Cómo se fabrica la energía eléctrica: del combustible a la corriente que llega a tu casa
La energía eléctrica no se "fabrica" en el sentido estricto de producir una sustancia, sino que se genera mediante la conversión de otra forma de energía en electricidad. El principio físico que lo hace posible es la ley de Faraday de la inducción electromagnética, descubierta en 1831: al mover un conductor (generalmente alambre de cobre) dentro de un campo magnético, se genera una diferencia de potencial, es decir, una corriente eléctrica.
El corazón de cualquier central eléctrica es el generador sincrónico, que en esencia es un electroimán (rotor) girando dentro de una bobina fija (estator). El rotor, conectado a un eje, gira a una velocidad que depende del número de polos (normalmente entre 1.500 y 3.600 RPM para frecuencias de 50 o 60 Hz). Al girar el campo magnético frente a las bobanas del estator, se induce una corriente alterna trifásica.
La pregunta clave es: ¿qué hace girar ese rotor? Esa es la diferencia entre los distintos tipos de centrales. En resumen, toda planta eléctrica sigue esta cadena de conversión:
| Forma de energía primaria | Mecanismo de conversión | Central típica |
|---|---|---|
| Térmica (carbón, gas, nuclear) | Calor → vapor → turbina → eje → generador | Central térmica / nuclear |
| Energía del agua en altura | Gravedad → chorro de agua → turbina → eje → generador | Hidráulica |
| Energía cinética del viento | Viento → hélices → multiplicador → eje → generador | Eólica |
| Radiazione solar (fotones) | Fotones → electrones libres (efecto fotovoltaico) | Fotovoltaica (sin rotor) |
| Calor del interior de la Tierra | Geoterma → vapor → turbina → eje → generador | Geotérmica |
En las centrales térmicas (carbón, gas natural, fuel oil) y nucleares, el proceso es similar: se calienta agua hasta convertirla en vapor a alta presión. En las nucleares, el calor lo produce la fisión de átomos de uranio-235; en las de combustibles fósiles, la combustión química. Ese vapor a 500-600 °C y 150-300 bar golpea las palas de una turbina de vapor (tipo Rankine), que puede tener hasta 200 metros de largo en las grandes unidades, y gira el eje del generador a 3.000 RPM (para 50 Hz con 2 polos).
En una central hidroeléctrica, el agua almacenada en un embalse posee energía potencial gravitatoria. Al liberarse por conductos forzados, choca contra las palas de una turbina (Pelton, Francis o Kaplan según la altura y caudal disponibles) que acciona el generador. La eficiencia global puede superar el 90%, la más alta de todas las tecnologías.
Las aerogeneradores eólicos capturan la energía cinética del viento (E = ½·ρ·A·v³) mediante tres palas de aerogenero. Un multiplicador de velocidad (planeta) eleva las ~15 RPM del rotor a las ~1.500-2.000 RPM necesarias para el generador. En eólica marina, los diámetros superan los 150 m.
La fotovoltaica es el único caso donde no hay partes móviles: los paneles de silicio cristalino o capas delgadas convierten directamente los fotones en corriente continua mediante el efecto fotovoltaico (separación de pares electrón-hueco en la unión PN). Un inversor DC/AC la transforma en corriente alterna para inyectarla a red.
A 400 kV, las pérdidas por efecto Joule en una línea de 1.000 km son inferiores al 5%; a 20 kV serían del 70%. Por eso se transmiten a alta tensión.
Dato clave