¿Cómo se genera la electricidad? Los métodos más comunes

En esta entrada describiremos los métodos más comunes para generar electricidad. Nuestro objetivo es dar una explicación breve y sencilla de cada metodo.

Antes de ir directo a los métodos, haremos un poco de contexto.

Los dos grupos en que se clasifican los métodos para generar electricidad

De algún lado tenemos que obtener energía para producir electricidad, así lo postula la ley fundamental de la física que dice, “la energía no se crea ni se destruye, solo se transforma”. Esto quiere decir que hay que transformar energía de otros tipos (solar, química, mecánica, etc.) para obtener una fuente constante de energía eléctrica.

Los métodos de transformación de energía son muy variados. De forma básica, estos métodos se pueden clasificar según el tipo de fuente de energía. Estas fuentes de energía pueden ser de dos tipos, las Energías Renovables y las Energías No Renovables. 

En esta ocasión clasificaremos en dos grupos los métodos para obtener electricidad. Estos métodos dependen de que tan limpio es el proceso de generación de energía, es por ello que se consideran dos categorías:

 1. Los métodos Renovables 

 2. Los métodos no Renovables.

1. Métodos Renovables para generar electricidad

Las energías renovables son aquellas que pueden utilizarse sin el peligro de agotarse. El usar este tipo de energías promete sostenibilidad, ya que no ponen en riesgo la calidad de vida de las futuras generaciones. Otra característica de estas es que no contaminan tanto como otras técnicas.

A continuación, exponemos los métodos más convencionales para generar electricidad con fuentes renovables:

1.1 Paneles Solares

El sol es una gran fuente de energía que se considera infinita. Para generar electricidad con el sol es necesario captar su luz, la cual puede transformarse en energía eléctrica por medio del llamado efecto fotovoltaico.

Un panel solar está construido con materiales especiales que tienen la capacidad de generar corriente eléctrica cuando la luz incide sobre él. Es por ello que solo producen energía durante el día y con el cielo despejado.

1.2 Concentración solar

Aquí se aprovecha la luz del sol en forma de radiación. Esta se canaliza por medio de reflectores a una torre principal. Gracias a la radiación recolectada por los espejos, se consigue una fuente de calor de alta temperatura.

Con altas temperaturas se puede crear vapor de agua, el cual sirve para accionar una o varias turbinas de vapor. Una turbina de vapor puede generar electricidad si esta se acopla a un generador eléctrico. Gracias al movimiento constante de la turbina, el generador es capaz de producir electricidad.

1.3 Aerogeneradores

También se conocen como turbinas eólicas, y lo que hacen es colectar la energía cinética (movimiento) del viento para accionar un generador eléctrico.

Las hélices se encargan de impactar contra el viento, de forma de que se impulse el giro de un eje interno. Dicho eje está conectado al generador eléctrico, el cual convierte el movimiento en energía eléctrica.

1.4 Centrales Hidroeléctricas

Con este método se aprovecha la energía potencial del agua almacenada en un punto de mayor elevación. Para generar electricidad de este modo se requiere un recurso grande de agua. La liberación del agua de la presa significa una gran corriente de fluido, que se emplea para accionar turbinas de agua. Por ultimo las turbinas se conectan a generadores eléctricos que transforman el movimiento en corriente eléctrica.

1.5 Centrales Geotérmicas

La energía geotérmica es aquella donde se aprovecha el calor interno de la tierra. Las centrales geotérmicas usan dicho calor para calentar agua hasta convertirla en vapor. Ese vapor de alta presión es utilizado para mover turbinas, las cuales se conectan a generadores eléctricos. Sabemos que estos últimos tienen la función de convertir el movimiento de las turbinas en energía eléctrica.

1.6 Biomasa

La biomasa es energía que se extrae a partir de la materia orgánica. Podríamos usar biomasa en su estado natural como la madera o las plantas, aunque es más eficiente producir biocombustibles con los residuos de la materia orgánica. Tal es el caso del biogás, que se obtiene a partir de la descomposición de residuos orgánicos que provienen de la agricultura o de las ciudades.

Utilizando combustibles como el biogás se puede generar electricidad. Para ello se recurre a un proceso de combustión en donde se extrae la energía química del biocombustible, y se convierte en energía mecánica. La energía mecánica sirve para accionar motores o turbinas que se conectan a generadores eléctricos. Como se podrá observar la combinación de turbina y generador eléctrico, es clave para generar electricidad.

1.7 Centrales Nucleares

En las centrales nucleares el combustible es material radioactivo con un gran poder energético. Comúnmente se utiliza uranio, el cual se somete a una llamada reacción en cadena dentro de un reactor nuclear.

Esta reacción libera calor en grandes cantidades. Dicho calor se utiliza para crear vapor de agua, que posteriormente acciona una turbina. La turbina se acopla a un generador eléctrico que es capaz de convertir la energía mecánica de la turbina en energía eléctrica.

Las plantas nucleares no son muy aceptadas como energías renovables. Esto se debe a los accidentes nucleares que se han manifestado, como lo fue Chernobyl 1986 y Fukushima 2011. Tampoco se considera renovable por la cuestión de los residuos radioactivos que se generan. Aun así, esta técnica para generar electricidad tiene mucho potencial para el futuro, gracias a que es una fuente energética muy poderosa. 

Un solo kilogramo de Uranio-235 puede entregarnos una energía total de 77,000,000,000,000 Joules, en comparación con un kilogramo de carbón mineral, que puede entregarnos solamente una energía de 32,000 Joules. Se considera en parte renovable ya que su aplicación no emite gases efecto invernadero, aunque su verdadera categoría como renovable o no, está bajo discusión.

2. Métodos No Renovables para generar electricidad

2.1 Centrales Termoeléctricas

Central Termoeléctrica y combustibles fósiles 

Las centrales termoeléctricas, o solamente centrales térmicas, son la herramienta principal para generar electricidad en la mayor parte de los países. Esto se debe a la disponibilidad que hemos tenido de los combustibles fósiles.

Un combustible fósil es aquel que proviene de la descomposición de materia orgánica como animales y plantas que vivieron hace millones de años atrás. Estos combustibles son los que más se utilizan en el planeta para generar energía. En el 2019 se estimó que el 84 % del consumo global de energía era a partir de combustibles fósiles.

¿Como se obtiene la electricidad con combustibles fósiles?

Para obtener electricidad de los combustibles fósiles es necesario quemarlos. Podemos quemarlos para calentar agua, luego que esta se convierta en vapor sobrecalentado de alta presión, que posteriormente se utiliza para mover una turbina. 

La turbina siempre esta acoplada a un generador eléctrico. Esto quiere decir que, si la turbina se mueve, el generador también lo hace, y si el generador está en movimiento constante, entonces obtenemos electricidad. Este proceso recién mencionado se conoce como ciclo de vapor, ya que el fluido de trabajo es el vapor de agua sobrecalentado.

Otro ciclo muy utilizado es el ciclo de gas. En este proceso no se requiere calentar ningún líquido como el agua para convertirla en vapor. Aquí se utilizan como fluidos los mismos gases de la combustión de cualquier combustible. Estos gases son los que se encargan de mover la turbina y a su vez el generador eléctrico.

Una práctica muy común en las plantas termoeléctricas modernas es utilizar ambos ciclos simultáneamente, en lo que se conoce como plantas de ciclo combinado. Al combinar los ciclos se consigue obtener un rendimiento hasta de 22 % mayor, en comparación a cuando se aplican ciclos separados.