[FPI2019] Captura de CO2 y almacenamiento de energía

Para minimizar el impacto del cambio climático y estabilizar el aumento de la temperatura global por debajo de 1.5ºC, se necesita una descarbonización completa de las redes eléctricas. En estos escenarios futuros, se espera que las renovables sean la fuente energética principal. Sin embargo, debido a la intermitencia de la energía solar y eólica, serán necesarios sistemas de almacenamiento de energía o de respaldo (back-up) que permitan suministrar potencia cuando las renovables no estén disponibles. La necesaria descarbonización de los sistemas back-up de combustión, como los ciclos de gas natural u otras centrales de generación de electricidad basadas en combustibles fósiles, que operan con factores de capacidad muy bajos representa un desafío muy importante desde el punto de vista técnico y económico.

La innovación clave de este proyecto es el diseño de un sistema de captura de CO2 que resulte económicamente viable cuando opera con factores de capacidad muy bajos. Para alcanzar este fin, se pretende la captura de CO2 utilizando Ca(OH)2 como sorbente. Las cinéticas de carbonatación de partículas finas de Ca(OH)2 llegan a ser dos orden de magnitud superiores a las del CaO. Estas cinéticas permiten por lo tanto utilizar configuraciones de reactor muy similares a las que se utilizan para la retención de SO2 o bien reactores ciclónicos (como los pre-calcinadores de las cementeras), que se caracterizan por un coste muy bajo. Además, el bajo coste del sorbente para la captura de CO2 permite almacenar grandes cantidades de material. En este sentido, se inyecta un gran flujo de Ca(OH)2 al carbonatador desde el almacén cuando la planta back-up entra en operación por un periodo que puede ser de varios días. La regeneración del sorbente usado (compuesto fundamentalmente por CaCO3), que se almacena también en  una gran pila, se puede hacer durante periodos de tiempo más largos y por lo tanto el flujo de CaCO3 que alimenta al calcinador es mucho menor que el caudal que entra al carbonatador. Esto permite reducir notablemente el tamaño del calcinador y del hidratador reduciendo los costes. Otra característica importante de este proceso es la baja temperatura a la que se almacenan los sólidos, lo que facilita el manejo y transporte de los mismos utilizando sistemas comerciales de bajo coste. La utilización del Ca(OH)2 presenta una serie de desventajas como la menor eficiencia del proceso y un incremento de los costes de operación, cuando se compara con sistemas convencionales de carbonatación-calcinación basados en CaO. Sin embargo, este proyecto pretende reducir estas penalizaciones mediante modelado y simulación de procesos.