Siempre está ahí cada vez que enciendes un interruptor o enchufas un cable. Todos dependemos de la electricidad para mantenernos a diario, ya sea agua hirviendo para nuestro café de la mañana, usar nuestra computadora para trabajar o cargar nuestro teléfono. ¿Alguna vez se ha preguntado cómo llega la electricidad a su hogar? La electricidad viaja una larga distancia para llegar directamente a su casa. ¡La estación donde se genera la electricidad puede estar a cientos de millas de distancia! Todos los postes y cables que ve frente a su casa y a lo largo de la carretera se llaman sistema de distribución eléctrica o transmisión.
Hoy en día, las estaciones generadoras en todo el país están conectadas a través del sistema eléctrico (a veces llamado la «red eléctrica»).
CÓMO FUNCIONA LA RED ELÉCTRICA
La red eléctrica es un sistema multifacético y vital. Uno de los logros de ingeniería más notables de la era moderna. Transmite la energía generada en diversas instalaciones y la distribuye a los usuarios finales, a menudo a grandes distancias. Además, proporciona electricidad a instalaciones industriales, edificios, escuelas y hogares. Y lo hace cada minuto de cada día y durante todo el año.
La Red Nacional es esencial para la generación de energía porque garantiza que tanto la electricidad como el gas se transporten de forma segura. También que la oferta y la demanda estén bien equilibradas. El propósito de la Red Nacional es llevar el calor, la luz y la energía que el cliente necesita a sus diferentes hogares. Pero por importante que sea la red, también tendrá que mantenerse al día con la creciente demanda que enfrenta en el futuro con el cambio a fuentes bajas en carbono.
Aproximadamente el 40 por ciento de la energía de todos los recursos energéticos se utiliza para generar electricidad, más que para cualquier otro propósito. El conocimiento técnico y científico de la energía nos ha permitido generar, transmitir y usar electricidad para calentar hogares, cargar teléfonos, iluminar calles y mucho más. La electricidad llega a nuestros hogares en tres etapas: generación, transmisión y distribución. Este es un intrincado procedimiento de ingeniería.
El proceso requiere una gran inversión y mano de obra experimentada. Los elementos básicos para generar electricidad siguen siendo los mismos en todas las formas de electricidad, como la electricidad generada con carbón, represas hidroeléctricas, plantas nucleares y fuentes de energía renovables, como la eólica y la solar. Entendamos en detalle.
GENERACIÓN DE ELECTRICIDAD
La electricidad comienza su viaje en la planta de energía, donde se crea a través de combustibles fósiles o recursos renovables que van desde el carbón y el gas natural hasta la energía hidroeléctrica y eólica. En la mayoría de los casos, estos recursos se utilizan para alimentar turbinas a través de la(s) fuerza (s) de gas, vapor, viento, agua, energía solar, biomasa, geotérmica e incluso fisión nuclear.
Hay diferentes fuentes de energía, y también diferentes formas de generar energía. Lo central a considerar es que la electricidad es un producto hecho por el hombre, creado en un generador eléctrico. La generación de energía comienza con una fuente de energía que puede controlarse y transformarse para crear energía eléctrica y luego suministrarse a través de corriente eléctrica a través de líneas eléctricas. La generación de energía es el primer paso en la entrega de la producción y distribución de energía producida.
Energía renovable
El agregado de energía renovable utilizada para componer nuestra electricidad ha ido en aumento a lo largo de los años, con la eliminación gradual de los combustibles fósiles. La energía renovable se compone de varias fuentes, como la solar, la hidráulica, la eólica, la undimotriz, la biomasa y la marina. Después de que la energía se genera a través de fuentes de energía renovables, se dirige a la red para ser distribuida.
Combustibles fósiles
Los combustibles fósiles siguen dominando las fuentes de electricidad en la actualidad. Están hechos de gas natural, carbón y petróleo. Generan esta energía quemando combustibles fósiles, como petróleo, carbón y gas, que luego descomponen los enlaces de carbono y comienzan a crear energía. Luego se produce vapor, que impulsa enormes turbinas para producir electricidad a través de un imán giratorio de alta potencia. Se reconoce que las centrales eléctricas que queman carbón son las que más contaminan la industria debido al gran volumen de emisiones de carbono, que es una amenaza para nuestro medio ambiente y nuestra salud.
Energía nuclear
En las centrales nucleares, la energía generada a partir de un reactor nuclear produce calor a partir de metales radiactivos, como el uranio. La energía nuclear sigue siendo una opción mucho más limpia para la generación de energía en comparación con los combustibles fósiles, ya que producen cantidades más bajas de dióxido de carbono.
En resumen, la electricidad se genera por giro o rotación de turbinas. Estas turbinas se pueden cambiar por cualquier medio: carbón, energía nuclear, vapor, energía renovable como la energía solar, etc. En diferentes plantas de energía, las turbinas giran por la presión del vapor, que se crea al hervir el agua utilizando carbón ardiente en calderas grandes. La presión del vapor es tal que hace girar las turbinas, lo que a su vez genera electricidad. La hidroelectricidad utiliza la fuerza del agua corriente aguas abajo de una presa de reservorio de agua artificial. La gran fuerza del agua corriente hace girar las turbinas. El objetivo es girar las turbinas por cualquier medio.
