Generación de electricidad

La generación de electricidad es el proceso de generación de energía eléctrica a partir de fuentes de energía primaria . Para las empresas eléctricas , es la etapa previa a su entrega ( transmisión , distribución , etc.) a los usuarios finales o a 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 eléctricas". La electricidad se genera con mayor frecuencia en una central eléctrica 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 que fluye 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 de reactores de fusión propuestos que tienen como objetivo extraer directamente energía de campos magnéticos intensos generados por partículas cargadas de rápido movimiento generadas por la reacción de fusión (ver magnetohidrodinámica ).

La eliminación gradual de las centrales eléctricas de carbón y , en última instancia, de las centrales eléctricas de gas ^[1] o, si es posible, 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 necesitará mucha más energía solar ^[2] y eólica ^{[3] , y} la demanda de electricidad aumentará considerablemente ^[4] con una mayor electrificación del transporte , los hogares y la industria. ^[5] Sin embargo, en 2023, se informó que el suministro mundial de electricidad se estaba acercando 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 en la década de 1820 y principios de la de 1830 por el científico británico Michael Faraday . Su método, que todavía se utiliza en la actualidad, consiste en generar electricidad mediante el movimiento de un bucle de alambre, o disco de Faraday , entre los polos de un imán . Las centrales eléctricas se volvieron económicamente prácticas con el desarrollo de la transmisión de energía de corriente alterna (CA), utilizando transformadores de potencia para transmitir energía a alto voltaje y con bajas pérdidas.

La producción comercial de electricidad comenzó con el acoplamiento de la dinamo a la turbina hidráulica. La producción mecánica de energía eléctrica dio inicio a la Segunda Revolución Industrial e hizo posible varias invenciones que utilizaban electricidad, siendo los principales contribuyentes Thomas Alva Edison y Nikola Tesla . Anteriormente, la única forma de producir electricidad era mediante reacciones químicas o utilizando celdas de batería, y el único uso práctico de la electricidad era para el telégrafo .

La generación de electricidad en las centrales eléctricas comenzó en 1882, cuando una máquina de vapor que impulsaba una dinamo en la estación de Pearl Street produjo una corriente continua que alimentaba el alumbrado público de Pearl Street , Nueva York . La nueva tecnología fue rápidamente adoptada por muchas ciudades de todo el mundo, que adaptaron sus farolas alimentadas con gas a la energía eléctrica. Poco después, las luces eléctricas se utilizarían en edificios públicos, en empresas y para alimentar el transporte público, como tranvías y trenes.

Las primeras centrales eléctricas utilizaban energía hidráulica o carbón. ^[7] Hoy en día se utilizan diversas fuentes de energía, como el carbón , la nuclear , el gas natural , la hidroeléctrica , la eólica y el petróleo , además de la energía solar , la maremotriz y las fuentes geotérmicas .

En la década de 1880, la popularidad de la electricidad creció enormemente con la introducción de la bombilla incandescente . Aunque hay 22 inventores reconocidos de la bombilla antes de Joseph Swan y Thomas Edison , la invención de Edison y Swan se convirtió, con diferencia, en la más exitosa y popular de todas. Durante los primeros años del siglo XIX, se produjeron enormes avances en las ciencias eléctricas . Y a finales del siglo XIX, el avance de la tecnología y la ingeniería eléctricas hizo que la electricidad formara parte de la vida cotidiana. Con la introducción de muchas invenciones eléctricas y su aplicación en la vida cotidiana, la demanda de electricidad en los hogares creció drásticamente. Con este aumento de la demanda, muchos empresarios vieron el potencial de beneficios y empezaron a invertir en sistemas eléctricos para acabar creando los primeros servicios públicos de electricidad. Este proceso de la historia se suele describir como electrificación. ^[8]

La primera distribución de electricidad se llevó a cabo por empresas que operaban de forma independiente unas de otras. Un consumidor compraba electricidad a un productor y este la distribuía a través de su propia red eléctrica. A medida que la tecnología mejoraba, también lo hacía la productividad y la eficiencia de su generación. Invenciones como la turbina de vapor tuvieron un impacto enorme en la eficiencia de la generación eléctrica, pero también en la economía de la generación. Esta conversión de energía térmica en trabajo mecánico era similar a la de las máquinas de vapor , pero a una escala significativamente mayor y de forma mucho más productiva. Las mejoras de estas plantas de generación a gran escala fueron fundamentales para el proceso de generación centralizada, ya que se convertirían en vitales para todo el sistema eléctrico que utilizamos hoy en día.

