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El potencial cambio de juego de captura de carbono está a punto de completarse
Poder de la red
En un pequeño lote entre Houston y la Costa del Golfo, en una zona industrial repleta de fábricas petroquímicas y gasoductos, una empresa poco conocida está finalizando la construcción de una central eléctrica de demostración que podría representar un verdadero avance energético.
Si funciona como se espera, la planta de gas natural de 50 megavatios y $ 140 millones de Net Power capturará de manera efectiva todo el dióxido de carbono que produce, sin costos significativamente más altos, en parte al depender del propio gas de efecto invernadero para arrancar la turbina que genera electricidad. La tecnología podría permitir una nueva generación de plantas que proporcionen energía limpia, sin los riesgos de desarrollo de la energía nuclear (ver El colapso del negocio nuclear de Toshiba condena la construcción de nuevas construcciones en los EE. UU.), las restricciones geográficas de la energía hidroeléctrica o los problemas de intermitencia de la energía solar y eólica. Fundamentalmente, las futuras plantas de este tipo también podrían depender del abundante suministro de gas natural barato de la nación.
Si se desarrolla como se anuncia, podría ser un verdadero cambio de juego, dice Jesse Jenkins, investigador de la Iniciativa de Energía del MIT.
Por supuesto, el camino hacia la captura de carbono está plagado de muchos más fracasos que éxitos , incluido el esfuerzo de carbón limpio multimillonario Kemper recientemente abandonado de Southern Company en Mississippi. Entonces, hasta que Net Power esté en funcionamiento, será imposible decir si realmente puede operar de manera tan eficiente, económica y confiable como se esperaba. Pero la primera gran prueba se acerca rápidamente, con el primer incendio programado para fines de noviembre o principios de diciembre. (El área alrededor del sitio sufrió inundaciones como resultado del huracán Harvey, pero a partir del martes, la instalación en sí se drenó según lo diseñado y permanece sin daños).
La mayoría de las plantas de carbón o gas natural funcionan quemando los combustibles fósiles para convertir el agua en vapor, que hace girar la turbina que genera electricidad. El exceso de calor y los gases de efecto invernadero se disipan como subproductos del proceso. La mayoría de los intentos de captura de carbono hasta la fecha han incluido un paso de depuración en la parte trasera del sistema, lo que agrega costos por definición.
El laberinto de tubos, tanques, compresores y bombas de Net Power en el sitio de 1,5 acres en La Porte, Texas, utiliza lo que se conoce como el Ciclo Allam. Entre otras diferencias, elimina el ciclo de vapor al reemplazar el agua con dióxido de carbono supercrítico. En este estado, logrado bajo altas temperaturas y presiones, el dióxido de carbono adquiere 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 tecnólogo jefe de 8 Rivers Capital. La potencia neta es un colaboración entre la empresa de desarrollo e inversión en tecnología con sede en Durham, Carolina del Norte, el operador de la planta Exelon Generation y la empresa de construcción de energía CB&I.
El ciclo funciona así: los operadores de la planta alimentan inicialmente oxígeno puro, dióxido de carbono y gas natural a una cámara de combustión, que enciende el gas. Los principales subproductos de ese proceso son agua caliente y una gran cantidad de CO₂ supercrítico, que actúa como un fluido de trabajo eficiente para impulsar la turbina adyacente. A su vez, el dióxido de carbono pasa por una serie de compresores, bombas e intercambiadores de calor, todos los cuales ayudan a recuperar la mayor cantidad de calor posible y devuelven 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, mejorando aún más la eficiencia general. Confiar en el CO₂ supercrítico también evita las pérdidas de energía que ocurren cuando el agua cambia entre los estados gaseoso y líquido, y elimina varios componentes necesarios de una planta de energía eléctrica de vapor.
Si mantiene todo el ciclo por encima de la fase supercrítica, las eficiencias son asombrosas, dice Julio Friedmann, tecnólogo jefe de energía del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, quien ha realizado una extensa investigación sobre la captura de carbono.
