Enciclopedia de Energia

Central eléctrica de carbón

Fig. 1. Una central eléctrica de carbón en Inglaterra.[1] Obsérvense las dos chimeneas altas donde los productos de la combustión van a la atmósfera y las torres de refrigeración más cortas y anchas.

Las centrales eléctricas de carbón, también conocidas como centrales térmicas de carbón, son instalaciones que queman carbón para producir vapor con el fin de generar electricidad. Estas centrales, que se pueden ver en la Fig. 1, proporcionan aproximadamente el 40% de la electricidad mundial.[2] Países como Sudáfrica utilizan carbón para el 94% de su electricidad y China e India utilizan carbón para el 70-75% de sus necesidades de electricidad, aunque la cantidad de carbón que utiliza China empequeñece a la mayoría de los demás países (véase la visualización de datos más abajo).[3] El uso del carbón proporciona acceso a la electricidad a aquellos que antes no lo tenían, lo que ayuda a aumentar la calidad de vida y a reducir la pobreza en esas regiones, pero produce grandes cantidades de diferentes contaminantes que reducen la calidad del aire y contribuyen al cambio climático.

Quema de grandes cantidades de carbón

Las centrales de carbón requieren enormes cantidades de carbón. Sorprendentemente, una central de carbón de 1.000 MWe utiliza 9.000 toneladas de carbón al día, lo que equivale a la carga de un tren entero (¡90 vagones con 100 toneladas cada uno!).[4] La cantidad de carbón utilizada durante un año completo requeriría 365 trenes, y si cada uno de ellos tiene 3 km de longitud, un solo tren que transportara todo este carbón tendría que recorrer unos 1.100 km; más o menos la misma distancia que hay en coche desde Calgary AB hasta Victoria BC. Si este tren pasara por delante de tu casa a 40 kilómetros por hora, ¡tardaría más de un día en pasar!

Fig. 2. Un tren de carbón de 1.100 kilómetros, la distancia de Calgary a Victoria, es necesario al año para una central eléctrica de carbón de 1.000 MWe.[5]

La conversión de este carbón en el objetivo final de la electricidad es un proceso con múltiples facetas:[6]

  1. El carbón debe descargarse del tren. Las formas tradicionales de hacerlo requieren el uso de grúas que recogen el carbón de los vagones, pero las plantas más nuevas tienen el suelo debajo de las vías del tren que se desprende, lo que permite que el carbón se deposite en un contenedor subterráneo. Para ello, ni siquiera es necesario que el tren deje de moverse.[7] Para ver un vídeo sobre este tema, consulte aquí. Muchas plantas de carbón son de boca de mina, lo que significa que la planta se colocó donde está la mina de carbón, por lo que el carbón no necesita ser transportado por tren.
  2. Una vez descargado, el carbón se pulveriza en un polvo fino mediante un molinillo grande. Así se garantiza la combustión casi completa del carbón para maximizar el calor desprendido y minimizar los contaminantes.
  3. El carbón pulverizado se introduce en una caldera, donde se produce la combustión y el carbón proporciona calor a la central eléctrica. Este calor se transfiere a las tuberías que contienen agua a alta presión, que hierve hasta convertirse en vapor.
  4. A continuación, el vapor pasa por una turbina que gira a gran velocidad y hace girar un generador, produciendo electricidad. La electricidad puede entonces introducirse en la red eléctrica para ser utilizada por la sociedad.

Las centrales eléctricas de carbón siguen el ciclo Rankine para completar este proceso. Como necesitan mucha agua para circular en este ciclo, las centrales de carbón deben estar situadas cerca de una masa de agua. El proceso de las centrales de carbón puede verse en la fig. 3.

Fig. 3. El proceso de una central eléctrica de carbón para convertir el carbón en electricidad.[8]

Impactos medioambientales

artículo principal

Las centrales eléctricas de carbón tienen muchos impactos ambientales asociados en el ecosistema local.

