Generación mundial de electricidad por fuente en 2021. La generación total fue de 28 petavatios-hora . [1]
Una planta de energía a gas , a veces denominada central eléctrica a gas , planta de energía a gas natural o planta de energía a gas metano , es una central térmica que quema gas natural para generar electricidad . Las plantas de energía a 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 despachable para compensar los déficits variables de energía renovable , donde la energía hidroeléctrica o los interconectores no están disponibles. A principios de la década de 2020, las baterías comenzaron a competir con las plantas de gas de pico . [3]
Una central térmica de gas es un tipo de central térmica que utiliza combustibles fósiles en las 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 calor sobrante, es decir, la diferencia entre la energía química consumida y el trabajo útil generado, puede utilizarse en plantas de cogeneración para calentar edificios, para 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 planta es relativamente barata de construir y puede ponerse en marcha muy rápidamente, pero debido a su menor eficiencia, funciona como máximo unas pocas horas al día como planta de energía de pico . [4]
Las centrales eléctricas de ciclo combinado con turbinas de gas están formadas por 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 respaldan 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 de combustión interna alternativos tienden a tener menos de 20 MW, por lo que son mucho más pequeños que otros tipos de generadores de electricidad alimentados con gas natural, y normalmente se utilizan como energía de emergencia o para equilibrar energías renovables variables como la eólica y la solar. [7]
En total, las centrales eléctricas a gas emiten unos 450 gramos (1 libra) de CO2 por kilovatio -hora de electricidad generada. [8] [9] Esto es aproximadamente la mitad de lo que emiten las centrales eléctricas a carbón , pero mucho más que las centrales nucleares y las energías renovables . [8] Las emisiones del ciclo de vida de las centrales eléctricas a gas pueden verse afectadas por las emisiones de metano, como las de las fugas de gas . [10]
Muy pocas centrales eléctricas cuentan con captura y almacenamiento de carbono . [11]
Las plantas de energía a gas pueden modificarse para funcionar con hidrógeno , [12] y según General Electric una opción económicamente más viable que la CCS sería utilizar cada vez más hidrógeno como combustible para las turbinas de gas. [13] El hidrógeno puede crearse primero 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 de almacenamiento de baterías combinada con energía solar o eólica resulta más barata a largo plazo que construir una nueva planta de gas, ya que esta última corre el riesgo de convertirse en un activo inutilizado . [15]
A partir de 2019, [actualizar]se están cerrando algunas centrales eléctricas a gas porque no pueden detenerse y reiniciarse con la suficiente rapidez. [16] A pesar de la caída del costo de la energía renovable variable , la mayoría de las centrales eléctricas a gas existentes siguen siendo rentables, especialmente en países sin un precio del carbono , debido a su generación despachable y porque los precios del gas de esquisto y del gas natural licuado han caído desde que se construyeron. [17] Incluso en lugares con un precio del carbono, como la UE, las centrales eléctricas a gas existentes siguen siendo económicamente viables, en parte debido a las crecientes restricciones a la energía a carbón debido a su contaminación. [18]
Incluso cuando se trata de sustituir la energía generada a partir del carbón, la decisión de construir una nueva planta puede ser controvertida. [19]
Una turbina eólica terrestre recién construida hoy produce 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 de CO2 por cada kWh generado ... el gas natural produce 442 gramos de CO2 por kWh, la energía a partir de carbón duro 864 gramos y la energía a partir de lignito, o carbón pardo, 1034 gramos ... la energía nuclear representa alrededor de 117 gramos de CO2 por kWh, considerando las emisiones causadas por la minería de uranio y la construcción y operación de reactores nucleares.