Por qué es hora de ayunar

La tecnología de captura, utilización y almacenamiento de carbono (CCUS) no es nueva y ha sido muy difamada y pasada por alto. Sin embargo, Daniel Hofmann de Siemens Energy dice que eso está cambiando. Explica por qué, y también presenta el caso de CCUS como una tecnología esencial 'sin arrepentimientos' para lograr los objetivos de cambio climático y para plantas de energía preparadas para el futuro.

Teesside fue una vez el hogar del primer ferrocarril público a vapor del mundo y el corazón industrial del Reino Unido, con fabricación de hierro, acero y productos químicos que datan de principios del siglo XIX.

Doscientos años después de su nacimiento industrial, esta región del noreste de Inglaterra pronto estará a la vanguardia de la revolución industrial verde.

Será la ubicación de un nuevo proyecto innovador que puede considerarse un faro para las modernas centrales eléctricas con captura de carbono.

Net Zero Teesside Power (NZT Power) es la primera central eléctrica de gas a escala comercial de su tipo que consta de una central eléctrica de ciclo combinado de 860 MW, con una turbina de gas de clase H, integrada con captura de carbono, utilización y almacenamiento (CCUS).

La planta se ubicará dentro del East Coast Cluster, una colección de negocios industriales, de energía e hidrógeno en Teesside y Humber que también tienen como objetivo descarbonizar sus operaciones con CCUS.

El gobierno del Reino Unido dio luz verde al proyecto en marzo de 2023 y se espera una decisión final de inversión en 2024.

Este artículo forma parte de la serie 'Perspectivas energéticas futuras', en la que los expertos de Siemens Energy comparten sus ideas sobre cómo podemos avanzar hacia un sistema energético descarbonizado.

CCUS se refiere a un conjunto de tecnologías que pueden capturar el CO2 de grandes fuentes puntuales. En términos simples, es un proceso de tres pasos: el dióxido de carbono se produce mediante la generación de energía o se captura la actividad industrial; si no se usa en el sitio, se transporta a través de una red de tuberías o por tierra; y finalmente, se almacena bajo tierra.

Lo que no es, es nuevo.

Algunas instalaciones han estado operando CCUS desde las décadas de 1970 y 1980 y, en la actualidad, la tecnología actualmente captura 45 millones de toneladas de CO2 al año en todo el mundo.

Sin embargo, como señala la Agencia Internacional de Energía, el despliegue de CCUS está muy por detrás de lo que se requiere en el escenario de cero emisiones netas. Incluso si se consideran todos los proyectos en tramitación, unos 300 se encuentran en diversas etapas de desarrollo. Esto se suma a la relevancia de NZT Power. Diseñada para una puesta en marcha rápida, la planta producirá suficiente electricidad para abastecer a 1,3 millones de hogares.

El noventa y cinco por ciento de todas las emisiones producidas, alrededor de dos millones de toneladas de CO2 al año, serán capturadas, secadas y comprimidas.

La infraestructura común provista por Northern Endurance Partnership luego transportará el CO2 capturado de NZT y otros proyectos de descarbonización dentro del East Coast Cluster para asegurar un depósito geológico a 145 km de la costa en el Mar del Norte.

El proyecto ayudará a respaldar el compromiso del gobierno del Reino Unido de descarbonizar completamente su sistema de energía para 2035 y generar empleos y un beneficio bruto anual de hasta £450 millones ($557 millones) para la región. Se espera que esté terminado alrededor de 2027.

Es justo preguntar, ¿por qué se necesita CCUS cuando las energías renovables se implementan rápidamente y a escala?

La respuesta es sencilla. Alrededor del 80% del consumo mundial de energía actualmente depende de los combustibles fósiles y la energía gestionable. Dado que se prevé que la demanda crezca casi un 50%, no es práctico cambiar inmediatamente todo el gas por energías renovables. Además de CCUS, otro método para descarbonizar la generación de energía convencional es a través del hidrógeno renovable y otros combustibles verdes (es decir, e-amoníaco y e-metanol).

Sin embargo, no se espera que ninguno sea asequible para el sector eléctrico durante algún tiempo, y es probable que la mayor parte del suministro comercial sea absorbido primero por otros sectores.

Además, la energía despachable con bajas emisiones de carbono, como la energía a gas con CCUS, puede respaldar un aumento de la energía renovable intermitente.

Brinda flexibilidad y generación de respaldo a la combinación energética, algo crucial para los períodos en los que no sopla el viento y el sol no brilla.

Teniendo esto en cuenta, hasta que el mundo alcance nuevos niveles de eficiencia energética y cambie completamente a un sistema de almacenamiento y energía renovable, está claro que CCUS es una parte esencial de la ecuación de descarbonización.

