en electricidad a través del grupo turbina-alternador comentado.

Las ventajas de esta tecnología:

• No emiten gases contaminantes.
• Su coste de operación es muy bajo y por ello reducen el precio de la electricidad.
• Su nivel de producción es constante, por lo que siempre proporciona una cantidad de energía base al sistema, aunque esto también es una ligera desventaja.

Los inconvenientes:

• No pueden reaccionar ante necesidades del sistema, aumentando o reduciendo su nivel de producción, ya que sus características técnicas no permiten grandes cambios en los valores de generación de energía.
• El coste de inversión es muy elevado, es decir, construirlas es muy costoso.
• Presentan un riesgo evidente que, aunque se minimiza con unos controles exhaustivos, está latente.
• Se generan residuos radiactivos de larga duración, que requieren del correspondiente tratamiento.

Renovables

Se aprovechan fuentes naturales virtualmente inagotables, sea por la ingente cantidad de energía que contienen, como el Sol, o porque se regeneran o renuevan. Hay muchos tipos, los fundamentales:

Hidráulica: Aprovechamos el agua, conduciéndola desde una altura a otra, con la energía potencial (por diferencia de cotas) que genera para mover el grupo turbina-alternador. Se pueden categorizar a su vez en:

1. Agua fluyente: Donde se aprovecha el propio caudal del río.
2. Agua embalsada: Se retiene el agua en una cuenca para utilizarla en otro momento.

Ó:

1. Gran hidráulica: De mayor tamaño y potencia, de embalse.
2. Mini-hidráulica: Suelen ser de agua fluyente.

Además de las ventajas comunes a todas las tecnologías renovables que se enumerarán al final del presente artículo, en particular éstas tienen como pros:

• Poder regular su nivel de producción de forma más veloz que las de recursos fósiles.
• En el caso de las de embalse pueden almacenar la fuente primaria (agua) e incluso si disponen de un grupo de bombeo, consumir energía de la red en momentos de baja demanda para retornar el agua al embalse.
• Coste de operación bajo, aunque no suelen reducir el precio de la electricidad, porque en caso de las centrales de embalse, sus operadores mantienen el agua retenida para turbinarla en las puntas de demanda, cuando los precios son mayores y así maximizar la rentabilidad de la instalación. Solo en situaciones de alta pluviosidad en las fluyentes, o en las de embalse cuando hay venidas de agua (momentos de alta producción), reducen considerablemente el precio de electricidad, ya que tienen que producir sí o sí para no desaprovechar el exceso de caudal abriendo las compuertas del embalse.
• Como inconvenientes fundamentales tienen los de requerir de emplazamientos específicos, que ocasionan cierto impacto ambiental y que dependen de la pluviosidad de la zona o del caudal del río o cuenca donde se ubiquen.

Eólica: La fuerza del viento se encarga de mover las palas de las turbinas de estas máquinas, conocidas como aerogeneradores o, coloquialmente, molinos.

Solar: Emplean la radiación solar de las siguientes formas:

1. Fotovoltaica: A través de las conocidas como placas, módulos o células fotovoltaicas, por el efecto fotoeléctrico producido al estar sometidas a la radiación del Sol. En este caso no tenemos grupo turbina-alternador, ya que de las propias placas se extrae la electricidad en forma de corriente continua. u gran ventaja es que se pueden instalar en cualquier localización, así como en cubiertas o fachadas.
2. Solar térmica o Termosolar: La radiación solar se proyecta desde heliostatos (coloquialmente captadores o espejos), concentrándola en un tanque ubicado en una torre a cierta altura (o hacia otro tipo de conductos, en algunos casos), que contiene un fluido térmico a través del que se genera, con el calor, vapor de agua, el que a su vez se transforma en energía eléctrica en el grupo turbina-alternador. En muchos casos se instalan sistemas de almacenamiento térmico capaces de retener el calor generado, para utilizarlo en momentos de baja insolación y generar así electricidad pese a que el Sol no brille.

Biomasa: Se trataría de una central térmica con la diferencia de que el combustible empleado serían residuos forestales, agrícolas o cultivos de plantas energéticas.La mayor desventaja que presentan es que también se utilizan cultivos de vegetales comestibles, y su uso extensivo puede ocasionar cambios de cultivo en tierras dedicadas a la alimentación en países en vías de desarrollo, encareciendo el coste de la dieta en los citados territorios. Así mismo, el mercado interno de biomasa que se puede generar puede fomentar la tala de bosques con el fin de reemplazarlos por cultivos de biomasa o biocombustible, económicamente rentables. En un mundo ideal, estos inconvenientes no existirían…

Su ventaja es la misma que las de las centrales térmicas de recursos fósiles y se salvan además algunos de los inconvenientes, ya que el cultivo de biomasa se puede realizar en la misma zona geográfica y los gases de efecto invernadero que emiten son aproximadamente similares a los absorbidos por la masa vegetal durante su crecimiento.

