FUTUREGEN: la primera central térmica sin chimeneas, el futuro verde y sostenible del carbón

El 40% de la electricidad mundial se genera actualmente en centrales térmicas de carbón lo que supone unas emisiones de dióxido de carbono entorno a  2.700 millones de toneladas anuales. Con unas reservas probadas de 450 años y probables de 1.000 años, este combustible es el más firme o único  candidato a proporcionar, al menos en los próximos 50 años, la creciente demanda de energía mundial. Sin embargo su futuro depende de su capacidad de adaptación a los nuevos requerimientos en cuanto emisiones, para ello las plantas de generación de energía basadas en carbón deben aumentar su eficiencia (un 10% de incremento en la eficiencia supone una reducción del 25% de las emisiones de gases efecto invernadero) e incorporar técnicas de captura y almacenamiento de dichos gases, de tal forma que a partir del 2030 todas las plantas de nueva construcción deberán evitar al menos el 90% de las emisiones con eficiencias de planta superiores al 50% frente al 30% actual.

 

Entre los diversos proyectos que a nivel mundial se están llevando a cabo, destaca la instalación FUTUREGEN que entrará en funcionamiento en EEUU en el 2012 y que, con una potencia de 250 MW y emisiones nulas de CO2, proporcionará energía para 1500  hogares.

 

En España cabe destacar el proyecto que llevará a cabo la Ciudad de la Energía en León que consiste en la construcción de una planta piloto modular de oxi-combustión de 20-30 MW y un proyecto CENIT financiado por el Ministerio de Industria en el que participan Unión FENOSA y otras 14 empresas, así como 160 investigadores  que abarcará desde la mejora de la eficiencia del ciclo e hibridación e integración con biomasa hasta la captura post-combustión y el almacenamiento en formaciones geológicas salinas profundas.

[Mª Jesús Marcos Crespo]

Antes de dar respuesta a la pregunta de si el carbón tiene o no futuro, es necesario hacer un repaso a la situación actual y las previsiones de futuro tanto en necesidades como disponibilidad de las diferentes alternativas energéticas: la demanda energética mundial  aumentará un 70% en los próximos 30 años, como alternativa al petróleo (con reservas no aseguradas para más de 30 años que algunas fuentes reducen alarmantemente), nos encontramos con de momento sólo la promesa de nuevas, más eficientes y seguras centrales nucleares y las energías renovables, en la actualidad en vías de desarrollo y que, según previsiones de la Agencia Internacional de la Energía, proporcionarán no más del 5% de la electricidad necesaria en 2030 y finalmente el carbón que según esta misma Agencia duplicará su contribución al mercado energético mundial en los próximos 50 años.

 

El carbón en la actualidad es el combustible utilizado para la generación del 40% de la electricidad mundial (84% en Austria, 75% en China, Sudáfrica y Dinamarca y 50% en EEUU) y del 70% de la producción mundial de acero, siendo utilizado además en  innumerables procesos químicos (fabricación de ladrillos, azulejos, cementos, plásticos, tintes y explosivos, etc).

 

A su favor el carbón tiene que es muy abundante con reservas aseguradas de 200 años y probables de 2 billones de toneladas o 1.000 años al nivel de consumo actual, es económicamente accesible, no está excesivamente localizado geográficamente y su transporte es fácil y seguro.