A mediados del siglo XX, muchas empresas de servicios públicos comenzaron a fusionar sus redes de distribución debido a los beneficios económicos y de eficiencia. Junto con la invención de la transmisión de energía a larga distancia , comenzó a formarse la coordinación de las centrales eléctricas. Este sistema fue luego asegurado por los operadores del sistema regional para garantizar la estabilidad y la confiabilidad. La electrificación de los hogares comenzó en el norte de Europa y en América del Norte en la década de 1920 en las grandes ciudades y áreas urbanas. No fue hasta la década de 1930 que las áreas rurales vieron el establecimiento a gran escala de la electrificación. ^[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 empresas de servicios públicos se obtiene mediante baterías. Otras formas de generación de electricidad utilizadas en aplicaciones específicas incluyen el efecto triboeléctrico , el efecto piezoeléctrico , el efecto termoeléctrico y la energía betavoltaica .

Los generadores eléctricos transforman la energía cinética en electricidad. Esta es la forma más utilizada para generar electricidad según la ley de Faraday . Se puede comprobar experimentalmente haciendo girar un imán dentro de bucles cerrados de material conductor, por ejemplo, un cable de cobre. Casi toda la generación eléctrica comercial utiliza inducción electromagnética, en la que la energía mecánica obliga a un generador a girar.

La electroquímica es la transformación directa de la energía química en electricidad, como en una batería . La generación de electricidad electroquímica es importante en aplicaciones portátiles y móviles. Actualmente, la mayor parte de la energía electroquímica proviene de baterías. ^[11] Las celdas primarias , como las baterías comunes de zinc-carbono , actúan como fuentes de energía directamente, pero las celdas 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 celdas de combustible , se pueden utilizar para extraer energía de combustibles naturales o de combustibles sintetizados. La energía osmótica es una posibilidad en lugares donde la sal y el agua dulce se fusionan.

El efecto fotovoltaico es la transformación de la luz en energía eléctrica, como en las células solares . Los paneles fotovoltaicos convierten la luz solar directamente en electricidad de corriente continua. Los inversores de potencia pueden convertirla luego en electricidad de corriente alterna si es necesario. Aunque la luz solar es gratuita y abundante, la electricidad solar suele ser más cara de producir que la energía generada mecánicamente a gran escala debido al coste de los paneles. ^{[ cita requerida ]} Las células solares de silicio de baja eficiencia han ido disminuyendo de coste y ahora se encuentran disponibles comercialmente células multiunión con una eficiencia de conversión cercana al 30%. Se ha demostrado una eficiencia superior al 40% en sistemas experimentales. ^{[ 12 ]}

Hasta hace poco, la energía fotovoltaica se utilizaba sobre todo en lugares remotos donde no había acceso a una red eléctrica comercial o como fuente de electricidad complementaria para hogares y empresas. Los recientes avances en la eficiencia de la fabricación y la tecnología fotovoltaica, combinados con los subsidios impulsados ​​por preocupaciones ambientales, han acelerado drásticamente la implementación de paneles solares. La capacidad instalada está creciendo alrededor de un 20% por año ^[2], liderada por aumentos en Alemania, Japón, Estados Unidos, China e India.

La selección de los modos de producción de electricidad y su viabilidad económica varía según la demanda y la región. Las condiciones económicas varían considerablemente en todo el mundo, lo que da lugar a precios de venta residenciales generalizados. Las plantas hidroeléctricas , las centrales nucleares , las centrales térmicas y las fuentes renovables tienen sus propias ventajas y desventajas, y la selección se basa en los requisitos de energía locales y las fluctuaciones de la demanda.

