Generación de electricidad

La generación de electricidad es el proceso de generar energía eléctrica a partir de fuentes de energía primaria . Para las empresas de servicios públicos del sector eléctrico , es la etapa previa a su entrega ( transmisión , distribución , etc.) a los usuarios finales o su almacenamiento , utilizando, por ejemplo, el método de almacenamiento por bombeo .

La electricidad consumible no está disponible libremente en la naturaleza, por lo que debe ser "producida", transformando otras formas de energía en electricidad. La producción se lleva a cabo en centrales eléctricas , también llamadas "plantas de energía". La electricidad se genera con mayor frecuencia en una planta de energía mediante generadores electromecánicos , impulsados ​​principalmente por motores térmicos alimentados por combustión o fisión nuclear , pero también por otros medios como la energía cinética del agua en movimiento y el viento. Otras fuentes de energía incluyen la energía solar fotovoltaica y la energía geotérmica . Existen métodos exóticos y especulativos para recuperar energía, como los diseños propuestos de reactores de fusión que buscan extraer directamente energía de los intensos campos magnéticos generados por partículas cargadas de alta velocidad producidas por la reacción de fusión (véase magnetohidrodinámica ).

La eliminación gradual de las centrales eléctricas de carbón y, eventualmente, de las de gas , ^{[ 1 ]} o, si es factible, la captura de sus emisiones de gases de efecto invernadero , es una parte importante de la transformación energética necesaria para limitar el cambio climático . Se prevé que se requerirá mucha más energía solar ^{[ 2 ]} y eólica ^{[ 3 ]} , con un fuerte aumento de la demanda de electricidad ^{[ 4 ]} debido a la mayor electrificación del transporte , los hogares y la industria. ^{[ 5 ]} Sin embargo, en 2023, se informó que el suministro mundial de electricidad se acercaba al pico de emisiones de CO₂ _gracias al crecimiento de la energía solar y eólica. ^{[ 6 ]}

Los principios fundamentales de la generación de electricidad fueron descubiertos entre las décadas de 1820 y 1830 por el científico británico Michael Faraday . Su método, que aún se utiliza hoy en día, consiste en generar electricidad mediante el movimiento de una espira de alambre, o disco de Faraday , entre los polos de un imán . Las centrales eléctricas se volvieron económicamente viables con el desarrollo de la transmisión de energía en corriente alterna (CA), utilizando transformadores para transmitir energía a alto voltaje y con bajas pérdidas.

La producción comercial de electricidad comenzó con la conexión de la dinamo a la turbina hidráulica. La producción mecánica de energía eléctrica dio inicio a la Segunda Revolución Industrial e hizo posibles varios inventos que utilizaban electricidad, siendo Thomas Alva Edison y Nikola Tesla sus principales contribuyentes . Anteriormente, la única forma de producir electricidad era mediante reacciones químicas o el uso de baterías, y el único uso práctico de la electricidad era el telégrafo .

La generación de electricidad en centrales eléctricas comenzó en 1882, cuando una máquina de vapor que accionaba una dinamo en la estación de Pearl Street produjo una corriente continua que alimentó el alumbrado público de Pearl Street , en Nueva York . Esta nueva tecnología fue rápidamente adoptada por muchas ciudades del mundo, que adaptaron sus farolas de gas a la energía eléctrica. Pronto, la iluminación eléctrica se utilizó en edificios públicos, comercios y para alimentar el transporte público, como tranvías y trenes.

The first power plants used water power or coal.^[7] Today a variety of energy sources are used, such as coal, nuclear, natural gas, hydroelectric, wind, and oil, as well as solar energy, tidal power, and geothermal sources.

