Central de energía térmica

Tipos de centrales térmicas

El término "central eléctrica" se refiere a una instalación que convierte las fuentes de energía primarias, como los combustibles fósiles, la luz solar, el viento y la energía nuclear, en energía eléctrica. Una **central térmica**, también llamada central termoeléctrica, es un tipo de central eléctrica que convierte la energía térmica en energía eléctrica. Las centrales térmicas representan la mayoría de la generación de electricidad en el mundo.

Según la fuente de energía primaria utilizada, las centrales térmicas se pueden dividir en dos categorías principales: centrales de energía renovable y no renovable.

• Central de energía no renovable: Este tipo de central térmica quema combustibles fósiles como carbón, gas natural o petróleo para producir energía térmica. La combustión se lleva a cabo en un horno o caldera. El calor generado hierve el agua en la central térmica para producir vapor, que impulsa las aspas de las turbinas de vapor conectadas a generadores eléctricos. Los combustibles fósiles utilizados en las centrales térmicas no renovables son abundantes, lo que ha llevado a la utilización generalizada de este tipo de centrales en todo el mundo.
• Central de energía renovable: Este tipo de central térmica convierte la energía térmica de la biomasa (materia orgánica) o la energía geotérmica (calor de la corteza terrestre) en energía eléctrica. Las centrales térmicas de biomasa funcionan de forma similar a las centrales térmicas no renovables. La biomasa se quema para generar calor, que hierve el agua para producir vapor que impulsa las turbinas de vapor. En las centrales geotérmicas, el agua o el vapor de las fuentes geotérmicas impulsan directamente las turbinas. Debido a que dependen de la biomasa o los depósitos de calor geotérmico, las centrales térmicas de energía renovable son menos comunes en el mundo.

Además de las dos categorías principales anteriores, las centrales térmicas también se pueden clasificar en dos subcategorías según la forma en que se transfiere la energía térmica al fluido de trabajo.

• Central de condensación: Una central térmica utiliza un condensador para enfriar el vapor, convirtiendo así el vapor de nuevo en agua. El agua condensada se recicla luego de regreso a la caldera para repetir el ciclo.
• Central no condensante: Las centrales térmicas que utilizan condensadores dentro de la planta se clasifican normalmente como plantas de condensación. Las plantas no condensantes también se conocen como plantas atrapadas, que utilizan un circuito de refrigeración abierto para descargar vapor al agua.

Especificaciones y mantenimiento de las centrales térmicas

Especificaciones

• Capacidad

  La capacidad de una central térmica indica la cantidad máxima de energía que puede producir. Esta capacidad se expresa a menudo en megavatios (MW) o gigavatios (GW). Las plantas más grandes suelen tener capacidades de varios miles de megavatios.

• Tasa de calor

  La eficiencia de una central térmica se evalúa mediante su tasa de calor, que es la cantidad de calor o energía del combustible necesaria para producir una unidad de energía eléctrica. Se expresa en kilojulios por kilovatio-hora (kJ/kWh). Una tasa de calor más baja indica una mayor eficiencia.

• Tipos de combustibles

  Dependiendo del tipo de central térmica, los combustibles utilizados pueden variar. Por ejemplo, las centrales de carbón utilizan carbón, las centrales de gas natural utilizan gas natural y las centrales térmicas de petróleo utilizan varios tipos de aceites.

• Edad de la planta

  Las centrales térmicas más antiguas pueden haberse construido con tecnologías disponibles hace mucho tiempo, como los diseños utilizados en la década de 1970 u 80. Pueden necesitar reparaciones más frecuentes y podrían ser menos eficientes. Las plantas más nuevas generalmente incorporan sistemas más modernos y avanzados.

• Estándares ambientales

  Dependiendo de las regulaciones ambientales de la región, una central térmica puede necesitar cumplir con ciertos estándares. Esto incluye los límites de emisión para el dióxido de carbono (CO2), el dióxido de azufre (SO2), los óxidos de nitrógeno (NOx) y la materia particulada, entre otras cosas.

