Generación mundial de electricidad en 2021 por fuente (la generación total fue de 28 petavatios-hora ) [1]
Una central eléctrica alimentada por gas , a veces denominada central eléctrica alimentada por gas , central eléctrica alimentada por gas natural o central eléctrica alimentada por gas metano , es una central térmica que quema gas natural para generar electricidad . Las centrales eléctricas alimentadas por gas generan casi una cuarta parte de la electricidad mundial y son fuentes importantes de emisiones de gases de efecto invernadero . [2] Sin embargo, pueden proporcionar generación de energía estacional y gestionable para compensar los déficits variables de energía renovable , cuando no hay energía hidroeléctrica o interconectores disponibles. A principios de la década de 2020, las baterías se volvieron competitivas con las plantas de gas de pico . [3]
Una central eléctrica alimentada por gas es un tipo de central eléctrica de combustibles fósiles en la que la energía química almacenada en el gas natural, que es principalmente metano , se convierte sucesivamente en: energía térmica , energía mecánica y, finalmente, energía eléctrica . Aunque no pueden superar el límite del ciclo de Carnot para la conversión de energía térmica en trabajo útil, el exceso de calor (es decir, la diferencia entre la energía química consumida y el trabajo útil generado) puede utilizarse en plantas de cogeneración para calentar edificios, producir agua caliente , o para calentar materiales a escala industrial.
En una turbina de gas de ciclo simple, también conocida como turbina de gas de ciclo abierto (OCGT), el gas caliente impulsa una turbina de gas para generar electricidad. Este tipo de central es relativamente barata de construir y puede ponerse en funcionamiento muy rápidamente, pero debido a su menor eficiencia, como máximo sólo funciona durante unas pocas horas al día como central eléctrica de pico . [4]
Las centrales eléctricas CCGT constan de turbinas de gas de ciclo simple que utilizan el ciclo Brayton , seguidas de un generador de vapor con recuperación de calor y una turbina de vapor que utiliza el ciclo Rankine . La configuración más común es la de dos turbinas de gas que soportan una turbina de vapor. [5] Son más eficientes que las plantas de ciclo simple y pueden alcanzar eficiencias de hasta el 55% y tiempos de despacho de alrededor de media hora. [6]
Los motores alternativos de combustión interna tienden a tener menos de 20 MW (por lo tanto, mucho más pequeños que otros tipos de generadores de electricidad alimentados con gas natural) y normalmente se utilizan para energía de emergencia o para equilibrar energías renovables variables como la eólica y la solar. [7]
En total, las centrales eléctricas alimentadas con gas emiten alrededor de 450 gramos (1 libra) de CO 2 por kilovatio-hora de electricidad generada. [8] [9] Esto es aproximadamente la mitad que las centrales eléctricas alimentadas con carbón , pero mucho más que las centrales nucleares y las energías renovables . [8] Las emisiones del ciclo de vida de las centrales eléctricas alimentadas con gas pueden verse afectadas por las emisiones de metano , como las provenientes de fugas de gas . [10]
Muy pocas centrales eléctricas cuentan con captura y almacenamiento de carbono o captura y utilización de carbono . [11]
Las centrales eléctricas alimentadas con gas pueden modificarse para que funcionen con hidrógeno [12] y, según General Electric, una opción económicamente más viable que la CAC sería utilizar cada vez más hidrógeno en el combustible de las turbinas de gas. [13] Al principio, el hidrógeno puede crearse a partir de gas natural mediante reformado con vapor , o calentándolo para precipitar el carbono, como un paso hacia una economía del hidrógeno , reduciendo así eventualmente las emisiones de carbono. [14]
A veces, una nueva central eléctrica con almacenamiento de baterías junto con energía solar o eólica es más barata a largo plazo que construir una nueva planta de gas, ya que la planta de gas corre el riesgo de convertirse en un activo abandonado . [15]
A partir de 2019, [actualizar]algunas centrales eléctricas de gas se retirarán porque no pueden parar y arrancar con la suficiente rapidez. [16] Sin embargo, a pesar de la caída del costo de la energía renovable variable, la mayoría de las centrales eléctricas alimentadas por gas existentes siguen siendo rentables, especialmente en países sin un precio del carbono , debido a su generación gestionable y porque los precios del gas de esquisto y del gas natural licuado han caído desde que se crearon. construido. [17] Incluso en lugares con un precio del carbono, como la UE, las centrales eléctricas de gas existentes siguen siendo económicamente viables, en parte debido a las crecientes restricciones a la energía alimentada con carbón debido a su contaminación. [18]
Incluso en el caso de sustituir la energía del carbón, la decisión de construir una nueva planta puede resultar controvertida. [19]
Una turbina eólica terrestre de nueva construcción produce hoy alrededor de nueve gramos de CO2 por cada kilovatio hora (kWh) que genera... una nueva planta marina en el mar emite siete gramos de CO2 por kWh... las plantas de energía solar emiten 33 gramos CO2 por cada kWh generado... el gas natural produce 442 gramos de CO2 por kWh, la energía de la hulla 864 gramos y la energía del lignito o lignito, 1034 gramos... la energía nuclear representa alrededor de 117 gramos de CO2 por kWh, considerando las emisiones provocadas por la minería de uranio y la construcción y operación de reactores nucleares.