In the 1880s the popularity of electricity grew massively with the introduction of the Incandescent light bulb. Although there are 22 recognised inventors of the light bulb prior to Joseph Swan and Thomas Edison, Edison and Swan's invention became by far the most successful and popular of all. During the early years of the 19th century, massive jumps in electrical sciences were made. And by the later 19th century the advancement of electrical technology and engineering led to electricity being part of everyday life. With the introduction of many electrical inventions and their implementation into everyday life, the demand for electricity within homes grew dramatically. With this increase in demand, the potential for profit was seen by many entrepreneurs who began investing into electrical systems to eventually create the first electricity public utilities. This process in history is often described as electrification.^[8]

The earliest distribution of electricity came from companies operating independently of one another. A consumer would purchase electricity from a producer, and the producer would distribute it through their own power grid. As technology improved so did the productivity and efficiency of its generation. Inventions such as the steam turbine had a massive impact on the efficiency of electrical generation but also the economics of generation as well. This conversion of heat energy into mechanical work was similar to that of steam engines, however at a significantly larger scale and far more productively. The improvements of these large-scale generation plants were critical to the process of centralised generation as they would become vital to the entire power system that we now use today.

Throughout the middle of the 20th century many utilities began merging their distribution networks due to economic and efficiency benefits. Along with the invention of long-distance power transmission, the coordination of power plants began to form. This system was then secured by regional system operators to ensure stability and reliability. The electrification of homes began in Northern Europe and in the Northern America in the 1920s in large cities and urban areas. It was not until the 1930s that rural areas saw the large-scale establishment of electrification.^[9]

Existen varios métodos fundamentales para convertir otras formas de energía en energía eléctrica. La generación a gran escala se logra mediante generadores eléctricos rotativos o sistemas fotovoltaicos . Una pequeña proporción de la energía eléctrica distribuida por las compañías eléctricas proviene de baterías. Otras formas de generación de electricidad utilizadas en aplicaciones específicas incluyen el efecto triboeléctrico , el efecto piezoeléctrico , el efecto termoeléctrico y la betavoltaica .

Los generadores eléctricos transforman la energía cinética en electricidad. Esta es la forma más utilizada de generar electricidad según la ley de Faraday . Se puede observar experimentalmente haciendo girar un imán dentro de un circuito cerrado de material conductor, como un cable de cobre. Casi toda la generación eléctrica comercial utiliza la inducción electromagnética, en la que la energía mecánica hace girar un generador.

La electroquímica es la transformación directa de energía química en electricidad, como en una batería . La generación electroquímica de electricidad es importante en aplicaciones portátiles y móviles. Actualmente, la mayor parte de la energía electroquímica proviene de baterías. ^{[ 11 ]} Las pilas primarias , como las baterías comunes de zinc-carbono , actúan como fuentes de energía directamente, pero las pilas secundarias (es decir, las baterías recargables) se utilizan para sistemas de almacenamiento en lugar de sistemas de generación primaria. Los sistemas electroquímicos abiertos, conocidos como pilas de combustible , pueden utilizarse para extraer energía tanto de combustibles naturales como de combustibles sintetizados. La energía osmótica es una posibilidad en lugares donde se mezclan agua salada y agua dulce.

El efecto fotovoltaico consiste en la transformación de la luz en energía eléctrica, como en las células solares . Los paneles fotovoltaicos convierten la luz solar directamente en corriente continua (CC). Los inversores de potencia pueden convertirla posteriormente en corriente alterna (CA) si es necesario. La industria fotovoltaica ha experimentado un crecimiento espectacular desde la década de 1990.

La selección de los modos de producción de electricidad y su viabilidad económica varían según la demanda y la región. La economía varía considerablemente en todo el mundo, lo que se traduce en precios de venta residenciales muy diversos. Las centrales hidroeléctricas , nucleares , térmicas y las fuentes renovables tienen sus propias ventajas e inconvenientes, y la selección se basa en las necesidades energéticas locales y las fluctuaciones de la demanda.

Todas las redes eléctricas tienen cargas variables. El mínimo diario ^{[ 12 ]} es la carga base , a menudo suministrada por centrales que funcionan de forma continua. Las centrales nucleares, de carbón, de petróleo, de gas y algunas hidroeléctricas pueden suministrar la carga base. Si los costos de construcción de pozos de gas natural son inferiores a 10 dólares por MWh, generar electricidad a partir de gas natural es más barato que generarla mediante la quema de carbón. ^{[ 13 ]}

Las centrales nucleares pueden producir una enorme cantidad de energía con una sola unidad. Sin embargo, los desastres nucleares han generado preocupación sobre la seguridad de la energía nuclear, y el costo de capital de las centrales nucleares es muy elevado. Las centrales hidroeléctricas se ubican en zonas donde se puede aprovechar la energía potencial del agua en caída para mover turbinas y generar electricidad. Puede que no sea una fuente de producción económicamente viable cuando la capacidad de almacenar el caudal de agua es limitada y la demanda varía demasiado durante el ciclo de producción anual.

