Central de ciclo combinado

Una central de ciclo combinado es una planta de producción de energía eléctrica que utiliza el gas natural como combustible, lo que permite aumentar el rendimiento del sistema al combinar dos ciclos termodinámicos.

¿Qué es una central de ciclo combinado?

La central de ciclo combinado es una tipología de central térmica que emplea el gas natural como combustible, lo que posibilita introducir dos turbinas (dos ciclos) para generar electricidad. 

Tanto las centrales térmicas convencionales como las de ciclo combinado utilizan combustibles fósiles para generar energía eléctrica, pero se diferencian en que las convencionales pueden utilizar distintos carburantes como el diésel, el carbón o el fuel, mientras que las de ciclo combinado solo emplean gas natural.

En el interior de la central, el ciclo combinado produce electricidad por partida doble: por medio de la combustión del gas natural y su correspondiente turbina, y luego por vapor de agua, en la turbina de condensación. 

Esto permite alcanzar rendimientos cercanos al 60% –mientras que en las térmicas convencionales llegan hasta el 37%–, es decir, alrededor del 60% de la energía contenida en el gas natural se convierte en energía eléctrica, lo que aumenta la eficiencia energética del sistema.

La energía obtenida en estas instalaciones puede ser utilizada, además de en la generación eléctrica, para otros sistemas como la calefacción a distancia y la obtención de vapor de proceso.

Central de ciclo combinado

¿Cómo funciona una central térmica de ciclo combinado?

El funcionamiento de una central térmica de ciclo combinado es algo más complejo que el de las convencionales, ya que, como hemos dicho, las de ciclo combinado cuentan con dos turbinas: una de gas y otra de vapor, que trabajan en conjunto. 

Como cabía esperar, el proceso implica la puesta en marcha de dos ciclos consecutivos: 

  1. El ciclo de Brayton, que corresponde a la turbina de gas convencional. 

  2. El ciclo de Rankine, que opera con la turbina de vapor. 

El ciclo de gas natural

Este es el primer ciclo de la central de ciclo combinado. El proceso de transformación del gas natural en electricidad comienza cuando el aire procedente del exterior se comprime a alta presión en el compresor. 

Después, el gas natural se inyecta en la cámara de combustión junto a la mezcla de aire filtrado y comprimido (ciclo de Brayton), donde se produce la combustión del gas natural a alta presión. La energía de los gases de la combustión a alta temperatura hace girar las hélices de la turbina de gas, que, acoplada al generador, transforma la energía mecánica en eléctrica.

El ciclo de vapor de agua

Los gases a alta temperatura generados en el ciclo anterior se aprovechan para calentar agua en la caldera de recuperación y producir vapor. 

Este vapor  se canaliza a la segunda turbina, así mismo acoplada a un generador, de forma que al mover sus hélices genera también energía eléctrica (ciclo de Rankine). 

A la salida de la turbina, el vapor pasa a un condensador donde, nuevamente en estado líquido y a presión inferior a la atmosférica, se vuelve a introducir en la caldera, cerrando el ciclo.

Ventajas y desventajas de las centrales de ciclo combinado

Las centrales de ciclo combinado son centrales térmicas más eficientes y por tanto menos contaminantes. Por este motivo, y porque recuperan rápidamente el capital invertido, las plantas de ciclo combinado han proliferado durante los últimos años en los países desarrollados.

Repasamos a continuación las ventajas y desventajas de este tipo de central térmica.

Ventajas principales

  • Son mucho menos contaminantes que las plantas térmicas de carbón. La de ciclo combinado es la tecnología para producir electricidad a partir de combustibles fósiles que cuenta con menores emisiones de CO2 asociadas.

  • Fácil construcción: pueden construirse en 37 meses mediante instalaciones modulares y ligeras, y requieren menor superficie por megavatio (MW) instalado, lo que reduce su impacto visual.

  • El gas natural que consumen llega a través de canalizaciones de gas, evitando el tránsito de camiones contaminantes de derivados del petróleo.

  • El ciclo combinado, al producir energía en dos fases (ciclos), es muy eficiente. De hecho, muestra una mayor eficiencia por un margen más amplio de potencias, ya que aprovecha al máximo la materia prima utilizada, en este caso, el gas natural.

  • El consumo de agua para la refrigeración de la planta es más reducido.

Desventajas principales

  • Es una tecnología para producir electricidad que utiliza un combustible fósil, en este caso el gas natural, lo que genera emisiones de dióxido de carbono (CO2) –principal responsable del efecto invernadero– y otros gases como los óxidos de nitrógeno (NOx) que se consideran responsables de lluvia ácida.

  • Estas centrales de ciclo combinado suelen ubicarse en las riberas de los ríos, para disponer de agua de refrigeración, por lo que elevan la temperatura del agua y el aire cercanos, cambiando así las condiciones naturales del entorno y siendo responsables directos de impacto medioambiental.

  • Dependencia directa de otros países, ya que el gas natural hay que importarlo debido a que sus existencias en España son reducidas. Esto genera además una subordinación a los vaivenes de los precios del mercado gasístico internacional, similares a los del petróleo.

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