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Una turbina de CO2 supercrítico del tamaño de una mesa puede suministrar energía a 10.000 hogares

1 noviembre, 2023 11 comentarios

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Una turbina de CO2 supercrítico del tamaño de una mesa puede suministrar energía a 10.000 hogares

Las turbinas de vapor todavía se usan para generar la mayor parte de la electricidad mundial, pero la situación está cambiando rápidamente. Las fuentes de energía renovables, como la solar y la eólica, son cada vez más rentables y fiables, gracias a los avances en almacenamiento de energía e hidrógeno verde.

Otra tecnología emergente que podría alterar el mercado es el dióxido de carbono supercrítico, que permite turbinas mucho más pequeñas y eficientes que las convencionales.

El dióxido de carbono supercrítico (sCO2) es un estado fluido del dióxido de carbono que puede adoptar propiedades a medio camino entre un gas y un líquido. Promete ser mucho más barato y un 10% más eficiente como medio que el agua, con turbinas diez veces más pequeñas. El Departamento de Energía estadounidense calcula que una turbina de vapor de 20 m se reduciría a un metro (tres pies) si se sustituyera por una turbina de sCO2.

Para hacerlo realidad, se está construyendo una nueva central eléctrica de 155 millones de dólares y 10 MW equivalentes que utiliza tecnología de CO2 supercrítico como proyecto emblemático de la iniciativa STEP del Departamento de Energía. El programa STEP, que significa Supercritical Transformational Electric Power, fue lanzado en 2016 por el Laboratorio Nacional de Tecnología Energética del Departamento de Energía para avanzar en el desarrollo y despliegue de sistemas de energía basados en sCO2.

En octubre se cortaron las cintas en la planta piloto STEP de San Antonio al ser declarada «mecánicamente terminada» por los socios del proyecto. El proyecto, en el que colaboran el Southwest Research Institute (SwRI), GTI Energy, GE Vernova y el Departamento de Energía de EE.UU., tiene por objeto demostrar un nuevo método innovador de generación de energía eléctrica de mayor eficiencia y menor coste.

Planta piloto STEP de San Antonio

A diferencia de las centrales eléctricas convencionales, que utilizan agua como medio térmico en los ciclos de potencia, STEP está diseñado para utilizar sCO2 a alta temperatura. Esto mejora la eficiencia hasta en un 10% porque el sCO2 tiene mejores propiedades termodinámicas que el agua.

El dióxido de carbono no es tóxico ni inflamable y se comporta como un fluido supercrítico por encima de su temperatura crítica de unos 31 °C y una presión crítica de 74 bares. A partir de ese momento, empieza a comportarse como un gas con una densidad cercana a la de un líquido. Por supuesto, el agua también puede ser supercrítica, pero requiere mucha más energía.

La tecnología del ciclo de energía del sCO2 también es compatible con la energía solar concentrada y el calor residual industrial.

El uso de sCO2 como fluido de trabajo significa que la turbomaquinaria de STEP Demo es aproximadamente una décima parte del tamaño de los componentes de las centrales eléctricas convencionales. Esto permite reducir la huella y el coste de construcción de las nuevas instalaciones. Una turbina de sCO2 de 10 MW, del tamaño de un escritorio, podría suministrar energía a 10.000 hogares.

La construcción del sitio de demostración STEP comenzó el 15 de octubre de 2018, con SwRI, GTI Energy y GE como socios principales, y la construcción del edificio finalizó en 2020. El primer funcionamiento del compresor con CO2 supercrítico se logró a principios de este año.

El consorcio está avanzando hacia la puesta en marcha de la planta piloto, que se prevé que comience a funcionar en 2024. Sin embargo, aún quedan algunos retos y tareas por abordar antes de que la planta pueda funcionar a pleno rendimiento.

STEP cambiará sin duda nuestra forma de concebir la generación de energía. Es emocionante lanzar oficialmente esta planta piloto, que alberga tecnología potencialmente revolucionaria desarrollada aquí mismo en SwRI.

Adam Hamilton, Presidente y Consejero Delegado de SwRI

Vía www.swri.org

¿Qué es una turbina de CO2 supercrítico?

Una turbina de CO2 supercrítico (sCO2) es una tecnología emergente que utiliza dióxido de carbono en estado supercrítico como fluido de trabajo en un ciclo térmico, en lugar de vapor de agua que se utiliza en las turbinas convencionales. En la física, un fluido se considera supercrítico cuando se encuentra en un estado por encima de su punto crítico, lo que significa que no tiene una fase definida entre líquido y gas. Para el dióxido de carbono, el punto crítico ocurre a una temperatura de 31.1°C y una presión de 7.38 MPa.