Todas las redes eléctricas tienen cargas variables. El mínimo diario ^{[ cita requerida ]} es la carga base , a menudo suministrada por plantas que funcionan de forma continua. Las plantas 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 generar energía 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 suscitado inquietudes sobre la seguridad de la energía nuclear, y el coste de capital de las centrales nucleares es muy elevado. Las centrales hidroeléctricas están situadas en zonas donde la energía potencial de las caídas de agua se puede aprovechar para mover turbinas y generar energía. Puede que no sea una fuente única de producción económicamente viable donde la capacidad de almacenar el flujo de agua es limitada y la carga 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, alguna forma de motor primario, como un motor o las turbinas descritas anteriormente, impulsa un campo magnético giratorio que pasa por bobinas estacionarias de cable, 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 celdas de combustible .

Casi toda la energía eléctrica comercial de la Tierra se genera con una turbina , impulsada 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 muchos métodos diferentes para desarrollar energía mecánica, incluidos los motores térmicos , la energía hidroeléctrica, eólica y maremotriz. La mayor parte de la generación eléctrica se realiza mediante motores térmicos.

La mayor parte de la energía que utilizan estos motores proviene de la combustión de combustibles fósiles , una fracción significativa de la cual proviene de la fisión nuclear y otra parte de fuentes renovables . La turbina de vapor moderna , inventada por Sir Charles Parsons en 1884, genera actualmente alrededor del 80% de la energía eléctrica del mundo utilizando una variedad de fuentes de calor. Los tipos de turbinas incluyen:

• Vapor
  • El agua se hierve con carbón quemado en una central térmica . Alrededor del 41% de toda la electricidad se genera de esta manera. ^[15]
  • El calor de fisión nuclear creado en un reactor nuclear genera 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 funcionan directamente con los gases producidos por la combustión. Los ciclos combinados funcionan con vapor y gas natural. Generan energía quemando gas natural en una turbina de gas y utilizan el calor residual para generar vapor. Al menos el 20% de la electricidad mundial se genera con gas natural.
• La energía del agua se obtiene mediante una turbina hidráulica a partir del movimiento del agua, ya sea por la caída del agua, la subida y bajada de las mareas o por las corrientes térmicas oceánicas (véase conversión de energía térmica oceánica ). En la actualidad, las centrales hidroeléctricas proporcionan aproximadamente el 16% de la electricidad mundial.
• El molino de viento fue una turbina eólica muy antigua . En 2018, alrededor del 5 % de la electricidad mundial se produjo a partir del viento.

Las turbinas también pueden utilizar otros líquidos de transferencia de calor distintos del vapor. Los ciclos basados ​​en dióxido de carbono supercrítico pueden proporcionar una mayor eficiencia de conversión debido a un intercambio de calor más rápido, una mayor densidad de energía y una infraestructura de ciclo de potencia más simple. Las mezclas de dióxido de carbono supercrítico , que se encuentran actualmente en desarrollo, pueden aumentar aún más la eficiencia al optimizar sus puntos críticos de presión y temperatura.

Aunque 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 usarse como generación de respaldo o como fuente principal de energía en pueblos aislados.

La generación mundial total en 2021 fue de 28.003 TWh, incluyendo carbón (36%), gas (23%), hidroeléctrica (15%), nuclear (10%), eólica (6,6%), solar (3,7%), petróleo y otros combustibles fósiles (3,1%), biomasa (2,4%) y geotérmica y otras energías renovables (0,33%). ^[10]

En 2021, China produjo un tercio de la electricidad mundial, en gran parte a partir de carbón. Estados Unidos produce la mitad que China, pero utiliza mucho más gas natural y energía nuclear. ^[10]

Las variaciones entre los 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 Estados Unidos el porcentaje es mayor, con un 70%, y en China, con un 80%. ^[16] La limpieza de la electricidad depende de su fuente. Las fugas de metano (desde el gas natural hasta las centrales eléctricas que utilizan gas combustible) ^[17] y las emisiones de dióxido de carbono de la generación de electricidad basada en combustibles fósiles representan una parte importante de las emisiones mundiales de gases de efecto invernadero . ^[18] En Estados Unidos, la quema 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. ^[19] La generación de electricidad es la cuarta fuente combinada más alta de NO _x , monóxido de carbono y material particulado en Estados Unidos. ^[20]