Los generadores eléctricos se conocían en formas simples desde el descubrimiento de la inducción electromagnética en la década de 1830. En general, algún tipo de motor primario, como un motor o las turbinas descritas anteriormente, impulsa un campo magnético giratorio a través de bobinas de alambre estacionarias, convirtiendo así la energía mecánica en electricidad. ^{[ 14 ]} Las únicas formas de producción de electricidad a escala comercial que no emplean un generador son la energía solar fotovoltaica y las pilas de combustible .

Casi toda la energía eléctrica comercial en la Tierra se genera mediante turbinas , impulsadas por el viento, el agua, el vapor o la combustión de gas. La turbina acciona un generador, transformando así su energía mecánica en energía eléctrica por inducción electromagnética. Existen diversos métodos para generar energía mecánica, como las máquinas térmicas , la energía hidroeléctrica, eólica y mareomotriz. La mayor parte de la generación eléctrica se realiza mediante máquinas térmicas.

La combustión de combustibles fósiles proporciona la mayor parte de la energía a estos motores, con una fracción significativa proveniente de la fisión nuclear y otra parte de fuentes renovables . La moderna turbina de vapor , inventada por Sir Charles Parsons en 1884, genera actualmente alrededor del 80% de la energía eléctrica mundial utilizando diversas fuentes de calor. Los tipos de turbinas incluyen:

• Vapor
  • El agua se hierve mediante la combustión de carbón en una central termoeléctrica . Alrededor del 41% de toda la electricidad se genera de esta manera. ^{[ 15 ]}
  • El calor de fisión nuclear generado en un reactor nuclear produce vapor. Menos del 15% de la electricidad se genera de esta manera.
  • Energía renovable. El vapor se genera a partir de biomasa , energía solar térmica o energía geotérmica .
• Gas natural: las turbinas se accionan directamente mediante los gases producidos por la combustión. Los ciclos combinados utilizan vapor y gas natural. Generan energía quemando gas natural en una turbina de gas y aprovechando el calor residual para generar vapor. Al menos el 20 % de la electricidad mundial se genera con gas natural.
• La energía hidráulica se captura mediante una turbina hidráulica a partir del movimiento del agua: de la caída de agua, del ascenso y descenso de las mareas o de las corrientes térmicas oceánicas (véase conversión de energía térmica oceánica ). Actualmente, las centrales hidroeléctricas proporcionan aproximadamente el 16 % de la electricidad mundial.
• El molino de viento fue una de las primeras turbinas eólicas . En 2018, alrededor del 5% de la electricidad mundial se produjo a partir del viento.

Las turbinas también pueden utilizar otros fluidos de transferencia de calor además del vapor. Los ciclos basados ​​en dióxido de carbono supercrítico ofrecen una mayor eficiencia de conversión gracias a un intercambio de calor más rápido, una mayor densidad energética y una infraestructura de ciclo de potencia más sencilla. Las mezclas de dióxido de carbono supercrítico , actualmente en desarrollo, pueden aumentar aún más la eficiencia optimizando sus puntos críticos de presión y temperatura.

Si bien las turbinas son las más comunes en la generación de energía comercial, los generadores más pequeños pueden funcionar con motores de gasolina o diésel . Estos pueden utilizarse como fuente de energía de respaldo o como principal fuente de energía en aldeas aisladas.

