Las turbinas alimentadas por CO2 podrían reemplazar a las turbinas a vapor, el desarrollo de esta nueva tecnología, podría hacer que la producción de energía sea mucho más eficiente que la tecnología actual basada en turbinas de vapor.

¿Podrían las turbinas de las plantas de energía reducir las emisiones al funcionar con CO2 en lugar de vapor?

Extrañamente, esta forma de utilizar el dióxido de carbono podría conducir a una menor presencia de dióxido de carbono en el aire.

Todas las fuentes de energía convencionales -desde las centrales de carbón y gas hasta la fisión nuclear de alta tecnología y los potenciales futuros reactores de fusión nuclear- se reducen al mismo principio básico: transformar el agua en vapor para hacer girar una turbina. La eficiencia variable de estos diferentes tipos de sistema, dependen de la cantidad de agua que pueden calentar y la cantidad de combustible que cuesta hacerlo.

Las turbinas de vapor son simples pero lejos la manera más eficiente de generar electricidad. Solo se necesita una gran cantidad de energía para convertir el agua de temperatura ambiente en vapor. Esa es la energía que no se está utilizando para hacer girar una turbina, lo que significa que básicamente se pierde. No hay manera de arreglar este problema a menos que se cambie el vapor por alguna otra cosa.

Así que eso es exactamente lo que algunos grupos están tratando de hacer. Su mejor candidato para reemplazar el vapor? Dióxido de carbono, esto según un nuevo estudio revelado en la revista Science.

El CO2 es más comúnmente representado como un gas de efecto invernadero y el principal motor del cambio climático, pero en este caso podría reducir la cantidad de contaminación de carbono en la atmósfera. Los investigadores están estudiando el uso del CO2 en un estado “supercrítico”, que tiene muchas propiedades ideales.

El CO2 supercrítico se produce cuando el gas CO2 normal se eleva a temperaturas y presiones muy altas. A ese nivel, tiene la misma densidad que un líquido pero se expande para llenar su contenedor como un gas. El aumento de la densidad significa que las turbinas de CO2 pueden ser construidas mucho más pequeñas que las turbinas de vapor, y la falta de ebullición significa que se desperdicia menos energía.

Hasta acá todo bien, el problema radica en que la construcción de una turbina de CO2 está lejos de ser fácil. La presurización del CO2 supercrítico es mucho más difícil que el agua líquida y toma mucha más energía. La temperatura y la presión del CO2 supercrítico deben mantenerse exactamente o bien el CO2 se condensará en un líquido, lo que puede causar problemas a la turbina. La turbina también tiene que trabajar a altas presiones y temperaturas requeridas para el CO2 supercrítico.

A pesar de que la idea ha existido desde la década de 1940, los posibles beneficios de las turbinas de CO2 nunca han superado los desafíos que implica construirlas. Siempre fue más económico fabricar una turbina de vapor que fuese un poco más eficiente,  que inventar un nuevo tipo de turbina. Pero las turbinas a vapor, ya no se pueden mejorar mas, y los ingenieros se están quedando sin ideas de cómo mejorarlas. Eso hace que sea el momento perfecto para el CO2 supercrítico, y algunas plantas ya lo están probando.

Una de las primeras turbinas alimentadas por CO2 a gran escala, administradas por la NET Power, se está instalando ahora en una planta a modo de demostración en Texas. Cuando la turbina se complete a finales de este año se convertirá en la primera turbina de CO2 supercrítico funcional en el mundo, suponiendo que realmente funcione y no vuele todo por los aires por la posible inestabilidad que puede surgir del CO2 supercrítico.

La planta NET Power también es innovadora en otros aspectos. Transforma el gas natural en oxígeno puro en lugar de aire para eliminar todos los subproductos distintos del CO2, y se entierra el exceso de CO2 en el suelo para hacer que la planta entera quede libre de emisiones. La innovación más importante son las turbinas alimentadas por CO2 supercrítico, que casi duplican la eficiencia de la planta.

Si la planta experimental de NET Power en Texas es tan exitosa como esperan sus diseñadores, el eficiente diseño de las turbinas alimentadas por CO2 podría ser adoptado por cientos de plantas en todo el país, reduciendo drásticamente las emisiones de gases de efecto invernadero y aumentando la eficiencia energética.

Si los resultados son positivos, NET Power construiría una gran planta con la tecnología de CO2 supercrítico. La segunda planta propuesta podría alimentar 200.000 viviendas y estar operativa para el año 2021.