Las centrales de ciclo combinado

17 03 2007
Otra petición que me hizo Kike es que explicara el funcionamiento de una central de ciclo combinado y que hablara un poco de las emisiones de gases de efecto invernadero que esta tiene respecto a otro tipo de centrales. Pues ahí voy! Para ello he rescatado los temidos libros de termodinámica que tengo para profundizar un poco más en el tema.
Una central de ciclo combinado es una central térmica (me autocorrijo, Kike) que usa como combustible el gas natural en vez de fuelóleo o carbón, ya de entrada el gas natural tiene menos contenido en azufre que los otros dos combusibles y, por tanto, generará menos gases contaminantes (concretamente SOx, responsable de la lluvia ácida). Entonces el ciclo combinado ofrece ventajas tanto medioambientales como de rendimiento ya que con la misma cantidad de combustible se produce una mayor cantidad de electricidad. Los rendimientos de una central térmica convencional están alrededor del 33% mientras que las de ciclo combinado llegan hasta el 57%, esto quiere decir que de 100 unidades de combustible que entran, 57 se convierten en electricidad (imaginad lo ineficiente que es un motor térmico!). Paso a la demostración.

El proceso
El ciclo combinado se basa en la unión de dos ciclos de potencia (ciclos de producción de energía) de manera que el calor que genera uno lo aprovecha el otro ciclo. En concreto, se utiliza un ciclo de potencia de gas y un ciclo de potencia de vapor.


En lo que hace referencia al ciclo de gas (o también ciclo superior) se lleva a cabo una combustión, esto es combustible (gas natural) + aire. El aire se capta de la atmosfera (punto 1) y pasa por un compresor, este lo que hace es aumentar la presión del aire y elevar su temperatura según la ley de los gases ideales (punto 2). Al elevar la temperatura del aire de entrada se necesita menos combustible para llevar a cabo la combustión. En una combustión se genera CO2, vapor de agua, SOx y NOx, nitrógeno y oxígeno (gases de escape). Los gases de escape están a una temperatura muy elevada (punto 3)(unos 1350 ºC, actualmente la limitación la ponen los materiales con los que se construyen los equipos) y se hacen pasar por una turbina que disminuye la presión y con ello la temperatura, sobre unos 600 ºC (punto 4). Esta turbina se acopla a un alternador y ya tenemos el primer punto de producción de electricidad.
Los gases de escape se hacen pasar por un intercambiador de calor (es un equipo que permite el intercambio de calor entre un fluido caliente y un fluido frío (con estos equipos se hacen subir y bajar temperaturas de las corrientes en las industrias!) lo que hace que disminuya su temperatura para poder ser emitidos por la chimenea a la atmosfera (punto 5). Aquí ya interviene el segundo ciclo, el de vapor.
Al enfriar los gases de escape en el intercambiador, se cede calor a otra corriente que es la de agua, con lo que se aumenta su temperatura y se genera vapor de agua (punto 7). Este vapor entra en una turbina de vapor que hace disminuir su presión y su temperatura (punto 8), y a la vez, obtener energía. Acoplando esta turbina a un alternador ya tenemos el segundo punto de generación de electricidad.
El vapor que sale de la turbina se condensa (punto 9), con la ayuda de agua de refrigeración, y se le vuelve a subir la presión mediante una bomba (punto 6) para volver a empezar el ciclo.


Los rendimientos
Ahora la demostración de porque tiene más rendimiento una central de ciclo combinado. Si definimos el rendimiento como el cociente entre la energía producida y la energía necesaria para llevarla a cabo, esto es R = Eproducida / Enecesaria, tenemos que en nuestro ciclo convencional de gas o de vapor los rendimientos serian, Rgas = Wgas/Qe y Rvapor = Wvapor/Qe. Mientras que en el ciclo combinado el rendimiento nos quedaría, Rcc = (Wgas + Wvapor) /Qe. De ahí que con la misma cantidad de combustible se obtenga más electricidad.

Medio ambiente
Como he dicho anteriormente, al emplear un combustible más limpio se generarán menos emisiones de SOx a la atmosfera. Con las centrales de ciclo combinado se pueden llegar a reducir hasta un 50% las emisiones de CO2 (345gr/kWh frente a 820-940gr/kWh), un 100% las de SOx y un 80% las de NOx. Aunque sigue empleando combustible fósil, la energía que genera es más verde y limpia que no la que generan otro tipo de centrales térmicas.


El tema de generación de energía es un tema complicado porque sobretodo genera controversia social. Se tendría que tender a la generación de energía mediante fuentes renovables, pero siempre habrá sectores de población que se opondrán. Por ejemplo, la energía eólica es muy limpia, pero donde la ubicamos? Si ponemos molinos en las montañas nos cargaremos a la fauna avícola. Si los ponemos en el mar, como los paises nórdicos, nos cargamos a la fauna marina. Otro tanto con la energía solar, para generar suficiente energía se necesitan grandes extensiones de terreno para ubicar las placas, con el coste que eso conlleva, tanto económico como ambiental. Pasemos a la nuclear, por muchos considerada peligrosísima (porque solo se acuerdan de Chernobyl) cuando en realidad una central nuclear es el sitio más seguro que pueda haber. La energía nuclear es una energía muy limpia, no emite gases de efecto invernadero y se necesita muy poco combustible para generar energía, pero hay un gran problema, qué hacemos con los residuos? Tienen períodos de desactivación muy largos y son peligrosos y radiactivos.
En fin, en mi opinión hay mucho ciudadano con el síndrome CAVE (Citizens Against Virtually Everything, ciudadanos que están aparentemente contra todo) y pocos que realmente se estrujen los sesos para encontrar soluciones al problema energético de este país. Amén hermanos.

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3 responses

23 03 2007
Kike

Muchísimas Gracias Raúl!!! De verdad que esta lleno de sabiduria. Muchas gracias por la explicación, me ha servido de mucho. Cuando alguien hable del tema ya me podré defender. Por cierto, la que estan construyendo en hospitalet es una central de ciclo combinado de gas, no?
De verdad que tienes una página genial, está llena de información, curiosidades, entretenimiento y un largo etc sin olvidar excursiones, pateadas y viajes. Me encanta! Un abrazo y muchas gracias por la información.
P.d.- Por la noche no me aburro; miro tu página je, je!

23 03 2007
Raulito

Si no me equivoco la central es de gas natural y esta semana se conectó ya a la red eléctrica en fase de pruebas. Creo que esta noche nos veremos!
Saludos

11 01 2009
maria

gracias gracias!me as salvado la vida!! jeje

ya te dire k nota me an puesto xD

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