¿Cómo funcionan los generadores termoeléctricos? – Ciencia al desnudo
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La energía térmica renovable es la tecnología de recolección de energía térmica de una fuente de energía renovable para su uso inmediato o para su almacenamiento en una batería térmica para su uso posterior. La forma más popular de energía térmica renovable es el sol y la energía solar se recoge mediante colectores solares para calentar agua, edificios, piscinas y diversos procesos. Otro ejemplo de energía térmica renovable es un sistema geotérmico o de bomba de calor geotérmica (GHP), en el que la energía térmica almacenada en el suelo durante el verano se extrae de la tierra para calentar un edificio en otra estación. Este sistema de ejemplo es “renovable” porque la fuente de energía térmica excedente es un proceso que se repite de forma fiable cada temporada de verano.
La energía solar se ha utilizado durante siglos para calentar viviendas y producir agua caliente antes de que se descubriera el gas natural de bajo coste. Ganó atención durante y después del embargo petrolero de 1973, cuando los ingenieros investigaron formas de producir energía térmica a partir de una fuente renovable en lugar de combustibles fósiles.
La historia de la utilización del suelo como fuente de calor es más reciente y ha cobrado protagonismo en los últimos años, especialmente en las zonas rurales donde la calefacción por gas natural puede no estar disponible. La corteza exterior de la Tierra es una batería térmica que mantiene una temperatura media que es la misma que la temperatura media del aire en ese lugar. Esta “temperatura media del suelo” es una combinación en equilibrio de la ganancia solar del sol, la ganancia térmica del núcleo de la tierra y la pérdida de calor por conducción, evaporación y radiación. El gráfico de la derecha muestra un mapa de la “temperatura media del suelo” en lugares de Estados Unidos[1].
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Mientras el campo de la termoelectricidad sigue desarrollándose, el mundo académico sigue debatiendo su aplicabilidad a gran escala. Las principales preocupaciones giran en torno a su baja eficiencia de conversión de energía (5-10%), en comparación con la fotovoltaica (hasta el 46%), y al impacto medioambiental de los materiales comúnmente utilizados (por ejemplo, Bi2Te3, PbTe). Aunque menos examinados, otros campos como la fotoelectroquímica y la catálisis han sufrido inconvenientes similares. A la luz de los recientes avances, se plantea la cuestión de si la introducción de dispositivos híbridos que combinen esas fuentes de energía renovables es preferible a los actuales esfuerzos divididos. Varios artículos nuevos aportan argumentos a favor de este enfoque combinado, con un rendimiento del 16% para una célula de división de agua triboeléctrica- termoeléctrica-fotovoltaica.
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La energía térmica renovable es la tecnología de captación de energía térmica de una fuente de energía renovable para su uso inmediato o para su almacenamiento en una batería térmica para su uso posterior. La forma más popular de energía térmica renovable es el sol y la energía solar se recoge mediante colectores solares para calentar agua, edificios, piscinas y diversos procesos. Otro ejemplo de energía térmica renovable es un sistema geotérmico o de bomba de calor geotérmica (GHP), en el que la energía térmica almacenada en el suelo durante el verano se extrae de la tierra para calentar un edificio en otra estación. Este sistema de ejemplo es “renovable” porque la fuente de energía térmica excedente es un proceso que se repite de forma fiable cada temporada de verano.
La energía solar se ha utilizado durante siglos para calentar viviendas y producir agua caliente antes de que se descubriera el gas natural de bajo coste. Ganó atención durante y después del embargo petrolero de 1973, cuando los ingenieros investigaron formas de producir energía térmica a partir de una fuente renovable en lugar de combustibles fósiles.
La historia de la utilización del suelo como fuente de calor es más reciente y ha cobrado protagonismo en los últimos años, especialmente en las zonas rurales donde la calefacción por gas natural puede no estar disponible. La corteza exterior de la Tierra es una batería térmica que mantiene una temperatura media que es la misma que la temperatura media del aire en ese lugar. Esta “temperatura media del suelo” es una combinación en equilibrio de la ganancia solar del sol, la ganancia térmica del núcleo de la tierra y la pérdida de calor por conducción, evaporación y radiación. El gráfico de la derecha muestra un mapa de la “temperatura media del suelo” en lugares de Estados Unidos[1].
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Hoy vamos a hablar del tipo de energía que se genera a partir de la combustión de los combustibles fósiles y que hacen las centrales eléctricas. Se trata de la energía termoeléctrica. Entre los principales combustibles fósiles que se utilizan tanto líquidos como gaseosos tenemos el carbón, el petróleo, el gas natural, la nafta y la biomasa. Es un tipo de energía que representa el 80% de la electricidad que se consume en el mundo.
Es un tipo de energía que utiliza el calor para generar electricidad. Su mecanismo es muy similar al de otras instalaciones termoeléctricas. Sin embargo, la forma de poner en marcha el mecanismo es diferente. El mecanismo principal de la energía termoeléctrica se basa en utilizar el calor para poder aumentar la temperatura de un fluido. En la mayoría de los casos el fluido utilizado es el agua. Una vez que el agua se ha evaporado, el vapor se utiliza para mover una turbina que comienza a girar. De este modo, la energía térmica se transforma en energía cinética.
La turbina que comienza a moverse está conectada a un generador que puede producir electricidad gracias al movimiento. La energía del vapor se ha utilizado a lo largo de la historia y por eso la energía termoeléctrica está muy extendida en todo el mundo.