TEMA: PRODUCCIÓN Y DISTRIBUCIÓN DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA ¿Cómo llega a nuestra casa la energía eléctrica? ¿De dónde viene?

La energía eléctrica que llega a nuestras casas para hacer funcionar todos los electrodomésticos y los puntos de luz se genera en las centrales eléctricas. Estas pueden ser de muchos tipos pero el principio de funcionamiento es el mismo en todas ellas. El objetivo es conseguir mover unas turbinas ya sea con la presión que genera el agua o el vapor para así mover el alternador que está solidario con el eje de la turbina. (es decir, están unidos por el mismo eje) Este alternador consta de dos elementos fundamentales; el rotor y el estator.

El rotor está constituido por varias bobinas de cobre que giran al girar el eje de la turbina (Por ello es la parte móvil) El estator (parte fija) está constituido por unos imanes que generan un campo magnético a su alrededor. Según las leyes del electromagnetismo, cuándo hacemos girar bobinas de cobre en el seno de un campo magnético se genera corriente eléctrica en los bornes de dichas bobinas y de ésta forma conseguimos generar la corriente eléctrica alterna que posteriormente llega a nuestras casas. (Ya veremos más adelante que existe otro tipo de corriente eléctrica que se llama continua y que tiene características diferentes a la alterna)

Realmente esta máquina presenta dos modos de funcionamiento: Como generador eléctrico; introduciendo movimiento en el eje del rotor de forma que las bobinas giran dentro de un campo magnético, generamos corriente eléctrica (que es el caso que nos atañe). O como motor eléctrico si introducimos una corriente eléctrica en los bornes de las bobinas generamos un movimiento de giro por las mismas leyes del electromagnetismo citadas antes.

¿Qué tipo de centrales eléctricas conoces? Existe una clasificación muy clara:  Centrales eléctricas que utilizan fuentes de energía no renovables, es decir, el combustible que utilizan puede agotarse. –Centrales térmicas de combustión. –Centrales térmicas nucleares.  Centrales eléctricas que utilizan fuentes de energía renovables, es decir, la fuente de energía o combustible que utilizan no se agota nunca. –Centrales hidráulicas. –Centrales eólicas. –Centrales solar térmica. –Central fotovoltaica. –Central térmica de biomasa. –Central geotérmica. –Central mareomotriz.  Veamos como funciona cada una de ellas:

Centrales térmicas de combustión.

 Inconvenientes y riesgos: Emisiones contaminantes a la atmósfera (SO2, NO2,,) que generan lluvia ácida. Emisión de CO2 que provoca efecto invernadero. Fuente de energía (combustibles (carbón, fuel, gas) son no renovables).  Ventajas: Presentan gran rendimiento y generan mucha potencia más de 1500 MW. En Galicia tenemos una de estas centrales térmicas de combustión en As Pontes, A Coruña. Es la central de ENDESA (empresa nacional de electricidad S.A) En el siguiente enlace puedes ver una animación del funcionamiento de esta central

Centrales térmicas nucleares.

 Inconvenientes y riesgos: Se generan residuos radioactivos muy difíciles de eliminar. En caso de accidente las consecuencias son muy graves debido a la radioactividad.  Ventajas: Tiene un gran rendimiento y genera una gran potencia. Puede generar más de 1000 MW. Esta es la fotografía de una central nuclear y en el siguiente enlace puedes ver su funcionamiento.

Central hidráulica

 Inconvenientes y riesgos: Desaparición de la flora y fauna autóctona por la inundación de la zona. Riesgo de desbordamiento o rotura de la presa.  Ventajas: Fuente de energía limpia y renovable. En el siguiente enlace podemos ver su funcionamiento:

Centrales eólicas

Inconvenientes: la fuente de energía es aleatoria y tiene bajo rendimiento. Ventajas: Utiliza una fuente de energía renovable y que no contamina aunque si causa impacto visual y sonoro. Puedes ver su funcionamiento en el siguiente enlace:

Central solar térmica  Esta central utiliza unos espejos para reflejar los rayos del sol y concentrarlos en un punto de la torre donde se encuentra la caldera (ver foto). Como consecuencia, el líquido que se encuentra en la caldera se calienta y es transportado a un generador de vapor en el que transmite ese calor a un circuito de agua. Esta agua se transforma en vapor a presión que es el encargado de mover los álabes de la turbina que a su vez acciona el alternador y genera la corriente eléctrica.

 Inconvenientes y riesgos: tiene bajo rendimiento y es aleatoria. Puede provocar quemaduras.  Ventajas: la fuente de energía (sol) es renovable y limpia. Presenta la posibilidad de autoconsumo con la instalación en las viviendas de colectores solares para generar agua caliente.

