Central Eléctrica: Que son? (& os tipos de centrais eléctricas)

Que é unha central eléctrica?

Unha central eléctrica (tamén coñecida como central de enerxía ou central xeradora de enerxía) é unha localización industrial que se utiliza para a xeración e distribución de enerxía eléctrica a gran escala. Muitas centrais eléctricas contén un ou máis xeradores, unha máquina rotativa que converte a potencia mecánica en corrente eléctrica trifásica (estes tamén son coñecidos como alternador). O movemento relativo entre un campo magnético e un conductor eléctrico crea unha corrente eléctrica.

Xeralmente están situadas en rexións suburbanas ou a varios quilómetros das cidades ou centros de carga, debido ás súas necesidades como a gran cantidade de terreo e auga, xunto con varias restricións operativas como a eliminación de residuos, etc.

Por esta razón, unha central xeradora de enerxía non só debe preocuparse pola xeración eficiente de enerxía, senón tamén na transmisión desta enerxía. É por iso que as centrais eléctricas adoitan ir acompañadas de estacións de interruptores de transformadores. Estas estacións aumentan o voltaxe de transmisión da enerxía, o que permite ser transmitida de forma máis eficiente a lonxe distancia.

A fonte de enerxía utilizada para facer rodar o eixo do xerador varía amplamente e depende principalmente do tipo de combustible utilizado. A elección do combustible dicta o que chamamos a central eléctrica, e así é como se clasifican os diferentes tipos de centrais eléctricas.

Tipo de Centrais Eléctricas

Os diferentes tipos de centrais eléctricas clasifícanse dependendo do tipo de combustible utilizado. Para a xeración de enerxía a gran escala, térmicas, nucleares e hidroeléctricas son as máis eficientes. Unha central xeradora de enerxía pode clasificarse en xeral nos tres tipos mencionados. Vexamos estes tipos de centrais en detalle.

Central Térmica

Unha central térmica ou central térmica a carbón é, ata a data, o método máis convencional de xerar enerxía eléctrica con unha eficiencia razonablemente alta. Utiliza o carbón como combustible principal para ferir a auga dispoñible a vapor supercalentado para impulsar a turbina de vapor.

A turbina de vapor acoplase entón mecanicamente ao rotor dun alternador, a rotación do cal resulta na xeración de enerxía eléctrica. Xeralmente en India, usa-se carbón betuminoso ou carbón marrón como combustible da caldera, que ten un contido volátil que varía dende o 8% ata o 33% e un contido de cinzas dende o 5% ata o 16%. Para mellorar a eficiencia térmica da planta, o carbón úsase na caldera na súa forma pulverizada.

Nunha central térmica a carbón, obtense vapor a moi alta presión dentro da caldeira de vapor queimando o carbón pulverizado. Este vapor supercaléntase entón no supercalentador a unha temperatura extremadamente alta. Este vapor supercalentado déixase entrar na turbina, xa que as pás da turbina rodan debido á presión do vapor.

A turbina acoplase mecanicamente co alternador de xeito que o seu rotor roda coa rotación das pás da turbina. Despois de entrar na turbina, a presión do vapor cae de súpeto, provocando un aumento correspondente no volume do vapor.

Despois de impartir enerxía aos rotores da turbina, fai que o vapor pase fóra das pás da turbina ao condensador de vapor da turbina. No condensador, circula auga fría a temperatura ambiente coa axuda dunha bomba, o que leva á condensación do vapor húmido a baixa presión.

Entón este auga condensada fornece a un calentador de auga a baixa presión onde o vapor a baixa presión aumenta a temperatura deste auga de alimentación, que se calienta de novo a alta presión. Isto resume a metodoloxía básica de traballo dunha central térmica.

Vantaxes das Centrais Térmicas

• O combustible utilizado, isto é, o carbón, é bastante barato.

• O custo inicial é menor comparado con outras centrais xeradoras.

• Require menos espazo comparado con as centrais hidroeléctricas.

Desvantaxes das Centrais Térmicas

• Contamina a atmosfera debido á produción de humo e gases.

• O custo de funcionamento da central é maior que o dunha central hidroeléctrica.

Central Nuclear

As centrais nucleares son similares ás térmicas en máis dun aspecto. No entanto, a excepción aquí é que elementos radioactivos como o uranio e o torio usanse como combustible principal no lugar do carbón. Ademais, nunha central nuclear, o forno e a caldeira substitúense polo reactor nuclear e as tubas intercambiadoras de calor.

Para o proceso de xeración de enerxía nuclear, os combustibles radioactivos fanse pasar por unha reacción de fisión dentro dos reactores nucleares. A reacción de fisión, propaga como unha reacción en cadea controlada e vai acompañada dunha cantidade inprecedente de enerxía producida, que manifiéstase na forma de calor.

Este calor transférise entón ao auga presente nas tubas intercambiadoras de calor. Como resultado, prodúcese vapor supercalentado a unha temperatura moi alta. Unha vez completado o proceso de formación de vapor, o proceso restante é exactamente igual ao dunha central térmica, xa que este vapor impulsará as pás da turbina para xerar electricidade.

Central Hidroeléctrica

Nas centrais hidroeléctricas, a enerxía da auga que cae utilízase para impulsar a turbina que, por sua vez, move o xerador para producir electricidade. A auga que chove sobre a superficie da terra ten enerxía potencial respecto aos océanos cara aos que flue. Esta enerxía convértese en traballo de eixe onde a auga cae a través dunha altura apreciable. Polo tanto, a potencia hidráulica é unha enerxía renovable naturalmente dispoñible dada pola ecuación:
P = gρ QH
Onde, g = aceleración debido á gravidade = 9.81 m/seg 2
ρ = densidade da auga = 1000 kg/m3
H = altura de caída da auga.
Esta potencia utilízase para rotar o eixe do alternador, para convertilo en enerxía eléctrica equivalente.
Un punto importante a notar é que as centrais hidroeléctricas teñen unha capacidade moito menor comparada coas térmicas ou nucleares.

Por esta razón, as centrais hidroeléctricas adoitan utilizarse en horarios con centrais térmicas, para servir a carga durante as horas de máximo consumo. De algún modo, axudan ás centrais térmicas ou nucleares a entregar enerxía de forma eficiente durante períodos de máxima demanda.

Vantaxes da Central Hidroeléctrica

• Non require combustible, a auga úsase para a xeración de enerxía eléctrica.

• É unha xeración de enerxía limpa e ordenada.

• A construción é simple, require menos mantemento.

• Tamén axuda na regadio e no control de inundacións.

Desvantaxes da Central Hidroeléctrica

• Implica un alto custo inicial debido á construción da presa.

• A dispoñibilidade de auga depende das condicións meteorolóxicas.

• Require un alto custo de transmisión xa que a central está situada en zonas montañosas.

Tipo de Xeración de Enerxía

Como se mencionou anteriormente, dependendo do tipo de combustible utilizado, as centrais xeradoras de enerxía así como os tipos de xeración de enerxía clasifícanse. Polo tanto, as 3 principais clasificacións para a produción de enerxía a gran escala son:

1. Xeración de enerxía térmica

2. Xeración de enerxía nuclear

3. Xeración de enerxía hidroeléctrica