La generación mundial total en 2024 fue de 30.850 TWh, incluyendo carbón (34%), gas (22%), hidroeléctrica (14%), nuclear (9%), eólica (8%), solar (7%), petróleo y otros combustibles fósiles (3%), biomasa (2%). ^{[ 16 ]}

Las variaciones entre países que generan energía eléctrica afectan las preocupaciones sobre el medio ambiente. En Francia, solo el 10% de la electricidad se genera a partir de combustibles fósiles , en EE. UU. es más alto, con un 70%, y en China, con un 80%. ^{[ 17 ]} La limpieza de la electricidad depende de su fuente. Las fugas de metano (del gas natural a las centrales eléctricas de gas combustible) ^{[ 18 ]} y las emisiones de dióxido de carbono de la generación de electricidad a partir de combustibles fósiles representan una parte significativa de las emisiones mundiales de gases de efecto invernadero . ^{[ 19 ]} En Estados Unidos, la combustión de combustibles fósiles para la generación de energía eléctrica es responsable del 65% de todas las emisiones de dióxido de azufre , el principal componente de la lluvia ácida. ^{[ 20 ]} La generación de electricidad es la cuarta fuente combinada más alta de NO _x , monóxido de carbono y material particulado en EE. UU. ^{[ 21 ]}

Según la Agencia Internacional de Energía (AIE), la generación de electricidad con bajas emisiones de carbono debe representar el 85 % de la producción eléctrica mundial para 2040 con el fin de evitar los peores efectos del cambio climático. ^{[ 22 ]} Al igual que otras organizaciones, como el Centro de Impacto Energético (EIC) ^{[ 23 ]} y la Comisión Económica para Europa de las Naciones Unidas (CEPE), ^{[ 24 ]} la AIE ha pedido la expansión de la energía nuclear y renovable para alcanzar ese objetivo. ^{[ 25 ]} Algunos, como el fundador del EIC, Bret Kugelmass, creen que la energía nuclear es el método principal para descarbonizar la generación de electricidad porque también puede alimentar la captura directa de aire que elimina las emisiones de carbono existentes de la atmósfera. ^{[ 26 ]} Las centrales nucleares también pueden crear proyectos de calefacción urbana y desalinización , limitando las emisiones de carbono y la necesidad de aumentar la producción eléctrica. ^{[ 27 ]}

Un problema fundamental en relación con la generación centralizada y los métodos actuales de generación eléctrica son los importantes efectos ambientales negativos que muchos de estos procesos generan. Procesos como la combustión del carbón y el gas no solo liberan dióxido de carbono, sino que su extracción también impacta el medio ambiente. Las minas de carbón a cielo abierto utilizan grandes extensiones de terreno para extraer el carbón y limitan el potencial de uso productivo de la tierra tras la excavación. La extracción de gas natural libera grandes cantidades de metano a la atmósfera, lo que incrementa considerablemente los gases de efecto invernadero a nivel mundial. Si bien las centrales nucleares no liberan dióxido de carbono durante la generación de electricidad, existen riesgos asociados a los residuos nucleares y problemas de seguridad relacionados con el uso de fuentes nucleares.

Por unidad de electricidad generada , las emisiones de gases de efecto invernadero del ciclo de vida de las centrales eléctricas de carbón y gas son casi siempre al menos diez veces mayores que las de otros métodos de generación. ^{[ 28 ]}

Los episodios de calor extremo pueden afectar negativamente la generación, transmisión y distribución de energía eléctrica, pudiendo provocar cortes de energía (apagones o bajadas de tensión). El aumento de la temperatura ambiente reduce significativamente la eficiencia de turbinas, calderas y generadores, afectando a las centrales eléctricas de gas natural, petróleo y nucleares, pero no a las de carbón o biomasa. El aumento de la temperatura del agua limita la capacidad de refrigeración en las centrales eléctricas de combustibles fósiles, geotérmicas, de biomasa y nucleares. La generación de energía hidroeléctrica puede disminuir debido al aumento de la evaporación de los cuerpos de agua, y la generación de electricidad fotovoltaica se reduce a temperaturas elevadas. ^{[ 29 ]}

