ESPECIAL PERÚ Cualquiera que sea el tipo de central térmica difiere de las centrales hidroeléctricas tanto en el tipo de fuente de energía (combustible fósil, nuclear u otros) utilizado, como en que este se usa para generar calor, se produce vapor para mover las turbinas, permitiendo al alternador generar corriente eléctrica. En tanto que, el agua caliente es recirculada a un condensador, que la vuelve nuevamente al estado líquido, y vuelve a recircular hacia el caldero. Térmicas de Ciclo Combinado En las centrales térmicas de ciclo combinado se aprovechan los gases calientes que, luego de pasar por la combustión y por las turbinas a gas5, aún conservan temperaturas alrededor de los 500 °C. Dichos gases calientes son dirigidos a los calderos de agua para contribuir a mover una o más turbinas a vapor. Ello permite obtener un 50% más de potencia de generación eléctrica, aunque cabe reconocer que requiere una inversión adicional para las turbinas a vapor (motor de combustión externa), que son más costosas que las turbinas a gas (motor de combustión interna).
Por tanto, el ciclo combinado toma su nombre de la combinación de dos tipos de motores (turbinas) que utiliza para mover los alternadores (generadores), aquellas turbinas a vapor originales del ciclo simple a las que adicionan las turbinas a gas.
El proceso puede describirse de forma simplificada de la siguiente forma: Para potenciar la combustión, un compresor inyecta aire desde el medio ambiente hacia la cámara de combustión donde se quema el combustible (carbón, gas natural, diesel u otros derivados de petróleo). Se generan gases de combustión que salen impulsados a muy alta presión, los mismos que hacen girar las turbinas de gas. A su vez, las turbinas activan el generador produciendo electricidad. En las turbinas a vapor, a la combustión de la fuente energía primaria se le suma la reutilización del calor de los gases de combustión resultantes de la turbinas a gas, para contribuir a calentar el caldero a alta temperatura. Así, se genera vapor de agua a presión que es conducido hacia las turbinas a
5 Las turbinas a gas vienen a ser un motor de combustión interna que es alimentado tanto por un combustible como por aire comprimido para reforzar la combustión. Los gases emanados por dicha combustión tienen gran potencia, lo que les permite hacer girar la turbina que a su vez trasmite su energía al alternador. Dado que la turbina es impulsada por ese gas, es que toma el nombre de turbina a gas. No deriva su nombre del combustible utilizado, que bien puede o no ser gas natural.
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vapor para producir su rotación. Por tanto, con el mismo volumen de combustible utilizado, se puede generar más electricidad. Las etapas subsecuentes del proceso son similares tanto en termoeléctricas de ciclo simple como en aquellas de ciclo combinado. Así, al igual que en las centrales de ciclo simple, cada turbina está conectada a un alternador que genera la corriente eléctrica. Luego, el vapor es condensado en una torre de enfriamiento o dispositivo similar. Termoel éctrica de Ciclo Combinado Condensador Chimenea
Turbina a Vapor
Caldera Caldera Turbina a Gas
Generadores Eléctricos
Gases Calientes Compresor de Aire
Cámara de Combusti ón
Fuente: Elaboraci ón Propia
La utilización de gas natural como combustible primario para la combustión presenta varias ventajas, entre los que cabe destacar: (i) su combustión eficiente y menor emisión de contaminantes frente a otros combustibles fósiles y; (ii) menor costo, dada la prioridad para su utilización en centrales de generación de electricidad, fijados en el contrato de explotación del yacimiento de Camisea. CUADRO Nº 1.1: PRECIO DEL GAS
Fuente: Desarrollo Hidroel éctrico en el Per ú: Perspectivas de Desarrollo. Seminario Internacional del Sector de Energía Eléctrica: Integraci ón con Energías Renovables (V SISSE), agosto del 2010. GESEL.
En cuadro Nº 1.1 se puede apreciar que, en el país, el precio promedio del gas natural (GN) destinado a la generación de electricidad tiene un precio casi 40% menor que el que corresponde a otros usuarios; asimismo, el precio internacional puede ser llegar a ser más del doble. Estos bajos precios favorecen la mayor instalación de centrales térmicas a gas.
