Las tecnologías que compiten para generar electricidad con carbón

El carbón es la principal fuente mundial de energía. El 40% de la producción global de electricidad se deriva de ese combustible. Y, lejos de ir en retirada producto del calentamiento global, hay un continuo incremento de su uso. Se estima que hay más de 1.500 grandes plantas eléctricas de carbón en todo el orbe y otras 400 están en construcción.

Esto está avalado, en principio, por su costo de inversión y operación, que es competitivo frente a otras alternativas energéticas, y también, por la mejora continua de su tecnología que hoy la hace menos contaminante que hace una década, acorde con las exigencias que los distintos mercados han impuesto.

Hay dos grandes grupos de centrales a carbón: las supercríticas y las subcríticas. "Las primeras son plantas de gran tamaño, donde cada unidad tiene una potencia instalada de 600 MW hacia arriba", explica Julio Friedmann, presidente de Alstom Chile, firma francesa proveedora de tecnología para plantas térmicas.

En el segundo grupo están las unidades más pequeñas, que son las que están instaladas en Chile, debido al tamaño que tiene el sistema eléctrico local.

En tanto, en el plano tecnológico, existen esencialmente dos categorías: la de carbón pulverizado y la de lecho fluidizado.

En la actualidad, casi toda la electricidad generada en el mundo en plantas térmicas a carbón es producida usando sistemas de carbón pulverizado."Más del 90% de la base instalada de carbón en el mundo es de este tipo de tecnología", dice Friedmann.

Aquí, el carbón es molido, pulverizado e inyectado a la caldera de la central. El calor generado es usado para producir vapor a altas presiones y temperaturas para activar las turbinas y generar electricidad, señala Ramón Galaz, gerente general de Valgesta.

Las centrales a carbón que están operando en Chile funcionan con este sistema. Y la mayoría de las que se planean construir también. Castilla, el mayor complejo termoeléctrico que se levantará en el país, operará con esta tecnología, al igual que Río Corrientes, la planta que Southern Cross proyecta en Puchuncaví y que está ad portas de ser votada por la autoridad ambiental.

El costo medio de esta tecnología varía entre US$ 70 y US$ 82 MWh.

En los últimos 20 años irrumpió la llamada combustión de carbón en lecho fluidizado. Funciona con caliza y consiste en quemar carbón en un lecho de partículas calientes, que actúan como un fluido. La mezcla estimula una quema completa del carbón y se alcanza una menor temperatura que la que se produce con carbón pulverizado. "La quema completa tiene la ventaja de producir menos contaminantes Nox en el gas de salida (óxido de nitrógeno) y debido a las menores temperaturas de combustión, se producen menos SO2 (dióxido de azufre)", explica Friedmann.

Pero esta tecnología tiene limitaciones en cuanto al tamaño de la central. Se puede utilizar en plantas hasta 400 MW. Otro inconveniente es su costo de inversión. Puede llegar a ser 30% más cara que la de carbón pulverizado, señalan en Alstom.

Además, el costo medio fluctúa entre US$ 75 y US$ 90 por MWh.

En Chile, hay dos plantas en contrucción que usarán este método. La Central Térmica Andino (CTA) y la Central Térmica Hornitos (CTH), ambas del grupo Suez. En todo caso, a cualquiera de los dos tipos de centrales se le puede adaptar un equipamiento adicional para hacerlas más eficientes ambientalmente, lo que puede encarecer el costo de inversión en un 15%. "Se puede convertir una central muy antigua en una planta moderna y eficiente en términos de impacto ambiental. Hay distintas tecnologías para cada tipo de planta", indica Galaz.

En los últimos años se han desarrollado otro tipos de centrales que tratan de aumentar el rendimiento y reducir las emisiones contaminantes. En esa dirección, una alternativa es la gasificación de carbón. Mediante un proceso químico, se transforma el carbón en una especie de gas sintético, donde lo que se quema es el gas y no el carbón. Este procedimiento permite incrementar las eficiencias y reducir las emisiones de contaminantes y de residuos sólidos. Pero todavía está en etapa experimental. "Los sistemas de generación de electricidad con ciclos combinados de gasificación integrada de carbón están hoy en desarrollo y demostración", explica Galaz. Actualmente, hay plantas piloto instaladas en EEUU, construidas por General Electric, pero que no están comercialmente disponibles, agrega.

Un sistema aún más reciente son los ciclos combinados híbridos, que combinan las tecnologías de gasificación y quema de carbón, con energía renovable. Por ejemplo, la combustión simultánea de carbón con biomasa. Entre los beneficios de este procedimiento se cuenta la reducción en emisiones. Proyectos piloto hay en EEUU, Canadá y Alemania.

A su vez, en 2008, en Alemania se inauguró la primera central a carbón que entierra el CO2. A diferencia de las centrales convencionales, esta nueva planta no emite a la atmósfera gases de efecto invernadero, sino que el dióxido de carbono se separa durante la combustión del carbón y es almacenado bajo tierra.   
 
PUNTOS CLAVE

Aporte
Se espera que hacia el año 2030 las centrales a carbón abastecerán aproximadamente el 37% de la energía en los países de la Ocdey el 45% a nivel global. Pero en América Latina y el Caribe, representarán sólo un 5% del suministro de electricidad, debido al impulso de las fuentes de generación renovables, según la AIE.

Menos contaminante
En los últimos años se han desarrollado nuevas tecnologías que reducen la contaminación de las plantas a carbón. Así, por ejemplo, pueden remover más del 99% de la ceniza volante de los gases de combustión, remover de 90% a 97% los dióxidos de azufre (SO2) y reducir de 80% a 90% emisiones de óxido de nitrógeno (NOx).

Proyectos
De los 29 proyectos eléctricos que hoy se encuentran en evaluación ambiental, tres utilizarán carbón para producir 1.500 MW de electricidad. Asimismo, actualmente hay más de 3.000 MW en construcción, de los cuales el 63% corresponde a plantas a carbón.