La generación centralizada es la generación de electricidad mediante instalaciones centralizadas a gran escala, que se envía a los consumidores a través de líneas de transmisión . Estas instalaciones suelen estar ubicadas lejos de los consumidores y distribuyen la electricidad mediante líneas de transmisión de alta tensión hasta una subestación, desde donde se distribuye a los consumidores. El concepto básico es que las grandes centrales de varios megavatios o gigavatios generan electricidad para un gran número de personas. La gran mayoría de la electricidad utilizada se genera mediante generación centralizada. La mayor parte de la generación de energía centralizada proviene de grandes centrales eléctricas que funcionan con combustibles fósiles como el carbón o el gas natural, aunque también se utilizan comúnmente centrales nucleares o grandes centrales hidroeléctricas. ^{[ 30 ]}

La generación centralizada es fundamentalmente lo opuesto a la generación distribuida . La generación distribuida es la generación de electricidad a pequeña escala para grupos reducidos de consumidores. Esto también puede incluir la producción independiente de electricidad mediante energía solar o eólica. En los últimos años, la generación distribuida ha experimentado un auge de popularidad debido a su propensión a utilizar métodos de generación de energía renovable, como la energía solar en tejados . ^{[ 31 ]}

Las fuentes de energía centralizadas son grandes centrales eléctricas que producen enormes cantidades de electricidad para un gran número de consumidores. La mayoría de las centrales utilizadas en la generación centralizada son centrales térmicas, lo que significa que utilizan un combustible para calentar vapor y producir un gas a presión que, a su vez, hace girar una turbina y genera electricidad. Esta es la forma tradicional de producir energía. Este proceso se basa en diversas tecnologías para producir electricidad a gran escala, como el carbón natural, el gas y la energía nuclear. Más recientemente, la energía solar y la eólica se han convertido en fuentes de energía a gran escala.

Una central fotovoltaica , también conocida como parque solar o planta solar, es un sistema fotovoltaico (sistema FV) a gran escala conectado a la red eléctrica, diseñado para el suministro de energía comercial . Se diferencian de la mayoría de las instalaciones solares en edificios y otras instalaciones solares descentralizadas porque suministran energía a nivel de la red eléctrica , en lugar de a un usuario o usuarios locales. A veces se utiliza el término «energía solar a gran escala» para describir este tipo de proyecto.

Este enfoque difiere de la energía solar concentrada , la otra tecnología principal de generación solar a gran escala, que utiliza calor para impulsar diversos sistemas generadores convencionales. Ambos enfoques tienen sus propias ventajas y desventajas, pero hasta la fecha, por diversas razones, la tecnología fotovoltaica ha tenido un uso mucho más extendido. En 2019, aproximadamente el 97 % de la capacidad de energía solar a escala industrial era fotovoltaica. ^{[ 32 ] [ 33 ]}

En algunos países, la capacidad nominal de las centrales fotovoltaicas se expresa en megavatios pico (MW _p ), que se refiere a la potencia de salida de CC máxima teórica del conjunto solar . En otros países, el fabricante indica la superficie y la eficiencia. Sin embargo, Canadá, Japón, España y Estados Unidos suelen especificar el uso de la potencia de salida nominal más baja convertida en MW _CA , una medida más directamente comparable a otras formas de generación de energía. La mayoría de los parques solares se desarrollan a una escala de al menos 1 MW _p . En 2018, las centrales fotovoltaicas operativas más grandes del mundo superaban 1 gigavatio . A finales de 2019, había alrededor de 9000 parques solares de más de 4 MW _CA (a escala industrial), con una capacidad combinada de más de 220 ^GW _CA. ^{[ 32} ]

La mayoría de las centrales fotovoltaicas a gran escala existentes son propiedad de productores de energía independientes y están operadas por ellos , pero la participación de proyectos comunitarios y de propiedad de empresas de servicios públicos está aumentando. ^{[ 34 ]} Anteriormente, casi todas contaban con el apoyo, al menos en parte, de incentivos regulatorios como tarifas de alimentación o créditos fiscales , pero dado que los costos nivelados disminuyeron significativamente en la década de 2010 y se alcanzó la paridad de red en la mayoría de los mercados, los incentivos externos generalmente no son necesarios.

