Una planta de gas natural sin residuos podría revolucionar el sector energético
INGENIERÍAS.
Si funciona como se espera, la planta de demostración de Net Power capturará todo el dióxido de carbono que produzca y lo utilizará para hacer girar la turbina
que produce electricidad y venderlo a otras empresas. El arranque está planificado para este mismo año.
En una pequeña parcela entre Houston (EEUU) y la costa del Golfo de México, en una zona industrial repleta de fábricas petroquímicas y gaseoductos, una compañía no muy conocida está finalizando la construcción de una central energética de demostración que podría convertirse en un gran avance en el sector de la energía.
Si funciona como se espera, la planta de gas natural de 50 megavatios y casi 120 millones de euros de Net Power capturará todo el dióxido de carbono que produzca, sin costes significativamente mayores. Esto sería posible, en parte, gracias a que usará el propio gas de efecto invernadero para hacer girar la turbina que genera la electricidad. La tecnología podría dar lugar a una nueva generación de plantas que proporcionen energía limpia, sin los riesgos de desarrollo de la energía nuclear (véase El desequilibrio de la energía nuclear: muerte en EEUU y renacimiento en Asia), las restricciones geográficas de la hidroeléctrica, ni los problemas de intermitencia de la solar y la eólica. Y lo que es más importante, las futuras plantas de este tipo dispondrían de la abundante oferta de gas natural de bajo coste de EEUU.
"Si se desarrolla como se anuncia, podría ser auténticamente revolucionario", afirma un investigador de la Iniciativa de Energía del MIT, Jesse Jenkins.
Por supuesto, el camino de la captura de carbono está plagado más de fracasos que de éxitos, incluido el recientemente abandonado esfuerzo de miles de millones de euros de Southern Company en Mississippi (EEUU). Así que hasta que Net Power esté en funcionamiento, será imposible decir si realmente puede funcionar de un modo tan eficiente, barato y fiable como se espera. Pero la primera prueba importante se aproxima, con el "primer encendido" programado para finales de noviembre o principios de diciembre. (El área circundante al sitio ha sufrido inundaciones como resultado del huracán Harvey, pero, hasta este martes, la instalación en sí ha drenado según lo diseñado y permanece intacta).
La mayoría de las centrales de carbón y gas natural queman combustibles fósiles para convertir agua en vapor, el cual hace girar una turbina que genera electricidad. El exceso de calor y los gases de efecto invernadero se liberan como subproductos del proceso. La mayoría de los intentos de captura de carbono hasta la fecha han añadido un paso de depuración a la parte final del sistema, lo que por definición aumenta los costes.
El laberinto de tubos, tanques, compresores y bombas de Net Power en su instalación de 6.000 metros cuadrados en Texas (EEUU), usa lo que se conoce como el ciclo de Allam. Entre otras diferencias, elimina el ciclo del vapor de agua sustituyéndola por dióxido de carbono supercrítico. En este estado, alcanzado en condiciones de alta presión y temperatura, el dióxido de carbono asume las propiedades tanto de un líquido como de un gas. El proceso fue desarrollado principalmente por el ingeniero químico e inventor británico Rodney Allam, ahora socio y jefe técnico de 8 Rivers Capital. Net Power es una colaboración entre esta empresa de inversión y desarrollo tecnológico de Carolina del Norte (EEUU), el operador de centrales Exelon Generation y la empresa de construcción energética CB&I.
El ciclo funciona así: los operadores de la central inicialmente suministran oxígeno puro, dióxido de carbono y gas natural a un combustor, que quema el gas. Los subproductos principales de ese proceso son agua caliente y una gran cantidad de CO₂ supercrítico, que actúa como un "fluido de trabajo" para accionar la turbina adyacente. A su vez, el dióxido de carbono pasa por una serie de compresores, bombas e intercambiadores de calor, lo que ayuda a recuperar la mayor cantidad de calor posible y devolver el dióxido de carbono al comienzo del ciclo.
El dióxido de carbono caliente reduce significativamente la cantidad de combustible necesario en ese paso de combustión inicial, lo que aumenta aún más la eficiencia general. Utilizar CO₂ supercrítico también evita las pérdidas de energía que se producen cuando el agua cambia de estado, y elimina varios componentes necesarios de una central eléctrica de vapor de agua.
