LA NACION, Domingo 21 de abril de 2013 - Por Matthew Wald / The New York Times
Un nuevo proceso solar aumenta el contenido de energía del gas natural
El sistema es una unión de ingeniería química y mecánica; está en desarrollo y a varios pasos de su viabilidad comercial
WASHINGTON.- El Departamento de Energía está preparándose para hacer pruebas con una nueva manera de hacer electricidad con energía solar: usando el calor del sol para incrementar el contenido de energía del gas natural.
Investigadores del Laboratorio Pacific Northwest National en Richland, Washington, esperan hacer la prueba este verano, que usa un proceso que reduciría un 20% la cantidad de gas natural utilizado -y los gases de efecto invernadero emitidos- .
"Podemos reducir las emisiones de dióxido de carbono y el consumidor no se ve afectado", dijo Robert Wegeng, el investigador que está a cargo del proyecto.
Laboratorio Nacional "Pacific Northwest" La energia solar es captada por espejos a un dispositivo que convierte el gas natural en un combustible mas eficiente para generar electricidad
El sistema es una unión de ingeniería química y mecánica. El proceso funciona donde haya sol, aunque puede ser más valioso en lugares en los que el gas natural es relativamente caro o donde se le pagaría a la compañía productora de electricidad por generar menos dióxido de carbono.
El proyecto, financiado con US$ 4,5 millones de dinero de estímulo federal, aún está en desarrollo, y los expertos dicen que los costos de la tecnología aún no se han determinado. El proceso además está aún a varios pasos de su viabilidad comercial.
Usar el calor del sol para producir electricidad no es algo nuevo; ya en 2007 las compañías estaban construyendo plantas con espejos parabólicos para hervir agua y producir vapor que hace girar una turbina. En Australia, Areva construyó una planta que ayuda a reducir la cantidad de carbón que se necesita para producir electricidad usando energía solar para precalentar el agua que el carbón quemado transforma en vapor.
El sistema capta la energía solar en forma química, usa el calor del sol para abrir las moléculas de gas (cuatro átomos de hidrógeno y uno de carbono) y agua (dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno) combinándolos para crear algo que quema mejor: monóxido de carbono e hidrógeno puro. El resultado también tiene dióxido de carbono que es inerte.
La mezcla, llamada gas de síntesis, es un recurso común en la industria química, pero se requiere energía para producirlo, por lo general de gas natural quemado. En el diseño de Pacific Northwest esa energía proviene del sol. La luz del sol cae en un disco espejado que se ve como un paraguas dado vuelta y se concentra en el punto donde estaría la manija. Lleva el agua y el gas natural a los 700 grados Celsius. Un catalizador divide las moléculas y los átomos se reordenan.
Funcionarios del laboratorio dicen que aumentaron la eficiencia del procedimiento. Pero también introdujeron una segunda innovación: antes de que el gas de síntesis sea enviado a una turbina para quemarlo, un nuevo tipo de intercambiador de calor le extrae algo de calor, que se agrega al reactor químico y mejora más la eficiencia del lado solar del proceso.
El proyecto, financiado con US$ 4,5 millones de dinero de estímulo federal, aún está en desarrollo, y los expertos dicen que los costos de la tecnología aún no se han determinado. El proceso además está aún a varios pasos de su viabilidad comercial.
Usar el calor del sol para producir electricidad no es algo nuevo; ya en 2007 las compañías estaban construyendo plantas con espejos parabólicos para hervir agua y producir vapor que hace girar una turbina. En Australia, Areva construyó una planta que ayuda a reducir la cantidad de carbón que se necesita para producir electricidad usando energía solar para precalentar el agua que el carbón quemado transforma en vapor.
El sistema capta la energía solar en forma química, usa el calor del sol para abrir las moléculas de gas (cuatro átomos de hidrógeno y uno de carbono) y agua (dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno) combinándolos para crear algo que quema mejor: monóxido de carbono e hidrógeno puro. El resultado también tiene dióxido de carbono que es inerte.
La mezcla, llamada gas de síntesis, es un recurso común en la industria química, pero se requiere energía para producirlo, por lo general de gas natural quemado. En el diseño de Pacific Northwest esa energía proviene del sol. La luz del sol cae en un disco espejado que se ve como un paraguas dado vuelta y se concentra en el punto donde estaría la manija. Lleva el agua y el gas natural a los 700 grados Celsius. Un catalizador divide las moléculas y los átomos se reordenan.
Funcionarios del laboratorio dicen que aumentaron la eficiencia del procedimiento. Pero también introdujeron una segunda innovación: antes de que el gas de síntesis sea enviado a una turbina para quemarlo, un nuevo tipo de intercambiador de calor le extrae algo de calor, que se agrega al reactor químico y mejora más la eficiencia del lado solar del proceso.
Laboratorio Nacional "Pacific Northwest" Detalle del dispositivo combinado de generacion e intercambio de calor
Si el sistema comienza con un millón de BTU de gas natural (unidad estándar en términos de precio), entonces el gas de síntesis tiene un valor de US$ 1,25 millones de BTU. Eso significa convertir US$ 4 de gas en US$ 5. Michael E. Webber, profesor de ingeniería mecánica de la Universidad de Texas en Austin y codirector de la incubadora de energía limpia que existe allí, alertó sobre que aún hay que eliminar muchos problemas de ingeniería. Dijo que el gas resultante es un combustible maravilloso, pero muy difícil de producir. "La tecnológica puede ser económica en un lugar como Japón, donde los precios del gas natural son más elevados", opinó.