Según la Agencia Internacional de la 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. ^[21] Al igual que otras organizaciones, incluido el Energy Impact Center (EIC) ^[22] y la Comisión Económica de las Naciones Unidas para Europa (UNECE), ^[23] la AIE ha pedido la expansión de la energía nuclear y renovable para cumplir ese objetivo. ^[24] 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. ^[25] Las plantas de energía nuclear también pueden crear proyectos de calefacción urbana y de desalinización , lo que limita las emisiones de carbono y la necesidad de una mayor producción eléctrica. ^[26]

Un problema fundamental en relación con la generación centralizada y los métodos de generación eléctrica que se utilizan actualmente son los importantes efectos ambientales negativos que tienen muchos de los procesos de generación. Procesos como el carbón y el gas no solo liberan dióxido de carbono durante su combustión, sino que su extracción del suelo también afecta al medio ambiente. Las minas de carbón a cielo abierto utilizan grandes extensiones de tierra para extraer carbón y limitan el potencial de uso productivo de la tierra después de la excavación. La extracción de gas natural libera grandes cantidades de metano a la atmósfera cuando se extrae del suelo, lo que aumenta enormemente los gases de efecto invernadero a nivel mundial. Aunque las centrales nucleares no liberan dióxido de carbono a través de la generación de electricidad, existen riesgos asociados con los desechos nucleares y preocupaciones de seguridad asociadas con el uso de fuentes nucleares.

Por unidad de electricidad generada a partir de carbón y gas, las emisiones de gases de efecto invernadero durante el ciclo de vida de la energía son casi siempre al menos diez veces mayores que las de otros métodos de generación. ^[27]

La generación centralizada es la generación de electricidad mediante instalaciones centralizadas a gran escala, que se envía a través de líneas de transmisión a los consumidores. Estas instalaciones suelen estar ubicadas lejos de los consumidores y distribuyen la electricidad a través de líneas de transmisión de alto voltaje a una subestación, donde luego se distribuye a los consumidores; el concepto básico es que las grandes centrales de escala multimegavatio o gigavatio generan electricidad para una gran cantidad de personas. La gran mayoría de la electricidad utilizada se crea a partir de la 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 plantas nucleares o grandes centrales hidroeléctricas. ^[28]

La generación centralizada es fundamentalmente lo opuesto a la generación distribuida . La generación distribuida es la generación de electricidad a pequeña escala para grupos más pequeños 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 aumento de popularidad debido a su propensión a utilizar métodos de generación de energía renovable, como la energía solar en los tejados . ^[29]

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 eléctricas utilizadas en la generación centralizada son centrales térmicas, lo que significa que utilizan un combustible para calentar vapor y producir un gas presurizado que, a su vez, hace girar una turbina y genera electricidad. Esta es la forma tradicional de producir energía. Este proceso se basa en varias formas de tecnología para producir electricidad de forma generalizada, como el carbón natural, el gas y las formas nucleares de generación térmica. Más recientemente, la energía solar y eólica se han convertido en energía de gran escala.

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

Este enfoque difiere de la energía solar concentrada , la otra gran tecnología de generación solar a gran escala, que utiliza calor para impulsar una variedad de 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 amplio. En 2019 ^[actualizar], aproximadamente el 97% de la capacidad de energía solar a escala de servicios públicos era fotovoltaica. ^{[30] [31]}

En algunos países, la capacidad nominal de las centrales fotovoltaicas se mide en megavatios pico (MW _p ), que se refiere a la potencia máxima teórica de salida de CC 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 nominal inferior 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 . A partir de 2018, las centrales fotovoltaicas operativas más grandes del mundo superaron 1 gigavatio . A fines de 2019, alrededor de 9000 granjas solares eran mayores de 4 MW _CA (escala de servicios públicos), con una capacidad combinada de más de 220 GW _CA . ^[30]

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 propiedad de la comunidad y de las empresas de servicios públicos está aumentando. ^[32] Anteriormente, casi todos estaban respaldados al menos en parte por incentivos regulatorios como tarifas de alimentación o créditos fiscales , pero como los costos nivelados cayeron significativamente en la década de 2010 y se ha alcanzado la paridad de red en la mayoría de los mercados, los incentivos externos generalmente no son necesarios.

