Centrales Termoelctricas Convencionales Central Termoelctrica Una central termoelctrica

Centrales Termoeléctricas Convencionales

Central Termoeléctrica Una central termoeléctrica es una instalación empleada para la generación de energía eléctrica a partir del calor de la combustión de tanto de combustibles fósiles (petróleo, gas natural o carbón) en el interior de una caldera, como de la fisión nuclear del uranio o del sol. En la actualidad el sector eléctrico utiliza como fuente energética primaria combustóleo en aquellas unidades alejadas de los centros urbanos y gas en las plantas cercanas a ciudades.

FUNCIONAMIENTO § Se a cual sea el combustible fósil utilizado (fuel-oil, gas o carbón), las centrales termoeléctricas funcionan según el mismo esquema básico; las diferencias vienen dadas por el peculiar tratamiento que cada uno de los combustibles mencionados experimenta antes de ser inyectado en la caldera. § Generador eléctrico: los Grandes generadores de las centrales eléctricas constan de dos elementos principales, el rotor en el que se produce el campo magnético que gira con el propio rotor y el estator colocado alrededor del rotor y que aloja a las bobinas estáticas en donde se induce el voltaje. El rendimiento de los generadores es de un 98%.

CALDERA DE VAPOR Aparto que permite producir vapor a alta presión y temperatura mediante la aplicación del calor resultante de la combustión de Carbón, Combustóleo o Gas, a un serpentín de tubos por donde circula agua. Este proceso se realiza en el interior de una vasija cerrada. El rendimiento típico de una caldera es de 83%, medido como la relación entre el incremento de la energía en el fluido y la energía liberada en el proceso de combustión.

TURBINA Maquina Rotativa accionada por agua, vapor o gases calientes; lleva unas paletas llamadas alabes, montadas alrededor de un eje. La fuerza del agua, vapor o gases calientes, al chocar contra ellas, hace girar el eje proporcionándole energía mecánica. Las turbinas se usan actualmente en las centrales termoeléctricas e hidroeléctricas. La apariencia física de las turbinas depende de su aplicación, por ejemplo las turbinas de vapor y gas tienen varios rodetes de alabes montados sobre el mismo eje. El rendimiento típico de una turbina de vapor es de 45% y el de una de gas es de 34%.

Como Funciona una Turbina

CENTRALES TERMOELECTRICAS

FUNCIONAMIENTO

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Centrales Termoeléctricas en México 74 PLANTAS

CENTRALES TURBO GAS TURBINA DE GAS

FUNCIONAMEINTO La generación de energía eléctrica en las unidades de turbogas se logra aprovechando directamente, en los alabes de la turbina, la energía cinética que resulta de la expansión de aire y gases de combustión, comprimidos y a altas temperaturas. Emplean como combustible Gas Natural o Diesel, se puede quemar Combustóleo o Petróleo Crudo. Su Rendimiento es de 30%.

Ventajas y Desventajas: v Estas Plantas son mas sencillas y menos costosas que las de Vapor, Tienen gran Facilidad de Uso (Arranque y Velocidad de Producción Inicial). v. Su aplicación optima es la Producción Discontinua de Energía, para apoyar las centrales principales durante las horas pico y proporcionar capacidad de respaldo al sistema eléctrico. Su Potencia Máxima Actual es de 250 MW. v. Los Gases de la Combustión después de trabajar en la turbina se descargan directamente a la atmosfera. v. Se quema combustóleo de mejor calidad (bajo contenido de azufre y asfáltenos) para disminuir la emisión de partículas solidas, bióxidos de azufre, óxidos de nitrógeno, etc.

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Turbogas en México 25 PLANTAS

Turbogas en México 69 PLANTAS

CENTRALES CICLO COMBINADO

FUNCIONAMIENTO Están integradas por dos tipos de diferentes de unidades generadoras: Turbogas y Vapor. Una vez terminado el ciclo de generación en las unidades de Turbogas, los gases desechados poseen un importante contenido energético, el cual se manifiesta en su alta temperatura. Esta energía se utiliza para calentar agua llevándola a la fase de vapor en calderas de recuperación, que se aprovecha para generar energía eléctrica adicional, siguiendo un proceso semejante al de las plantas termoeléctricas convencionales. El Rendimiento Global es Cercano a 50%. En cuanto al criterio de diseño de la fase de vapor existen 3 variantes: § Sin quemado adicional de combustible. § Con quemado adicional de combustible para el control de la temperatura de punto de rocío. § Con quemado adicional de combustible para aumentar la temperatura y presión del vapor.

