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Camino a los combustibles renovables

Innio Jenbacher,

 Camino a los combustibles renovables

Europa aboga por la neutralidad en carbono en 2050. Esta transición global se centra en la transformación de un sistema energético basado principalmente en combustibles fósiles en otro con bajas o nulas emisiones de carbono. Esto implicará un fuerte crecimiento de fuentes de energía renovable (RES en sus siglas en inglés), tan conocidas como volátiles, como son la energía eólica o fotovoltaica. Pero mantener un suministro de energía estable y firme requiere una solución con un respaldo flexible. La mejor manera para conseguirlo es con plantas gestionables de gas, idealmente con motores de gas flexibles funcionando con gases de origen renovable.

 

La cogeneración de alta eficiencia (CHP), que produce de forma simultánea energía eléctrica, calor y/o frio, es la típica aplicación para los motores de gas suministrados por Innio Jenbacher.

Más de un 80% de los más de 12.000 motores de gas Jenbacher instalados en Europa están operando en una aplicación de cogeneración. Un sistema CHP con motor de gas típicamente alcanza alrededor de un 30% de ahorro en energía primaria comparado con una producción separada de calor y electricidad, y es capaz de reducir las emisiones específicas de carbono en un 50% cuando se sustituye el calor proporcionado por una caldera de gas. 

La mayoría de las instalaciones de cogeneración en Europa se combinan con un sistema de almacenamiento de calor, que permite un desacople entre el suministro eléctrico y de calor mientras se sigue alcanzando un uso muy alto del combustible. Estos motores de gas operan principalmente cuando las energías eólica y solar están menos disponibles, o cuando la demanda eléctrica es alta. Esto hace que las plantas de cogeneración con motores de gas sean una solución de generación eléctrica muy flexible y con muy alta eficiencia, que complementa la volatilidad de las renovables. Biogás y biometano son el tipo de gas neutral en carbono más utilizados en motores de gas. 

Innio Jenbacher tiene unos 6.000 motores a biogás instalados en Europa capaces de convertir biogás bruto y biometanos en electricidad y calor. El biogás es una de las fuentes de energía renovable (RES) gestionable más común, y al mismo tiempo puede ser usada para energía distribuida y generación de calor en el punto de consumo. 

La tecnología madura y eficiente de motores de gas de Innio puede utilizarse para operación continua o flexible con biogás bruto proveniente de residuos de agricultura, industrial o municipales, vertederos o lodos de depuradoras. 

Se llama biometano al biogás que ha sido acondicionado para alcanzar la calidad del gas natural de gaseoducto. Puede ser inyectado en la red del sistema de gas sin limitaciones y su uso en ideal en motores de gas y otros consumidores adicionales de gas. Dado que el biometano puede inyectarse en la red de gas también puede almacenarse en los sistemas de almacenamiento de gas existente y puede considerarse un tipo de energía renovable que pude ser almacenada. 


¿Cuáles son los combustibles verdes del futuro?

  • Metano verde sintético, solución ideal para adicionarlo o reemplazar el gas natural

El metano sintético se produce en un proceso de metanización desde el hidrógeno verde. Puesto que tiene las mismas propiedades físicas que el gas natural, se puede inyectar en la red convencional de gas natural sin limitaciones y sin que sean necesarias modificaciones de la infraestructura existente. Todos los consumidores finales de gas, incluyendo los motores de gas, pueden continuar operando de forma fiable con las actuales prestaciones optimizadas u estándares de emisiones. 

  • Metanol verde, un combustible neutro en carbono para motores de gas

Como el metano sintético, el metanol se produce desde el hidrógeno verde o el hidrógeno azul. Es un producto ampliamente usado como un producto químico de base, el metanol es líquido y tiene la ventaja de ser fácilmente almacenable y trasportable. Además de su uso en motores de gas estacionarios, puede ser usado en trasporte marítimo y terrestre, y es una alternativa en área sin conexión a red de gas. Islas, microrredes, áreas remotas que todavía dependen en diésel o fuel pesado fácilmente podrían transitar a metanol. Los motores de gas pueden utilizar metanol con algunas modificaciones y puede utilizarse la misma infraestructura sin mayores cambios. El cambio de fuel pesado y diésel a un combustible neutro en carbón es una alternativa muy prometedora para muchas áreas remotas alrededor del mundo. 

