miércoles, 18 de marzo de 2015

Ciclos Combinados, ¿Paradigma de la transición energética?

La cuestión de los ciclos combinados en España no es trivial. Actualmente en España contamos con una potencia instalada de 27.206 MW de un total de 108.144 MW, es decir, un 25,16% del total de la potencia instalada del parque de generación.
En 2014, tan solo el 10% de ésta potencia instalada participó en la cobertura de demanda energética en España, por lo que hace evidente que esta tecnología no está siendo el nexo de unión entre las tecnologías convencionales y el desarrollo de tecnologías más limpias, sino que éste tránsito está siendo sustituido por las centrales nucleares y centrales de carbón.

A continuación vamos a mostrar un gráfico donde se ilustran los diferentes tipos de tecnología que fueron utilizadas en 2014 para sufragar la demanda eléctrica:

Gráfico 1. Distribución de la cobertura de demanda por tecnologías en España, año 2014. Fuente: Red Eléctrica Española

Cuando el parque eólico nacional o las centrales hidroeléctricas descienden en su capacidad de generación eléctrica por condiciones ambientales, son las centrales de carbón las que suplen ese “hueco” energético, que sobre todo se generan en los meses estivales cuando hay escasez de lluvia y viento y los parques solares térmico y fotovoltaico no son capaces de cubrirlo.

Sin embargo, tenemos que hacer una reflexión de porqué son las centrales de carbón las que cubren esa deficiencia en la generación renovable y no los ciclos combinados que, como todos sabemos, son más eficientes y más limpias en cuanto a emisiones de gases y generación de residuos.

¿Por qué son más eficientes las centrales de ciclo combinado con respecto a las centrales convencionales de carbón? La respuesta está en sus ciclos termodinámicos. Mientras que las centrales de carbón convencional (además de centrales nucleares) poseen un único ciclo termodinámico, correspondiente al ciclo agua-vapor, o lo que es lo mismo, un único ciclo Rankine, los ciclos combinados (en ello le viene la expresión) es la combinación del mismo ciclo Rankine con un ciclo de gas denominado ciclo Brayton.

Un ciclo Rankine está caracterizado por la generación de vapor en una caldera a partir del consumo de combustibles y cuya disposición y diseño puede ser muy variable (2-3), seguido de una expansión en una turbina (3-4) que normalmente suele ser un compendio de turbinas de alta-media y baja presión en disposición tandem compound (todas en un único eje) o cross compuond (en dos o varios ejes). 

Este vapor que sale del compendio de turbinas de vapor, turbinas encargadas de la generación eléctrica, se envía a un condensador donde pasa a estado líquido para que nuevamente sea enviada a la caldera (4-1) a través de una turbo-bomba (1-2).

Aunque actualmente el ciclo Rankine ha sido modificado por otras disposiciones y es termodinámicamente más eficiente , adjunto se representa la disposición básica de lo que supone el mismo:


Figura 1. Esquema de un ciclo Rankine convencional

El ciclo combinado viene caracterizado por poseer un primer ciclo Brayton que antecede al ciclo secundario de Rankine. El ciclo Brayton atiende al ciclo aire-combustible (gas natural o gas de síntesis) que describe la compresión, combustión y expansión en una turbina de gas con la consiguiente generación de electricidad.

Seguidamente, estos gases que salen de la cámara de combustión, gases a altas temperaturas, pasan a una caldera, que de manera similar a las calderas de carbón, generan vapor en el ciclo vapor-agua secundario con la consiguiente generación de electricidad.

Figura 2. Representación de un ciclo combinado con sus dos ciclos termodinámicos integrados. El ciclo Brayton y el ciclo Rankine

Es por tanto, que la generación de electricidad en dos ciclos termodinámicos diferentes, pero integrados, son más eficientes que la generación de electricidad en un único ciclo. Los rendimientos de un ciclo combinado esta en torno al 60%, mientras que los rendimientos de las centrales convencionales de carbón apenas rozan el 40%. Esto quiere decir, que con menor consumo de materias primas, se consiguen mayores generaciones de electricidad.

Otra de las mayores ventajas que presenta ésta tecnología es su menor impacto medioambiental con respecto a las centrales convencionales. Esto se debe a su nula emisión en gases nocivos (SO2 y NOx),  menores emisiones de CO2 y la ausencia de cenizas o escorias, residuos generados en las centrales de carbón.

Como contrapartida, los ciclos combinados presentan la desventaja de tener mayores costes variables y fijos. Los costes de mantenimiento son más elevados que las centrales convencionales, como también lo son los constes fijos de amortización debido a que en España, gran parte de estas centrales siguen sin estar amortizadas y por tanto tienen menor competitividad dentro del parque de generación eléctrica. 

El precio por MW eléctrico ofertado en el mercado es necesariamente mayor si se compara con otro tipo de centrales debido a sus costes y por tanto, sus beneficios marginales también lo serán. ¿Ésta es la razón por la cual no son determinantes en la transición energética?


No hay comentarios:

Publicar un comentario