Ventajas y Desventajas: ØUna ventaja de este tipo de plantas es la posibilidad de construirlas en dos etapas. La primera, turbogas, puede ser terminada en un plazo breve e inmediatamente iniciar su operación; posteriormente se puede terminar la construcción de la unidad de vapor, y completarse así el ciclo combinado. ØLas centrales de ciclo combinado de gas natural son mucho más baratas que una termoeléctrica convencional, aumentando la energía térmica generada (y por tanto, las ganancias) con la misma cantidad de combustible, y rebajando las emisiones citadas más arriba en un 20%, quedando así en 0, 35 kg de CO 2, por k. Wh producido. ØUna térmica convencional difícilmente supera un 30% de rendimiento, mientras que las de ciclo combinado pueden alcanzar el 55%. Por ello, su efecto contaminante es también mucho menor: Su producción de CO 2 por kilovatio (KW) y hora ronda los 350 gramos, frente a los 1. 000 gramos por KW y hora de las térmicas que consumen carbón.

FUNCIONAMIENTO

FUNCIONAMIENTO

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Ciclo Combinado en México 59 PLANTAS

La Central Eléctrica Niederaussem, a base de Carbón, está en Alemania y ocupa el tercer lugar entre los mayores emisores de CO 2 por kilovatio hora de Europa. CENTRALES CARBOELECTRICAS

Funcionamiento Prácticamente no difieren en cuanto a su concepción básica de las termoeléctricas convencionales; el único cambio es el uso del carbón como combustible y que los residuos de la combustión requieren de un manejo más complejo que en el caso de las termoeléctricas convencionales. En las centrales que utilizan carbón con alto contenido de azufre es necesario instalar equipos de control de emisiones (desulfuradores). En la siguiente figura se muestra una central carboelectrica que no incluye equipos desulfuradores. Se definen 3 centrales básicas: § Carboelectrica sin desulfurador y sin quemadores duales, utilizando carbón como el del Rio Escondido con alto contenido de Cenizas. § Carboelectrica sin desulfurador y con quemadores duales para carbón y combustóleo. El combustible primario es el carbón con un contenido de azufre de menos de 1 %. § Carboelectrica con desulfurador y quemadores duales para carbón y combustóleo. El combustible primario es carbón con un contenido de azufre de menos de 2. 6%.

FUNCIONAMIENTO 1. El Carbón está almacenado en los parques adyacentes de la central, desde donde, mediante cintas transportadoras es conducido a los molinos pulverizadores hasta quedar convertido en un polvo muy fino para facilitar su combustión. De los molinos se inyecta mezclado con aire caliente a presión en la caldera de la central mediante chorro de aire precalentado para su combustión. 2. Esta convierte a su vez, en vapor a alta temperatura el agua que circula por una extensa red formada por miles de tubos que tapizan las paredes de la caldera. Este vapor entre a gran presión en la turbina de la central, la cual consta de tres cuerpos de alta, media y baja presión, respectivamente unidos por un mismo eje.

FUNCIONAMIENTO 3. En el primer cuerpo (alta presión) álabes de pequeño tamaño. A media presión posee álabes pero de mayor tamaño que los anteriores. El de baja presión, por último, tiene álabes aún más grandes que los precedentes. El objetivo de esta disposición es aprovechar al máximo la fuerza del vapor, ya que este va perdiendo presión progresivamente El vapor, antes de entrar en la turbina, ha de ser cuidadosamente deshumidificado. En caso contrario, las pequeñísimas gotas de agua en suspensión que transportaría serían lanzadas a gran velocidad contra los álabes, actuando como si fueran proyectiles y erosionando las paletas hasta dejarlas inservibles. El vapor -debilitada ya su presión- es enviado a unos condensadores. Allí es enfriado y convertido de nuevo en agua. Esta es conducida otra vez a los tubos de las paredes de la caldera, con lo cual el ciclo productivo puede volver a iniciarse. Trasladando el calor extraído del condensador a la atmósfera mediante torres de refrigeración o descargando dicho calor directamente al mar o al río.

