El gas natural es la fuente de energía más utilizada para la generación de electricidad en los Estados Unidos. De acuerdo con un informe publicado por la Administración de Información Energética de EE. UU. (EIA por sus siglas en inglés) de los 491 gigavatios (GW) de capacidad de generación eléctrica a gas natural en EE. UU, más de la mitad (280 GW) son sistemas de ciclo combinado que incluyen turbinas de vapor y turbinas de combustión. La configuración predominante para los sistemas de ciclo combinado involucra dos turbinas de combustión y una turbina de vapor (2×1).
Capacidad de ciclo combinado de gas natural y conteo por configuración
Fuente: Administración de Información Energética de EE. UU., Electric Power Annual
Según indicó la EIA, las centrales eléctricas alimentadas con gas natural utilizan conversión de energía de ciclo simple o de ciclo combinado. Los sistemas de ciclo simple consumen gas natural en un solo sistema de conversión, como una turbina de combustión, una caldera con una turbina de vapor o un motor de combustión interna. En estos sistemas, la energía del calor de escape de la conversión primaria se pierde y no se envía a otra turbina. Los sistemas de ciclo combinado envían el calor de escape de la turbina de combustión a un generador de vapor de recuperación de calor, presurizando el vapor para una o más turbinas de vapor que generan energía eléctrica adicional.
El informe de la agencia explica que los sistemas de ciclo combinado tienden a ser más eficientes para convertir una unidad de gas natural (medida en unidades térmicas británicas [Btu]) a una unidad de electricidad (kilovatio hora [kWh]). Los sistemas de ciclo combinado tienen una tasa de calor operativa promedio de 7146 Btu/kWh en comparación con los sistemas de ciclo simple, que consumen alrededor de 10 000 Btu para generar 1 kWh, según los promedios de 2020. Debido a las ganancias de eficiencia, los sistemas de ciclo combinado generalmente operan con factores de capacidad más altos que los sistemas de ciclo simple. Como resultado, los sistemas de ciclo combinado generalmente atienden cargas base e intermedias a la red, mientras que los sistemas de ciclo simple generalmente atienden cargas máximas.
En una encuesta anual de energía eléctrica realizada por la EIA, la agencia recopiló un identificador de código de unidad para agrupar componentes de ciclo combinado en bloques de potencia. Las configuraciones de los bloques de potencia varían ampliamente, incluidas configuraciones como múltiples turbinas de combustión que soportan una o más turbinas de vapor. La mayoría de los bloques de energía de ciclo combinado tienen componentes de turbina de vapor y de combustión, cada uno conectado con un generador. Sin embargo, 13 GW de capacidad de ciclo combinado son sistemas de un solo eje en los que tanto las turbinas de combustión como las de vapor impulsan un generador común en un eje.
Florida Power & Light’s West County Energy Center
La EIA destacó que en términos de capacidad de generación, la planta de energía de ciclo combinado de gas natural más grande de los Estados Unidos era Florida Power & Light’s West County Energy Center. El West County Energy Center indicó la EIA consta de tres bloques de energía 3×1, o un total de 12 turbinas de combustión y vapor. Cada uno de los tres bloques de energía tiene una capacidad nominal de 1259 megavatios (MW), lo que le da a la planta 3777 MW de capacidad de generación total.
En 2021, el West County Energy Center generó 20,3 teravatios hora de electricidad; solo cinco plantas de energía nuclear y una planta de carbón generaron más electricidad el año pasado.
Capacidades medias del bloque eléctrico de ciclo combinado de gas natural
Fuente: Administración de Información Energética de EE. UU., Electric Power Annual
Nota: Los bloques de alimentación se clasifican según el año de funcionamiento inicial del componente fabricado más recientemente.
Los bloques de energía de ciclo combinado han aumentado su capacidad promedio desde 2015, cuando una nueva clase de turbinas de combustión se volvió más común. Estas turbinas de combustión más nuevas permiten que los bloques de potencia de ciclo combinado tengan mayores capacidades y eficiencias mejoradas. La capacidad promedio de un bloque de potencia 2×1 aumentó de 500 MW para los construidos antes de 2015 a más de 700 MW para los construidos después de 2015.
Fuente: EIA