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La tecnología de captura de carbono más madura es la absorción basada en aminas. Puede capturar hasta el 95% de las emisiones de carbono y se considera económicamente implementable en Europa y EE. UU.

Funciona mediante el gas de combustión, la mezcla de gases producida por la quema de combustible en las centrales eléctricas, que se alimenta a una columna de absorción.

Aquí, un solvente a base de amina elimina el CO2. Luego, el solvente rico en CO2 se alimenta a un regenerador, con una temperatura de 120 grados centígrados, para revertir el proceso. Esto produce CO2 puro y disolvente regenerado. El primero se transporta para su uso o almacenamiento y el segundo se devuelve a la columna de absorción.

Para implementar la tecnología en una central eléctrica de ciclo combinado, existen algunas consideraciones técnicas. Por ejemplo, la configuración seguirá siendo la misma, pero la turbina de vapor debe adaptarse en parte. Las modernizaciones y los sitios abandonados deben actualizarse y reacondicionarse, a menudo con una nueva turbina de vapor instalada. Dado que el vapor se utiliza en el proceso de captura y separación, los operadores también deben considerar de dónde provendrá.

Además, el proceso produce calor que puede utilizarse dentro de la planta o para calentar la infraestructura adyacente a través de bombas de calor.

Por último, se necesita un sistema de control, posiblemente uno que integre el sistema de energía y CCUS para trabajar juntos.

Por el lado del almacenamiento, la ubicación es un factor determinante. Todos los países exportadores de petróleo y gas tienen el potencial de utilizar pozos de yacimientos petrolíferos retirados; El uso de carbono para la recuperación mejorada de petróleo se ha realizado en los EE. UU. durante años y representa alrededor del 5% de la producción de petróleo del país.

También existe la posibilidad de almacenamiento en acuíferos salinos, como ha sucedido con éxito en el proyecto de almacenamiento y captura de carbono del campo de gas de Sleipner desde fines de la década de 1990.

En el sitio, alrededor de un millón de toneladas de CO2 capturado al año se almacenan en la arenisca de Utsira, una formación acuífera salina de arenisca extensa y altamente porosa llena de agua salada.

En el futuro, es posible que haya tecnologías CCUS más avanzadas disponibles; los ingenieros con frecuencia presentan nuevas químicas y enfoques para la captura. Estos pueden incluir recirculación de gas mejorada para mejorar la eficiencia de la planta de captura y reactores mejorados con un mejor intercambio de los medios de lavado y los gases de combustión.

Para la entrega de proyectos CCUS, una cosa está clara; implementar estas soluciones requiere la experiencia y la colaboración de varias empresas.

De hecho, la mayor parte de la industria ya está adoptando un enfoque de asociación, incluido el East Coast Cluster.

BP, el operador de NZT Power y Northern Endurance Partnership, está trabajando con Siemens Energy, el proveedor de captura de carbono Aker Solutions/Aker Carbon Capture y la empresa de diseño y construcción de proyectos Doosan Babcock, para ofrecer uno de los dos competitivos servicios integrales de ingeniería inicial. paquetes de diseño, que se espera que estén terminados en los próximos meses. El consorcio seleccionado trabajará en la construcción del proyecto.

Siemens Energy no ofrece tecnología de captura de carbono; sin embargo, puede construir la planta de energía, asociarse con quienes construyen la planta de captura e integrar las dos tecnologías juntas. También ofrece tecnologías de compresión necesarias para algunos modelos de captura y para transporte y secuestro.

El enfoque de asociación también puede resultar útil cuando se resuelven problemas, una parte inevitable del proceso a medida que la tecnología se implementa en el mundo real.

Hoy en día, cómo implementar económicamente CCUS se ha convertido en una pregunta más importante que la validez de la tecnología.

Los gobiernos están comenzando tentativamente a poner su peso detrás del proceso.

El Reino Unido está adoptando un enfoque líder. Northern Endurance Partnership está creando la infraestructura de transporte y almacenamiento, lo que significa que no todos los proyectos que capturan CO2, grandes o pequeños, serán responsables de invertir en esta fase, mejorando la economía de esos proyectos.

Además, el Acuerdo de energía despachable a medida para la central eléctrica CCUS está diseñado para incentivar la disponibilidad de capacidad de generación despachable baja en carbono y no dependiente del clima al ofrecer un "pago por disponibilidad".

Esto también puede ayudar a acelerar los proyectos al proporcionar certeza de ingresos.

Al ver los beneficios claros, otras regiones también están considerando el enfoque de clúster.

En Alemania, donde los objetivos climáticos han vuelto a poner CCUS sobre la mesa, el gobierno está desarrollando una estrategia de gestión de carbono para el almacenamiento y la utilización de CO2. También está buscando el enfoque de clúster industrial para alcanzar economías de escala.

