Ecuación de potencia de una turbina de gas
Un generador eléctrico es un dispositivo que convierte una forma de energía en electricidad. Hay muchos tipos diferentes de generadores eléctricos. La mayor parte de la electricidad que se genera en el mundo procede de generadores basados en el descubrimiento del científico Michael Faraday en 1831 de que mover un imán dentro de una bobina de alambre hace (induce) que fluya una corriente eléctrica por el alambre. Fabricó el primer generador de electricidad llamado disco de Faraday, que funciona a partir de esta relación entre magnetismo y electricidad y que condujo al diseño de los generadores electromagnéticos que utilizamos hoy en día.
Los generadores electromagnéticos utilizan un electroimán -un imán producido por la electricidad- y no un imán tradicional. Un generador electromagnético básico tiene una serie de bobinas aisladas de alambre que forman un cilindro estacionario -llamado estator- que rodea un eje electromagnético -llamado rotor-. Al girar el rotor, fluye una corriente eléctrica en cada sección de la bobina de alambre, que se convierte en un conductor eléctrico independiente. Las corrientes de las secciones individuales se combinan para formar una gran corriente. Esta corriente es la electricidad que circula desde los generadores hasta los consumidores a través de las líneas eléctricas. Los generadores electromagnéticos accionados por motores cinéticos (mecánicos) son responsables de casi toda la generación de electricidad en Estados Unidos.
Turbina de gas siemens
Un generador eléctrico es un dispositivo que convierte una forma de energía en electricidad. Hay muchos tipos diferentes de generadores eléctricos. La mayor parte de la electricidad que se genera en el mundo procede de generadores basados en el descubrimiento del científico Michael Faraday en 1831 de que mover un imán dentro de una bobina de alambre hace (induce) que fluya una corriente eléctrica por el alambre. Fabricó el primer generador de electricidad llamado disco de Faraday, que funciona a partir de esta relación entre magnetismo y electricidad y que condujo al diseño de los generadores electromagnéticos que utilizamos hoy en día.
Los generadores electromagnéticos utilizan un electroimán -un imán producido por la electricidad- y no un imán tradicional. Un generador electromagnético básico tiene una serie de bobinas aisladas de alambre que forman un cilindro estacionario -llamado estator- que rodea un eje electromagnético -llamado rotor-. Al girar el rotor, fluye una corriente eléctrica en cada sección de la bobina de alambre, que se convierte en un conductor eléctrico independiente. Las corrientes de las secciones individuales se combinan para formar una gran corriente. Esta corriente es la electricidad que circula desde los generadores hasta los consumidores a través de las líneas eléctricas. Los generadores electromagnéticos accionados por motores cinéticos (mecánicos) son responsables de casi toda la generación de electricidad en Estados Unidos.
Animación de turbinas de gas
La transición energética de Alemania exige que el sistema de suministro de energía se diseñe de forma que sea respetuoso con el clima y el medio ambiente y que se reduzca la dependencia de las importaciones energéticas. Al mismo tiempo, el suministro energético debe seguir siendo asequible y fiable. En el mercado de la electricidad, esto significa que para 2035 la electricidad producida a partir de fuentes de energía renovables debe aumentar hasta el 55-60% (objetivo para 2050: 80%). Al mismo tiempo, de aquí a 2050, las emisiones de gases de efecto invernadero se reducirán en un 80-95 por ciento, en comparación con los niveles de 1990.
Debido a la gran variabilidad de la producción de las fuentes de energía renovables, en particular la eólica y la fotovoltaica, sigue siendo necesario que casi toda la capacidad de generación garantizada necesaria (2030: más del 80 por ciento; 2050: 75 por ciento) proceda de centrales eléctricas convencionales. Además, para reducir las emisiones, en 2020 el 25% de la producción de electricidad deberá proceder de la producción combinada de calor y electricidad (cogeneración).
Teniendo en cuenta estas limitaciones, es crucial que se produzca un aumento constante de la eficiencia de la conversión energética y del uso de combustibles alternativos, minimizando al mismo tiempo las emisiones contaminantes y de dióxido de carbono. Además, para garantizar una integración eficaz de la producción de energías renovables, las centrales eléctricas convencionales deben aumentar considerablemente su flexibilidad mediante una reducción de la carga parcial mínima y un aumento de las tasas de cambio de carga permitidas.
Turbina de gas de ciclo abierto
Las centrales de gas natural generan electricidad quemando gas natural como combustible. Hay muchos tipos de centrales de gas natural, todas las cuales generan electricidad, pero con fines distintos. Todas las centrales de gas natural utilizan una turbina de gas; se añade gas natural, junto con una corriente de aire, que se quema y se expande a través de esta turbina haciendo que un generador haga girar un imán, produciendo electricidad. Este proceso genera calor residual, debido a la segunda ley de la termodinámica. Algunas centrales de gas natural utilizan también este calor residual, que se explica a continuación.
Las centrales de gas natural son baratas y rápidas de construir. También tienen una eficiencia termodinámica muy alta en comparación con otras centrales eléctricas. La combustión de gas natural produce menos contaminantes como NOx, SOx y partículas que el carbón y el petróleo[2]. Por otro lado, las centrales de gas natural tienen unas emisiones significativamente más altas que una central nuclear. Esto significa que la calidad del aire tiende a mejorar (es decir, se reduce el smog) cuando se pasa de las centrales de carbón a las de gas natural, pero la energía nuclear contribuye aún más a mejorar la calidad del aire.