La generación de energía eléctrica consiste en
transformar
alguna clase de energía química, mecánica, térmica o luminosa, entre otras,
en energía
eléctrica. Para la generación industrial se recurre a instalaciones denominadas
centrales eléctricas, que ejecutan alguna de las transformaciones citadas.
Estas constituyen el primer escalón local sistema de suministro eléctrico.
La generación eléctrica se realiza, básicamente, mediante un
generador; si bien estos no difieren entre sí en cuanto a su principio de
funcionamiento, varían en función a la forma en que se accionan. Explicado de
otro modo, difiere en qué fuente de energía primaria utiliza para convertir la
energía contenida en ella, en energía eléctrica.
Dependiendo de la fuente primaria de energía utilizada, las
centrales generadoras se clasifican en termoeléctricas (de carbón, petróleo, gas,
nucleares y solares termoeléctricas), hidroeléctricas (aprovechando las
corrientes de los ríos o del mar: mareomotrices), eólicas y solares
fotovoltaicas. La mayor parte de la energía eléctrica generada a nivel mundial
proviene de los dos primeros tipos de centrales reseñados. Todas estas
centrales, excepto las fotovoltaicas, tienen en común el elemento generador,
constituido por un alternador de corriente, movido mediante una turbina que
será distinta dependiendo del tipo de energía primaria utilizada.
- Centrales termoeléctricas
Una central termoeléctrica es una instalación empleada para
la generación de energía eléctrica a partir de calor. Este calor puede
obtenerse tanto de combustibles fósiles (petróleo, gas natural o carbón) como
de la fisión nuclear del uranio u otro combustible nuclear o del sol como las solares
termoeléctricas. Las centrales que en el futuro utilicen la fusión también
serán centrales termoeléctricas.
En su forma más clásica, las centrales termoeléctricas
consisten en una caldera en la que se quema el combustible para generar calor
que se transfiere a unos tubos por donde circula agua, la cual se evapora. El
vapor obtenido, a alta presión y temperatura, se expande a continuación en una turbina
de vapor, cuyo movimiento impulsa un alternador que genera la electricidad.
Luego el vapor es enfriado en un Condensador donde circula por tubos agua fría
de un caudal abierto de un río o por torre de refrigeración.
En las centrales termoeléctricas denominadas de ciclo
combinado se usan los gases de la combustión del gas natural para mover una turbina
de gas.
- Centrales hidroeléctricas
Una central hidroeléctrica es
aquella que se utiliza para la
generación de energía eléctrica mediante el aprovechamiento de la energía
potencial del agua embalsada en una presa situada a más alto nivel que la
central. El agua se lleva por una tubería de descarga a la sala de máquinas de
la central, donde mediante enormes turbinas hidráulicas se produce la
electricidad en alternadores. Las dos características principales de una
central hidroeléctrica, desde el punto de vista de su capacidad de generación
de electricidad son:
La potencia, que es función del desnivel existente entre el
nivel medio del embalse y el nivel medio de las aguas debajo de la central, y
del caudal máximo turbinable, además de las características de la turbina y del
generador.
La energía garantizada en un lapso determinado, generalmente
un año, que está en función del volumen útil del embalse, de la pluviometría
anual y de la potencia instalada.
La
energía eólica se obtiene mediante el movimiento del
aire, es decir, de la energía cinética generada por efecto de las corrientes de
aire o de las vibraciones que el dicho viento produce. Los molinos de viento se
han usado desde hace muchos siglos para moler el grano, bombear agua u otras
tareas que requieren una energía. En la actualidad se usan aerogeneradores para
generar electricidad, especialmente en áreas expuestas a vientos frecuentes,
como zonas costeras, alturas montañosas o islas. La energía del viento está
relacionada con el movimiento de las masas de aire que se desplazan de áreas de
alta presión atmosférica hacia áreas adyacentes de baja presión, con
velocidades proporcionales al gradiente de presión.
Se denomina
energía solar fotovoltaica a la obtención de
energía eléctrica a través de paneles fotovoltaicos. Los paneles, módulos o
colectores fotovoltaicos están formados por dispositivos semiconductores tipo diodo
que, al recibir radiación solar, se excitan y provocan saltos electrónicos,
generando una pequeña diferencia de potencial en sus extremos. El acoplamiento
en serie de varios de estos fotodiodos permite la obtención de voltajes mayores
en configuraciones muy sencillas y aptas para alimentar pequeños dispositivos
electrónicos. A mayor escala, la corriente eléctrica continua que proporcionan
los paneles fotovoltaicos se puede transformar en corriente alterna e inyectar
en la red eléctrica.
El mineral de uranio triturado es transformado para obtener
uranio enriquecido en el isótopo radiactivo U235 . El subproducto que queda
atrás (uranio empobrecido) se utiliza para fabricar munición de guerra, ya que
su enorme densidad le da un alto poder de penetración.
Una central nuclear es una central termoeléctrica en la que
actúa como caldera un reactor nuclear. La energía térmica se origina por las
reacciones nucleares de fisión en el combustible nuclear formado por un
compuesto de uranio. El combustible
nuclear se encuentra en el interior de una vasija herméticamente cerrada, junto
con un sistema de control de la reacción nuclear y un fluido refrigerante,
constituyendo lo que se llama un reactor nuclear. El calor generado en el
combustible del reactor y transmitido después a un refrigerante se emplea para
producir vapor de agua, que acciona el conjunto turbina-alternador, generando
la energía eléctrica.