La energía hidroeléctrica es la electricidad generada a partir de la energía hidráulica (energía del agua). La energía hidroeléctrica suministra el 15 % de la electricidad mundial , casi 4210 TWh en 2023, lo que supera la producción de todas las demás fuentes renovables combinadas y también la energía nuclear . La energía hidroeléctrica puede proporcionar grandes cantidades de electricidad baja en carbono bajo demanda, lo que la convierte en un elemento clave para la creación de sistemas de suministro eléctrico seguros y limpios. Una central hidroeléctrica con presa y embalse es una fuente flexible, ya que la cantidad de electricidad producida puede aumentarse o disminuirse en segundos o minutos en respuesta a las variaciones de la demanda.

Un parque eólico , también llamado parque eólico o planta de energía eólica, ^{[ 35 ]} es un grupo de turbinas eólicas en un mismo lugar que se utilizan para producir electricidad . Los parques eólicos varían en tamaño, desde un pequeño número de turbinas hasta varios cientos de turbinas eólicas que cubren una extensa área. Los parques eólicos pueden ser terrestres o marinos .

Muchos de los parques eólicos terrestres operativos más grandes se encuentran en China , India y Estados Unidos . Por ejemplo, el parque eólico más grande del mundo , Gansu Wind Farm en China, tenía una capacidad de más de 6000  MW en 2012, ^{[ 36 ]} con un objetivo de 20 000 MW ^{[ 37 ]} para 2020. ^{[ 38 ]} A diciembre de 2020, el Hornsea Wind Farm de 1218 MW en el Reino Unido es el parque eólico marino más grande del mundo . ^{[ 39 ]} Los diseños de turbinas eólicas individuales continúan aumentando en potencia , lo que resulta en que se necesitan menos turbinas para la misma producción total.

Debido a que no requieren combustible, los parques eólicos tienen un menor impacto ambiental que muchas otras formas de generación de energía y a menudo se los considera una buena fuente de energía verde . Sin embargo, han sido criticados por sus efectos visuales y paisajísticos. Por lo general, necesitan ocupar más terreno que otras centrales eléctricas y deben construirse en zonas rurales y silvestres, lo que puede provocar la industrialización del campo, la pérdida de hábitat y una disminución del turismo. Algunos críticos afirman que los parques eólicos tienen efectos adversos para la salud, pero la mayoría de los investigadores consideran estas afirmaciones pseudocientíficas (véase el síndrome de la turbina eólica ). Los parques eólicos pueden interferir con el radar , aunque en la mayoría de los casos, según el Departamento de Energía de EE. UU., «la ubicación y otras medidas de mitigación han resuelto los conflictos y han permitido que los proyectos eólicos coexistan eficazmente con el radar». ^{[ 40 ]}

Una central eléctrica de carbón o planta de energía de carbón es una central térmica que quema carbón para generar electricidad . En todo el mundo hay alrededor de 2500 centrales eléctricas de carbón, ^{[ 41 ]} con una capacidad promedio de generación de un gigavatio cada una. ^{[ 42 ] [ a ]} Generan aproximadamente un tercio de la electricidad mundial , ^{[ 43 ]} pero causan muchas enfermedades y la mayoría de las muertes prematuras por unidad de energía producida, ^{[ 44 ]} principalmente debido a la contaminación del aire . ^{[ 45 ] [ 46 ]} La capacidad instalada mundial se duplicó entre 2000 y 2023 y aumentó un 2 % en 2023. ^{[ 47 ]}

Una central termoeléctrica de carbón es un tipo de central eléctrica que utiliza combustibles fósiles . El carbón se pulveriza y luego se quema en una caldera . El calor del horno convierte el agua de la caldera en vapor , que se utiliza para hacer girar turbinas que, a su vez, mueven los generadores . De esta forma, la energía química almacenada en el carbón se transforma sucesivamente en energía térmica , energía mecánica y, finalmente, energía eléctrica .

