mover un alternador y producir energía eléctrica. Este tipo de generación eléctrica es contaminante pues libera dióxido de carbono.Por otro lado, también existen centrales termoeléctricas que emplean fisión nuclear del uranio para producir electricidad. Este tipo de instalación recibe el nombre de central nuclear.
Centrales termoeléctricas clásicas
Se denominan centrales clásicas a aquellas centrales térmicas que emplean la combustión del carbón, petróleo (fuel) o gas natural para generar la energía eléctrica. Son consideradas las centrales más económicas y rentables, por lo que su utilización está muy extendida en el mundo económicamente avanzado y en el mundo en vías de desarrollo, a pesar de que estén siendo criticadas debido a su elevado impacto medioambiental. Este tipo de centrales eléctricas generan el 16,5% de la energía eléctrica necesaria en España.
Centrales termoeléctricas de ciclo combinado
En la actualidad se están construyendo numerosas centrales termoeléctricas de las denominadas de ciclo combinado, que son un tipo de central que utiliza gas natural, gasóleo o incluso carbón preparado como combustible para alimentar una turbina de gas. Luego los gases de escape de la turbina de gas todavía tienen una elevada temperatura, se utilizan para producir vapor que mueve una segunda turbina, esta vez de vapor. Cada una de estas turbinas está acoplada a su correspondiente alternador para generar la electricidad como en una central termoeléctrica clásica.
Normalmente durante el proceso de partida de estas centrales, sólo funciona la turbina de gas, a este modo de operación se le llama ciclo abierto. Si bien la mayoría de las centrales de este tipo pueden intercambiar de combustible (entre gas y diésel) incluso en funcionamiento. Al funcionar con petroleo diésel ven afectada su potencia de salida (baja un 10% aprox.), y los intervalos entre mantenimientos mayores y fallas, se reducen fuertemente.
Como la diferencia de temperaturas que se produce entre la combustión y los gases de escape es más alta que en el caso de una turbina de gas o una de vapor, se consiguen rendimientos muy superiores, del orden del 55%.
Este tipo de centrales generan el 34% de las necesidades españolas de energía eléctrica.
Impacto ambiental
Artículo principal: Impacto ambiental potencial de proyectos de centrales termoeléctricas
La emisión de residuos a la atmósfera y los propios procesos de combustión que se producen en las centrales térmicas tienen una incidencia importante sobre el medio ambiente. Para tratar de paliar, en la medida de lo posible, los daños que estas plantas provocan en el entorno natural, se incorporan a las instalaciones diversos elementos y sistemas.
El problema de la contaminación es máximo en el caso de las centrales termoeléctricas convencionales que utilizan como combustible carbón. Además, la combustión del carbón tiene como consecuencia la emisión de partículas y ácidos de azufre. En las de fueloil los niveles de emisión de estos contaminantes son menores, aunque ha de tenerse en cuenta la emisión de óxidos de azufre y hollines ácidos, prácticamente nulos en las plantas de gas.
En todo caso, en mayor o menor medida todas ellas emiten a la atmósfera dióxido de carbono, CO2. Según el combustible, y suponiendo un rendimiento del 40% sobre la energía primaria consumida.
Combustible Emisión de CO2kg/kWh Gas natural 0,44 Fuelóleo 0,71 Biomasa (leña, madera) 0,82 Carbón 1,45
Las centrales de gas natural pueden funcionar con el llamado ciclo combinado, que permite rendimientos mayores (de hasta un poco más del 50%), lo que todavía haría las centrales que funcionan con este combustible menos contaminantes.
Ventajas e inconvenientes
Ventajas
Son las centrales más baratas de construir (teniendo en cuenta el precio por megavatio instalado), especialmente las de carbón, debido a la simplicidad (comparativamente hablando) de construcción y la energía generada de forma masiva.
Las centrales de ciclo combinado de gas natural son mucho más eficientes (alcanzan el 50%) que una termoeléctrica convencional, aumentando la energía eléctrica generada (y por tanto, las ganancias) con la misma cantidad de combustible, y rebajando las emisiones citadas más arriba en un 20%, 0,35 kg de CO2, por kWh producido.l
Inconvenientes
El uso de combustibles fósiles genera emisiones de gases de efecto invernadero y de lluvia ácida a la atmósfera, junto a partículas volantes (en el caso del carbón) que pueden contener metales pesados.
