TECNOLOGÍA. Desarrollan reactor supercrítico de CO2 que puede hacer obsoletas las turbinas de vapor

Desarrollan reactor supercrítico de CO2 que puede hacer obsoletas las turbinas de vapor

 

La turbina de dióxido de carbono supercrítica de 10 MW en el corazón de la instalación piloto STEP en Texas.  Texas Southwest Research Institute

Las turbinas de vapor todavía producen la mayor parte de la energía mundial, pero el dióxido de carbono supercrítico promete ser mucho más barato y un 10% más eficiente como medio que el agua, utilizando turbinas 10 veces más pequeñas. Ya está terminada en San Antonio una planta piloto de 155 millones de dólares.

01 noviembre 2023.- El 27 de octubre se "cortó la cinta" en la planta piloto de Energía Eléctrica Transformacional Supercrítica (STEP) en Texas, cuando fue declarada "mecánicamente completa" por los socios del proyecto Southwest Research Institute (SwRI), GTI Energy, GE Vernova y el Departamento de Energía de Estados Unidos.

El dispositivo de la imagen de arriba es la primera turbina de dióxido de carbono supercrítica del mundo. Aproximadamente del tamaño de un escritorio, hay una turbina de 10 megavatios capaz de alimentar alrededor de 10.000 hogares. Diez megavatios son patatas bastante pequeñas en el negocio de la energía, pero ¿hacerlo con una turbina tan pequeña? Esto podría resultar una hazaña revolucionaria.

El dióxido de carbono se vuelve supercrítico cuando la temperatura y la presión están por encima de aproximadamente 31 °C (88 °F) y 74 bar (1070 psi), respectivamente. En este punto, deja de actuar como un gas o un líquido y, en cambio, comienza a actuar como un gas con la densidad de un líquido. Pasado este punto, cambios relativamente pequeños de temperatura pueden provocar cambios significativos de densidad.

Por supuesto, el agua también puede volverse supercrítica: solo que requiere mucha más energía: una temperatura y presión superiores a 373 °C (703 °F) y 220 bar (3191 psi).

Las instalaciones STEP en San Antonio han sido declaradas "mecánicamente completas" y su entrada en servicio está prevista para 2024

Las propiedades de este fluido de CO2 supercrítico lo hacen ideal para la extracción de energía en un sistema de circuito cerrado, y en 2016, General Electric anunció que comenzaría a construir una planta piloto para probar la idea en una instalación comercialmente relevante, esperando alcanzar los 10 MW. con una eficiencia de extracción del 50% (alrededor de un 10% mejor que las turbinas de vapor actuales, que funcionan a mediados de los 40), utilizando una turbina de aproximadamente una décima parte del tamaño.

Una turbina de este tipo podría reducir significativamente el coste de capital que supone instalar cualquier generador de energía que dependa del calor y de las turbinas; Las turbinas más pequeñas no sólo serán más baratas, sino que además son mucho más compactas, por lo que se necesitará menos terreno para una determinada central eléctrica. También produciría más energía a partir de una fuente de calor determinada y, por defecto, reduciría las emisiones de carbono por unidad incluso de los generadores a base de carbón y gas.

Y además, será mucho más rápido de iniciar y encender. Los prototipos de GE, que funcionan a unos 700 °C (1292 °F), tardan unos dos minutos en empezar a generar, mientras que las turbinas de vapor tardan al menos media hora. Por lo tanto, estas turbinas de CO2 responderán mucho más rápido a las demandas de carga, lo que las hará aún más útiles en una red basada en energías renovables.

Una vez probada, la tecnología podría ampliarse a tamaños relevantes para los servicios públicos y comenzar a desplazar las turbinas de vapor en las centrales eléctricas. Eso incluye plantas que funcionan con combustibles fósiles, así como ciertas instalaciones nucleares, geotérmicas, solares concentradas y otras.

Fuente: Southwest Research Institute

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