GENERACIÓN, TRANSPORTE Y DISTRIBUCIÓN DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA
En tanto, la energía eléctrica es una energía capaz de transformarse en muchísimas otras formas de energía como ser: la energía luminosa, la energía térmica y la energía mecánica.
El proceso funciona de la siguiente manera…la energía eléctrica se transformará en corriente eléctrica por medio de un cable conductor metálico por la diferencia de potencial que un generador esté en ese momento aplicando en sus extremos. Por tanto, cada vez que accionamos un interruptor de cualquier aparato lo que sucede es el cierre de un circuito eléctrico, generándose el pertinente movimiento de electrones a través del cable conductor, las cargas que se irán desplazando forman parte de los átomos.
Es importante tener en cuenta que la energía eléctrica puede generarse de múltiples formas y reflejarse en un dinamo si se trata de una corriente de carácter continuo o en un alternador cuando se trate de corrientes alternas.
Una de las formas de obtener energía eléctrica es a través de la luz solar, valiéndose de paneles especiales que son de público conocimiento. Esta técnica existe desde hace décadas, y se ha usado en distintos ámbitos
Por otro lado, son muchas las casas que se abastecen de energía proveniente del sol para generar electricidad y, aunque algunos intenten ocultarlo o negarlo, esto es posible desde hace ya mucho tiempo.
¿Cómo se genera la energía eléctrica?
La energía eléctrica tiene las cualidades de fácil generación y distribución hasta los consumidores. También por su fácil transformación a otras formas de energía, tales como la térmica, luminosa, mecánica entre otras. El rápido desarrollo del aprovechamiento de la energía eléctrica estimuló a la construcción de grandes plantas generadoras capaces de convertir la energía mecánica, obtenida mediante otras fuentes de energía primaria en energía eléctrica, constituyendo el primer escalón del Sistema de suministro eléctrico.
1. Generación.
La energía eléctrica se obtiene en las centrales de generación, las cuales están determinadas por la fuente de energía que se utiliza para mover el motor. A su vez, estas fuentes de energías pueden ser renovables o no.
En el grupo de las renovables se encuentran:
a. las centrales hidráulicas (hacen uso de la fuerza mecánica del agua
b. eólicas (viento)
c. solares (sol)
d. de biomasa (quema de compuestos orgánicos de la naturaleza como combustible). Cada una de estas fuentes indicadas se pueden regenerar de manera natural o artificial.
En el grupo de las no renovables se encuentran:
Es decir, aquellas que tienen un uso ilimitado en el planeta y cuya velocidad de consumo es mayor que la de su regeneración. En esta segunda formación se agrupan:
a. las centrales térmicas o termoelectricas (se produce electricidad a partir de recursos limitados como el carbón, el petróleo, gas natural y otros combustibles fósiles)
b. las nucleares (a través de fisión y fusión nuclear).
Centrales hidroeléctricas
En el siguiente video podrás ver como funciona una central hidroeléctrico:
Una central hidroeléctrica es aquella en la que la energía potencial del agua almacenada en un embalse se transforma en la energía cinética necesaria para mover el rotor de un generador, y posteriormente transformarse en energía eléctrica. Por ese motivo, se llaman también centrales hidráulicas. Las centrales hidroeléctricas se construyen en los cauces de los ríos, creando un embalse para retener el agua. Para ello se construye un muro grueso de piedra, hormigón u otros materiales, apoyado generalmente en alguna montaña. El agua fluye por una tubería de descarga a la sala de máquinas de la central, donde mediante 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:
a. 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 que puede mover las turbinas, además de las características de las turbinas y de los generadores.
b. La energía garantizada en un lapso determinado, generalmente un año, que es función del volumen útil del embalse, de la pluviometría anual y de la potencia instalada.
En China se encuentra la mayor central hidroeléctrica del mundo (la Presa de las "Tres Gargantas"), con una potencia instalada de 22.500 MW. La segunda es la Represa de "Itaipú" (que pertenece a Brasil y Paraguay ), con una potencia instalada de 14.000 MW repartida en 20 turbinas de 700 MW cada una.
Las Centrales mareomotrices utilizan el flujo y reflujo de las mareas. En general, pueden ser útiles en zonas costeras donde la amplitud de la marea sea amplia y las condiciones morfológicas de la costa permitan la construcción de una presa que corte la entrada y salida de la marea en una bahía. Se genera energía tanto en el momento del llenado como en el momento del vaciado de la bahía. Actualmente se encuentra en desarrollo la explotación comercial de la conversión en electricidad del potencial energético que tiene el oleaje del mar, en las llamadas centrales undimotrices.
Central Eólica
La energía eólica se obtiene del viento, es decir, de la energía cinética generada por efecto de las corrientes de aire o de las vibraciones que 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 energía. En la actualidad se usan aerogeneradores para generar electricidad, especialmente en áreas expuestas a vientos frecuentes, como zonas costeras, alturas montañosas o islas.
Este tipo de energía, al igual que la solar o la hidroeléctrica, están fuertemente condicionadas por las condiciones climatológicas, lo que aleatoriza la cantidad de energía generada.
Centrales Solares o fotovoltaica
Una central solar es aquella instalación en la que se aprovecha la radiación solar para producir energía eléctrica.
Se obtiene energía eléctrica a través de Paneles fotovoltaicos formados por dispositivos semiconductores tipo Diodo que al recibir la radiación solar se excitan y provocan saltos electrónicos, generando una pequeña diferencia de potencial entre sus extremos. Este tipo de centrales se instalan en lugares donde el transporte de la energía eléctrica se debería de realizar desde largas distancias, y hasta ahora su empleo es básicamente para iluminación, y algunas aplicaciones domésticas.En las centrales solares que emplean el proceso fototérmico, el calor de la radiación solar calienta un fluido y produce vapor que se dirige hacia la turbina produciendo luego energía eléctrica. El proceso de captación y concentración de la radiación solar se efectúa en unos dispositivos llamados Helióstatos, que actúan automáticamente para seguir la variación de la orientación del sol respecto a la tierra.