Contaminación del aire

La quema de carbón libera muchos contaminantes - óxidos de nitrógeno (NOx) y azufre (SOx) - y material particulado. También emiten gases de efecto invernadero, como el dióxido de carbono (CO2) y el metano (CH4), que se sabe que contribuyen al calentamiento global y al cambio climático. Para ayudar a frenar la emisión de éstos, las centrales eléctricas requieren tecnología para reducir la producción de estas moléculas nocivas.[9]

Uso/contaminación del agua

A menudo se necesitan grandes cantidades de agua para eliminar las impurezas del carbón,[10] este proceso se conoce como lavado del carbón. Por ejemplo, en China, alrededor de una quinta parte del agua utilizada en la industria del carbón se destina a este proceso.[11] Este proceso ayuda a reducir la contaminación atmosférica, ya que elimina alrededor del 50% del contenido de cenizas del carbón. Esto hace que se produzca menos dióxido de azufre (SOx) y menos dióxido de carbono (CO2) debido a la mayor eficiencia térmica.[12]

Cuando las centrales eléctricas extraen agua del medio ambiente, los peces y otras formas de vida acuática pueden verse afectados, así como los animales que dependen de estas fuentes.[10] Los contaminantes también se acumulan en el agua que utilizan las centrales eléctricas, por lo que si esta agua se vuelve a verter en el medio ambiente puede perjudicar a la vida silvestre del lugar.[10]

El vertido de agua de las centrales eléctricas y del lavado de carbón requiere un control y una regulación. Visite la Agencia de Protección Medioambiental de Estados Unidos (EPA) para obtener más información al respecto.

Generación mundial de electricidad: Carbón

El siguiente mapa muestra de qué energía primaria obtienen los distintos países la energía para generar su electricidad. El carbón se ve en gris. Haga clic en la región para ampliar el grupo de países y, a continuación, haga clic en el país para ver de dónde procede su electricidad. Algunos países destacados son China, India, Estados Unidos, Rusia, Canadá y Francia.

Ver lecturas adicionales

Referencias

  1. ↑ Wikimedia Commons [Online], Available: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/76/Ferrybridge_%27C%27_Power_Station_-_geograph.org.uk_-_35089.jpg
  2. ↑ H. Ritchie and M. Roser, "Fossil Fuels", Our World in Data, 2020. [Online]. Available: https://ourworldindata.org/fossil-fuels. [Accessed: 11- May- 2020].
  3. ↑ Data Source: IEA (2014), "World energy balances", IEA World Energy Statistics and Balances (database). DOI: http://dx.doi.org.ezproxy.lib.ucalgary.ca/10.1787/data-00512-en (Accessed February 2015)
  4. ↑ R. A. Hinrichs and M. Kleinbach, "Electricity: Circuits + Superconductors," in Energy: Its Use and the Environment, 4th ed. Toronto, Ont. Canada: Thomson Brooks/Cole, 2006, ch.10, sec.A, pp.320
  5. ↑ Callum Black on Geograph. (June 23 2015). Coal train [Online], Available: http://www.geograph.org.uk/photo/450234
  6. ↑ R. A. Hinrichs and M. Kleinbach, "Electromagnetism and the Generation of Electricity," in Energy: Its Use and the Environment, 4th ed. Toronto, Ont. Canada: Thomson Brooks/Cole, 2006, ch.11, sec.D, pp.376-377
  7. ↑ Discovery via user: Largest Dams, Coal Fired Power Plant - England [Online Video], Available: https://www.youtube.com/watch?v=rEJKiUYjW1E
  8. ↑ Wikimedia Commons [Online]. Available: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/4/4a/Coal_fired_power_plant_diagram.svg/1280px-Coal_fired_power_plant_diagram.svg.png
  9. ↑ BCC Research, "Air Pollution Control for Coal-Fired Power Plants", BCC Publishing, 2013.
  10. ↑ 10,0 10,1 10,2 EPA Clean Energy. (June 10 2015). Coal [Online]. Available: http://www.epa.gov/cleanenergy/energy-and-you/affect/coal.html
  11. ↑ IEA. (June 22 2015). Why most coal avoids a bath [Online], Available: http://www.iea.org/ieaenergy/issue6/why-most-coal-avoids-a-bath.html
  12. ↑ AP 42: Compilation of Air Pollutant Emissions Factors, Volume 1: Stationary Point and Area Sources, 5th ed. US Environmental Protection Agency, 2010, pp. 11.10-1.
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