Los investigadores esperan encontrar otras mejoras necesarias para lograr la aceptación comercial de la tecnología en América del Norte, donde los precios del gas son bajos. Wegeng también dijo que la producción masiva haría bajar los precios de los componentes necesarios.
A diferencia de otras formas de energía solar, con la planta híbrida solar/gas se busca proveer niveles estables de electricidad. "Cuando el sol brilla, se tiene este aumento solar del combustible", dijo Wegeng. Si vienen nubes o baja el sol, entonces la turbina puede quemar gas natural común y producir la misma cantidad de electricidad.
Traducción de Gabriel Zadunaisky
Los investigadores esperan encontrar otras mejoras necesarias para lograr la aceptación comercial de la tecnología en América del Norte, donde los precios del gas son bajos. Wegeng también dijo que la producción masiva haría bajar los precios de los componentes necesarios.
A diferencia de otras formas de energía solar, con la planta híbrida solar/gas se busca proveer niveles estables de electricidad. "Cuando el sol brilla, se tiene este aumento solar del combustible", dijo Wegeng. Si vienen nubes o baja el sol, entonces la turbina puede quemar gas natural común y producir la misma cantidad de electricidad.
Traducción de Gabriel Zadunaisky
TEXTO DE LA PUBLICACION ORIGINAL EN INGLES:
By MATTHEW L. WALD / Published: April 10, 2013 (A version of this article appeared in print on April 11, 2013, on page B4 of the New York edition with the headline: New Solar Process Gets More Out of Natural Gas)
WASHINGTON — The Energy Department is preparing to test a new way for solar power to make electricity: using the sun’s heat to increase the energy content of natural gas.
Researchers at the Pacific Northwest National Laboratory in Richland, Wash., hope by this summer to carry out the test, which entails a process that could cut the amount of natural gas used — and the greenhouse gasses emitted — by 20 percent.
“We can reduce carbon dioxide emissions, and the consumer doesn’t get hit,” said Robert Wegeng, the researcher in charge of the project.
The system is a marriage of chemical engineering and mechanical engineering. The process will work anywhere it is sunny, according to researchers, although it might be more valuable in places where natural gas is relatively expensive, or where a company making electricity would be paid for generating less carbon dioxide.
The project, financed with $4.5 million in federal stimulus money, is still in development, and experts say the technology’s costs have yet to be established. The process also is several major steps away from commercial viability.
Using the sun’s heat to make electricity is hardly new; as far back as 2007, companies were building plants with parabolic mirrors to boil water into steam and turn a turbine. In Australia, Areva built a plant that helps reduce the amount of coal needed to make electricity by using solar power to preheat the water that the burning coal boiled into steam.
The new system captures solar energy in a chemical form, using the sun’s heat to break open the molecules of natural gas (four hydrogen atoms and one carbon atom) and water (two hydrogen atoms and one oxygen atom) and reshuffle them into something that burns better: carbon monoxide and pure hydrogen. The result also has carbon dioxide, which is inert.
The mixture, called synthesis gas, is a common building block in the chemical industry, but it requires energy to make it, usually from burning natural gas. In the Pacific Northwest design, that energy comes from the sun. Sunlight falls on a mirrored dish that looks a bit like an upturned umbrella, and focuses on a spot where the umbrella handle would be. It heats water and natural gas to 700 degrees Celsius, about 1,300 degrees Fahrenheit. A catalyst breaks the molecules up and the atoms are reassembled.
Laboratory officials say they have improved the efficiency of the process. But they also have introduced a second innovation: before the synthesis gas is sent to a turbine for burning, a new kind of heat exchanger extracts some heat from it. That heat is added to the chemical reactor, further improving the efficiency of the solar side of the process.
If the system starts with one million B.T.U.’s of natural gas, the standard unit for pricing, then the synthesis gas has a value of about 1.25 million B.T.U.’s That means turning $4 of gas into $5.
Michael E. Webber, an associate professor of mechanical engineering at the University of Texas at Austin and a co-director of the clean energy incubator there, cautioned that there were still a lot of “engineering kinks to sort out.” He called the resulting gas “a wonderful fuel, but it’s a pain in the neck to make.”
The technology might be economical in a place like Japan, where natural gas prices are higher, he said. “We might as well master the technology and sell it to them,” he said.
Researchers hope they can find other improvements that will probably be necessary to win commercial acceptance of the technology in North America, where gas prices are low. Mr. Wegeng also said that mass production would drive down prices of the necessary components.
Unlike other forms of solar energy, the hybrid solar/gas plant is intended to supply steady levels of electricity.
“When the sun is shining, you get this solar augment to the fuel,” said Mr. Wegeng. If clouds roll in, or if the sun sets, then the turbine can burn ordinary natural gas and produce the same amount of electricity. “You’re just using more natural gas,” he said.
