La mejor manera de generar electricidad
La generación de electricidad es el proceso de generación de energía eléctrica a partir de fuentes de energía primaria. Para las empresas del sector eléctrico, es la fase previa a su entrega (transporte, distribución, etc.) a los usuarios finales o a su almacenamiento (utilizando, por ejemplo, el método de almacenamiento por bombeo).
La electricidad no está disponible en la naturaleza, por lo que hay que “producirla” (es decir, transformar otras formas de energía en electricidad). La producción se lleva a cabo en centrales eléctricas (también llamadas “centrales eléctricas”). En la mayoría de los casos, la electricidad se genera en una central eléctrica mediante generadores electromecánicos, impulsados principalmente por motores térmicos alimentados por combustión o fisión nuclear, pero también por otros medios, como la energía cinética del agua que fluye y el viento. Otras fuentes de energía son la solar fotovoltaica y la geotérmica. También existen métodos exóticos y especulativos para recuperar la energía, como los diseños de reactores de fusión propuestos que pretenden extraer directamente la energía de los intensos campos magnéticos generados por las partículas cargadas que se mueven rápidamente generadas por la reacción de fusión (véase la magnetohidrodinámica).
La forma más barata de producir electricidad en casa
Las tres principales categorías de energía para la generación de electricidad son los combustibles fósiles (carbón, gas natural y petróleo), la energía nuclear y las fuentes de energía renovables. La mayor parte de la electricidad se genera con turbinas de vapor que utilizan combustibles fósiles, energía nuclear, biomasa, geotérmica y solar térmica. Otras tecnologías importantes de generación de electricidad son las turbinas de gas, las turbinas hidráulicas, las turbinas eólicas y la energía solar fotovoltaica.
El carbón fue la segunda fuente de energía más importante para la generación de electricidad en Estados Unidos en 2021, alrededor del 22%. Casi todas las centrales eléctricas de carbón utilizan turbinas de vapor. Unas pocas centrales de carbón convierten el carbón en gas para utilizarlo en una turbina de gas para generar electricidad.
El petróleo fue la fuente de menos del 1% de la generación de electricidad en Estados Unidos en 2021. El fuel-oil residual y el coque de petróleo se utilizan en las turbinas de vapor. El fuel-oil destilado se utiliza en los generadores de motores diesel. El fuel residual y los destilados también pueden quemarse en las turbinas de gas.
Las centrales hidroeléctricas produjeron alrededor del 6,3% del total de la generación de electricidad en Estados Unidos y alrededor del 31,5% de la generación de electricidad a partir de energías renovables en 2021.1 Las centrales hidroeléctricas utilizan agua corriente para hacer girar una turbina conectada a un generador.
Formas sencillas de generar electricidad
Entre las energías renovables, el carbón y el gas natural se utilizan para generar electricidad por combustión (energía térmica), el uranio por fisión nuclear (energía nuclear), para utilizar su calor para hervir el agua y hacer girar la turbina de vapor.
Entre las energías renovables, la luz del sol se convierte directamente en electricidad (fotovoltaica), la energía de rotación del viento se convierte en electricidad (energía eólica), la rueda de agua giratoria por el agua corriente para generar (hidroeléctrica). El calor magmático hierve el agua subterránea para hacer girar la turbina de vapor para generar (geotérmica).
Se está desarrollando continuamente la tecnología para convertir los recursos energéticos o las energías renovables en electricidad con menos pérdidas. También es importante para el funcionamiento de la central eléctrica hacer el mantenimiento o la formación de los operarios.
La generación de energía con carbón pulverizado es actualmente el principal método de generación de energía con carbón. El carbón se pulveriza hasta obtener un polvo fino y se quema en la caldera. El calor de la caldera hace hervir el agua hasta convertirla en vapor. La presión del vapor hace girar la turbina de vapor y el generador genera electricidad.
Cómo producir electricidad
Los vehículos totalmente eléctricos, así como los PHEV que funcionan en modo totalmente eléctrico, no producen emisiones en el tubo de escape. Sin embargo, hay emisiones asociadas a la mayor parte de la producción de electricidad en los Estados Unidos. Consulte la sección de emisiones para obtener más información sobre las fuentes de electricidad locales y las emisiones.
La electricidad en Estados Unidos suele recorrer largas distancias desde las instalaciones de generación hasta las subestaciones de distribución locales a través de una red de transmisión de casi 160.000 millas de líneas de transmisión de alto voltaje. Las instalaciones de generación proporcionan energía a la red a bajo voltaje, desde 480 voltios (V) en las pequeñas instalaciones de generación hasta 22 kilovoltios (kV) en las centrales eléctricas más grandes. Una vez que la electricidad sale de una instalación de generación, el voltaje se aumenta, o se “intensifica”, mediante un transformador (los rangos típicos son de 100 kV a 1.000 kV) para minimizar las pérdidas de energía en las largas distancias. A medida que la electricidad se transmite por la red y llega a las zonas de carga, la tensión se reduce mediante transformadores de subestación (rangos de 70 kV a 4 kV). Para preparar la interconexión de los clientes, se vuelve a bajar la tensión (los clientes residenciales utilizan 120/240 V; los comerciales e industriales suelen utilizar 208/120 V, o 480/277 V).