 

En contra, el carbón tiene el ser el combustible con más contenido de carbón y que, por lo tanto, más contribuye a las emisiones de gases efecto invernadero (80% más emisiones que el gas natural), siendo responsable del 47% de las emisiones de CO2 mundiales o lo que es lo mismo 2.700 millones de toneladas anuales a nivel mundial. Sólo en 11 grandes ciudades chinas la combustión de carbón es responsable de 50.000 muertes prematuras anuales y 400.000 casos nuevos de bronquitis crónicas al año según afirma un informe del programa de las Naciones Unidas para el medio ambiente. En el mundo y según el Instituto Workdwatch es responsable de un millón y medio de muertes anuales

 

El futuro del carbón pasa por aumentar la eficiencia de las plantas (un incremento del 10% en la eficiencia supone una reducción del 25% de las emisiones y reducir los costes de generación. Para  ello, los diferentes programas nacionales e internacionales en esta tecnología proponen el desarrollo de nuevas tecnologías basadas en carbón pulverizado, plantas de ciclo combinado (IGCC) y sobre todo la integración del sistema de generación con tecnologías de captura y almacenamiento de CO2. Los objetivos marcados son que en el 2030 todas las plantas térmicas de carbón tengan eficiencias entorno al 45-50% (frente al 30% actual)  y una captura del 90% de los gases de efecto invernadero.

 

Para aumentar la eficiencia es necesario el desarrollo de nuevos materiales (ej. aleaciones de níquel resistentes a la corrosión) y nuevas turbinas de vapor que funcionen a mayores presiones y temperaturas conocidas tales como centrales supercríticas con una temperatura de trabajo de 600ºC y que entrarán en funcionamiento dentro de 10 años y en un futuro más lejano las centrales supercríticas con temperaturas de trabajo superiores a los 750ºC.

 

En este sentido, en EEUU se está llevando a cabo un proyecto de planta experimental denominado FUTUREGEN de 250 MW de potencia y un presupuesto inicial de 1.500 millones de dólares, que a partir del 2012  proporcionará electricidad a 1500 hogares y, lo que es más importante, será la primera planta de generación de energía eléctrica basada en carbón que no contará ni con una chimenea, ya que sus emisiones  CO2 serán totalmente inexistentes.

 

El proceso se inicia con una reacción del carbón con oxígeno y agua, generándose en esa primera etapa  como residuos cenizas y una mezcla que se denomina “glass-like” similar a la grava que pueden ser utilizadas en construcción de edificios o carreteras. La corriente de salida del gasificador, rica en CO e H2 pasa por una segunda etapa denominada “shift” en la que al reaccionar con agua parte del monóxido de carbono pasa a CO2 generándose más hidrógeno. Tras las etapas de limpieza de gases con recuperación de los compuestos de azufre y separación de CO2, el hidrógeno resultante puede ser utilizado tanto en aplicaciones industriales, pilas de combustible y/o ciclos térmicos de generación de electricidad con turbinas de vapor de alta eficiencia. El CO2 generado se almacenará en una formación geológica profunda que contiene agua salina y que se encuentra  localizada debajo de la planta de generación con lo que se evita el proceso de almacenamiento y transporte del CO2 hasta el almacenamiento definitivo. Estas formaciones geológicas son más profundas que los acuíferos y que los depósitos de gas o petróleo y, por otra parte, son las más abundantes en el mundo. Este almacenamiento estará altamente monitorizado por lo que lo que se aprenda en FUTUREGEN se podrá aplicar a futuras plantas en el mundo

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Comentarios

Estimada Maria Jesús,

coincido con tú análisis sobre los pronósticos realizados por diferentes organismos internacionales. El carbón es y seguirá siendo una componente esencial en el mix energético, y cualquier trabajo en la línea de reducir su gran impacto medioambiental, es más que bienvenida.

Sin embargo, me gustaría hacer un comentario sobre la frase de que en la actulidad sólo disponemos de promesas "de nuevas, más eficientes y seguras centrales nucleares". En primer lugar, las centrales occidentales actuales YA son seguras. No creo que sea razonable decir que el gobierno francés esté incurriendo en alguna irresponsabilidad para con sus ciudadanos por seguir construyendo reactores con un diseño de hace una década.

