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Central eléctrica a gas

Una planta de cogeneración en Berlín
El gas genera más del 20% de la electricidad mundial
Porcentaje de producción de electricidad a partir de gas

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 . [1] 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 . [2]

Conceptos básicos: calor en energía mecánica en energía eléctrica

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.

Tipos de plantas

Central eléctrica de turbinas de gas de Fingrid Oyj en Forssa , Finlandia

Turbina de gas de ciclo simple

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 . [3]

Turbina de gas de ciclo combinado (CCGT)

Central generadora Gateway , una central eléctrica de gas de ciclo combinado en California.

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. [4] 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. [5]

Motor alternativo

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. [6]

Emisiones de gases de efecto invernadero

En total, las centrales eléctricas a gas emiten unos 450 gramos (1 libra) de CO2 por kilovatio -hora de electricidad generada. [7] [8] 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 . [7] 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 . [9]

Captura de carbono

Muy pocas centrales eléctricas cuentan con captura y almacenamiento de carbono . [10]

Hidrógeno

Las plantas de energía a gas pueden modificarse para funcionar con hidrógeno , [11] 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. [12] 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. [13] Sin embargo, otros piensan que el hidrógeno bajo en carbono (como el hidrógeno natural ) debería usarse para cosas que son más difíciles de descarbonizar , como la fabricación de fertilizantes , por lo que puede que no haya suficiente para la generación de electricidad. [14]

Ciencias económicas

Nuevas plantas

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]

Plantas existentes

A partir de 2019, 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]

Política

Incluso cuando se trata de sustituir la energía generada a partir del carbón, la decisión de construir una nueva planta puede ser controvertida. [19]

Véase también

Enlaces externos

Referencias

  1. ^ "¿Combustible limpio? Las fugas de metano amenazan la imagen de gas natural como combustible ecológico". Reuters . 29 de junio de 2018. Archivado desde el original el 15 de febrero de 2019 . Consultado el 30 de junio de 2019 .
  2. ^ Mcfarlane, Sarah; Twidale, Susanna (21 de noviembre de 2023). "Las baterías gigantes drenan la economía de las plantas de energía a gas". Reuters . Consultado el 21 de noviembre de 2023 .
  3. ^ "Planta de gas de ciclo simple - Educación energética". energyeducation.ca . Consultado el 28 de junio de 2019 .
  4. ^ "Los bloques de potencia en las plantas de ciclo combinado alimentadas con gas natural son cada vez más grandes - Hoy en Energía - Administración de Información Energética de Estados Unidos (EIA)". www.eia.gov . Consultado el 28 de junio de 2019 .
  5. ^ "Planta de gas de ciclo combinado - Educación energética". energyeducation.ca . Consultado el 28 de junio de 2019 .
  6. ^ "Los motores alternativos a gas natural se están utilizando cada vez más para equilibrar las energías renovables - Today in Energy - US Energy Information Administration (EIA)" (Hoy en día, Administración de Información Energética de Estados Unidos [EIA]). www.eia.gov . Consultado el 28 de junio de 2019 .
  7. ^ ab Rueter, Gero (27 de diciembre de 2021). "¿Qué tan sostenible es la energía eólica?". Deutsche Welle . Consultado el 28 de diciembre de 2021 . 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 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.
  8. ^ Rosselot, Kirsten S.; Allen, David T.; Ku, Anthony Y. (5 de julio de 2021). "Comparación de los impactos de los gases de efecto invernadero de la generación de electricidad a partir de carbón doméstico y gas natural importado en China". ACS Sustainable Chemistry & Engineering . 9 (26): 8759–8769. doi : 10.1021/acssuschemeng.1c01517 . ISSN  2168-0485. S2CID  237875562.
  9. ^ "Un satélite encuentra fugas masivas de metano en los gasoductos". NPR.org . Consultado el 9 de mayo de 2022 .
  10. ^ Chemnick, Jean (9 de mayo de 2022). "Por qué la EPA podría hacer que las nuevas plantas de gas capturen carbono". E&E News . Consultado el 9 de mayo de 2022 .
  11. ^ "El plan para convertir el Norte en un país que funcione con hidrógeno". Utility Week . 30 de noviembre de 2018.
  12. ^ "GE: El hidrógeno supera a la captura y secuestro de carbono (CCS) en la preservación de las turbinas de gas en una red libre de carbono". Utility Dive . Consultado el 28 de junio de 2019 .
  13. ^ "H-vision: hidrógeno azul para un futuro verde". Gas World. 11 de febrero de 2019. Consultado el 9 de mayo de 2019 .
  14. ^ "El hidrógeno podría utilizarse para casi todo. Probablemente no debería ser así". MIT Technology Review . Consultado el 5 de octubre de 2024 .
  15. ^ Andrew Burger (7 de octubre de 2019). "El riesgo de activos abandonados en el sector de la energía a gas natural alcanza un punto de inflexión". Solar Magazine . Consultado el 20 de octubre de 2019 .
  16. ^ Geuss, Megan (26 de junio de 2019). «Una planta de gas natural de 10 años de antigüedad en California recibe el tratamiento de una planta de carbón». Ars Technica . Consultado el 28 de junio de 2019 .
  17. ^ Ram, R. Sree (28 de junio de 2019). "Las acciones de Torrent Power dan un gran salto tras el acuerdo de Gujarat" . Consultado el 28 de junio de 2019 .
  18. ^ "La caída del precio del gas natural indica un comienzo más ecológico para 2019 en Estados Unidos y la UE". www.worldoil.com . Consultado el 28 de junio de 2019 .
  19. ^ Harrabin, Roger (7 de octubre de 2019). «Reino Unido anula el bloqueo a los planes de la central eléctrica de Drax» . Consultado el 20 de octubre de 2019 .