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Un buen lavado: Las turbinas de gas móviles de GE ya pueden cumplir algunas de las normativas más estrictas sobre emisiones de CO y NOx

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Las dos primeras décadas de este siglo no han sido buenas para los californianos. La actual megasequía, que cumple 22 años, es la más grave desde el año 800, y ha dejado enormes extensiones vulnerables a incendios forestales sin precedentes. La sequía también ha dejado los embalses de California, y por tanto su suministro hidroeléctrico, en niveles alarmantemente bajos.

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Anticipándose a una escasez de suministro en caso de agotamiento de la energía hidroeléctrica, el Departamento de Recursos Hídricos del Estado (DWR) actuó como agente de compras, poniendo en servicio cuatro de las turbinas de gas aeroderivadas TM2500 de arranque rápido de GE para ayudar a mantener encendidas las luces de los clientes cuando se produzcan catástrofes naturales y cuando la energía hidroeléctrica y otras energías renovables no puedan producir por sí solas suficiente energía para satisfacer la demanda.

Las cuatro turbinas de gas natural, con una potencia combinada de 136 megavatios -suficiente para abastecer el equivalente de unos 130.000 hogares estadounidenses-, fueron instaladas por Kiewit Power Constructors en las centrales de Roseville y Yuba City, al norte de Sacramento. Las unidades pueden ponerse en marcha y suministrar toda su potencia de apoyo a la red en cinco minutos, a las órdenes del Operador Independiente del Sistema de California o de la Autoridad Eléctrica del Área Occidental.

En su configuración estándar, las turbinas móviles, que suelen utilizarse para emergencias, ya cumplen las normas de emisiones del Banco Mundial. California, que cuenta con una de las normativas sobre emisiones más estrictas del mundo, exige emisiones de óxido de nitrógeno (NOx) y monóxido de carbono (CO) aún más bajas, por lo que GE y sus socios necesitaban desarrollar una solución para su turbina de gas móvil.

El monóxido de carbono contribuye indirectamente al cambio climático al transformarse en la atmósfera en ozono (también conocido como smog) y metano, el segundo y tercer gases de efecto invernadero más impactantes después del dióxido de carbono. Los óxidos de nitrógeno (principalmente NO y NO2, denominados colectivamente NOx), por su parte, pueden tener un gran impacto en la salud humana.

Para hacer frente a este reto de las emisiones, el pasado mes de junio GE colaboró con DWR en el desarrollo de una solución para sus turbinas de gas móviles que utiliza la tecnología de reducción catalítica selectiva, o SCR. Se trata de un catalizador como el del tubo de escape de un coche, pero con una chimenea de 22 metros de altura, que puede reducir el CO y los NOx hasta en un 90%.

"La tecnología móvil aeroderivativa de GE, que se suele utilizar para energía de emergencia, es un complemento perfecto para los casos de uso de energía renovable y de pico en todo el mundo", afirma Clive Nickolay, director general de la línea de negocio aeroderivativa de GE Gas Power. "Estamos entusiasmados con la idea de proporcionar a los operadores de centrales eléctricas como DWR la flexibilidad para instalar rápidamente energía temporal cuando sea necesario, a la vez que hacen progresos significativos en la reducción de los niveles de emisiones de NOx y CO a un solo dígito bajo - posicionándolos para un futuro con menos carbono."

Una de las virtudes de la TM2500 -una turbina aeroderivativa, es decir, un motor a reacción reconfigurado- es que puede montarse en un remolque, arrastrarse a un emplazamiento e instalarse rápidamente, lo que ayuda a los operadores de red y a los proveedores de energía que se enfrentan a una emergencia de red.

"La unidad TM2500 puede instalarse en unas dos semanas", afirma Patrick Maher, responsable de comercialización de proyectos de energía aeroderivativa de GE Gas Power, que supervisó el proyecto SCR. "Queríamos crear una solución para el SCR que pudiera instalarse casi a la misma velocidad. Tardamos sólo unas semanas en montar esta unidad, gracias a sus componentes modulares premontados" La mayor rapidez de instalación se traduce en menores costes para el cliente.

¿Cómo funciona? "Un catalizador es algo así como un panal de abejas: cuadrados muy pequeños por los que pasan los gases de escape de la turbina de gas", explica Maher. "Cuando los gases de escape pasan por el catalizador, el CO se oxida y se convierte en CO2, con lo que se elimina el CO de la corriente de escape" Para reducir los NOx se necesita un segundo catalizador. Los gases de escape de la turbina se mezclan con amoníaco vaporizado y luego pasan por el segundo catalizador. La reacción convierte el NOx en nitrógeno y vapor de agua.

Hay más de 300 TM2500 instalados en todo el mundo, con más de 6 millones de horas de funcionamiento. Un cliente reciente es la Oficina Federal de Energía de Suiza, que va a instalar ocho de estas turbinas en una central eléctrica cercana a Zúrich para hacer frente a un posible déficit de electricidad este invierno. Ahora, países como Suiza y otras naciones más avanzadas con estrictos requisitos en materia de CO y NOx disponen de la flexibilidad necesaria para reducir aún más sus emisiones gracias a las turbinas de gas móviles de GE.

En el futuro, el santo grial es la capacidad de hacer funcionar estas turbinas con combustibles con cero o bajas emisiones de carbono, como el hidrógeno verde. En la actualidad, estas máquinas ya son capaces de quemar un 75% de hidrógeno y, a medida que crezca la economía del hidrógeno (H2), GE seguirá desarrollando la capacidad de la TM2500 para quemar un 100% de H2 en sus turbinas de gas móviles, eliminando las emisiones de CO2 durante su funcionamiento. Con el tiempo, los operadores de centrales eléctricas se beneficiarán no sólo de las soluciones de arranque rápido y paradas rápidas, sino también de una solución de generación de energía con cero emisiones netas de carbono que podrá utilizarse en todo el mundo.

GE ya está trabajando para probar mezclas de hidrógeno y gas natural. Un ejemplo es la reciente prueba realizada con la New York Power Authority en una turbina de gas aeroderivativa GE LM6000 que mostró una clara correlación entre más hidrógeno y menos emisiones de CO2, donde los índices se redujeron aproximadamente un 14% con un 35% en volumen de combustión conjunta de hidrógeno, mientras que los niveles de NOx, CO y amoníaco también se mantuvieron por debajo de los límites reglamentarios. Aun así, mientras que el CO2 y el CO desaparecerían en un mundo impulsado por el hidrógeno, los NOx permanecerían y soluciones como las que GE ha desarrollado en California servirán para mantener bajas las emisiones de NOx.

Como ocurre con cualquier problema complejo, mantener los gases de efecto invernadero y otras emisiones fuera del aire requiere una serie de estrategias complementarias. La flexibilidad de la tecnología de turbinas de gas aeroderivativas de GE con máquinas como la TM2500 representa una herramienta clave en la combinación energética, dada su capacidad para complementar la energía renovable con tiempos de arranque rápidos. "Es un buen complemento", afirma Maher. "Gracias a su modularidad, es una opción rentable, tiene un bajo coste de mantenimiento y un menor impacto en el medio ambiente que las opciones anteriores"

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