El ciclo combinado es una de las piezas más importantes en la producción de energía a nivel mundial. Se trata de un sistema que ha demostrado tener muchas ventajas, tanto por su eficiencia, como por su bajo impacto en el medio ambiente.
Otra de principales ventajas radica en su flexibilidad para generar electricidad ya que son capaces de operar según la demanda y cubrir los huecos de la variabilidad de producción de las renovables. Las energías renovables sólo producen cuando hay recursos de viento o sol. Cuando dejan de producir las renovables entran en operación los ciclos combinados para mantener la producción al mismo nivel que la demanda de electricidad en cada momento.
El funcionamiento de los ciclos combinados es casi inmediato ya que requieren tiempos de arranque y de parada muy cortos. Precisamente esta característica hace que complementen perfectamente la producción de las renovables, y permiten que se integren más renovables en el mix de generación eléctrica.
En este artículo se explica este tipo de centrales de generación de energía, en qué se diferencian de una central convencional, y cuál es la mecánica de su funcionamiento.
¿Qué es el ciclo combinado?
El concepto de ciclo combinado hace referencia a una tecnología en la que se combinan dos fuentes de generación de energía. Por un lado, este sistema incluye una planta de ciclo de gas, y por el otro, una planta de ciclo de vapor.
Ambas plantas funcionan de forma integrada, lo que permite que se genere energía de una forma más eficiente, aprovechando mejor los recursos disponibles.
Ventajas del ciclo combinado
Una de las ventajas más importantes del ciclo combinado es su alta eficiencia energética, sobre todo, si la comparamos con la de otros sistemas de generación de energía.
Mientras en otros sistemas la eficiencia energética está en un rango de 15-40%, en el ciclo combinado de gas natural la eficiencia en la producción de energía puede llegar hasta el 57-60% Esto es posible gracias a que se aprovecha tanto la energía que produce el gas como el excedente de calor que se utiliza para generar vapor.
Por ello, el ciclo combinado tiene un menor impacto ambiental, ya que emite menos dióxido de carbono (CO2) por cada unidad de energía generada. Esto es sumamente importante, ya que contribuye a los esfuerzos globales que se realizan para combatir el calentamiento global.
Por otro lado, los ciclos combinados son muy fiables (las tasas de fallo más bajas de todo el parque de generación) y muy flexibles. Lo que facilita la operación del sistema eléctrico para adaptar la generación a la demanda en todo momento.
Inconvenientes del ciclo combinado
El ciclo combinado también tiene algunas desventajas entre las que destaca la elevada inversión inicial, ya que es necesario instalar turbinas de gas, turbinas de vapor y sistemas de control muy complejos.
Sin embargo, el principal inconveniente es la dependencia de un combustible que proviene, en su mayor parte, de países con poca estabilidad política. Para contrarrestar este riesgo, España es uno de los países del mundo con un mayor potencial de diversificación de orígenes de gas natural gracias al fuerte desarrollo de regasificadoras, lo cual de hecho resulta en una elevada seguridad de suministro.
Otro inconveniente es que, aunque emite menos dióxido de carbono, sigue utilizando combustibles fósiles para funcionar. Esto es una desventaja tanto por la volatilidad de los precios del gas natural, como por el impacto que tiene sobre el medio ambiente.
Las centrales térmicas de ciclo combinado
Una central térmica de ciclo combinado es una instalación en la que se utiliza el ciclo combinado de gas y vapor para generar electricidad. Se pueden conocer por este nombre, o como central de ciclo combinado.
En países como España, este tipo de centrales de generación de energía son muy importantes, y han experimentado un crecimiento significativo durante las últimas décadas. Gracias a eso, se han sustituido los ciclos por el carbón, y se han reducido las emisiones contaminantes dentro del país.
¿Cómo funcionan las centrales de ciclo combinado?
En las centrales de ciclo combinado se produce energía a través de los ciclos de gas y los ciclos de vapor.
En el ciclo de gas, se quema gas natural en una cámara de combustión, y se utiliza una turbina de gas para convertir la energía térmica del combustible en energía mecánica. En algunos casos se puede utilizar otros combustibles, como el biogás
La quema de estos combustibles genera gases calientes que pasan a través de la turbina de gas, dándole movimiento, e impulsando un generador eléctrico. Además, después de cumplir con esta función, los gases que contienen calor residual pasan a generar energía en el ciclo de vapor.
El calor de estos gases residuales se transfiere al ciclo de vapor a través de un intercambiador de calor, lo que convierte al agua en vapor de alta presión con el que se impulsa una segunda turbina, en este caso, de vapor.
Precisamente por esto es por lo que se llama ciclo combinado, ya que ambos procesos se realizan de forma integrada, y dependen el uno del otro.
Las partes principales de las centrales de ciclo combinado
Una central de ciclo combinado está compuesta de muchas partes, y cada una de ellas es importante para llevar a cabo el proceso de generación de energía. Sin embargo, las que participan en el ciclo de gas y en el ciclo de vapor son:
- Turbina de gas.
- Caldera de recuperación de calor.
- Turbina de vapor.
- Generador eléctrico.
- Sistema de control.
Las centrales de ciclo combinado y el medio ambiente
Debido a que con el ciclo combinado se maximiza el rendimiento energético, se reduce la cantidad de combustibles fósiles que se utilizan para producir una determinada cantidad de electricidad. Esto quiere decir que las emisiones de dióxido de carbono son menores y que, por lo tanto, su impacto sobre el medio ambiente es menor que una central de otro tipo.
Una central de carbón, por ejemplo, produce aproximadamente una tonelada de CO2 por cada MWh generado, mientras que el ciclo combinado produce menos de la mitad, 450 kg de CO2 por cada MWh generado. A pesar de esto, su uso sigue teniendo efectos sobre el calentamiento global y la contaminación ambiental.
Eficiencia energética del ciclo combinado
El ciclo combinado es una de las tecnologías más eficientes para la generación de energía a gran escala. Como ya mencionamos antes, con él se aprovecha el calor que genera la quema de combustibles fósiles para generar vapor, por la pérdida de energía en calor residual es mínima.
Esto significa que se puede convertir en electricidad una mayor proporción de la energía contenida en los combustibles fósiles.
Hay que resaltar que la eficiencia energética del ciclo combinado puede variar en función de diversos factores, como el tipo de tecnología utilizada en la central térmica y la calidad del combustible. Pueden llegar a alcanzar una eficiencia de hasta el 60%