Zonas Carboníferas en México El Carbón puede dividirse en 2 tipos: Carbón Térmico y Carbón Metalúrgico o Coquizadle. El Carbón Térmico se utiliza principalmente como energético primario en unidades eléctricas. La mayor parte de las reservas de Carbón Térmico se encuentran en Coahuila en Fuentes-Rio Escondido las Reservas probadas son de 535. 418 millones de Toneladas. Las reservas de carbón térmico que se conocen en el país son de 662. 892 millones de Toneladas.

FUNCIONAMIENTO Con el objeto de remover el material particulado contenido en los gases de combustión durante la quema de carbón sobre el medio ambiente, la central posee una chimenea de gran altura -las hay de más de 300 metros-, que dispersa los contaminantes en las capas altas de la atmósfera y precipitadores que retienen buena parte de los mismos en el interior de la propia central. poseen filtros electrostáticos de las partículas volátiles en el interior de la central.

Sistema de manejo y almacenamiento de cenizas Una vez quemado el carbón en la central, las cenizas producidas en la combustión deben ser retiradas y dispuestas en un lugar adecuado. Las cenizas pesadas provenientes del fondo del hogar de la caldera pueden ser manejadas a través de un sistema que conduce las partículas hasta un sitio de almacenamiento temporal, el cual cuenta con descargadores mecánicos que alimentan los camiones encargados de hacer la disposición final en el patio de cenizas.

Productores de Carbón Mundiales

Carboelectricas

Carboelectricas en México Rendimiento actualmente situado entre el 30 y el 40%

IMPACTO AMBIENTAL El problema de la contaminación es máximo en el caso de las centrales termoeléctricas convencionales que utilizan como combustible carbón. Además, la combustión del carbón tiene como consecuencia la emisión de partículas y ácidos de azufre que contaminan en gran medida la atmósfera. En las de Combustóleo los niveles de emisión de estos contaminantes son menores, la emisión de óxidos de azufre y hollines ácidos, prácticamente nulos en las plantas de gas.

Ventajas e Inconvenientes de una Central Termoeléctrica § Son las centrales más baratas de construir (teniendo en cuenta el precio por megavatio instalado), especialmente las de carbón, debido a la simplicidad (comparativamente hablando) de construcción y la energía generada de forma masiva. § El uso de combustibles calientes genera emisiones de gases de efecto invernadero y de lluvia ácida a la atmósfera. § Al ser los combustibles fósiles una fuente de energía finita, su uso está limitado a la duración de las reservas y/o su rentabilidad económica. § Sus emisiones térmicas y de vapor pueden alterar el microclima local. § Afectan negativamente a los ecosistemas fluviales debido a los vertidos de agua caliente en éstos. § Su rendimiento (en muchos casos) es nulo (comparado con el rendimiento ideal), a pesar de haberse realizado grandes mejoras en la eficiencia.

CENTRALES DIESEL

Funcionamiento § La tecnología diesel sigue siendo el principio de los motores de combustión interna; aprovecha la expansión de los gases de combustión para obtener la energía mecánica, que es transformada en eléctrica. § Actualmente este tipo de motores consumen una mezcla de combustóleo y diesel. De acuerdo con la información de los fabricantes de los equipos hoy en día y dependiendo de la cantidad de combustóleo, las unidades pueden consumir este combustible puro o mezclado con diesel. § Un ejemplo de esta tecnología es la central de San Carlos que se localiza en Comondu Baja California Sur, consta de 3 unidades de 37. 5 MW cada una que utilizan como combustible una mezcla de 15% de diesel y 85% de combustóleo.

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Centrales Diesel en México 69 PLANTAS

ESTADISTICAS GENERALES

Co 2 Proveniente de los Combustibles

Huellas Relativas de CO 2 CADA DIA LANZAMOS 90 MILLONES DE TONELADAS DE CO 2 A LA ATMOSFERA

Distribución Geográfica en México

Generación Bruta en México

EFICIENCIAS DE LAS CENTRALES MEXICO

Capacidad de Generación en México

Proyección de Consumo de Combustibles Fósiles México 2009 -2025

COMBUSTIBLE FOSIL MEXICO

Energía Primaria en México