Al ser los combustibles fósiles una fuente de energía finita, su uso está limitado a la duración de las reservas y/o su rentabilidad económica.
Sus emisiones térmicas y de vapor pueden alterar el microclima local.
Afectan negativamente a los ecosistemas fluviales debido a los vertidos de agua caliente en estos.
Su rendimiento (en muchos casos) es bajo (comparado con el rendimiento ideal), a pesar de haberse realizado grandes mejoras en la eficiencia (un 30-40% de la energía liberada en la combustión se convierte en electricidad, de media)
Ventajas e inconvenientes
Ventajas
Son las centrales más baratas de construir (teniendo en cuenta el precio por megavatio instalado), especialmente las de carbón, debido a la simplicidad (comparativamente hablando) de construcción y la energía generada de forma masiva.
Las centrales de ciclo combinado de gas natural son mucho más eficientes (alcanzan el 50%) que una termoeléctrica convencional, aumentando la energía eléctrica generada (y por tanto, las ganancias) con la misma cantidad de combustible, y rebajando las emisiones citadas más arriba en un 20%, 0,35 kg de CO2, por kWh producido.l
Inconvenientes
El uso de combustibles fósiles genera emisiones de gases de efecto invernadero y de lluvia ácida a la atmósfera, junto a partículas volantes (en el caso del carbón) que pueden contener metales pesados.
Al ser los combustibles fósiles una fuente de energía finita, su uso está limitado a la duración de las reservas y/o su rentabilidad económica.
Sus emisiones térmicas y de vapor pueden alterar el microclima local.
Afectan negativamente a los ecosistemas fluviales debido a los vertidos de agua caliente en estos.
Su rendimiento (en muchos casos) es bajo (comparado con el rendimiento ideal), a pesar de haberse realizado grandes mejoras en la eficiencia (un 30-40% de la energía liberada en la combustión se convierte en electricidad, de media)
Seis de las centrales tienen más de 1.000 MW de potencia: • As Pontes de García Rodríguez ( Coruña), con más de 1.400 MW, la mayor de España. Consume carbón, tanto nacional como importado.• Compostilla (León), con 1.312 MW. Utiliza carbones de la cuenca minera en que está enclavada.• Litoral de Almería (Carboneras), (Almería), con 1.100 MW. Utiliza carbón importado.• Castellón (Castellón), con 1.083 MW Emplea como combustible fuel-oil.• Teruel (Andorra), con 1.050 MW. Emplea carbones de la cuenca minera aragonesa.• San Adrián (Barcelona), con 1.050 MW. Consume fuel y gas natural. Entre las seis, suponen la cuarta parte de la potencia térmica convencional instalada, y el 12% del total de la potencia eléctrica.La distribución de las centrales térmicas responde a factores como los siguientes:• La proximidad de cuencas mineras que las abastezcan de combustible. Esto explica la gran densidad de centrales en la cuenca minera de Asturias y León, así como el grupo de centrales (Teruel y Escucha) en la cuenca de lignitos aragonesa.• La localización costera, que facilita su abastecimiento con carbones importados o fuel. Es el caso del rosario de centrales en el sur y levante: Castellón, Escombreras, Litoral de Almería, Algeciras y Cádiz. Secundariamente, la localización sobre un gran oleoducto, como el que circula desde Zaragoza a Rota (Puertollano).• La proximidad a los centros urbanos que debe abastecer. Aunque el transporte de energía eléctrica a largas distancias es una actividad que no ofrece especiales dificultades, áreas urbanas como la de Barcelona y Bilbao están rodeadas de una red relativamente densa de centrales, lo que no sucede en Madrid. Impacto ambiental
Estas centrales suelen presentarse como tecnologías limpias debido a la reducción de las emisiones de contaminantes que en ellas se consiguen. Se alude en primer término al vertido casi nulo de Dióxido de Azufre (SO2) debido a que este elemento (S) es prácticamente inexistente en el gas natural. Y se insiste mucho en las reducciones que comportaba en las emisiones de Dióxido de Carbono (CO2)por kWh producido, con el consiguiente alivio del efecto invernadero. Se omite señalar que nuestro país ya superó en el año 1999 los límites fijados para el ¡2010! por el compromiso firmado en Kioto de emisión de gases de invernadero, y que la producción de electricidad ha sido -y muy probablemente seguirá siendo- uno de los responsables de este crecimiento.