Las centrales eléctricas de carbón son el mayor contribuyente individual al cambio climático , ^{[ 48 ]} liberando aproximadamente 12 mil millones de toneladas de dióxido de carbono anualmente, ^{[ 42 ]} alrededor de una quinta parte de las emisiones globales de gases de efecto invernadero . ^{[ 49 ]} China representa más de la mitad de la generación mundial de electricidad a partir de carbón. ^{[ 50 ]} Si bien el número total de centrales de carbón operativas comenzó a disminuir en 2020, ^{[ 51 ] [ 52 ]} debido a retiros en Europa ^{[ 53 ]} y América, ^{[ 54 ]} la construcción continúa en Asia, principalmente en China y el sudeste asiático. ^{[ 55 ] [ 56 ]} La rentabilidad de algunas centrales se mantiene por externalidades , ya que los costos para la salud y el medio ambiente de la producción y el uso del carbón no se reflejan completamente en los precios de la electricidad. ^{[ 57 ] [ 58 ]} Sin embargo, las centrales más nuevas enfrentan el riesgo de convertirse en activos varados . ^{[ 59 ]} Este es un riesgo particular en el sudeste asiático, una de las regiones del mundo con mayor crecimiento en centrales eléctricas de carbón. ^{[ 60 ]}

El Secretario General de la ONU ha pedido a los países de la OCDE que eliminen gradualmente la generación de energía a partir del carbón para 2030, y al resto del mundo para 2040. ^{[ 61 ]}

El gas natural se enciende para crear gas a presión, que se utiliza para hacer girar turbinas y generar electricidad. Las centrales de gas natural utilizan una turbina de gas donde se añade gas natural junto con oxígeno, que a su vez se quema y se expande a través de la turbina, haciendo girar un generador.

Las centrales eléctricas de gas natural son más eficientes que las de carbón; sin embargo, contribuyen al cambio climático, aunque no en la misma medida. No solo producen dióxido de carbono por la combustión del gas natural, sino que la extracción de este libera una cantidad significativa de metano a la atmósfera. ^{[ 62 ]}

Las centrales nucleares generan electricidad mediante turbinas de vapor, donde el calor proviene del proceso de fisión nuclear . Actualmente, la energía nuclear produce el 11% de toda la electricidad del mundo. La mayoría de los reactores nucleares utilizan uranio como combustible. En un proceso llamado fisión nuclear , se libera energía en forma de calor cuando los átomos nucleares se dividen. La electricidad se crea mediante un reactor nuclear, donde el calor producido por la fisión nuclear se utiliza para generar vapor, que a su vez hace girar las turbinas y alimenta los generadores. Si bien existen varios tipos de reactores nucleares, todos utilizan fundamentalmente este proceso. ^{[ 63 ]}

Las emisiones normales de las centrales nucleares consisten principalmente en calor residual y combustible gastado radiactivo. En caso de accidente en un reactor, se pueden liberar cantidades significativas de radioisótopos al medio ambiente, lo que supone un peligro a largo plazo para la vida. Este peligro ha sido una preocupación constante para los ambientalistas. Accidentes como el de Three Mile Island , el desastre de Chernóbil y el desastre nuclear de Fukushima ilustran este problema. ^{[ 64 ]}

La tabla muestra 45 países con su capacidad eléctrica total. Los datos corresponden a 2022. Según la Administración de Información Energética , la capacidad eléctrica global total en 2022 fue de casi 8,9 teravatios (TW), más de cuatro veces la capacidad eléctrica global total en 1981. La capacidad eléctrica promedio per cápita global fue de aproximadamente 1120 vatios en 2022, casi dos veces y media la capacidad eléctrica promedio per cápita global en 1981.

Islandia posee la mayor capacidad instalada per cápita del mundo, con aproximadamente 8.990 vatios. Todos los países desarrollados tienen una capacidad eléctrica per cápita promedio superior a la media mundial, siendo el Reino Unido el que presenta la menor capacidad eléctrica per cápita entre todos los países desarrollados.

• Glosario de generación de energía
• Cogeneración : utilización de una máquina térmica o central eléctrica para generar electricidad y calor útil al mismo tiempo.
• Coste de la electricidad según la fuente
• Generador diésel
• Motor-generador
• Planificación de la expansión generacional
• Central termoeléctrica
• Suministro y consumo mundial de energía