• Tecnología y controlabilidad

  La tecnología de una central térmica, como su sistema de control, juega un papel importante en la eficacia con la que utiliza la energía, sus niveles de emisiones y su historial de seguridad. Las plantas modernas suelen utilizar tecnologías de control digital para permitir la gestión remota, las operaciones automatizadas y la optimización de los procesos de producción.

Mantenimiento

Un programa de mantenimiento bien planificado puede ayudar a mejorar la disponibilidad de la planta, reducir los costos y prolongar la vida útil del equipo.

• Inspecciones periódicas

Los operadores deben realizar inspecciones periódicas de las centrales térmicas. Esto puede incluir inspecciones de toda la máquina, equipo eléctrico, tuberías, etc. Los operadores deben verificar si hay signos de daños o desgaste, piezas sueltas, fugas, rotura de circuitos, etc. También deben registrar parámetros como la temperatura, la presión, etc., para detectar problemas a tiempo y tomar las medidas correspondientes.

• Mantenimiento del equipo

  El mantenimiento del equipo debe incluir la limpieza, la lubricación, el ajuste, la sustitución, etc. Tomemos las calderas como ejemplo. El mantenimiento de las centrales térmicas con calderas es particularmente importante. Los operadores deben limpiar periódicamente la cal y el hollín del horno para garantizar la eficiencia de la transferencia de calor y la eficiencia de la combustión. También deben comprobar el sellado, la lubricación y las condiciones de funcionamiento de las piezas móviles de los ventiladores y las bombas de agua, y realizar los ajustes y la lubricación necesarios. Si hay piezas dañadas o desgastadas, deben reemplazarse a tiempo.

• Calibración de la instrumentación

  Las centrales térmicas están equipadas con numerosos instrumentos y medidores que necesitan una calibración frecuente para garantizar lecturas precisas. Los operadores deben verificar y ajustar periódicamente los parámetros de los instrumentos para garantizar que la planta funciona en condiciones óptimas.

Escenarios

Una central térmica se construye en una ubicación que proporciona una fuente de energía fiable y constante. También se puede utilizar en los siguientes escenarios:

• Aumento de la generación de energía

  Añadir centrales térmicas puede aumentar la capacidad si una región necesita más electricidad. Las plantas convierten el calor de los combustibles fósiles, la biomasa o la energía solar concentrada en electricidad.

• Suministro de energía de base

  Dado que las centrales térmicas producen electricidad de forma constante, proporcionan energía de base. Esta es la cantidad mínima de electricidad que una región necesita en todo momento. Otras fuentes de energía, como la eólica y la solar, no siempre pueden generar electricidad. Las centrales térmicas pueden funcionar siempre que sea necesario, lo que las convierte en importantes para proporcionar una base constante de energía.

• Apoyo a las energías renovables

  A medida que se añaden más fuentes de energía renovables como la solar y la eólica a la red eléctrica, las centrales térmicas pueden desempeñar un papel importante en su apoyo. La producción de energía renovable fluctúa con las condiciones meteorológicas. Las centrales térmicas pueden ajustar rápidamente la cantidad de electricidad que producen para cubrir las lagunas cuando las fuentes renovables son temporalmente bajas. La flexibilidad de las centrales térmicas permite a la red eléctrica mantener un suministro estable de energía incluso cuando aumenta la cantidad de electricidad procedente de fuentes renovables cambiantes.

• Suministro de energía de reserva

  Si una región necesita más plantas de energía de reserva, las centrales térmicas pueden actuar como fuentes de emergencia fiables. Las plantas de reserva permanecen fuera de línea la mayor parte del tiempo, pero pueden empezar a generar electricidad rápidamente si las plantas de energía principales no pueden satisfacer la demanda. Esto puede ocurrir debido a cortes en otras instalaciones de energía, condiciones meteorológicas severas que provocan una necesidad de electricidad adicional, o trabajos de mantenimiento planificados en las plantas principales. Las centrales térmicas siempre están disponibles para producir electricidad, por lo que proporcionan una importante reserva cuando otras fuentes de energía no pueden hacerlo.

