revolution-energetica-2011-baja

Este capítulo describe la gama de tecnologías disponibles ahora y en el
futuro para satisfacer la demanda energética mundial. El escenario de
la [r]evolución energética se centra en el potencial de ahorro
energético y en las fuentes renovables, principalmente en los sectores
de generación de electricidad y calor.
9.1 tecnologías de combustibles fósiles
Los combustibles fósiles más utilizados para la generación de energía
en todo el mundo son el carbón y el gas. El petróleo es aún utilizado
donde otros combustibles no están disponibles, como por ejemplo en
islas o zonas remotas o cuando existe un recurso autóctono. En
conjunto, el carbón y el gas actualmente representan más de la mitad
del suministro mundial de electricidad.
tecnologías de combustión de carbón En una central eléctrica
convencional de carbón, el carbón pulverizado o en polvo es soplado
dentro de una cámara de combustión donde se quema a alta
temperatura. El calor resultante es utilizado para transformar en vapor
el agua que fluye a través de las tuberías que revisten la caldera. Esto
impulsa una turbina de vapor y genera electricidad. Más del 90% de la
capacidad mundial de carbón en centrales termoeléctricas utiliza este
sistema. Las centrales de carbón pueden variar en capacidad desde
unos pocos cientos de megawatts hasta varios miles.
Se han introducido una serie de tecnologías para mejorar el desempeño
ambiental de la combustión de carbón convencional. Éstas incluyen la
limpieza del carbón (para reducir el contenido de ceniza) y varias
tecnologías, como la de tornillo o el sistema de control al final (del
proceso) de la tubería, para reducir las emisiones de partículas, dióxido
de azufre y óxido nitroso, los principales contaminantes resultantes de la
quema de carbón además del dióxido de carbono. Por ejemplo, la
desulfuración de gases de combustión (FGD), suele implicar la
“depuración” de los gases de combustión utilizando una mezcla alcalina
absorbente, que es predominantemente a base de limo o piedra caliza.
Se han hecho más cambios fundamentales en la forma en que se quema
el carbón para mejorar su eficiencia y reducir aún más las emisiones de
contaminantes. Estos incluyen:
• la gasificación integrada en ciclo combinado (IGCC): el carbón no
es quemado directamente sino que se lo hace reaccionar con oxígeno y
vapor para formar un gas sintético compuesto principalmente por
hidrógeno y monóxido de carbono. Éste se limpia y luego se quema en
una turbina de gas para generar electricidad y producir vapor para
impulsar una turbina de vapor. La IGCC mejora la eficiencia de la
combustión del carbón de un 38-40% hasta un 50%.
• la supercrítica y ultrasupercrítica: estas centrales operan a
temperaturas más altas que la combustión convencional,
incrementando nuevamente la eficiencia hacia el 50%.
• la combustión en lecho fluidizado: el carbón es quemado dentro
de un reactor que comprende un lecho a través del cual se lo
alimenta con gas para mantener el combustible en estado turbulento.
Esto mejora la combustión, la transferencia del calor y la
recuperación de los residuos. Al elevar las presiones en un lecho, una
corriente de gas de alta presión puede ser utilizado para impulsar
una turbina de gas, generando electricidad. Las emisiones de dióxido
de azufre y óxido nitroso pueden ser reducidas sustancialmente.
• la combustión presurizada de carbón pulverizado: está siendo
desarrollada principalmente en Alemania y se basa en la combustión
de una nube finamente molida de partículas de carbón que genera
vapor de alta presión y temperatura para la generación de energía.
Los gases de combustión calientes son utilizados para generar
electricidad de un modo similar al sistema de ciclo combinado.
Otras potenciales tecnologías futuras implican el uso incrementado de
la gasificación del carbón. Por ejemplo, la Gasificación Subterránea del
Carbón implica la conversión del carbón en bruto en las profundidades
de la tierra, en un gas combustible que puede ser utilizado para la
calefacción industrial, la generación de energía o la producción de
hidrógeno, gas natural sintético u otros productos químicos. El gas
puede ser procesado para remover el CO2 antes de ser transmitido a los
consumidores finales. Se están llevando a cabo proyectos de prueba en
Australia, Europa, China y Japón.
tecnologías de combustión de gas El gas natural puede ser utilizado
para la generación de electricidad a través de turbinas de gas o de
vapor. Para la cantidad equivalente de calor, el gas produce un 45%
menos de dióxido de carbono durante su combustión que el carbón.
Las centrales de turbina de gas utilizan el calor de los gases para operar
directamente la turbina. Las turbinas alimentadas por gas natural pueden
ponerse en marcha rápidamente y, por lo tanto, son frecuentemente
utilizadas para suministrar energía durante los períodos de demanda pico,
aunque a un costo mayor que las centrales de carga de base.
Se puede alcanzar una eficiencia particularmente alta a través de la
combinación de turbinas de gas con una turbina de vapor en ciclo
combinado. En una central de turbina de gas de ciclo combinado
(CCGT, según sus siglas en inglés), el generador de una turbina de gas
produce electricidad y los gases de escape de la turbina luego son
utilizados para producir vapor para generar electricidad adicional. La
eficiencia de las centrales CCGT modernas puede ser de más del 50%.
La mayoría de las nuevas centrales eléctricas de gas construidas desde
la década de 1990 han sido de este tipo.
Hasta el reciente aumento en los precios mundiales del gas, las
centrales eléctricas CCGT han sido la opción más económica para la
generación de electricidad en muchos países. Los costos de capital han
sido sustancialmente inferiores a los de las centrales nucleares y de
carbón y menor el tiempo de construcción.
tecnologías de reducción de carbono Cada vez que se quema un
combustible fósil, se produce dióxido de carbono ( CO2). Dependiendo
del tipo de central eléctrica, una gran cantidad de este gas se disipa en
la atmósfera y contribuye al cambio climático. Una central de carbón
descarga aproximadamente 720 gramos de dióxido de carbono por
kilowatt hora, una central de gas moderna descarga alrededor de
370g CO2 /kWh. Un método, actualmente en desarrollo, para mitigar el
impacto de CO2 de la combustión de combustibles fósiles se denomina
captura y almacenamiento de carbono (CCS, según sus siglas en
inglés). Implica capturar el CO2 de las chimeneas de las centrales
eléctricas, comprimir el gas capturado para su transporte a través de
gasoductos o en barco y luego bombearlo en formaciones geológicas
subterráneas para su almacenamiento permanente.
Aunque es frecuentemente considerada como la solución al problema
del carbono inherente a la combustión de combustibles fósiles, es poco
probable que la CCS para centrales eléctricas de carbón esté lista en
menos de una década. A pesar de los experimentos actualmente en
curso, sigue sin ser demostrada la tecnología como un proceso
totalmente integrado, en relación a todos sus componentes operativos.
Una tecnología de captura adecuada y eficiente no ha sido desarrollada
aún y es poco probable que se encuentre comercialmente disponible en
el corto plazo; un almacenamiento efectivo y seguro a largo plazo en la
escala necesaria aún no ha sido demostrado; y existen serias
preocupaciones asociadas a los aspectos de seguridad del transporte y
la inyección de CO2 en las formaciones designadas, mientras que la
retención a largo plazo no puede ser asegurada.
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