"Si se mantiene todo el ciclo por encima de la fase supercrítica, la eficiencia es asombrosa", agirma el jefe de tecnología energética del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, Julio Friedmann, que ha realizado una extensa investigación sobre captura de carbono.
A lo largo de todo el proceso se pueden extraer distintas cantidades de de subproductos, listos para venderse y enviarse por gasoductos, muy en particular dióxido de carbono incluido.
8 Rivers fue cofundada por un par de exalumnos del MIT: Bill Brown, anteriormente director gerente de Morgan Stanley, y Miles Palmer, que trabajó en tecnología aeroespacial en SAI, un gigantesco contratista de defensa. Mientras los bancos de Wall Street estaban al borde del colapso en 2008, Brown convenció a Palmer de la creación de 8 Rivers, con esta frase: "¿Por qué no nos juntamos y hacemos el bien para variar?
Inicialmente se enfocaron en desarrollar tecnologías de carbón limpio, con la esperanza de aprovechar algo de la financiación para energía del paquete federal de incentivos de 2009. Pero se encontraron con que las empresas simplemente no querían comprar nada que agregara costes al proceso. Finalmente conocieron a Allam, que había estado pensando en el potencial de usar CO2 supercrítico para integrar la captura de carbono en una central energética. Allam fue contratado por 8 Rivers y, con otros miembros de su equipo, se puso a trabajar en el desarrollo la tecnología necesaria para hacer que el proceso compitiera con las plantas estándar de ciclo combinado de gas natural.
Para lograrlo, la empresa tendrá que desembolar una cantidad prácticamente similar al coste de construir este tipo de plantas, que en 2014 era de 885 euros por kilovatio-hora (kWh), según el Laboratorio Nacional de Energía Renovable. La compañía espera que su primera planta comercial cueste alrededor de 1.340 euros por kWh, en parte debido a mayores gastos de capital, garantías y otros costes asociados con ser el primer proyecto de este tipo. Pero creen que pueden reducirlo a unos 850 euros por kWh en cuando construyan entre cinco aysiete plantas a gran escala.
Eventualmente, Net Power espera producir electricidad por alrededor de 35 euros por megavatio hora, un coste similar al del ciclo combinado de gas natural sin captura de carbono. Pero, además de eso, la empresa también puede vender varios subproductos al mercado, incluido dióxido de carbono. Si todo esto se suma, podrían rebajar los costes de producción de energía hasta los 17 euros por megavatio-hora (en teoría podrían llegar hasta los 7,5 euros por megavatio-hora).
Las políticas locales, estatales o nacionales de energía limpia, como los impuestos sobre el carbono, los sistemas de límites máximos y comercio de derechos de emisión y las normas sobre emisiones, podrían mejorar aún más sus números.
Net Power pretende actuar en un principio como una empresa licenciataria, en lugar de promotora u operadora. Su idea es vender la tecnología a las compañías eléctricas, petroleras y gasísticas, entre otras. La empresa ya ha iniciado conversaciones y explorado sitios potenciales para su primera planta comercial, que espera que entre en funcionamiento en 2021.
El ingeniero sénior de investigación y desarrollo de 8 Rivers Brock Forrest comenta que "siempre hay gremlins y los descubres a medida que avanzas. Pero desde una perspectiva técnica y de ingeniería, estamos seguros de que podremos demostrar que el CO2 supercrítico será capaz de generar electricidad".
Hay algunas advertencias adicionales a tener en cuenta: el principal mercado para el dióxido de carbono capturado sería en la extracción mejorada de petróleo. Las empresas energéticas lo inyectan en los pozos exhaustos para ayudar a liberar el resto del petróleo. Esto sugiere que el gas capturado seguiría contribuyendo, al menos indirectamente, a la recolección y combustión de combustibles fósiles. Crucialmente, la extracción del propio gas natural también acarrea consecuencias ambientales, incluyendo fugas de gases de efecto invernadero, contaminación de las capas freáticas y terremotos provocados por la posterior eliminación de aguas residuales.
Pero en la medida en que la tecnología de Net Power podría reducir el uso de carbón y evitar la liberación de innumerables toneladas de dióxido de carbono a partir del gas natural, es muy probable que la suma de sus ventajas dé como resultado un beneficio ambiental neto, al menos en comparación con otras centrales eléctricas de combustibles fósiles.
Por James Temple | traducido por Maximiliano Corredor.
Sitio Fuente: Technology Review
