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Generación de electricidad

Generación de electricidad

Después de la Segunda Guerra Mundial, el principal uso que se le dio a la energía nuclear fue la generación de energía eléctrica. La electricidad, en este caso, se genera en las centrales nucleares.

Generación de la electricidad mediante energía nuclear

El proceso para obtener electricidad mediante energía nuclear es el resultado de un proceso termodinámico y mecánico.

Una central nuclear tiene el objectivo de transformar la energía interna de los átomos de uranio en energía eléctrica. Este proceso se realiza siguiendo unos pasos determinados:

En un primer momento, el reactor nuclear genera reacciones de fisión que emiten una gran cantidad de calor. Con toda esta energía térmica se obtiene vapor a alta presión. El vapor, gracias a su elevada presión, acciona las turbinas de vapor de la central. De este modo, se obtiene energía mecánica, energía de rotación de un eje. Finalmente, el encargado de transformar la energía mecánica en energía eléctrica es el generador eléctrico.

Otras formas de generación de electricidad

A excepción de la generación de electricidad mediante el uso de energía solar fotovoltaica, el resto de fuentes de generación de energía eléctrica se basan en el mismo principio. En la mayoría de caos, el objetivo es obtener energía mecánica para convertirla en energía eléctrica mediante un generador de electricidad.

Fuentes de energía no renovables

Nos referimos a los sistemas de generación de electricidad mediante energías no renovables a los sistemas que utilizan combustibles que tienden a agotarse. Es decir, que el ritmo con el que se consumen estos combustibles es más rápido que el ritmo al que se generan.

Además de las centrales nucleares existen las centrales térmicas para generar electricidad. En estas centrales de potencia, el proceso de generación de electricidad es prácticamente el mismo. Las centrales térmicas, que utilizan carbón y otros combustibles fósiles, también aprovechan el poder calorífico de su combustible para generar vapor a alta presión, accionar turbinas y accionar nuevamente el generador eléctrico. Mientras las centrales nucleares obtienen el calor a través de las reacciones de energía nuclear, las centrales térmicas obtienen la energía calorífica de la combustión de combustibles fósiles.

En esta categoría también debemos mencionar la electroquímica. La electroquímica es la transformación directa de la energía química en electricidad, como en una batería. La generación de electricidad electroquímica es importante en aplicaciones portátiles y móviles. Actualmente, la mayor parte de la potencia electroquímica proviene de baterías. Los sistemas electroquímicos abiertos, conocidos como celdas de combustible, se pueden usar para extraer energía de combustibles naturales o sintéticos.

Generación de electricidad mediante energía renovable

Nos referimos a energía renovable a las fuentes de energía que proceden de fuentes inagotables o prácticamente inagotables (radiación solar, viento, etc.).

En este tipo de generación de electricidad el parecido que tiene respecto a la generación mediante energía nuclear se aprecia a partir de la turbina. Es decir, en las centrales eléctricas mediante diferentes técnicas (combustión de carbón, energía nuclear etc.) se obtiene en un determinado momento un eje en rotación. En el caso de muchas energías renovables (energía eólica, energía hidráulica, etc.) también se obtiene, en un determinado momento, un eje en rotación. A partir de aquí, el proceso es el mismo: convertir la energía cinética del eje en rotación en energía eléctrica mediante los generadores de electricidad.

Hay que hacer mención especial a la energía fotovoltaica. En esta variante de la energía solar la electricidad no se obtiene de un generador sino de una célula fotovoltaica. Las células fotovoltaicas permiten convertir la radiación solar en energía eléctrica. Al recibir la radiación solar el efecto fotovoltaico genera un pequeño movimiento de electrones.

A pesar del coste, el uso de este tipo de energía tiene una muy buena aceptación desde los sectores ecologistas puesto que no contribuye al efecto invernadero ni al calentamiento global. Desde el punto de sita medioambiental ofrece muchas más ventajas que las fuentes de energía fósil.

Coste de la generación de electricidad

El coste de la generación de electricidad y su viabilidad económica varía de acuerdo con la demanda y la región. La economía varía considerablemente en todo el mundo, con lo que también varía el coste de la generación eléctrica. La energía hidráulica, la energía nuclear, las centrales térmicas y las otras fuentes renovables y no renovables tienen sus propias ventajas y desventajas. Generalmente la elección de la mejor opción se basa en el requisito de potencia local y las fluctuaciones de la demanda. Todas las redes eléctricas tienen cargas variables, pero el mínimo diario es la carga base, suministrada por las plantas que funcionan de manera continua.

La energía térmica es económica en áreas de alta densidad industrial, ya que la alta demanda no puede ser satisfecha por fuentes de energía renovable. Estas plantas también pueden soportar la variación en la carga y el consumo eléctrico al agregar más unidades o disminuir temporalmente la producción de algunas unidades. Las plantas de energía nuclear pueden producir una gran cantidad de energía de un solo reactor nuclear.

Sin embargo, los accidentes nucleares que se han ido produciendo a lo largo de la historia, como por ejemplo el accidente nuclear de Fukushima en Japón han generado preocupación por la seguridad de la energía nuclear. Además, el costo de capital de las centrales nucleares es muy alto. Las centrales hidroeléctricas están ubicadas en áreas donde la energía potencial de la caída de agua se puede aprovechar para mover las turbinas y la generación de energía.

Debido a los avances en la tecnología, y con la producción en masa, las fuentes renovables distintas de la energía hidráulica (energía solar, energía eólica, energía de las mareas, etc.) experimentaron disminuciones en el costo de producción, y la energía en muchos casos es comparativa en costos con los combustibles fósiles.

Muchos gobiernos de todo el mundo otorgan subsidios para compensar el costo más alto de cualquier nueva producción de energía y para que la instalación de sistemas de energía renovable sea económicamente viable. Sin embargo, el uso de las fuentes renovables está frecuentemente limitado por su naturaleza intermitente.

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Referencias

  • www.peigenesis.com Custom connector & cable solutions for harsh environments. hop electronic components to find your custom connector solutions. Built-to-order engineered solutions.
  • eaton.com Diversified power management company and global technology leader in electrical systems for power quality, distribution and control; hydraulics components, systems and services for industrial and mobile equipment; aerospace fuel, hydraulics and pneumatic systems for commercial and military use; and truck and automotive drivetrain and powertrain systems for performance, fuel economy and safety.
  • International Energy Agency, "Electricity Statistics",
  • "EIA - datos de electricidad" . www.eia.gov.
  • "Carbón y electricidad" . Asociación Mundial del Carbón. 

Última revisión: 4 de abril de 2019