Este crecimiento desbocado se ha debido en buena medida a la fuerte reducción de los precios de la electricidad. Desde 1996 dichos precios han bajado en términos reales más del 23% en los clientes sometidos a tarifa (pequeños consumidores) y más del 28% para los que negocian directamente el precio del kWh. Debido a dicho abaratamiento y a la existencia de una etapa de fuerte crecimiento económico la demanda de electricidad ha crecido a tasas de más del 6% en este período. Algo desconocido desde los 70. Un objetivo político de primer orden del gobierno ha sido trasladar a los precios finales de la energía la profunda reducción que se había operado en los costes. Con ello reducía de forma significativa la inflación y ganaba votos. El "único" problema ha sido el aumento desbocado de los impactos ambientales. Y por supuesto de las emisiones de CO2. Por ello, aunque se produjera un proceso de sustitución acelerada de centrales de carbón por grupos de gas en ciclo combinado, el crecimiento de la demanda-pasada y previsiblemente futura- superaría al efecto combinado de mejora de la eficiencia y sustitución de combustibles. Las emisiones no se contienen.
No deben ignorarse tampoco, por su contribución al cambio climático, las fugas accidentales de metano (CH4,componente casi exclusivo del gas natural) cuyo potencial de calentamiento a 20 años es 56 veces mayor que el de una cantidad igual de CO2. Según el IPCC (Panel Intergubernamental de expertos en Cambio Climático) la tasa de aumento anual de este gas es del 0,6% y es responsable, aproximadamente, del 16% del calentamiento terrestre actual. Comentar que se compadece mal las previsiones de reducir las emisiones de CH4 en casi un 24% en el 2010 con respecto a 1990, como preveía el Consejo Nacional del Clima, con la idea de aumentar mucho la red de gasoductos en nuestro país.
Un balance similar ofrecen las emisiones de óxidos de Nitrógeno (NOx). Estas sustancias son componentes de las llamadas lluvias ácidas y se producen por reacción directa del Nitrógeno y el Oxígeno del aire al elevarse la temperatura. Una central de aproximadamente 1000 MW. que funcione unas 6.600 horas equivalentes al año emitiría del orden de 2.100 Tm. Estas sustancias son también precursores de la formación de Ozono troposférico, un peligroso contaminante que está alcanzando valores alarmantes en la atmósfera de ciertas zonas del territorio peninsular (Madrid, Huelva, Tarragona, Puertollano...). En bastantes de estos sitios se están superando los límites establecidos cuando las condiciones meteorológicas facilitan su formación (elevada insolación y temperatura). No es nada aventurado suponer que el caudal de emisión que representa la planta agravará de forma significativa el fenómeno hasta convertirlo en un problema grave de difícil o imposible control. Se provocarán con ello daños significativos sobre la salud de quienes allí habitan.
Un problema que deben enfrentar estas plantas son sus necesidades de refrigeración. Como quedó dicho más arriba necesitan evacuar aproximadamente el 45% de su potencia térmica total. Las técnicas convencionales son dos: circuito abierto y torres húmedas. En la primera se necesitan emplear ingentes cantidades de agua que es devuelta al medio después de sufrir un salto térmico significativo. Con el fin de no dañar a los ecosistemas suelen existir dos límites a respetar. El primero es que dicho salto no supere en ningún caso los 3ºC, y el segundo que la temperatura total del agua no llegue a los 30ºC en ningún momento). No existe caudal suficiente en las cuencas altas o medias de ningún río peninsular para utilizar este sistema que es el más sencillo y barato de implantar. Su uso se limita a las plantas costeras. Es preciso estudiar siempre el impacto específico sobre los ecosistemas costeros ya que en algún caso pueden verse afectados por esta polución térmica.