Centrales termoeléctricas
Una central termoeléctrica o central térmica 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.
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.
En las centrales termoeléctricas denominadas de ciclo combinado se usan los gases de la combustión del gas natural para mover una turbina de gas. Como, tras pasar por la turbina, esos gases todavía se encuentran a alta temperatura, se reutilizan para generar vapor que mueve una turbina de vapor. Cada una de estas turbinas impulsa un alternador, como en una central termoeléctrica común.
Planta nuclear
Central Nuclear
Las centrales térmicas que usan combustibles fósiles liberan a la atmósfera Dióxido de carbono (CO2), considerado el principal gas responsable del calentamiento global. También, dependiendo del combustible utilizado, pueden emitir otros contaminantes como Óxidos de azufre (II, IV y VI), Óxidos de nitrógeno, partículas sólidas (polvo) y cantidades variables de residuos sólidos.
Las centrales nucleares pueden contaminar en situaciones accidentales y también generan residuos radiactivos de diversa índole. Una central nuclear es, por tanto, una central térmica en la que actúa como caldera un reactor nuclear. La energía térmica se origina por las reacciones 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. El calor generado en el combustible del reactor y transmitido después a un refrigerante se emplea para producir vapor de agua, que va hacia la turbina, transformándose su energía en energía eléctrica en el alternador.
La fisión nuclear es un proceso por el cual los núcleos de ciertos elementos químicos pesados se fisionan (se rompen) en dos fragmentos por el impacto de una partícula (neutrón), liberando una gran cantidad de energía con la que se obtiene, en la central nuclear, vapor de agua. Una central térmica solar o Central termo–solar es una instalación industrial en la que, a partir del calentamiento de un fluido mediante radiación solar y su uso en un ciclo termodinámico convencional, se produce la potencia necesaria para mover un alternador para generación de energía eléctrica como en una central térmica clásica.
En ellas es necesario concentrar la radiación solar para que se puedan alcanzar temperaturas elevadas, de 300 oC hasta 1000 oC, y obtener así un rendimiento aceptable en el ciclo termodinámico, que no se podría obtener con temperaturas más bajas. La captación y concentración de los rayos solares se hacen por medio de espejos con orientación automática que apuntan a una torre central donde se calienta el fluido, o con mecanismos más pequeños de geometría parabólica. El conjunto de la superficie reflectante y su dispositivo de orientación se denomina helióstato.
En el siguiente video podrás apreciar como se genera la energía nuclear:
2.Transmisión de la energía eléctrica
Una vez que se ha generado la energía eléctrica por alguna de las técnicas precedentes, se procede a dar paso a la fase de transmisión.
Para ello, se envía la energía a las subestaciones ubicadas en las centrales generadoras por medio de líneas de transmisión, las cuales pueden estar elevadas (si se encuentran en torres de sustentación) o subterráneas. Estas líneas de alta tensión trasmiten grandes cantidades de energía y se despliegan a lo largo de distancias considerables
La distribución de la energía eléctrica desde las centrales hasta los centros de consumo se realiza a través de la red de transporte.
Parte de la red de transporte de energía eléctrica son las líneas de transporte. Una línea de transporte es el medio mediante el cual se realiza la transmisión de la energía eléctrica a grandes distancias. Está constituida tanto por el conductor (cables de acero, aluminio o cobre), como por sus elementos de soporte (torres y postes)
3. Distribución de la energía eléctrica
El último paso antes de obtener la electricidad en los hogares es el que corresponde a la distribución. Este sistema de suministro eléctrico tiene como función abastecer de energía desde la subestación de distribución hasta los usuarios finales.
Actualmente, la distribución de la energía eléctrica se realiza mediante corriente alterna, que permite la utilización de los transformadores para elevar y reducir el voltaje. A la salida de la central eléctrica la tensión es de unos 4 000 V y, mediante un transformador elevador, se lleva hasta unos 400 000 V para ser transportada por una línea de alta tensión. En las cercanías de las ciudades se instalan estaciones de transformación con transformadores reductores para bajar la tensión hasta unos 15 kV. En algunos edificios se sitúan subestaciones que pasan la tensión a 380 V para ser utilizada en las viviendas a 220 V
Problemas medioambientales
Hoy en día, los transportes, supermercados, empresas, industrias y la mayor parte de los hogares del mundo dependen del suministro de energía eléctrica. Sin embargo, satisfacer esta demanda global está comenzando a pasar factura al medioambiente del planeta. La generación de energía eléctrica se sigue obteniendo, en gran medida, por la quema de combustibles fósiles (petróleo, gas y carbón). Esta combustión está expulsando a la atmósfera gases contaminantes, como el dióxido de carbono, el cual es considerado por muchos científicos como el responsable del recalentamiento de la Tierra. En este mismo grupo de fuentes de energías no renovables, se encuentran las centrales nucleares, las cuales siguen despertando gran preocupación por el almacenamiento a largo plazo de sus residuos, así como por la posibilidad de que se produzcan accidentes que acarreen la liberación de agentes radioactivos al entorno. Ejemplos como el de Chérnóbil (Ucrania) y Fukushima (Japón) ponen la voz de alarma sobre las graves consecuencias que pueden tener para el medio ambiente y la sociedad. En este sentido, cada vez es más frecuente que los gobiernos de diferentes países comiencen a apostar por el desarrollo de energías renovables como la eólica y solar.
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