LA GASIFICACION DE COMBUSTIBLES PARA GENERACION. LIMITACIONES TECNICO - ECONOMICAS SEMINARIO AMEDES WEC II-UNAM CIE

Transcripción

1 LA GASIFICACION DE COMBUSTIBLES PARA GENERACION. LIMITACIONES TECNICO - ECONOMICAS SEMINARIO AMEDES WEC II-UNAM CIE José Miguel González Santaló 24 de noviembre de 2006

2 REFERENCIAS. Götttlicher, Gerold. The Energetics of Carbon Dioxide Capture in Power Plants. US Department of Energy. Office of Fossil Energy. National Energy Technology Laboratory Carbon Sequestration Technology Roadmap and Program Plan U.S. Department of Energy. Office of Fossil Energy. National Energy Technology Laboratory. Tester, J.W.; Drake E. M.; Driscoll M.J.; Golay, M.W.; Peters, W.A. Sustainable Energy. MIT Press. 2005

3 LOS IMPULSORES DE LA GASIFICACION Poder utilizar para generación las turbinas de gas de alta eficiencia, con diversos combustibles. Es de particular importancia el deseo de utilizar carbón Facilitar la limpieza del gas de síntesis, antes de ser utilizado como combustible y, así, evitar emisiones. La eliminación de azufre del gas de síntesis fue un gran motivador Facilitar la separación del CO 2 de los gases producto de la combustión para su eventual disposición. Combinar la generación eléctrica con la producción de hidrógeno en procesos específicos.

4 GASIFICACIÓN Proceso Comercialmente Probado, que convierte combustibles fósiles, tales como Carbón, Coke o Residuos líquidos del Petróleo en hidrógeno y monóxido de carbono principalmente, mediante un proceso de oxidación parcial.

5 PROCESO IGCC VAPOR AL CICLO COMBINADO PROCESO CLAUS- SCOT AZUFRE CARBÓN MOLIENDA, SECADO Y ALIMENTACIÓN DEL CARBÓN VAPOR ENFRIADOR REMOCIÓN DE PARTÍCULAS LIMPIEZA DE GASES CENIZAS AGUA DE ALIMENTACIÓN SATURACIÓN DEL GAS LIMPIO ESCORIA O 2 N 2 PLATA DE SEPARACIÓN DE AIRE G COMBUSTÓLEO AIRE CALDERA DE RECUPERACIÓN PRECALENTAMIENTO Y ALIMENTACIÓN DEL COMBUSTÓLEO VAPOR AL GASIFICADOR AGUA DE ALIMENTACIÓN VAPOR DE GASIFICACIÓN G

6 RESULTADOS A LA FECHA Varias centrales en operación con eficiencias superiores al 40%. Eficiencias de centrales en desarrollo planeadas para llegar al 60 %. Operación con carbón, coque de petróleo, biomasa, residuales de refinación. Producción de hidrógeno para proceso en refinerías. Retención del azufre, sin la generación de subproductos que se tienen en lechos flluidizados.

7 LOS IMPULSORES DE LA GASIFICACION Poder utilizar para generación las turbinas de gas de alta eficiencia, con diversos combustibles. Es de particular importancia el deseo de utilizar carbón Facilitar la limpieza del gas de síntesis, antes de ser utilizado como combustible y, así, evitar emisiones. La eliminación de azufre del gas de síntesis fue un gran motivador Facilitar la separación del CO 2 de los gases producto de la combustión para su eventual disposición. Combinar la generación eléctrica con la producción de hidrógeno en procesos específicos.

8 EL TAMAÑO DEL PROBLEMA

9 EL TAMAÑO DEL PROBLEMA Emisiones CO2 (2000) Centrales Eléctricas (20%) 22 Gt/año 4.4 Gt/año El control de emisiones de CO 2 de centrales de generación es importante, pero solo representa una fracción menor de las emisiones totales. Se requieren soluciones integrales que cubran los sectores industrial y transporte

10 UBIQUEMOS LAS CIFRAS Una central como Tula con 5 unidades de 300 Mw, operando con combustóleo, generaría 7.5 millones de toneladas de CO 2 por año Las emisiones actuales mundiales (22 Gt) equivalen a 3,000 centrales como Tula Para retener el CO 2 emitido por la central de Tula, por fotosíntesis, en una superficie de algas marinas, se requeriría una superficie de 1,000 Km 2

11 LA SOLUCION IDEAL CON COMBUSTIBLES FOSILEStel:

12 PROBLEMÁTICA TECNICA Eficiencia de los procesos de separación y captura Capacidad de almacenamiento de CO 2 de los distintos repositorios. Garantía de permanencia y de no impacto del CO 2 en los repositorios

13 CAPACIDAD PARA SECUESTRO DE CO 2 MEDIO CAPACIDAD (Gt) Oceanos 100,000 Acuíferos 10,000 Pozos agostados de gas 1,000 Pozos agotados de crudo 1,000 Pozos en operación 1 Gt / año Usos industriales 0.1 Gt / año Inyección en bancos de carbón??? Considerando que solo 10% de esta capacidad pueda aprovecharse y que el 50% de las emisiones pueda secuestrarse la capacidad de almacenamiento en pozos agotados es limitada

14 EL SECUESTRO DEL CO 2 El secuestro en pozos de crudo y gas, agotados, es una solución limitada El secuestro utilizando el CO 2 para incrementar la producción de crudo podría captar entre el 25% y el 50% de las emisiones derivadas de generación La solución a largo plazo parece ser la disposición en el mar a profundidades de más de 1,500 m, aunque es necesario entender mejor los fenómenos a largo plazo y de momento no es viable

15 PROBLEMÁTICA ECONOMICA La captura y secuestro del CO 2 representan costos adicionales para la generación que repercutirán en los costos de la energía.

16 COSTOS DE CAPTURA Y SECUESTRO DE CO 2 CONCEPTO Mínimo Máximo Unidades Captura USD/tCO 2 Transporte 6 8 USD/tCO 2 /1000 Km Disposición 1 6 USD/tCO 2 TOTAL USD/tCO 2

17 IMPACTO DE LA SEPARACION DE CO 2 EN DISTINTAS TECNOLOGIAS DE GENERACION

18 INVERSION EN USD / MW

19 EFICIENCIA NETA

20 COSTOS DE GENERACION

21 OBJETIVO DEL PROGRAMA DE SECUESTRO DE CARBON DEL DOE - NETL Desarrollar para 2012, sistemas de conversión de combustibles fósiles que ofrezcan 90% de captura de CO2, con 99% de permanencia en depósitos y con un incremento en costos de la energía de menos del 10 %. 5.7 COSTO DE ENERGIA Central Eficiencia ,350 USD/Kw 5.2 Comb 0.8 OM 0.77 Cap 3.6 CO2 C&S 1.35 Comb 0.73 OM 0.7 Cap. 2.9 Central Eficiencia 52% 1,100 USD/Kw CENTRAL 2020, CASO BASE, SIN R&D, SIN CAPTURA CENTRAL 2020, CON R&D, CON 90% CAPTURA

22 CONCLUSIONES La gasificación de combustibles, con captura y disposición de CO 2, aplicada a generación y a industria y transporte, puede dar una solución a las emisiones de CO 2 La disposición final del CO 2 tiene todavía temas que resolver en cuanto a capacidad de los repositorios y en cuanto a seguridad ambiental El costo que representa la separación y captura de CO 2 depende de la eficiencia de la planta base y de los costos de combustible, pero es del 25 al 50% del costo total