Producción de energía eléctrica, ¿nucleares no?

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La energía eléctrica forma parte de nuestra sociedad desde hace más de un siglo. La generación de electricidad necesita una fuente de energía primaria, que va desde la procedente de las energías fósiles, como el carbón o el petróleo, hasta las fuentes de energía renovables pasando por la controvertida energía nuclear. Cada una tiene sus ventajas e inconvenientes, tanto desde el punto de vista medioambiental, como desde la perspectiva de eficiencia económica. En este artículo te contamos los principios básicos de la producción de electricidad y de la aportación de las distintas fuentes de energía en el sistema eléctrico español.

Rayo en la torre Eiffel

La electricidad es una forma de energía presente en la naturaleza debida a la carga de los electrones y que se manifiesta debido al desplazamiento de estos. Este desplazamiento es lo que conocemos como corriente eléctrica. Para que se produzca una corriente eléctrica, tiene que haber una diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos y un conductor eléctrico que permita el tránsito de los electrones. La analogía, sería una corriente de agua, que para que se produzca, tiene que haber una diferencia de altura entre dos puntos.

La energía eléctrica puede producirse por procedimientos químicos (por ejemplo, las pilas) o por procedimientos mecánicos (por la rotación de un alternador).

En el primer caso estaríamos hablando de corriente continua. Es decir, que la energía suministrada es constante en el tiempo. Si hablásemos de una batería de 1,5 voltios, el valor medido seguiría siendo permanentemente de 1,5 voltios y sólo el agotamiento de la pila haría que ese valor fuese descendiendo sin alteraciones bruscas.

En el segundo caso, la electricidad es producida por la rotación de un alternador, de tal forma que la electricidad así obtenida, experimenta una variación que sigue un patrón constante y repetitivo (cíclico) en el tiempo. Esto es lo que se conoce como corriente alterna y tiene una variación en el tiempo con forma senoidal.

La energía eléctrica que llega a nuestras casas llega en forma de corriente alterna, debido precisamente a la forma en que se produce. Todos los sistemas comunes de producción de energía eléctrica (a excepción de la solar fotovoltaica), se basan en la rotación de un alternador que transforma energía mecánica en energía eléctrica.

Tras los diversos métodos para producir electricidad, está el Primer principio de la Termodinámica:

La energía no se crea ni se destruye, sólo se transforma en otras formas de energía.

Las centrales hidráulicas hacen uso de la energía potencial existente por la diferencia de altura entre el agua embalsada y las turbinas. El agua es conducida por tuberías, provocando una energía mecánica que hace girar a las turbinas que están unidas por un eje a los alternadores, los cuales producen la electricidad.

En el caso de los parques eólicos, es la energía cinética del viento la que hace que giren las palas de los aerogeneradores. Este giro transforma la energía cinética en energía mecánica, la cual hace que gire el eje del alternador que se encuentra en la góndola del molino, produciendo finalmente electricidad.

Aerogenerador

Las centrales térmicas, hacen uso de la energía calorífica de un combustible, el cual calienta agua hasta el estado de vapor, para después hacerlo pasar por una turbina y transformar una vez más, la energía mecánica en energía eléctrica. Hay muchas variantes de Centrales térmicas, en función del combustible empleado, entre las que se podrían destacar: carbón, gas y gasoil.

Una variante de central térmica, pero que constituye una categoría aparte por la tecnología y combustible empleados, es la central nuclear. Aquí la energía empleada para producir vapor de agua y hacer rotar las turbinas, procede del calor desprendido por una reacción nuclear.

En el caso de las Centrales solares térmicas, la radiación procedente del sol es reflejada por un conjunto de espejos que calientan una torre. Este calor provoca el vapor que hará, de la misma forma descrita con anterioridad, girar el conjunto de alternadores que producirán la electricidad.

Las Centrales solares fotovoltaicas son las únicas que no están basadas en la transformación de energía mecánica en forma de rotación. De hecho, lo que los paneles solares fotovoltaicos producen es electricidad en forma de corriente continua, que deberá ser transformada en unos dispositivos llamados inversores, para poder entregar corriente alterna a la red de distribución.

Solar térmica

También existen otros tipos de centrales, como las basadas en la energía de las mareas, biomasa u otras, pero su aportación al sistema energético es aún testimonial.

El sistema eléctrico está constituido por una combinación de todos los tipos de centrales descritas, lo cual repercute en el coste del recibo de la luz.

El coste por Megavatio/hora (MW/h) viene dado principalmente por la fuente de energía empleada, la inversión necesaria para la infraestructura y los costes de mantenimiento. Por ejemplo, 121 euros para la solar fotovoltáica, 87 euros para la nuclear o 69 euros para la hidráulica. Estos costes son estimados, porque varían en función de la demanda y el precio final del MW/h se fija en subasta.

El factor medioambiental es sin duda el que tiene más impacto en la opinión pública. Aunque no se puede hablar de impacto medioambiental nulo, es evidente que las energías renovables producen cero emisiones y son las menos agresivas con el medio ambiente. Las centrales térmicas por el contrario, son las que más emisiones de gases de efecto invernadero generan, siendo las más contaminantes las que queman carbón. Entre otros, expulsan a la atmósfera ácido sulfúrico y monóxido de carbono.

Las centrales nucleares sin embargo, sólo emiten vapor de agua a la atmósfera, el cual se produce en sus carácterisiticas torres de refrigeración. El principal problema son los residuos radiactivos que tienen una actividad de miles de años y obligan a su almacenamiento en lugares seguros.

Torres de refrigeración

Pero, ¿por qué no emplear sólo renovables? Un motivo es económico. Las renovables (sobre todo la solar) están aún lejos de ser 100% rentables y (la eólica ya menos) han estado hasta ahora subvencionadas.

Otro motivo es que la electricidad no se puede almacenar de manera económica, lo que obliga a que se ha de producir en función de la demanda prevista. Esto conduce a la necesidad de un sistema compuesto con diversos elementos que garanticen las necesidades de potencia, según se van produciendo.

Las centrales nucleares son las más lentas de parar y arrancar, por lo que constiyuyen la base del sistema. En función de la demanda y la disponibilidad para producir (por ejemplo, los molinos no producen sin viento) se van conectando diversos elementos a la red de distribución y transporte.

Ante una situación de gran demanda, el sistema puede requerir potencia de las interconexiones con otros países, por ejemplo Francia (casi toda nuclear) o pueda ceder el excedente de capacidad, por ejemplo a Marruecos.

España es un país con pocos recursos energéticos, distintos a los procedentes de las energías renovables o la nuclear, por lo que para mantener en marcha el sistema tiene una gran dependencia de las importaciones, con gran impacto en el precio de la factura de la luz.

Las decisiones sobre cuál es el mix idóneo de sistemas de generación de electricidad, no se toman con un criterio estrictamente técnico, teniendo un gran peso consideraciones políticas o de opinión pública.

¿Qué opinas sobre el uso de las distintas fuentes de energía? ¿Te parece asumible pagar más por la factura de la luz a cambio de responsabilidad medioambiental?

Archivado en Electricidad, Energía, Mecánica
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