A lo largo del ciclo, se eliminan del proceso porciones variables de subproductos, listos para vender y enviar por tubería, entre los que destaca el dióxido de carbono.
Eight Rivers fue cofundado por un par de ex alumnos del MIT: Bill Brown, quien anteriormente fue director gerente de Morgan Stanley, y Miles Palmer, quien trabajó en tecnología aeroespacial en SAIC, una contratista de defensa masiva . Mientras los bancos de Wall Street estaban al borde del colapso en 2008, Brown le sugirió a Palmer que estableciera 8 Rivers y dijo según sus recuerdos: '¿Por qué no nos juntamos y hacemos el bien para variar?'
Inicialmente se centraron en el desarrollo de tecnologías limpias de carbón, con la esperanza de aprovechar algunos de los fondos de energía del paquete de estímulo federal de 2009. Pero descubrieron que las empresas simplemente no comprarían nada que agregara costos al proceso. Finalmente, les presentaron a Allam, quien había estado pensando en el potencial del uso de CO₂ supercrítico para integrar la captura de carbono en una planta de energía. Finalmente, 8 Rivers lo contrató y, con otros miembros de su equipo, se puso a trabajar en el desarrollo de la tecnología necesaria para que el proceso compitiera con las plantas estándar de gas natural de ciclo combinado.
Para hacerlo realmente, la compañía tendrá que acercarse bastante a los costos de construcción de gastos de capital de tales plantas, que se ubicaron en $1,056 por kilovatio de capacidad en 2014, según el Laboratorio Nacional de Energía Renovable. La compañía espera que su primera planta comercial cueste alrededor de $1600 por kilovatio, en parte debido a mayores gastos de capital, garantías y otros costos asociados con un primer proyecto de este tipo. Pero creen que pueden reducir los costos a alrededor de $ 1,000 cuando hayan construido de cinco a siete plantas a gran escala.
Eventualmente, Net Power espera producir electricidad por alrededor de $42 por megavatio-hora, a la par del gas natural de ciclo combinado sin captura de carbono. Pero además de todo eso, la empresa también puede vender varios subproductos al mercado, incluido el dióxido de carbono. En conjunto, podrían reducir efectivamente los costos de producción de energía a alrededor de $ 20 por megavatio-hora (teóricamente incluso tan bajo como $ 9 por megavatio-hora).
Las políticas locales, estatales o federales de energía limpia, como los impuestos sobre el carbono, los sistemas de tope y comercio y los estándares de emisiones, podrían mejorar aún más la economía.
Net Power inicialmente tiene la intención de actuar como una empresa de licencias, en lugar de un desarrollador u operador, vendiendo la tecnología a empresas de servicios públicos, petróleo y gas, y otros. La compañía ya inició conversaciones y exploró sitios potenciales para su primera planta comercial, que espera que entre en funcionamiento a partir de 2021.
Siempre hay gremlins y los descubres a medida que avanzas, dice Brock Forrest, ingeniero senior de investigación y desarrollo en 8 Rivers. Pero desde una perspectiva técnica y de ingeniería, estamos seguros de que podremos demostrar que el CO₂ supercrítico podrá generar electricidad.
Hay algunas advertencias adicionales a considerar: el mercado principal para el dióxido de carbono capturado sería para su uso en la recuperación mejorada de petróleo, donde las empresas de energía lo inyectan en pozos viejos para ayudar a liberar el petróleo restante. Eso sugiere que el gas capturado continuaría contribuyendo al menos indirectamente a la recolección y quema de combustibles fósiles. De manera crucial, la extracción de gas natural en sí también tiene consecuencias ambientales, incluida la fuga de gases de efecto invernadero, contaminación de las capas freáticas , y terremotos desencadenados por posteriores eliminación de aguas residuales .
Pero en la medida en que la tecnología Net Power pueda reducir el uso de carbón y evitar la liberación de toneladas incalculables de dióxido de carbono del gas natural, es muy probable que sume un beneficio ambiental neto, al menos en comparación con otras centrales eléctricas de combustibles fósiles. .
Esta historia se actualizó para corregir los costos de construcción estimados.