El otro sistema tradicional (torres húmedas) "aprovecha" el calor residual para evaporar agua y necesita caudales menores. Aunque este es un uso consuntivo del agua de difícil encaje en cuencas que no pueden definirse en modo alguno como excedentarias. El consumo, para los rangos de potencia demandados, se sitúa entre 0,15 y 0,7 m3/seg. A la limitación en la disponibilidad del recurso hay que añadir la necesidad de purgar las sales contenidas en el agua evaporada que en todas las circunstancias degrada su calidad y que en algún caso puede llevar el impacto hasta valores inasumibles. Tampoco deben olvidarse entonces las alteraciones del microclima del lugar debido a las nubes formadas.Recientemente hay compañías promotoras de proyectos (Entergy, Intergen...) que aseguran ser capaces de evacuar el calor residual con la ayuda sólo del aire en cualquier época del año, con un mecanismo no muy diferente del de los radiadores de los coches. Esto exige una superficie de contacto muy grande que lleva a la necesidad de ingentes cantidades de terreno o al empleo de elaboradísimas estructuras de ingeniería. En ambos casos se traduce en sustanciales incrementos de los costes de construcción. Es preciso además estudiar el impacto sobre los ecosistemas y cultivos cercanos de este aire recalentado. Debe mantenerse un saludable escepticismo sobre la posibilidad real de construir estos sistemas en nuestro país, hay que recordar que hasta ahora no existe nada igual. Lo más parecido es el sistema mixto de refrigeración aire-agua instalado en la central nuclear de Ascó que se sitúa a mitad de camino entre las opciones segunda y tercera de las enunciadas.
Y es preciso analizar en cada caso los impactos de las instalaciones anexas (posibles depósitos del combustible principal o de los auxiliares, equipamientos de producción eléctrica...), los específicos de la fase de construcción (afecciones a vías de acceso, ruidos, polvo, efectos sobre cauces, sobre valores culturales o arqueológicos...), las servidumbres urbanísticas provocadas por las líneas eléctricas de evacuación, por las subestaciones necesarias...
Este crecimiento desbocado se ha debido en buena medida a la fuerte reducción de los precios de la electricidad. Desde 1996 dichos precios han bajado en términos reales más del 23% en los clientes sometidos a tarifa (pequeños consumidores) y más del 28% para los que negocian directamente el precio del kWh. Debido a dicho abaratamiento y a la existencia de una etapa de fuerte crecimiento económico la demanda de electricidad ha crecido a tasas de más del 6% en este período. Algo desconocido desde los 70. Un objetivo político de primer orden del gobierno ha sido trasladar a los precios finales de la energía la profunda reducción que se había operado en los costes. Con ello reducía de forma significativa la inflación y ganaba votos. El "único" problema ha sido el aumento desbocado de los impactos ambientales. Y por supuesto de las emisiones de CO2. Por ello, aunque se produjera un proceso de sustitución acelerada de centrales de carbón por grupos de gas en ciclo combinado, el crecimiento de la demanda-pasada y previsiblemente futura- superaría al efecto combinado de mejora de la eficiencia y sustitución de combustibles. Las emisiones no se contienen.
No deben ignorarse tampoco, por su contribución al cambio climático, las fugas accidentales de metano (CH4,componente casi exclusivo del gas natural) cuyo potencial de calentamiento a 20 años es 56 veces mayor que el de una cantidad igual de CO2. Según el IPCC (Panel Intergubernamental de expertos en Cambio Climático) la tasa de aumento anual de este gas es del 0,6% y es responsable, aproximadamente, del 16% del calentamiento terrestre actual. Comentar que se compadece mal las previsiones de reducir las emisiones de CH4 en casi un 24% en el 2010 con respecto a 1990, como preveía el Consejo Nacional del Clima, con la idea de aumentar mucho la red de gasoductos en nuestro país.
Un balance similar ofrecen las emisiones de óxidos de Nitrógeno (NOx). Estas sustancias son componentes de las llamadas lluvias ácidas y se producen por reacción directa del Nitrógeno y el Oxígeno del aire al elevarse la temperatura. Una central de aproximadamente 1000 MW. que funcione unas 6.600 horas equivalentes al año emitiría del orden de 2.100 Tm. Estas sustancias son también precursores de la formación de Ozono troposférico, un peligroso contaminante que está alcanzando valores alarmantes en la atmósfera de ciertas zonas del territorio peninsular (Madrid, Huelva, Tarragona, Puertollano...). En bastantes de estos sitios se están superando los límites establecidos cuando las condiciones meteorológicas facilitan su formación (elevada insolación y temperatura). No es nada aventurado suponer que el caudal de emisión que representa la planta agravará de forma significativa el fenómeno hasta convertirlo en un problema grave de difícil o imposible control. Se provocarán con ello daños significativos sobre la salud de quienes allí habitan.