Por otro lado, el nuevo reactor EPR (el primer reactor europeo de Generación III+), con niveles de seguridad pasiva superiores a los actuales en operación, es ya una realidad. La primera unidad se está construyendo en Finlandia, y aunque su construcción ha sufrido varios retrasos (el primero de una serie siempre lleva más tiempo), se espera que entre en operación en unos pocos años. Por otro lado, el diseño del AP1000 de Westinghouse, ya ha sido "prelicenciado" y se espera que en breve comenzará la construcción de varias unidades. Como bien sabes, una gran parte del proceso a la hora de poder construir un reactor es el licenciamiento. Pasan muchos años hasta que los organismos de seguridad den por revisado de cabo a rabo el diseño del reactor.

Entiendo que te estás refiriendo a los futuros reactores de Generación IV, aún por definir en muchos aspectos. Es cierto que dichos reactores no entrarán en operación antes del 2030 (quizás un poco antes). Sin embargo, eso no quiere decir que haya un vacío entre las centrales de los 90 y las del 2030. La generación III+ de reactores, ya sobre la mesa, incorpora en su diseño aspectos de seguridad muy parecidos a los de generación IV y también son más eficientes. Así pues, algunas de las promesas son ya realidades.

Un cordial saludo,

Daniel

No estoy de acuerdo con Daniel, en Rusia y creo que también en China, en el 2012 entrará en funcionamieno un reactor nuclear de IV generación que será conectado a la red. Se trata del BN-800, de unos 800 MW que ya ha sido ampliamente probada su viabilidad en el modelo anterior BN-600 (en funcionamiento interrumpido desde 1980 hasta la fecha): Por cierto el coste que se da en Ria Novosti me parece tremendamente ajustado, 1200 millones de dólares.

Un saludo

Tiene razón Luis en que el BN-800 entrará en operación antes, pero según la información que tengo (de una conferencia del 2007 celebrada en Niza, http://www.inspi.ufl.edu/icapp07/WEDNESDAY/PL%204/7615_Nice%2013-18.05.07_eng.pdf)

no se tratará del diseño final. El siguiente BN de alta potencia se construya en el 2012 – 2017 y que las primeras unidades comerciales entren en operación entre el 2020 y el 2030.

Por eso he preferido ser conservador en la estimación de tiempos. Pero de seguir el argumento de Luis, la implantación de la Gen IV de reactores se produciría antes aún.

Otro saludo

Un apunte al FutureGen… va a ser uno de las primeras centrales que incorpore los nuevos quemadores Low-Swirl Injector (LSI), que, si todo sale bien, permitirán bajar a 2 ppm de NOx. Así que no sólo va a servir para favorecer desarrollos de baja/nula emisión de CO2, sino que también de NOx.

Lo tenía que decir, ya que hablé de ellos en la última entrada de mi blog.

Pero siempre tendremos el problema del precio, 1500 millones de dolares por 250 MW me salen 9000 millones de dolares por 1500 MW. Es decir, cuesta casi el triple que una nuclear de la misma potencia.

Y recordemos que el CO2 no deace nunca y estará ahí para siempre. A mí me parece perfecto, pero me llama mucho la atención que los anti-nucleares estén absolutamente en contra de que se haga un almacenamiento geológico para los residuos radiactivos (que tienen una vida limitada) y sin embargo no ponen ningún tipo de problema para almacenar CO2 que estará ahí para siempre….

Creo que no se puede comparar directamente el coste de una central de 250 MW con una de 1500 MW (seis veces mayor) debido a la reducción de costes que supone el factor de escala que en este caso es doble, por una parte la potencia de las centrales que comparas y por otra que estas comparando un primer prototipo de 250 MW con el coste medio de las centrales nucleares actuales que son aproximadamente 450 y con una potencia instalada de 367 GW.

Tus cálculos lo que nos dicen es que está tecnología será una vez introducida en el mercado muchísimo más económica que la nuclear, esto sin tener en cuenta el coste del combustible (el uranio está actualmente a 180$/kg), almacenamiento y tratamiento de residuos y costes de desmantelamiento.