Un parque eólico, también llamado central eólica o planta de energía eólica, ^[33] es un grupo de turbinas eólicas en el mismo lugar que se utilizan para producir electricidad . Los parques eólicos varían en tamaño desde una pequeña cantidad de turbinas hasta varios cientos de turbinas eólicas que cubren un área extensa. 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, ^[34] con un objetivo de 20 000 MW ^[35] para 2020. ^[36] A diciembre de 2020, el parque eólico Hornsea Wind Farm de 1218 MW en el Reino Unido es el parque eólico marino más grande del mundo . ^[37] Los diseños de turbinas eólicas individuales continúan aumentando en potencia , lo que resulta en que se necesiten menos turbinas para la misma producción total.

Debido a que no requieren combustible, los parques eólicos tienen un menor impacto en el medio ambiente que muchas otras formas de generación de energía y a menudo se los considera una buena fuente de energía verde . Sin embargo, los parques eólicos han sido criticados por su impacto visual y su impacto en el paisaje. Por lo general, deben extenderse sobre más terreno que otras centrales eléctricas y deben construirse en áreas silvestres y rurales, lo que puede conducir a la "industrialización del campo", la pérdida de hábitat y una caída del turismo. Algunos críticos afirman que los parques eólicos tienen efectos adversos para la salud, pero la mayoría de los investigadores consideran que estas afirmaciones son pseudociencia (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 los EE. UU., "la ubicación y otras mitigaciones han resuelto los conflictos y han permitido que los proyectos eólicos coexistan de manera efectiva con el radar". ^[38]

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 más de 2.400 centrales eléctricas de carbón, con una capacidad total de más de 2.130 gigavatios . ^[39] Generan alrededor de un tercio de la electricidad mundial , ^[40] pero causan muchas enfermedades y la mayoría de las muertes prematuras, ^[41] principalmente por la contaminación del aire . ^{[42] [43]} La capacidad instalada mundial se duplicó entre 2000 y 2023 y aumentó un 2% en 2023. ^[44]

Una central eléctrica de carbón es un tipo de central eléctrica que utiliza combustibles fósiles . El carbón se suele pulverizar y luego se quema en una caldera de carbón pulverizado . El calor del horno convierte el agua de la caldera en vapor , que luego se utiliza para hacer girar turbinas que hacen girar generadores . De este modo, la energía química almacenada en el carbón se convierte sucesivamente en energía térmica , energía mecánica y, finalmente, energía eléctrica .

Las centrales eléctricas de carbón emiten más de 10 mil millones de toneladas de dióxido de carbono cada año, ^[45] aproximadamente una quinta parte de las emisiones mundiales de gases de efecto invernadero , por lo que son la principal causa del cambio climático . ^[46] Más de la mitad de toda la electricidad a carbón del mundo se genera en China. ^[47] En 2020, el número total de plantas comenzó a disminuir ^{[48] [49]} a medida que se retiran en Europa ^[50] y América ^[51], aunque todavía se construyen en Asia, casi todas en China. ^[52] Algunas siguen siendo rentables porque los costos para otras personas debido al impacto en la salud y el medio ambiente de la industria del carbón no están incluidos en el costo de generación, ^{[53] [54]} pero existe el riesgo de que las plantas más nuevas se conviertan en activos varados . ^[55] El Secretario General de las Naciones Unidas ha dicho que los países de la OCDE deberían dejar de generar electricidad a partir de carbón para 2030, y el resto del mundo para 2040. ^[56] Vietnam es uno de los pocos países de rápido desarrollo dependientes del carbón que se comprometieron plenamente a eliminar gradualmente la energía a base de carbón sin restricciones para la década de 2040 o lo antes posible después de esa fecha. ^[57]