TRANSMISIÓN DE ELECTRICIDAD
Esta es la transferencia de masa de energía eléctrica desde las plantas generadoras de energía donde comienza a diferentes subestaciones eléctricas. La electricidad se transporta a una distancia extendida a altos voltajes, lo que minimiza la pérdida de electricidad. Las líneas de transmisión son conjuntos de cables, llamados conductores, que transportan energía eléctrica desde las plantas generadoras hasta las subestaciones que suministran energía a los clientes. Todo esto combinado forma una red conocida como la «red eléctrica».»Esta red incluye instalaciones de generación, líneas de transmisión, líneas de subtransmisión, líneas de distribución y subestaciones. El proceso de transmisión de electricidad se describe a continuación:
La electricidad se genera en una planta o estación de energía. El generador convierte la energía mecánica en energía eléctrica empujando la corriente eléctrica para que fluya a través de un circuito externo. Normalmente, un conductor eléctrico, como el cobre, gira dentro de un campo magnético para crear electricidad. La energía utilizada para girar el conductor puede provenir del carbón, el gas natural, el agua que cae de la energía nuclear y los recursos renovables como la energía eólica y solar. En las estaciones generadoras, la electricidad se produce generalmente a menos de 30.000 voltios (30 kV). Antes de que fluya a los cables/líneas de transmisión, la electricidad se «incrementa» a altos voltajes mediante transformadores (estos son dispositivos que aumentan y también disminuyen el voltaje en un circuito).
Las líneas de transmisión transportan electricidad a largas distancias, desde la instalación generadora hasta diferentes áreas donde se necesitan. La electricidad en las líneas de transmisión se transporta a tensiones superiores a 200 kV para amplificar la eficiencia. Voltajes de aproximadamente 220 kV a 500 kV son estándar. Además, las líneas de transmisión generalmente se unen a grandes torres de acero enrejado o postes tubulares de acero.
Una subestación de transmisión conecta dos o más líneas de transmisión, y está compuesta por interruptores de alta tensión que permiten conectar o aislar las líneas para su mantenimiento. Esto también se puede denominar Estación de conmutación. La subestación puede tener transformadores para convertir entre dos tensiones de transmisión o equipos como reguladores para controlar el flujo de energía entre dos sistemas de energía adyacentes. Una gran subestación de transmisión puede cubrir muchos acres con múltiples niveles de voltaje y una gran cantidad de equipos de protección y control (condensadores, relés, interruptores, interruptores, transformadores de tensión y corriente).
Las sub-líneas de transmisión transportan electricidad a tensiones inferiores a 200 kV; típicamente 66 kV o 115 kV. Por lo general, están suspendidos en postes de madera altos o de acero livianos. También se pueden colocar bajo tierra.
DISTRIBUCIÓN DE ELECTRICIDAD
La electricidad se distribuye a través de una subestación de distribución eléctrica. En la subestación, la electricidad de alto voltaje de las líneas de transmisión de alto voltaje se canaliza a través de transformadores reductores que reducen el voltaje. La electricidad se transmite a la red de líneas de distribución eléctrica. Antes de que la electricidad entre a una casa, el voltaje se baja de nuevo usando transformadores reductores. En la mayoría de los países, el voltaje es de 220 V CA o 110 V CC. La electricidad se distribuye con mayor frecuencia a través de corriente alterna, aunque la corriente continua se utiliza a veces para la transmisión de larga distancia y alto voltaje.
La corriente alterna (CA) cambia la dirección ocasionalmente. Un ciclo es un período completo, donde la corriente fluye primero hacia una dirección y luego hacia la otra. La mayoría de las líneas de transmisión transportan energía de CA porque la electricidad se genera y utiliza como corriente alterna, y se puede usar un transformador para cambiar el voltaje cuando sea necesario.
La corriente continua (CC) fluye en una dirección y es útil para transmitir electricidad a distancias considerables debido a que la electricidad de CC no circula, se puede usar para conectar dos redes que no están a la misma frecuencia o sincronizadas. Sin embargo, los transformadores no pueden cambiar el voltaje de la corriente continua; debe volver a convertirse en corriente alterna para ser reducido para su distribución.
SU HOGAR
En un hogar, la electricidad se asigna a diferentes tomas de corriente mediante una red de cables a través del cableado eléctrico. Su electricidad pasa a través de la caída de servicio y se registra en su medidor. El medidor rastrea cuánta electricidad usa. En su centralita, su electricidad se divide en circuitos para cada área de su casa. Finalmente, la electricidad se mueve a través de cables detrás de las paredes hasta tomacorrientes e interruptores, donde opera las luces y los electrodomésticos.