  • Hidrogeno verde, un fuel libre de carbono 

El hidrógeno puede jugar un papel importante para reemplazar el gas natural fósil. Es libre de carbono y se pude utilizar como combustible en motores de gas. En las próximas décadas, el desarrollo todavía mayor de plantas eólicas y fotovoltaicas podría suministrar hidrógeno verde en un proceso Power-to-Gas. Aunque es diferente del gas natural, puede ser transportado a través de gaseoductos y tanques, y la infraestructura actual de gas natural podría ser parcialmente aprovechada. Finalmente, el hidrógeno se  puede utilizar en diferentes sectores, industria, calor, transporte y generación eléctrica. 

Innio Jenbacher ha estado utilizando hidrógeno en motores de gas desde hace muchos años. Gases del acero y gases sintéticos con un contenido alto hidrógeno hasta un 60%(v) están en  operación. En los proyectos más recientes se está utilizando hidrógeno local mezclado con gas natural hasta un 60%(v). Hay una gran flexibilidad para admitir desde hidrógeno a gas natural como combustible en motores de gas Jenbacher. En el futuro, los motores de gas funcionarán con un 100% de hidrogeno. Para 2021 debería estar ya disponible el primer motor de gas Jenbacher operando con 100% hidrógeno. 

El hidrógeno podría también inyectares en las redes de gas natural. En ese caso es necesario conocer el contenido de hidrógeno que llegará al consumidor final que utilice motores de gas. INNIO Jenbacher recomienda disponer de una señal del contenido de hidrógeno en la tubería de gas, especialmente si este contenido supera un valor del 5%(v) 

Es importante señalar que se pueden instalar motores de gas Jenbacher para su operación con gas natural, y transformase posteriormente para admitir una gran variedad de combustibles alternativos. 


Cogeneración a gas verde con un uso del combustible >90% 
Los motores de gas Jenbacher pueden alcanzar un aprovechamiento del combustible del 90% y más cuando se instalan en aplicaciones de cogeneración, Esto ahora alrededor de un 30% de energía primaria comparándolo con la generación separada de calor y electricidad. 

En tanto en cuanto los combustibles renovables son más caros que el gas natural y hay un déficit en la disponibilidad de combustibles renovables, es incluso más importante que podamos reducir el consumo de energía primaría lo máximo posible. En combinación con sistemas de almacenamiento de calor, permite operar de forma muy flexible las plantas de cogeneración con motores de gas.

Estas plantas se convierten de este modo en un fuente de energía renovable gestionable (dRES) y un complemento ideal al RES no gestionables, como la eólica o solar. 


Conclusión
El uso de gases renovables en plantas de generación con motores de gas es menos costoso que un sistema eléctrico puro con su necesidad de una expansión masiva de la red y una necesidad enorme de capacidad de almacenamiento para asegurar un respaldo suficiente. Mientras que nosotros, como industria, podríamos suministrar la tecnología que las políticas necesarias establezcan para asegurar que los combustibles renovables contribuyen al proceso de transformación del sistema eléctrico. Todo ello cuando estén disponibles estos combustibles, ya sean biometano o metano sintético, metanol verde o incluso hidrógeno producido a partir de fuentes renovables. 

Los motores de gas son un tecnología excelente que aportan energía distribuida y calor de forma asequible, con un alto rato de utilización de combustible de más del 90%; su habilidad para operar con una variedad de combustibles libres de carbono o neutros en carbono hacen de ellos una tecnología renovable gestionable (dRES).

Es necesario disponer de una hoja de ruta predecible para crear un marco fiable que permita el desarrollo de la tecnología y crear la necesaria confianza en los inversores. Esta hoja de ruta debería incluir los objetivos del porcentaje de reemplazamiento de combustible fósil con gases renovables. 

Estos objetivos, similares a los objetivos del mercado eléctrico, deberían acompañarse de planes nacionales indicando cómo se pueden alcanzar. En paralelo, se deben sincronizar los estándares técnicos y marco legal con la implementación de la hoja de ruta en el periodo fijado. Es importante sincronizar la adaptación de los estándares y marco a la disponibilidad actual de gas natural, la mezcla de hidrógeno en el gaseoducto y los diferentes estadios de preparación de los diferentes sectores, incluyendo la industria, transporte, calor, generación eléctrica, etc. De otra forma esto podría acarrear mayores costes no necesarios y menor eficiencia energética.

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Artículos sobre cogeneración | 29 de julio de 2020 | 1254

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