Un problema que deben enfrentar estas plantas son sus necesidades de refrigeración. Como quedó dicho más arriba necesitan evacuar aproximadamente el 45% de su potencia térmica total. Las técnicas convencionales son dos: circuito abierto y torres húmedas. En la primera se necesitan emplear ingentes cantidades de agua que es devuelta al medio después de sufrir un salto térmico significativo. Con el fin de no dañar a los ecosistemas suelen existir dos límites a respetar. El primero es que dicho salto no supere en ningún caso los 3ºC, y el segundo que la temperatura total del agua no llegue a los 30ºC en ningún momento). No existe caudal suficiente en las cuencas altas o medias de ningún río peninsular para utilizar este sistema que es el más sencillo y barato de implantar. Su uso se limita a las plantas costeras. Es preciso estudiar siempre el impacto específico sobre los ecosistemas costeros ya que en algún caso pueden verse afectados por esta polución térmica.
El otro sistema tradicional (torres húmedas) "aprovecha" el calor residual para evaporar agua y necesita caudales menores. Aunque este es un uso consuntivo del agua de difícil encaje en cuencas que no pueden definirse en modo alguno como excedentarias. El consumo, para los rangos de potencia demandados, se sitúa entre 0,15 y 0,7 m3/seg. A la limitación en la disponibilidad del recurso hay que añadir la necesidad de purgar las sales contenidas en el agua evaporada que en todas las circunstancias degrada su calidad y que en algún caso puede llevar el impacto hasta valores inasumibles. Tampoco deben olvidarse entonces las alteraciones del microclima del lugar debido a las nubes formadas.Recientemente hay compañías promotoras de proyectos (Entergy, Intergen...) que aseguran ser capaces de evacuar el calor residual con la ayuda sólo del aire en cualquier época del año, con un mecanismo no muy diferente del de los radiadores de los coches. Esto exige una superficie de contacto muy grande que lleva a la necesidad de ingentes cantidades de terreno o al empleo de elaboradísimas estructuras de ingeniería. En ambos casos se traduce en sustanciales incrementos de los costes de construcción. Es preciso además estudiar el impacto sobre los ecosistemas y cultivos cercanos de este aire recalentado. Debe mantenerse un saludable escepticismo sobre la posibilidad real de construir estos sistemas en nuestro país, hay que recordar que hasta ahora no existe nada igual. Lo más parecido es el sistema mixto de refrigeración aire-agua instalado en la central nuclear de Ascó que se sitúa a mitad de camino entre las opciones segunda y tercera de las enunciadas.
Y es preciso analizar en cada caso los impactos de las instalaciones anexas (posibles depósitos del combustible principal o de los auxiliares, equipamientos de producción eléctrica...), los específicos de la fase de construcción (afecciones a vías de acceso, ruidos, polvo, efectos sobre cauces, sobre valores culturales o arqueológicos...), las servidumbres urbanísticas provocadas por las líneas eléctricas de evacuación, por las subestaciones necesarias...
Técnicas para reducir el impacto ambiental
Las nuevas tecnologías que se han aplicado permiten:
1) Reducción de emisiones de SO2 (anhidrido sulfuroso ):
Solución adoptada: Desulfuración de gases vía húmeda con agua de mar y con carbonato
cálcico (caliza) diluido.
2) Reducción de emisiones de NOx (oxidos de nitrogeno):
Solución adoptada: Quemadores de bajo NOx complementado con molinos de alta capacidad y clasificadores rotativos.
3) Reducción de Vertidos (Sólidos en suspensión) y residuos.
Solución adoptada: Cenicero seco, con reducción de inquemados y aprovechamiento de residuos.
4) Mejora eficiencia: Menor consumo de carbón por kWh producido.
Solución adoptado: Rotor AP-PI de con nuevo diseño de toberas.
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