Tecnologías para generar electricidad a partir de combustibles fósiles
Generación convencional mediante vapor
Las turbinas de vapor —unidades de generación de energía eléctrica o térmica a base de vapor— son sistemas de combustión externa cuando usan combustibles fósiles para generar el vapor. La eficiencia térmica de las unidades eléctricas de vapor gira en torno de 35%, lo cual significa que sólo 35% de la energía del combustible se transforma en electricidad. El 65% restante de esta energía se pierde a través de la chimenea (alrededor de 10%) o se descarga con el agua de enfriamiento del condensador (normalmente 55%). El tamaño (por su capacidad) de las unidades de generación con turbinas de vapor a base de combustibles fósiles suele variar entre 1 y más de 1,000 megawatts. Por lo general, las instalaciones de este tipo tienen una vida útil de varias décadas. Asimismo, en las centrales eléctricas más nuevas se están usando unidades de generación a base de vapor más eficientes.
Turbinas de combustión
Las unidades de combustión interna incluyen turbinas de gas estacionario —también conocidas como turbinas de combustión— y motores de combustión interna alternativos. Por lo general, estas unidades tienen una capacidad inferior a 100 megawatts y se considera que son menos eficientes que las turbinas de vapor. Sin embargo, como los generadores de las turbinas de gas no tienen calderas o un suministro de vapor y condensadores, los costos de capital son mucho menores para una unidad con turbina de gas que para una unidad generadora a base de vapor. Además, las unidades con turbina de gas tienen tiempos de arranque breves, en comparación con las turbinas de vapor, y, por su tamaño relativamente pequeño, se pueden instalar en diversos sitios, por lo que resultan adecuadas para la generación en horas pico, cuando la demanda excede la capacidad instalada de las grandes centrales eléctricas, así como en casos de emergencia o para responder a necesidades de energía eléctrica de reserva. Las turbinas de gas se usan sobre todo en las centrales de ciclo combinado. Una importante cantidad de calor se va con los gases de escape emitidos a la atmósfera por estas turbinas.
Ciclo combinado
Las unidades de ciclo combinado usan una turbina de gas para generar energía eléctrica en la primera etapa. A continuación, los gases de escape calientes de la turbina de gas suministran todo el calor, o una parte, a una caldera que, a su vez, produce vapor para accionar la turbina de un generador de vapor y, así, generar electricidad adicional. Este tipo de mecanismo resulta más eficiente que las turbinas de combustión o las unidades generadoras de vapor por separado. La eficiencia térmica de una unidad de ciclo combinado gira en torno de 50%. Estas unidades pueden tener múltiples turbinas de gas que alimentan una turbina de vapor.
Cogeneración
Las unidades de cogeneración —también conocidas como sistema combinado de calor y electricidad— usan calor para generar electricidad y para otras aplicaciones térmicas en el sitio. La cogeneración es el método más eficiente energéticamente, pues permite recuperar la energía térmica para usarla en servicios (por ejemplo, calefacción) o para otros procesos industriales, que entrañan el uso de vapor. La eficiencia térmica de este proceso puede alcanzar hasta 75% en lo que respecta a aprovechamiento de energía.