Otros: Como la mareomotriz o geotérmica, aprovechando la energía de las olas o el calor existente en la corteza terrestre.

En general, y salvo comentario en contra realizado en cada tecnología, las ventajas de las energías renovables:

• Son respetuosas con el medio ambiente.
• Fomentan la independencia energética, cualidad nada despreciable teniendo en cuenta el marco global en el que nos encontramos y en manos de quiénes se encuentran los recursos fósiles.
• Son recursos inagotables.
• Su coste de operación es muy bajo y reducen el precio del mercado eléctrico.
• Poseen una rápida curva de aprendizaje, es decir, cada vez van siendo más eficientes y económicas.
• Permiten la creación de un tejido empresarial, generación de empleo y la creación de una estructura de investigación y desarrollo puntera y exportable.
• Permiten una generación distribuida, reduciendo las pérdidas en la red al acercar la producción a la demanda, y el auto-consumo.
• Se encuentran alineadas con los valores energéticos de la mayor parte de la sociedad.

Como inconvenientes:

• A excepción de la hidráulica de embalse, biomasa y las termosolares con sistema de almacenamiento, no son regulables, dependen de la cantidad de recurso primario: velocidad de viento, radiación solar, etc. por lo que requieren el apoyo de otras centrales para cubrir las necesidades de demanda.
• En su fase temprana, sus costes de instalación eran muy elevados, por lo que tenían que disponer de primas económicas de apoyo para ser rentables y fomentar su construcción. Actualmente, muchas de ellas continúan necesitando de primas, pero su coste ha descendido drásticamente.

Cogeneración

Se trata de una central térmica donde el calor residual del proceso de combustión se emplea para las necesidades térmicas relacionadas con el proceso productivo de una industria próxima.

Presenta las mismas ventajas e inconvenientes que las centrales térmicas de recursos fósiles o de biomasa (según cuál sea el caso), pero consiguen una eficiencia energética superior y, en muchos casos, la energía eléctrica también se consume en la propia empresa, con lo que el propietario obtiene grandes ahorros y permite la reducción de las pérdidas de energía en la red, al encontrarse la generación y el consumo ubicadas en el mismo emplazamiento.

Residuos

Existen plantas de tratamiento de residuos, donde se separan éstos por su tipología, capacidad de reutilización y reciclaje, o que requieran de un tratamiento específico por su nivel contaminante. Los residuos apropiados se transforman en gas metano a través de su descomposición controlada y también se genera compost o abono con el sobrante.

El citado gas se utiliza como combustible de forma similar al funcionamiento de cualquier central térmica, por lo que comparte sus pros y contras, pero con la excepción evidente y ventajosa de que el combustible son materiales de deshecho. Personalmente considero que a esta tecnología y filosofía de producción le debería aguardar un gran futuro, teniendo en cuenta la gran cantidad de residuos que genera el ciudadano medio de un país desarrollado.

Tradicionalmente, por las altas inversiones que requieren la construcción, mantenimiento y operación de muchas de estas centrales, especialmente las térmicas, nucleares e hidráulicas de gran embalse, su propiedad está en manos de unas pocas empresas, como son Iberdrola, Endesa, Gas Natural Fenosa, etc.

Ha sido últimamente, con la promoción de las energías renovables, cogeneración y tratamiento de residuos y también con el desarrollo de pequeñas centrales hidroeléctricas (el conocido como Régimen Especial de producción eléctrica), cuando la propiedad de la generación se ha repartido entre otros agentes y empresas, que acuden al mercado eléctrico por sus propios medios o a través de representantes, como los citados con anterioridad u otros de reciente entrada en el sector: Acciona, Wind To Market, Gesternova, etc.

En posteriores artículos indagaremos mucho más en la parte de la generación y la variedad de lo que se conoce como nuestro mix de producción, pero me gustaría señalar, ahora mismo, la importancia que tiene la fragmentación de cara a una mayor competencia de precios, y la importancia de tener una mezcla equilibrada de tecnologías de generación para asegurar las necesidades de suministro eléctrico.

¿Qué otras ventajas e inconvenientes añadirías a los mencionados? ¿Cuál sería la composición, dentro del mix de generación nacional, que considerarías como adecuada de cada tecnología de producción y por qué?

Fuente: http://mifacturadeluz.com/5-maneras-de-generar-electricidad/