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

Las centrales eléctricas de gas natural son más eficientes que las de carbón, pero contribuyen al cambio climático, aunque no tanto como las de carbón. No sólo producen dióxido de carbono a partir de la ignición del gas natural, sino que la extracción del gas durante la minería libera una cantidad significativa de metano a la atmósfera. ^[58]

Las centrales nucleares crean electricidad a través de turbinas de vapor donde el aporte de 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 fuente de combustible. En un proceso llamado fisión nuclear , se libera energía, en forma de calor, cuando se dividen los átomos nucleares. La electricidad se crea mediante el uso de un reactor nuclear donde el calor producido por la fisión nuclear se utiliza para producir vapor que a su vez hace girar turbinas y alimenta los generadores. Aunque existen varios tipos de reactores nucleares, todos utilizan fundamentalmente este proceso. ^[59]

Las emisiones normales de las centrales nucleares son principalmente calor residual y combustible radiactivo gastado. En caso de accidente en un reactor, pueden liberarse al medio ambiente cantidades significativas de radioisótopos, lo que supone un riesgo a largo plazo para la vida. Este riesgo ha sido una preocupación constante de los ambientalistas. Accidentes como el de Three Mile Island , el desastre de Chernóbil y el desastre nuclear de Fukushima ilustran este problema. ^[60]

En la tabla se enumeran 45 países con sus capacidades totales de electricidad. Los datos corresponden a 2022. Según la Administración de Información Energética , la capacidad eléctrica mundial total en 2022 fue de casi 8,9 teravatios (TW), más de cuatro veces la capacidad eléctrica mundial total en 1981. La capacidad eléctrica per cápita media mundial fue de unos 1.120 vatios en 2022, casi dos veces y media la capacidad eléctrica per cápita media mundial en 1981.

Islandia tiene la mayor capacidad instalada per cápita del mundo, unos 8.990 vatios. Todos los países desarrollados tienen una capacidad eléctrica per cápita media superior a la media mundial, y el Reino Unido es el que tiene la capacidad eléctrica per cápita media más baja de todos los demás países desarrollados.

País	Capacidad total (GW)	Capacidad media per cápita (vatios)
Mundo	8.890	1.120
Porcelana	2.510	1.740
Estados Unidos	1.330	3.940
unión Europea	1.080	2.420
India	556	397
Japón	370	2.940
Rusia	296	2.030
Alemania	267	3.220
Brasil	222	1.030
Canadá	167	4.460
Corea del Sur	160	3.130
Francia	148	2.280
Italia	133	2.230
España	119	2.580
Reino Unido	111	1.640
Pavo	107	1.240
México	104	792
Australia	95.8	3.680
Arabia Saudita	85.3	2.380
Irán	83.3	977
Vietnam	72.2	721
Sudáfrica	66,7	1.100
Polonia	64	1.690
Tailandia	63	901
Ucrania	62.2	1.440
Egipto	61.1	582
Taiwán	58	2.440
Países Bajos	53.3	3.010
Suecia	52.1	5.100
Argentina	51.9	1.130
Pakistán	42.7	192
Noruega	41.7	7.530
Emiratos Árabes Unidos	40.7	4.010
Malasia	37.9	1.110
Chile	37	1.930
Venezuela	34.1	1.210
Kazajstán	29.6	1.600
Suiza	27.8	2.960
Austria	26.7	2.890
Argelia	25.9	590
Grecia	24.4	2.400
Israel	23.7	2.520
Finlandia	22.2	3.980
Dinamarca	21.3	3.710
Irlanda	13.3	2.420
Nueva Zelanda	11.6	2.320
Islandia	3.24	8,990

• Glosario de generación de energía
• Cogeneración : utilización de un motor térmico o de una central eléctrica para generar electricidad y calor útil al mismo tiempo.
• Costo de la electricidad por fuente
• Generador diésel
• Motor-generador
• Planificación de la expansión de la generación
• Central eléctrica de vapor
• Suministro y consumo de energía a nivel mundial