Y ya respondiendo a Daniel, la energía nuclear actualmente supone un 12% de la electricidad mundial, que es un 6% de la energía total consumida en el mundo. Necesitariamos 3600 centrales nucleares sólo para producir la electricidad que necesitamos y muchísimos años para construirlas, he leido que 120 pero a lo mejor es una exageración. Esto sin esperar a las nuevas generaciones de centrales nucleares

Con los residuos creo honestamente que no se puede comparar el CO2 con los residuos radioactivos para empezar por peligrosidad. La idea no es almacenar el CO2 permanentemente sino que a medida que se utilicen combustibles más limpios y que no produzcan emisiones no habrá más CO2 que almacenar y sus concentraciones en la atmósfera irán disminuyendo con lo que se podrá devolver de forma controlada. Con los residuos radioactivos de vida limitada de miles de años nunca se podrá hacer. Y los ecologistas si ponen problemas y piden que se hagan estudios de seguridad de los almacenamientos de co2 igual que lo hacen para los radioactivos.

Creo que se ha desviado un poco este hilo cuando estamos hablando de nuevas centrales termicas de carbon y acabamos con modelos de centrales nucleares y de cuanto producen, no creo que en este tema abarque, seguramente haya otros hilos apropiados.

Sobre FUTUREGEN, me parece un paso adelante, simplemente. Esta claro que el carbón, aunque no sea el de mejor rendimiento, es actualmente el mas accesible (actualmente vivo en Polonia y no te puedes imaginar una ciudad sin una central termica), y si podemos evitar las emisiones, pues mejor que mejor, siempre que no se dejen atras el uso y los avances sobre energias renovables, de las cuales tengo confianza en que avanzarán.

Sobre el almacenamiento del CO2, estaría de acuerdo en que se almacenara, ya que en el futuro se podría hacer un posible tratamiento, quién sabe. Sin embargo, lo que no me parece bien, es la puntualización hecha por Mª Jesus sobre la posible futura emision del CO2 de forma controlada, porque hoy por hoy no podemos decir que existan combustibles realmente limpios, y hasta que los niveles de CO2 en la atmosfera vuelvan a ser normales, creo que vamos a tener que esperar mucho tiempo (decantandome sobre mi intución sin poder dar datos)

ASERRIN ASERRON LOS MINEROS DEL CARBON!

La ciudad de la energía está en Ponferrada y no en León, no la desarrolla el "CENIT" (no se si eso existe), es el CIEMAT y otra cosa es que la empresa que participa activamente es Endesa con la central de Compostilla II y no Unión Fenosa que la central eléctrica más cercana a Ponferrada de las que tiene es hidroeléctrica (vete ahí a capturar CO2 y otros gases).

Pero lo más importante es que el proyecto nació hace ya muchos años, desde que en el 2000 se empezase a hablar en serio del proyecto "CIUDAD DE LA ENERGÍA", pero todavía no ha llegado nada, ni investigadores, ni fondos, ni nada de nada.

Saludos desde Ponferrada

Es cierto, la Fundación Ciudad de la Energía esta en Ponferrada, provincia de León

En la noticia y como iniciativas en España citamos dos, primero el proyecto de la planta a construir en la Ciudad de la energía y en segundo lugar otra diferente que es un proyecto CENIT que por supuesto que existe (sus siglas corresponden a "Consorcios Estratégicos Nacionales en Investigación Técnica"),y que es un programa Nacional de financiación de grandes proyectos de investigación industrial de carácter estratégico, a las convocatorias de este programa acuden grupos de empresas y grupos de investigación, presentan sus propuestas y si se las aprueban son financiadas, una de estas propuestas fué la que citamos de captura de C02 y que es al que nos referimos, esta propuesta está liderada por Unión FENOSA y participan como decimos otras 14 empresas e insistimos en que no tiene que ver con la Ciudad de la Energia ni con Ponferrada.

(requerido)

(requerido)


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