22 ago. 2017

Sostenibilidad energética más allá del carbón.
“La búsqueda de una energía más limpia no es sólo buscar formas renovables de energía, sino encontrar nuevas formas rentables de minimizar la huella de carbono a medida que extraemos hidrocarburos convencionales y no convencionales" (Leaving Carbon Behind Seminar, University of Calgary, 2017).

La generación energética en base a combustibles fósiles, sobre todo carbón mineral, es actualmente la mayor fuente de emisiones de CO2 en procesos de generación eléctrica. Según la Agencia Internacional de Energía (IEA) lo seguirá siendo durante los próximos 15 años a pesar de los compromisos climáticos globales y el crecimiento continuado del mercado de las energías renovables. (1) Esta tendencia se revertirá a partir del 2030, en donde se espera que la generación eléctrica renovable sobrepase al carbón y a otras fuentes de energía fósil.

Figura 1 - Generación Eléctrica por tipo de fuente 2014-2040
IEA, 2015


Mientras esto ocurre, es necesario entender que la producción de energía en base combustibles fósiles, seguirá existiendo. Así nuevos procesos de innovación tecnológica para reducir las emisiones a la atmósfera y los impactos ambientales asociados a su desarrollo, serán necesarios. 

En la actualidad, existen tecnologías de mejora de eficiencia operacional en centrales térmicas existentes. Las centrales de ciclo combinado de gasificación integradas (IGCC por sus siglas en inglés), permiten reducir las emisiones contaminantes de combustibles fósiles de baja calidad como el carbón, residuos de refinería, etc.  Estas plantas permiten también integrar sistemas de Captura y Almacenamiento de Carbono (CSS – Carbon Capture and Storage), para reducir aún más las emisiones antes, durante y después de la combustión. Según la IEA, el CSS es la única solución para reducir profundamente las emisiones de los procesos industriales y del uso de combustibles fósiles en el sector eléctrico. (2) En este sentido, el rol de las empresas eléctricas de generación es clave en el desarrollo y adopción rápida de nuevas tecnologías que permitan mejorar la eficiencia de las plantas y reducir al mínimo sus impactos ambientales.

Para entender los impactos ambientales y de cambio climático en la generación eléctrica de carbón, tuve la suerte de visitar hace algunos meses una de las mayores plantas de generación térmica en Europa. La Central Térmica de As Pontes García Rodríguez en la Coruña - España. Operada por ENDESA, posee una capacidad instalada de 1468,5 MW y en 2016 generó alrededor de 7,15 GWh. Fue construida en la década de los 70 y aún sigue operativa después de varios reacondicionamientos. El lignito que se quemaba en ella, provenía de la mina a cielo abierto de la misma zona, sin embargo al verse agotado este recurso, el carbón que se quema ahora es importado. 

Central As Pontes y Lago Artificial.
D.Torres. 2017
Como en la mayoría de las centrales térmicas de Europa, As Pontes cumple estrictas normas ambientales de control de emisiones, residuos y descargas. Adicionalmente, después de 10 años de cierre y un proceso de restauración ambiental importante, la mina es el lago artificial más grande de Europa, el cual es un placer visitar.  

As Pontes, cerrará sus operaciones en 2050 y mientras esperamos la descarbonización de sus actividades, ENDESA deberá invertir mucho dinero en mejorar cada vez más la eficiencia de su central e incluir las últimas tecnologías de control de la contaminación asociada a su operación.

Las emisiones de CO2 a la atmósfera de la combustión del carbón dependen sobre todo de la eficiencia en el proceso de combustión. La IEA menciona que las centrales térmicas de carbón poseen rendimientos de hasta 40-45% y se espera que en un futuro, gracias a innovaciones tecnológicas, estas eficiencias alcanzan eficiencias  de hasta un 50%.- 55%. As Pontes se encuentra sobre la media del sector y espera en el año 2020 reducir sus emisiones de manera significativa, mientras se prepara para su cierre operativo en el año 2050. No obstante, las emisiones de otros gases como los óxidos de nitrógeno o las partículas que quedan como residuo de esta combustión, requieren controles ambiental exhaustivos y tecnologías de vanguardia para evitar episodios de contaminación ambiental mayores.

Durante mi visita a As Pontes, me llamó la atención el Sistema de Control de Emisiones Contaminantes  de la Central. Este está constituido por analizadores automáticos de dióxido de azufre (SO2), óxidos de nitrógeno (NOx), monóxido de carbono (CO), partículas en suspensión, temperatura y oxígeno en los generadores  y chimeneas de la central. Los datos de concentración de los analizadores, se transmiten en tiempo real para control ambiental y contraste con los límites permisibles.

Las cenizas y partículas, se capturan con un sistema de recuperación con precipitadores electrostáticos, donde se retienen con una eficacia superior al 99,0%. Este residuo (cenizas, volantes y escorias), luego es tratado y colocado en vertederos controlados. Sin embargo,  aún se requieren nuevos procesos y tecnologías para poder aprovechar este residuo para otros procesos industriales.


Para el control de la calidad de aire en la zona de influencia de la Central, existe una Red de Vigilancia y Control de la Calidad Atmosférica constituida por 7 estaciones automáticas. Estas están distribuidas en un radio de 30 km y miden de forma continua el NOx, SO2, PM10 y PM2.5, ozono, CO y parámetros meteorológicos como temperatura y la velocidad y dirección de viento. La información recolectada es enviada en tiempo real al regulador ambiental, en este caso la Junta de Galicia para su control y análisis.

Red de Vigilancia, ENDESA. 2017
Red de Vigilancia, ENDESA. 2017.

Toda la información recopilada en los sistemas de monitorización y vigilancia ambiental de la Central están disponibles y sus datos están disponibles para análisis. El tener información en tiempo real y datos históricos sobre de emisiones, abre un número de posibilidades para nuevas aplicaciones que permitan medir el impacto real de la Central en el ambiente y en la sostenibilidad de su área de influencia.

La existencia de marcos regulatorios claros e incentivos para promover la innovación ambiental en el sector eléctrico es fundamental para esta esperada transformación. Sabemos que muchas centrales seguirán operando con combustibles fósiles e los próximos años, pero la sostenibildad de su operación dependerá de cambios tecnológicos importantes. 

Fuentes.

(1) International Energy Agency. 20 years of carbon capture and storage - Accelerating future deployment. 2016.
(2) IEA. Coal. https://www.iea.org/topics/coal/
(3) Siemens Energy Sector, Power Generation Solutions. 
(4) Red Eléctrica España Informe del Sistema Eléctrico Español 2016.

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