Las plantea térmicas de carbón juegan un papel importante en proporcionar energía a bajos precios. La realidad es que el carbón es abundante, eficiente, y menos caro que la mayoría de las otras opciones y desempeñará un papel importante en la economía del futuro.
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En Estados Unidos, el carbón produce aproximadamente el 50 % de la energía eléctrica, y además es la fuente de energía con un coste más bajo.
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Sin embargo, las plantas de carbón emiten dióxido de carbono, por lo que muchos esfuerzos se están llevando a cabo para mejorar el impacto ambiental del carbón.
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“Clean coal technology” describe una nueva generación de procesos de energía, algunos actualmente disponibles y otros en fase de desarrollo, que tienen la capacidad de reducir las emisiones a la atmósfera tanto de dióxido de carbono como de otros contaminantes. Estas nuevas tecnologías pueden quizás hacer posible desechar las viejas plantas de carbón y producir energía de forma económica y ambientalmente responsable.
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Aspectos clave de esta tecnología
Optimización de las plantas existentes de forma que puedan reducirse las emisiones y se incremente la cantidad de electricidad producida con la misma cantidad de carbón.
Continuar desarrollando y refinando las tecnologías de combustión disponibles, incluyendo circulating fluidised-bed (CFB) technology, que incluye combustión supercrítica y ultra supercrítica. Esta opción puede también quemar biomasa como combustible, y oxi-combustión colectar gases de los humos ricos en dióxido de carbono.
Gasificación que transforma carbón en gas y elimina las impurezas del gas del carbón antes de someterlo al proceso de combustión.
Carbon capture and storage (CCS) – Esta tecnología captura el dióxido de carbono del gas de los humos y los almacena en el subsuelo para reutilizarlo.
Los fondos que se dedican al estudio de las tecnologías limpias son importante especialmente en Estados Unidos, donde el recurso es abundante.
Recientemente se ha reconocido que la tecnología CCS tiene un enorme potencial para reducir las emisiones de dióxido de carbono en las plantas térmicas. .
La importancia de la optimización de las plantas existentes es algo en lo que coinciden todos los expertos y para ello se utiliza software sofisticado que ayuda a reducir las emisiones, incrementar la eficiencia, disminuir los costes y mejorar la fiabilidad. .
Un ejemplo es un sistema de optimización online integrado en una planta de carbón localizada en Baldwin, Illinois, donde se consiguió una reducción del 12-14 % de óxido de nitrógeno (NOx), reducción del consumo de amoniaco en un 15-20 %, incremento en la eficiencia del combustible y megavatios hora disponibles, reducción de gases de efecto invernadero, mercurio y partículas.
En el mundo desarrollado, donde muchas plantas de carbón operan por debajo de su eficiencia de diseño por la baja calidad del carbón, pobre mantenimiento, y falta de herramientas de diagnóstico e instrumentación, los programas de optimización incluyen la implementación de prácticas a bajo coste que pueden ahorrar millones de toneladas de carbón, evitar millones de toneladas de dióxido de carbono, y mejorar el rendimiento financiero de la planta.
Otra tecnología interesante es la CFB, que ya se usa para quemar carbón y otros combustibles produciendo energía limpia de una forma ambientalmente responsable. CFB es una plataforma de combustión de carbón limpia con un único proceso de combustión que puede quemar tanto combustible tradicional como combustible neutro en carbono, incluyendo biomasa, carbón de residuos, neumáticos, y materiales de residuos procesados. Es una tecnología que consigue reducir significativamente los residuos emitidos a la atmósfera.
Distinto a generadores de vapor convencionales que queman combustible con una llama a alta temperatura, la tecnología CFB no tiene quemadores o llamas. CFB usa tecnología de fluidización para mezclar y hacer circular las partículas de combustible con caliza cuando se queman en un proceso a baja temperatura. La caliza captura el óxido de azufre cuando se forma, a la vez que la baja temperatura del proceso de quemado minimiza la formación de óxidos de nitrógeno.
La tecnología CFB se está integrando actualmente con vertical-tube-one-through unit (OTU) supercritical steam technology, que proporciona la mejor combinación de características para una producción de energía eficiente, efectiva en costes, y ambientalmente responsable. El diseño de calderas innovadoras usa BENSON vertical-tube supercritical para el circuito de vapor del evaporador
Foster Wheeler es el líder en el diseño y desarrollo de la tecnología CFB, con más de 350 unidades vendidas.
La gasificación es un proceso que convierte cualquier material que contiene carbón en gas de síntesis (también conocido como syngas). El syngas puede quemarse para producir electricidad.
Los investigadores están avanzando hacia sistemas Integrated Gasification Combined-Cycle (IGCC), en los cuales el syngas se quema como combustible en una turbina de combustión, que impulsa un generador eléctrico. El calor residual de la turbina de combustión se usa para calentar agua, produciendo vapor para un generador de turbina de vapor. El uso de los dos tipos de turbina simultáneamente (ciclo combinado) es un motivo por el que el sistema puede alcanzar alta eficiencia de generación de energía. Los investigadores sugieren que la tecnología IGCC puede alcanzar en el futuro eficiencias del 45 %, y el objetivo es llegar al 60 %. La eficiencia es superior a las plantas de carbón convencionales, cuya eficiencia es del 33 – 40 %, aunque puede alcanzarse el 45 % bajo ciertas condiciones.
Bibliografía: New technologies reduce environmental impacts of coal-fired plants. International Power Engineer May 2010.
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