ESPECIAL PERÚ Diferencias económico financieras Las centrales térmicas tienen como una de sus principales ventajas, frente a las hidroeléctricas, que pueden instalarse y ponerse en marcha en menor tiempo. Adicionalmente, existe flexibilidad en cuanto a su ubicación, la inversión requerida por MW de potencia es significativamente menor6 y su dependencia de factores climatológicos es significativamente menor. Sin embargo, su costo de operación por KWh producido es bastante mayor. La eficiencia de las turbinas a gas es bastante limitada, aprovechando sólo alrededor del 35% de calor generado por el combustible empleado. Los gases de escape eliminados que salen al medio ambiente en el proceso suelen bordear los 600ºC que se disipan en el aire. Por ello se busca aprovechar dicho calor mediante las centrales de ciclo combinado, adicionando al sistema turbinas a vapor que sean alimentadas, por lo menos parcialmente, por dicha fuente. El trabajo de una central de ciclo combinado, consiste básicamente en el aprovechamiento de la descarga de gas de un sistema de turbina a gas (inmerso en un proceso de generación eléctrica), para alimentar una caldera que a su vez generará también energía en base a una turbina a vapor (Snmpe 2009). Lo anterior, aumenta la eficiencia en el uso del gas a casi el doble. Por otro lado, la central hídrica se ve afectada por la variabilidad del recurso agua disponible en cada temporada, tal como la reducción del mismo durante el estiaje. Lo que afecta el factor de carga, también conocido como factor de planta, que es la relación entre lo realmente producido y lo que se hubiera podido producir si se hubiera operado permanentemente a plena carga. A su vez, en el caso de una central térmica, su factor de carga se ve afectado, ya que entran a operar una vez que la capacidad de las centrales hidroeléctricas se ve saturada. Además, existen otras importantes diferencias en cuanto al monto de inversión requerido y al costo operativo de cada alternativa. Es así que, la alternativa que demanda la mayor inversión (Ihid) tiene muy bajos costos operativos (hídrica), en tanto que la alternativa con menor inversión (Iter) tiene costos operativos más altos (térmica). Aparentemente, si ambas alternativas tuvieran el mismo factor de carga, y se busca comparar su rentabilidad, bastará con concentrarse en estimar el costo anual equivalente (CAE) para comparar, tanto los costos operativos, como la inversión de cada alternativa. Se sabe que la alternativa que exige mayor inversión (central hidroeléctrica) será menos recomendable en los primeros años, hasta el momento (t0) en que lo costos totales (inversión y costos operativos) sean menores a los de la alternativa con mayores costos operativos (central térmica). El momento (t0) en que eso ocurra dependerá, entre
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El monto de inversión promedio requerido por MW es de alrededor de USD 4 millones en una planta nuclear, de USD 2 a 1.5millones en una hidroeléctrica y de algo más de medio millón de USD en una central térmica.
otros de la tasa de descuento empleada para realizar la evaluación. Sin embargo, es aquí que surge una atingencia adicional importante, dado que ambas alternativas no inician su producción de forma simultánea. Existe un desfase significativo de tiempo en el inicio de las operaciones entre ambas alternativas. Aun, suponiendo que la producción generada promedio al año sea la misma en ambas alternativas y que los precios reales sean constantes en el tiempo, el valor actual de los ingresos generados será mayor para la alternativa que inicia primero sus actividades. Se tiene entonces una alternativa que pasado un umbral de tiempo (t0) se hace menos costosa (hidroeléctrica), en tanto que la otra genera un ingreso total en términos reales mayor (térmica). ¿Cuál será más rentable? Ello estará sujeto especialmente a la tasa descuento aplicada, como a los plazos de vida útil involucrados y a los costos de los combustibles empleados. La paradoja es que las centrales térmicas que usan combustibles fósiles están contribuyendo en gran medida al calentamiento global mediante la emisión de CO2, además de óxidos de azufre (SO2), óxidos de nitrógeno (NO), micropartículas y otros residuos sólidos. El proceso está contribuyendo de forma significativa a la desglaciación de los nevados tropicales, haciendo que actualmente los ríos mantengan aún un mayor nivel de flujo para abastecer los reservorios existentes. Sin embargo, en la medida que algunos nevados van desapareciendo, los ríos se vuelven menos estables durante el ciclo anual y disminuyen su caudal. Eso hará menos viables las centrales hídricas actuales o proyectadas, induciendo a quemar combustibles fósiles adicionales que agravarán el problema del calentamiento global, mermando aún más las fuentes de agua generadas por los nevados. Estamos, entonces, en un ciclo perverso que se retroalimenta a sí mismo. Tal y como sostiene Nobuo Tanaka, director ejecutivo de la Agencia Internacional de la Energía: “Tenemos que usar la energía de modo más eficiente y desengancharnos de los combustibles fósiles, adoptando tecnologías que tengan una menor huella de carbono”. A este efecto, son vitales los bonos de carbono surgidos del protocolo de Kioto que permiten rentabilizar a las centrales hidroeléctricas frente a las térmicas, contribuyendo a mitigar la generación de gases con efecto invernadero.
Gerard Giglio Malinaric
Graduado en Ciencias Sociales en la especialidad de Economía por la Pontificia Universidad Católica del Perú, especialización en Microecomía de la Competencia en la Centrum – Escuela de Negocios de la Pontificia Universidad Católica - Perú y Harvard Business School. Professional in Business Administration - PBA (graduado con honores) en Centrum – Escuela de Negocios de la Universidad Católica del Perú y A.B. Freeman School of Business de Tulane University - New Orleans – USA. MBA por la Facultad Latinoamericana de la Empresa Flandes. Maestría en Organización y Dirección de Empresas por la Universidad de Lleida (Nerida) Cataluña – España. Maestría en Finanzas en la Universidad ESAN.
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