Central termoeléctrica

Una central termoeléctrica es una instalación que genera energía eléctrica a partir de la combustión de combustibles fósiles, como el carbón, el petróleo o el gas natural, aunque también puede utilizar fuentes de energía renovable, como la biomasa o el biogás. Estas centrales son uno de los pilares fundamentales de la generación de electricidad a nivel mundial debido a su capacidad para producir grandes cantidades de energía de manera continua.

¿Cómo funciona una central termoeléctrica?

El funcionamiento de una central termoeléctrica se basa en un proceso llamado ciclo termodinámico que consta de los siguientes pasos:

El combustible se quema en una caldera, generando calor.
Ese calor se utiliza para calentar agua y producir vapor a alta presión.
El vapor se dirige hacia una turbina, donde su energía se convierte en energía mecánica al hacerla girar.
La turbina está conectada a un generador eléctrico, que convierte la energía mecánica en energía eléctrica.
El vapor de la turbina se enfría y se condensa en un condensador, volviendo a su estado líquido.
El agua condensada se recoge y se bombea de nuevo hacia la caldera, reiniciando el ciclo.
La electricidad generada pasa por un transformador que eleva su tensión, facilitando su transporte y reduciendo las pérdidas por efecto Joule, que es el fenómeno por el cual la energía eléctrica se convierte en calor cuando una corriente de electrones circula a través de un material conductor.

Este proceso de generación de electricidad puede ser muy contaminante si se utilizan combustibles fósiles, ya que emite grandes cantidades de dióxido de carbono y otros gases de efecto invernadero.

Este esquema es común a todas las centrales convencionales, con independencia del combustible. Lo que varía es su tratamiento previo: el carbón debe triturarse, el fueloil ha de calentarse y el gas natural llega directamente por gasoducto (o mediante regasificación de GNL), sin necesidad de almacenamiento. Gracias a este proceso continuo, estas centrales operan como energía de base, suministrando electricidad de forma estable las 24 horas del día.

Partes principales de una central termoeléctrica

Una central termoeléctrica convencional está compuesta principalmente por los siguientes elementos:

Caldera: espacio donde se quema el combustible y la energía química se transforma en calor, usado para convertir el agua en vapor.
Serpentines: tuberías interiores de la caldera por las que circula el agua, donde se produce el intercambio de calor con los gases de combustión.
Turbina de vapor: recibe el vapor a alta presión y, mediante sus cuerpos de alta, media y baja presión, transforma esa energía en energía mecánica de rotación.
Generador o alternador: conectado al eje de la turbina, convierte la energía mecánica en energía eléctrica mediante inducción electromagnética.
Condensador: enfría el vapor saliente de la turbina y lo devuelve a estado líquido para reiniciar el ciclo.
Transformador: eleva la tensión de la electricidad generada para su transporte eficiente por la red.
Chimenea y sistemas de depuración: dispersan los gases de combustión y reducen la emisión de partículas, óxidos de nitrógeno y óxidos de azufre.

Tipos de centrales termoeléctricas

Existen distintos tipos de centrales termoeléctricas:

Centrales de ciclo convencional: son las más comunes, utilizan una caldera para generar vapor y una turbina de vapor para generar electricidad.
Centrales de ciclo combinado: aprovechan tanto el vapor como los gases de escape de una turbina de gas, para aumentar la eficiencia energética.
Centrales termoeléctricas nucleares: producen energía térmica mediante reacciones de fisión nuclear en un reactor en lugar de combustión.
Centrales termoeléctricas que utilizan energías renovables: se sirven de fuentes como la biomasa, la energía solar concentrada o la geotermia, que ofrecen la ventaja de ser más sostenibles y mucho menos contaminantes.
Centrales solares termoeléctricas: no queman combustible, sino que concentran la radiación solar mediante espejos para calentar un fluido térmico (aceite sintético o sales fundidas) que genera el vapor. Según cómo concentran esa radiación, se distinguen las centrales de torre solar (heliostatos orientados a un receptor en altura), las cilindro-parabólicas (espejos en forma de canal) y las de disco parabólico (reflector que enfoca en un único punto). Su gran ventaja es el almacenamiento térmico en sales fundidas, que permite generar electricidad incluso sin sol directo.

Ventajas y contrapartidas de las centrales termoeléctricas

Las centrales termoeléctricas brindan diversas ventajas, estas son las principales:

El coste relativamente bajo de construcción y explotación en comparación con otras tecnologías.
La capacidad de generar electricidad de forma continua e independiente de las condiciones meteorológicas.
La posibilidad de aprovechar el calor residual en procesos de calefacción o usos industriales (cogeneración).

Como contrapartidas, destacan:

Dependencia, en muchos casos, de combustibles fósiles cuyo impacto ambiental es considerable.
Elevados costes operativos, al estar sujetas a la volatilidad de los precios de estos combustibles, cuya disponibilidad es limitada con respecto a la demanda.

Eficiencia e impacto ambiental de las centrales termoeléctricas

La eficiencia de una central termoeléctrica depende en gran medida de su tecnología: mientras que las centrales de ciclo convencional alcanzan rendimientos de entre el 35 % y el 40 %, las centrales de ciclo combinado pueden superar el 55 %-60 % gracias al aprovechamiento conjunto del vapor y de los gases de escape de la turbina de gas.

En cuanto al impacto ambiental, las centrales que emplean combustibles fósiles emiten dióxido de carbono (CO₂), óxidos de nitrógeno (NOx), dióxido de azufre (SO2), monóxido de carbono (CO) y partículas en suspensión, contribuyendo al efecto invernadero y al cambio climático.

Las emisiones de CO₂ varían según el combustible utilizado: se estima que el carbón genera aproximadamente 1 kg de CO₂ por kWh producido; el fueloil unos 0,70 kg/kWh; el gas natural en ciclo convencional 0,68 kg/kWh y el gas natural en ciclo combinado, gracias a su mayor eficiencia, apenas 0,35-0,54 kg/kWh.

Para reducir el impacto ambiental que generan, las centrales que se sirven de combustibles fósiles incorporan elementos como:

Filtros de partículas.
Sistemas de desulfuración y desnitrificación.
Chimeneas de gran altura que favorecen la dispersión de los gases.

También debe considerarse el impacto térmico de la refrigeración, que puede elevar la temperatura de ríos y mares si no se gestiona adecuadamente.

En contraste, las centrales que emplean energías renovables como biomasa, solar concentrada o geotermia, reducen sensiblemente estas emisiones y representan una alternativa más sostenible dentro del mix energético.