Noruega también apunta a las industrias pesadas y busca desarrollar una infraestructura de acceso abierto con la capacidad de almacenar volúmenes significativos de CO2 de todo el continente.

Por supuesto, aún hay incertidumbre y retos por superar; probablemente será necesario transportar carbono a través de las fronteras, especialmente en Europa, lo que puede presentar problemas.

Además, algunos países, como Alemania, históricamente se oponen al almacenamiento doméstico de carbono.

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Sin embargo, hay una certeza. La industria necesita estabilidad para prosperar. Los proyectos con largos plazos de entrega que cuestan cientos de millones no podrán hacer frente a la legislación cambiante y las condiciones de los límites.

Muchos proyectos ya han fracasado simplemente porque, de repente, algo cambió. La estabilidad es lo que anhela la industria, pero lamentablemente, aún no es una realidad; los cambios están ocurriendo más rápido que en las últimas décadas.

Quizás, de alguna manera, esto sea bueno, dada la dirección en la que se dirigen: hacia una descarbonización más rápida. No obstante, en este entorno, es probable que los primeros en moverse se pongan nerviosos.

Sin embargo, hay señales de que el barco está listo para estabilizarse.

Aunque ocasionalmente es propenso a cambios significativos, las previsiones para el precio del Esquema de Comercio de Emisiones de Europa tienen una tendencia alcista. Se podría argumentar que ya están donde deben estar para justificar la inversión en tecnologías CCUS.

Es probable que la presión pública y política para descarbonizar se intensifique con políticas como el Mecanismo de ajuste fronterizo de carbono entrante, que pone un precio al carbono para algunos bienes que ingresan a la UE, y está sincronizado con la eliminación gradual de las asignaciones gratuitas bajo el comercio de emisiones. Esquema.

Actualmente, el 94 % de las emisiones industriales están cubiertas por derechos de emisión gratuitos, lo que ha silenciado la señal del precio del carbono, reduciendo el incentivo para invertir en tecnologías como CCUS.

Además, la financiación del gobierno está disponible para los proyectos de CCUS: en los EE. UU., los montos de los créditos fiscales casi se duplican por el CO2 que se captura de las plantas industriales y de energía; en el Reino Unido, se han destinado 20.000 millones de libras esterlinas (24.800 millones de dólares) de financiación estatal.

Estas políticas e iniciativas pueden ayudar a reducir el riesgo de los proyectos y contribuir a una reducción considerable de los costos.

Es más, la industria puede continuar aprendiendo de los proyectos que se realizan, reduciendo los riesgos y los costos generales para los próximos proyectos.

En el futuro, es probable que haya proyectos CCUS tanto grandes como pequeños que se pondrán en línea en los próximos años.

Cuando la industria haya tenido tiempo de hacer un balance de ellos, vendrán más inversiones y más proyectos y los costos caerán; se estima que es posible una reducción del 25 % con una mayor implementación.

Es vital que estos proyectos se materialicen. A fines de marzo, el Panel Intergubernamental sobre el Cambio Climático de la ONU emitió su advertencia más fuerte hasta el momento; actúe ahora o será demasiado tarde para cumplir con la ambición global de limitar el calentamiento a 1,5 grados (por encima de los niveles preindustriales).

El mensaje es claro. La trayectoria actual del proyecto en el que estamos no será suficiente. La industria debe moverse hoy para hacer realidad CCUS a escala. El objetivo climático de París, y de hecho, nuestro futuro, dependen de ello.

• La captura, utilización y almacenamiento de carbono (CCUS, por sus siglas en inglés) puede capturar hasta el 90-95 % de las emisiones de CO2 de las centrales eléctricas de combustibles fósiles y es económicamente implementable en Europa y los EE. alimentan el 80 % del consumo mundial de energía, y las energías renovables no pueden reemplazarlas inmediatamente.• CCUS es la única tecnología de descarbonización para la energía y la industria que se puede emplear a gran escala en la actualidad.• CCUS es una parte esencial de la ecuación de descarbonización hasta que el mundo pueda cambiar a un sistema de almacenamiento y energía renovable.• El proyecto Net Zero Teesside Power en el Reino Unido está en camino de convertirse en la primera central eléctrica del mundo alimentada por gas a escala comercial con captura de carbono. Las emisiones de CO2 se almacenarán bajo tierra a 145 km de la costa en el Mar del Norte.

SOBRE EL AUTOR

Daniel Hofmann es el director de I+D y gestión de cartera y línea de productos de Siemens Energy. Está cubriendo la integración de plantas en todo el espectro de generación de energía convencional. En sus 28 años en la industria, ha trabajado en la mayoría de los campos de generación de energía, petróleo y gas y descarbonización. Es profesor en la Universidad de Erlangen-Nürnberg.