Aquí podemos ver el funcionamiento:

Central fotovoltaica  Este tipo de central transforma la energía de la radiación del sol en energía eléctrica. Consta de unos paneles solares de silicio (material semiconductor) que tiene la propiedad de generar corriente eléctrica continua al incidir los rayos solares sobre el. También para suministrar corriente a la red eléctrica.

Inconvenientes y riesgos: La instalación es muy costosa y la potencia generada es baja. La fuente de energía es aleatoria, la cantidad de insolación (luz solar) depende de la zona. Ventajas: La fuente de energía es limpia, no contamina y es renovable.  En el siguiente enlace podemos ver su funcionamiento:

Puede utilizarse para generar corriente eléctrica en una vivienda

Otros ejemplos de aplicaciones de la energía solar fotovoltaica:

Central térmica de biomasa

Inconvenientes y riesgos: Presenta los mismos que la térmica de combustibles fósiles ya que genera gases de efecto invernadero CO2 Ventajas: utiliza una fuente de energía renovable que es la biomasa.  En este enlace podemos ver el funcionamiento de la central:

Central geotérmica  Este tipo de central eléctrica aprovecha el calor del agua subterránea para producir energía eléctrica. Extrayendo esa agua a altas temperaturas del subsuelo la hacemos pasar por un intercambiador de calor para calentar el agua de otro circuito cerrado cuya agua se convertirá en vapor a presión que moverá las turbinas y estas a su vez el alternador que producirá corriente eléctrica para suministrar a la red. Inconvenientes: Alto costo de perforación para la extracción del agua. Escasez de yacimientos. Ventajas: Fuente de energía limpia, renovable y no es aleatoria sino que ofrece un flujo constante todo el año independientemente de la estación.

Aquí tenemos un esquema de su funcionamiento y una fotografía de una central geotérmica.

Este tipo de energía también se puede aprovechar para sistema de calefacción en las viviendas.

Aquí vemos como surge el agua caliente del interior de la tierra en forma de geiser en el volcán Timanfaya, Lanzarote. Y también como se Puede aprovechar ese calor para cocinar.

Central mareomotriz  Una central mareomotriz aprovecha las mareas para generar energía eléctrica. Consta de un dique de contención que contiene en su interior canalizaciones para permitir el paso del agua durante las subidas y bajadas de las mareas y también contiene las salas de máquinas donde está el grupo turbina-alternador indispensable en cualquier central para generar la corriente eléctrica.

Su funcionamiento es el siguiente: al subir la marea las canalizaciones del dique permiten la entrada del agua. Una vez se da la pleamar las compuertas del dique se cierran para impedir que el agua almacenada salga.

Cuando la marea baja, se abren las compuertas de forma que todo el agua almacenada pase a través de la turbina moviendo sus álabes y haciendo girar el alternador generando éste la corriente eléctrica. Cuando la marea baja, se abren las compuertas de forma que todo el agua almacenada pase a través de la turbina moviendo sus álabes y haciendo girar el alternador generando éste la corriente eléctrica.

 Inconvenientes: Solo produce energía durante unas horas al día (cuando la marea está baja). No es posible ubicarla en cualquier zona costera ya que debe existir una gran diferencia de altura entre pleamar y bajamar. Es necesario inundar una gran zona lo que provoca impacto ambiental.  Ventajas: es una energía limpia ya que no genera residuos y renovable.

¿CÓMO SE TRANSPORTA Y DISTRIBUYE LA ENERGÍA ELÉCTRICA?  Normalmente las centrales eléctricas suelen encontrarse lejos de las zonas de consumo de la energía (industrias y núcleos de población.) Para poder transportar esta energía es necesario construir una red de distribución. Debido a que el transporte de la corriente eléctrica a través de las líneas produce calor (efecto Joule) y eso conlleva la pérdida de energía, es necesario bajar la intensidad de la corriente y con ello elevar la tensión de la misma. Con este fin se utilizan los transformadores (o trafos) elevadores de la tensión que pueden elevar ésta desde los 20 o 30KV (kilovoltios) a los que se genera en la central hasta los 200 o 400 KV a los que se transporta por la línea de alta tensión.  Una vez que se aproximan las líneas a los núcleos de población, es necesario disminuir la tensión para que no sea tan peligrosa. Esto se hace en los transformadores (o trafos) reductores de la tensión donde los valores pueden disminuir hasta los 60 o 15 KV. Este tramo se denomina línea de distribución de media tensión. Finalmente vuelven a disminuirse estos valores a 380 o 400 V en la línea de distribución de baja tensión para suministro de corriente trifásica en industrias y 240 V de corriente monofásica para las viviendas.

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