  1. Eficiencia: Las turbinas sCO2 pueden operar con eficiencias termodinámicas más altas en comparación con las turbinas de vapor tradicionales. Esto se debe en parte a la capacidad del CO2 supercrítico para alcanzar altas densidades cerca de la densidad de un líquido, pero con la viscosidad de un gas, lo que permite una transferencia de calor y un rendimiento mejorados.
  2. Compactibilidad: Una ventaja significativa de las turbinas sCO2 es que son más compactas que las turbinas de vapor convencionales. El tamaño reducido puede resultar en menores costos de capital y una implementación más flexible en diferentes aplicaciones.
  3. Flexibilidad y Aplicaciones: Las turbinas sCO2 pueden ser utilizadas en una variedad de aplicaciones, incluyendo generación de energía a partir de fuentes renovables como la solar térmica y la geotermia, así como en plantas nucleares y de combustibles fósiles.
  4. Reducción de Emisiones: Aunque el ciclo utiliza dióxido de carbono, este CO2 es reciclado dentro del ciclo, por lo que no se emite al ambiente. Por lo tanto, las turbinas sCO2 pueden jugar un papel en la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero.
  5. Costes Operativos: Las turbinas sCO2 pueden tener costes operativos más bajos en comparación con las tecnologías de generación de energía convencionales, ya que requieren menos mantenimiento y pueden operar con una amplia variedad de temperaturas y presiones.
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Publicado en: Eficiencia energética, Artículos destacados

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Comentarios

  1. ESG dice

    12 noviembre, 2023 a las 23:54

    Mucho ruido y pocas nueces. No habéis explicado el ciclo de operación de ese CO2, y sólo al final resulta que éste ni se genera ni se emite ni se absorbe, que es lo que muchos lectores imaginan.

    Dicho esto, es una estupenda noticia, a mejorar, claro.

  2. Abrahan J T Martin dice

    10 noviembre, 2023 a las 14:06

    Como dice el dicho criollo; «un clavo saca otro clavo», es un proyecto muy ingenioso, según interpretó. Porque generara energía sustentable a través de una energía qué es la responsable de la contaminación ambiental o efecto invernadero, en una cantidad muy considerable, y pasara a ser el efecto inverso, ya qué ayudare a la generación de energía renovable, siendo la más rentable económica, ambientalmente, entré otras ventajas. Merecen un 10 sobre 1, los investigadores e realizadores de dicho proyecto. Que muy probablemente consiga muchos detractores, en especial las grandes mafias del petróleo

  3. Homero Ruiz esparza dice

    5 noviembre, 2023 a las 14:09

    Me agrada saber de este tipo de noticias.

  4. García dice

    3 noviembre, 2023 a las 12:36

    Ciclos supercombinados?

  5. Raúl R.Concepcion dice

    3 noviembre, 2023 a las 03:01

    Solo me queda felicitar sinceramente a ese gran equipo de trabajo que ha logrado tal invención por los resultados q se podrán obtener no solo en el aumento significativo en la producción de energía sino por la eliminación a corto y mediano plazo del efecto invernadero .Muchas Felicidades para todo el equipo por tan importante logro.

  6. John Colmenares dice

    3 noviembre, 2023 a las 02:58

    me interesa conocer mas de este tipo de turbinas y como se co sigue el Co2.

  7. Oscar Lucini dice

    3 noviembre, 2023 a las 02:33

    Dios bendiga este y todos los proyectos que cuidan de nuestra casa común…

  8. RUBEN BATTISTUTTI dice

    3 noviembre, 2023 a las 01:27

    buenísimo el articulo, innovador y sorprendente

  9. Luis Vale dice

    3 noviembre, 2023 a las 00:51

    Esta utilización del CO2 sería de una importancia FUNDAMENTAL para la GENERACION ENERGETICA,a partir de (CCSU) cómo no lo era antes ya que se Justificaria su CAPTURA de Todas las Fuentes de su Generacionpor UN DOBLE PROPOSITO
    1) AMBIENTAL (Es el causante del 60 al 70% del ‘Efecto INVERNADERO del Planeta.)
    2)Se convertiría (A través del.uso de esta Tecnologia ) en un Elemento Utile No Contaminante en la Generación Energetica

  10. Luis Llerena dice

    2 noviembre, 2023 a las 22:37

    Esta súper la información

  11. JAVILIN dice

    2 noviembre, 2023 a las 00:45

    A medio plazo (15 años) puede ser factible.

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