Packinox aumenta las probabilidades de conseguir un carbón limpio y rentable
Los intercambiadores de calor eficientes son fundamentales para que las plantas de captura y almacenamiento de carbono sean comercialmente viables. Ahora se están construyendo las primeras instalaciones a gran escala del mundo, y la tecnología Packinox de Alfa Laval, con su combinación única de tamaño y rendimiento del proceso, parece preparada para facilitar economías de escala tan necesarias.
Afrontar el reto del aumento de las emisiones de CO2
Las centrales eléctricas alimentadas con carbón producen alrededor de un tercio de las emisiones de dióxido de carbono del mundo y se espera que su proporción aumente a alrededor del 45 por ciento en 2035, según la Agencia Internacional de Energía. Si bien se están realizando enormes esfuerzos para encontrar y desarrollar fuentes de energía renovables, pasará mucho tiempo antes de que estas tecnologías estén lo suficientemente desarrolladas como para proporcionar una alternativa seria al carbón y otros combustibles fósiles. Por lo tanto, encontrar formas más limpias de quemar carbón es de vital importancia.
La captura y almacenamiento de carbono, o CCS, es un grupo de tecnologías para capturar, comprimir y almacenar dióxido de carbono como una forma de aliviar el problema. En los últimos años, se han construido plantas de CCS a pequeña escala para evaluar las tecnologías de CCS, seguidas de las primeras unidades a escala industrial. Sin embargo, queda mucho por hacer: según cifras de 2020, solo se recuperan unos 35 millones de toneladas de CO2 equivalente de los 35 mil millones de toneladas emitidas. Los dos mayores usuarios de carbón para la producción de energía en el mundo, Estados Unidos y China, se esfuerzan por ser líderes mundiales en CAC.
Dos métodos
Las dos tecnologías más comunes para capturar el dióxido de carbono son la precombustión y la poscombustión. En la poscombustión, el CO2 se elimina después de quemar el carbón. Esta tecnología está desarrollada para centrales eléctricas de carbón convencionales donde el carbón se utiliza como combustible sólido para producir calor y electricidad mediante combustión. Ésta es la forma más común de producir electricidad a partir del carbón.
En las plantas de precombustión, el dióxido de carbono se elimina antes de que se produzca la combustión. La tecnología está desarrollada para plantas de gasificación integrada de ciclo combinado (IGCC), donde un proceso de gasificación transforma el carbón en un gas sintético que se utiliza como combustible para la central eléctrica. IGCC maximiza la producción de electricidad y reduce las emisiones de contaminantes atmosféricos, principalmente NOx y SOx.
Las tecnologías de eliminación de CCS son similares en post y precombustión. El gas que contiene el CO2 se encuentra con un disolvente que primero captura el CO2 y luego lo libera, lo que permite que el dióxido de carbono se comprima y almacene.
Una vez capturado el CO2, se puede almacenar en formaciones geológicas. También se puede utilizar para la recuperación mejorada de petróleo (EOR), un método en el que se bombea dióxido de carbono mezclado con agua a pozos petroleros antiguos para ayudar en la extracción de petróleo adicional. Según el Departamento de Energía de EE.UU., la tecnología EOR tiene el potencial de aumentar la eficiencia de la recuperación nacional de petróleo de alrededor del 30 por ciento a más del 60 por ciento.
Minimizar los costos de energía con una transferencia de calor eficiente
En el proceso CCS se requieren muchos pasos de enfriamiento, calentamiento, condensación y reebullición, lo que hace que el costo de energía sea una gran parte del costo del proceso CCS. Los intercambiadores de calor eficientes son un factor fundamental para reducir el costo de la CCS, haciendo que el proceso sea comercialmente más viable.
Alfa Laval ha participado en la tecnología de intercambiadores de calor en casi la mitad de las 30 a 40 plantas piloto de CCS a pequeña escala del mundo. A medida que la tecnología CCS avanza hacia una nueva fase en la que se están construyendo sitios de demostración a gran escala, el intercambiador de calor Alfa Laval Packinox se reveló como un activo valioso, especialmente para el proceso de precombustión en las plantas IGCC.
Packinox: el intercambiador de calor ideal para aplicaciones CCS
Alfa Laval Packinox representa el diseño de planta más sencillo del mercado actual. A modo de indicación, un IGCC-CCS de última generación de 600 MW solo requiere dos intercambiadores Packinox, frente a muchos más para los diseños de carcasa y tubos.
En consecuencia, Packinox tiene una de las soluciones de costo de capital y de operación más bajas disponibles debido a su capacidad de proporcionar una combinación de un alto coeficiente de transferencia de calor y una superficie de transferencia de calor muy grande por intercambiador de calor, hasta aproximadamente 20.000 metros cuadrados. Estas dos características son importantes para el proceso de transferencia de calor, ya que implica diferencias de temperatura muy pequeñas entre los fluidos, así como grandes caudales.
Los ahorros adicionales al utilizar Packinox provienen del diseño de la placa, que tiene un volumen interno muy bajo que minimiza la cantidad de solvente en el circuito del proceso. Además, el Packinox puede funcionar a una presión similar a la del gasificador. En el caso de las plantas de precombustión, donde el gasificador funciona a alta presión, esto permite limpiar el gas de síntesis sin tener que descomprimirlo primero, contribuyendo así a importantes ahorros en los costes de recompresión de CO2 más adelante.
Dos instalaciones en EE.UU.
El gobierno de Estados Unidos afirma haber realizado la mayor inversión del mundo en CAC; el Departamento de Energía utilizó cerca de 4 mil millones de dólares en fondos federales, junto con más de 7 mil millones de dólares en inversiones privadas, en la realización de múltiples proyectos de demostración.
Alfa Laval ha equipado con éxito dos unidades de captura de carbono de las plantas IGCC a gran escala más grandes de EE. UU.: una como modernización para que la planta esté "lista para la captura de carbono" en Edwardsport, Indiana, y la otra para la central eléctrica de Mississippi de 600 MW. – la primera planta IGCC a gran escala del mundo que captura CO2 desde el inicio de su funcionamiento. Ambas unidades de captura, a pesar de su gran capacidad, requirieron sólo dos intercambiadores de calor Packinox de gran tamaño y funcionan satisfactoriamente cuando están activas.
Autor: Michael Lawton
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