Carbón: Fuente de Energía Primaria

El carbón representa cerca del 70% de las reservas energéticas mundiales de combustibles fósiles conocidas actualmente y es la fuente más utilizada en la producción de electricidad a nivel mundial. Su disponibilidad es limitada y su calidad es variable.

Tipos de yacimientos

• A cielo abierto o en superficie.
• En ladera o poco profundo.
• En profundidad, con galerías horizontales.
• En profundidad, con galerías en ángulo.

Clasificación y derivados

• Hulla: Alto poder calorífico (más de 7000 kcal/kg) y elevado porcentaje de carbono (85%). Se emplea en centrales eléctricas y fundiciones de metales.
• Antracita: Es el carbón más antiguo, con más de un 90% de carbono. Arde con facilidad y posee un alto poder calorífico (más de 8000 kcal/kg).
• Coque: Se obtiene calentando la hulla. El resultado es un carbón con un mayor poder calorífico.
• Carbón vegetal: Se obtiene a partir de la madera y puede usarse como combustible.

Combustión e impacto ambiental

Cuando se produce la combustión del carbón, se liberan a la atmósfera elementos contaminantes como el dióxido de azufre (SO2), óxidos de nitrógeno (NO y NO2) y óxidos de carbono (CO y CO2). Estos agentes contribuyen a la lluvia ácida y al efecto invernadero. Actualmente, la tecnología permite eliminar estas emisiones casi en su totalidad, aunque esto provoca un gran aumento en los costes de producción.

Ventajas y desventajas

Ventajas: Gran cantidad de energía de forma cómoda, sencilla y regular; ahorro en el transporte; seguridad en el transporte, almacenamiento y uso.

Desventajas: Extracción peligrosa, recurso no renovable y generación de problemas ambientales tanto en su extracción como en su combustión.

Petróleo: Composición y Procesamiento

Su composición es muy variable según el yacimiento. Su poder calorífico oscila entre las 9000 y 11000 kcal/kg y su proceso de transformación es similar al del carbón.

Yacimientos y transporte

Los yacimientos suelen encontrarse bajo una capa de hidrocarburos gaseosos. Al perforar, la presión de los gases obliga al petróleo a salir a la superficie; a menudo se inyecta agua o gas para incrementar esta presión. Algunos yacimientos alcanzan los 15000 m de profundidad.

Métodos de transporte:

• Oleoductos: Tubos de acero protegidos de 80 cm de diámetro que enlazan yacimientos con refinerías y puertos.
• Petroleros: Buques cuyo espacio de carga está dividido por tabiques formando tanques.
• Transporte por ferrocarril y carretera: Se emplea cuando los métodos anteriores no son rentables, utilizando vagones o camiones cisterna.

Refino del petróleo

El proceso de separación de componentes se realiza en refinerías mediante una torre de fraccionamiento. Los productos se obtienen según su peso, desde los más pesados (en la parte baja) hasta los más ligeros:

• Residuos sólidos (asfalto).
• Aceites pesados.
• Gasóleos, queroseno y gasolinas.
• Gases (butano, propano, etc.).

Ventajas e inconvenientes

Ventajas: Produce energía con buen rendimiento y permite obtener múltiples recursos derivados.

Inconvenientes: Recurso no renovable, peligroso, y su combustión y extracción generan problemas ambientales.

Centrales Térmicas

Una central térmica transforma la energía química de un combustible (gas, carbón, fuel) en energía eléctrica. La energía mecánica necesaria para mover el generador se obtiene a partir del vapor formado al hervir agua en una caldera.

Proceso de generación

1. El combustible se quema en una caldera y el calor generado se transmite al agua.
2. Se calienta el agua líquida bombeada hasta un serpentín.
3. El agua líquida se transforma en vapor húmedo y poco energético.
4. Se sobrecalienta el vapor hasta convertirlo en seco, a altas temperaturas y presiones.
5. El vapor sobrecalentado se libera hacia una turbina, provocando su movimiento a gran velocidad.
6. La turbina, acoplada a un alternador, produce la energía eléctrica.
7. El vapor se condensa en un condensador, refrigerado por agua de un río o del mar, la cual debe enfriarse posteriormente en torres de refrigeración.

Tipos de centrales térmicas

Centrales térmicas de gas natural

Utilizan gas para calentar el sistema. Los gases a altas temperaturas movilizan la turbina y su energía cinética es transformada en electricidad. Reducen el impacto ambiental y mejoran la eficiencia energética, aunque esta no supera el 35%.

Centrales térmicas de ciclo combinado

Combinan un ciclo de gas y un ciclo de vapor. Sus componentes esenciales son la turbina de gas, la caldera de recuperación, la turbina de vapor y el condensador. Permiten un mayor aprovechamiento del combustible, aunque utilizan combustibles de alta calidad y generan emisiones de gases contaminantes.