Cómo elegir centrales térmicas

Hay varios factores que los compradores empresariales deben tener en cuenta a la hora de elegir centrales térmicas.

• Análisis de la demanda

  En primer lugar, los compradores empresariales deben realizar un análisis en profundidad de la demanda de electricidad. Los compradores deben evaluar la cantidad total de electricidad necesaria, así como los períodos de máxima y mínima demanda. Además, los compradores deben considerar la densidad de población del área, el desarrollo industrial y el posible crecimiento económico futuro. Esto ayudará a los compradores empresariales a determinar la capacidad y la escala de la planta.

• Suministro y transporte de combustible

  Los compradores empresariales deben garantizar un suministro estable y abundante de combustible para la central térmica. Deben evaluar los tipos de combustible locales (por ejemplo, carbón, gas natural, petróleo) y la calidad de cada combustible. Además, los compradores deben evaluar la infraestructura de transporte de combustible. Esto incluye puertos, autopistas, ferrocarriles y gasoductos, para garantizar un fácil acceso a la central eléctrica.

• Cumplimiento de las normas ambientales

  Las centrales térmicas están sujetas a estrictas normas ambientales. Los compradores empresariales deben asegurarse de que las plantas que seleccionen puedan cumplir con los estándares de emisión necesarios. Los compradores deben examinar las tecnologías de control de la contaminación de la planta (por ejemplo, desulfuración de gases de combustión, desnitrificación, eliminación de polvo) y los sistemas de gestión de residuos.

• Análisis de costes

  Los compradores empresariales deben realizar un análisis de costes completo, incluyendo la inversión de capital, los costes operativos, los costes de mantenimiento, etc. Los compradores deben considerar la relación coste-rendimiento de los diferentes tipos de centrales térmicas para garantizar un buen retorno de la inversión.

• Avance tecnológico

  Los compradores empresariales deben elegir centrales térmicas con tecnologías avanzadas. Estas pueden mejorar la eficiencia de la conversión de energía y reducir los costes operativos. Los compradores pueden considerar el nivel de automatización de la planta, los sistemas de control y las tecnologías de seguridad.

• Selección del emplazamiento

  Las centrales térmicas requieren grandes extensiones de terreno, importantes recursos hídricos para la refrigeración y una infraestructura de transporte adecuada. Los compradores deben realizar una evaluación detallada de los posibles emplazamientos y tener en cuenta factores como la disponibilidad de terrenos, las fuentes de agua, el impacto ambiental y la aceptación pública.

• Opciones de financiación

  Los compradores empresariales deben explorar diversas opciones de financiación, incluyendo la financiación de proyectos, las asociaciones y las asociaciones público-privadas. Deben desarrollar un modelo financiero completo para atraer inversores y asegurar la financiación necesaria.

Preguntas y respuestas

P1 ¿Cuánta energía produce una central térmica?

A1 Depende del tipo y la capacidad de la central térmica. Por ejemplo, una central térmica de carbón de 500 MW tiene el potencial de generar cerca de 4.000.000.000 kWh al año, suficiente para satisfacer la demanda anual de electricidad de unos 1.000.000 de hogares.

P2 ¿Cuál es la eficiencia de las centrales térmicas?

A2 La eficiencia de las centrales térmicas suele variar según los combustibles y la tecnología utilizados para convertir el calor en electricidad. Generalmente, la eficiencia de las centrales térmicas oscila entre el 33% y el 60%.

P3 ¿Cuáles son los principales componentes de una central térmica?

A3 Los principales componentes de una central térmica incluyen una caldera, una turbina, un generador, un condensador, una bomba de alimentación, la manipulación de carbón, la manipulación de cenizas, un intercambiador de calor, una torre de refrigeración y un sistema de transmisión de energía.

P4 ¿Cuáles son las principales tendencias en la tecnología de las centrales térmicas?

A4 Las principales tendencias en la tecnología de las centrales térmicas incluyen las plantas supercríticas y ultrasupercríticas de alta eficiencia, la captura y almacenamiento de carbono, el ciclo combinado de gasificación integrada (IGCC) y los sistemas de cogeneración (CHP).