International CCS Knowledge Centre: Tasa de captura de 92.4% en Petra Nova - un éxito de CCS

El siguiente comentario de Corwyn Bruce, P.Eng. es una declaración en representación del International CCS Knowledge Centre.

Definición de éxito. Si captura de modo consistente el 90 por ciento del CO₂, diría, lo lograron.

REGINA, Saskatchewan, Sept. 04, 2020 (GLOBE NEWSWIRE) -- Con enfoque en el impacto de los precios del petróleo sobre la decisión de Petra Nova de suspender sus operaciones de captura y almacenamiento de carbono (CCS, por sus siglas en inglés), quiero destacar un enfoque en su éxito operativo.

Las evaluaciones discretas halladas a través de revisiones técnicas, por lo general no tienen el merecido reconocimiento en innovación, remodelación y optimización. Este es el caso de la instalación de CCS en Petra Nova (una iniciativa conjunta de NRG y JX Nippon). Algunos comentarios sobre la instalación dicen que hubo mucho tiempo de inactividad en los primeros tres años; sin embargo, viniendo de alguien que ha estado allí, puedo decir que este proyecto merece una celebración.

Tengo la oportunidad de ofrecer una perspectiva única, habiendo formado parte del equipo de ingeniería que diseñó y construyó el sistema de captura de carbono en la Instalación CCS Boundary Dam 3 (BD3) de SaskPower, integrada con una planta eléctrica de carbón, se convirtió en la primera en el mundo de esta naturaleza. Además, tengo el privilegio de continuar brindando consultoría para la optimización de esa planta, así como también de liderar un equipo en el International CCS Knowledge Centre para compartir las lecciones aprendidas en todo el mundo, para apoyar la implementación de instalaciones de CCS de futura generación y ayudar a cumplir con los objetivos climáticos globales.

Aunque es importante comprender que puede haber factores de impedimento externos, como fuerzas de mercado, precios de electricidad y precios del petróleo, que hayan afectado la decisión de colocar a Petra Nova en un estatus de suspensión de reserva, como expertos en captura de carbono, quiero subrayar la viabilidad de la tecnología y por qué funciona. 

ESTA PLANTA ESTÁ DISEÑADA PARA CUMPLIR CON SUS OBJETIVOS. Y CUMPLE.

La gran noticia es que Petra Nova arranca con eficacia de captura del 92.4% (el informe técnico finalⁱ de Petra Nova presentado ante el Departamento de Energía de Estados Unidos), que además de superar su objetivo del 90%, también señala la confiabilidad a largo plazo de la planta para el proceso de captura. La instalación de CCS opera bien y ha superado muchos de los elementos de riesgo que han comprobado ser un desafío en otras instalaciones.

De hecho, la instalación de captura de Petra Nova se ajusta a sus mediciones de rendimiento, inclusive superándolas de manera positiva. De modo que, la planta hace lo que está supuesta y más. Además de la tasa de captura más alta de lo esperado, los puntos destacados incluyen: menor consumo de energía y requisitos de vapor de lo previsto; pureza de CO₂ sobre el 99% requerido; y una tasa de emisiones de compuestos orgánicos volátiles (COV) de 2.8 toneladas por año - que supera las Reglas en el Título 30, del Código Administrativo de Texas para las Normas Nacionales de Calidad del Aire Ambiente para el ozono.ⁱⁱ

Además, el consumo de amina cumple con sus especificaciones. Los productos químicos de amina utilizados en los sistemas de captura a base de solventes son propensos a descomposición y a perder su capacidad para completar las reacciones químicas que separan el CO₂ de la corriente de gases de combustión. Esto sería evidenciado por la disminución de tasas de captura, una mayor sustitución química y aumento de los costos de mantenimiento. La instalación de captura de carbono en Petra Nova no reporta un problema con el consumo de amina mayor de lo previsto.

Parte de nuestra curva de aprendizaje en BD3 fue dominar lo imprevisto de un proyecto pionero como este. Pudimos mejorar la seguridad y la fiabilidad, permitiendo que en enfoque cambie a aumentar la capacidad y reducir el costo operacional de la instalación. Parece que en Petra Nova; sin embargo, la producción total de la planta es buena - más que buena. De este modo, cuando está en funcionamiento, puede lograr o sobrepasar sus objetivos de manera constante. Compartir aprendizajes valiosos forma parte de lo que hemos sido capaces de ofrecer a Petra Nova: es importante marcar los éxitos y continuar viendo esa instalación de CCS en operación.

LISTO Y DISPONIBLE

Así como la experiencia en BD3, la disponibilidad de la instalación de captura de Petra Nova muestra una mejora constante a lo largo de una trayectoria de tiempo. Cuando se trata de una planta de CCS, el rendimiento, la disponibilidad y la fiabilidad forman parte de esa conversación. En su mayoría, y como hemos observado en Petra Nova, así como en BD3, la cantidad de CO₂ capturado no es un indicador necesario de la fiabilidad de la instalación de captura. De hecho, se ha demostrado que el tiempo de inactividad está relacionado con muchos problemas de plantas que no son de captura. No olvidemos cuando en 2018, la planta eléctrica de Boundary Dam fue golpeada por una tormenta severa o cuando el huracán Harvey causó que Petra Nova tuviera tiempo de inactividad.

Al examinar los datos técnicos, el proceso de captura de carbono fue responsable apenas una pequeña parte de los días de interrupciones de la planta. En 2017, el primer año de operación de Petra Nova, similar a cualquier nuevo proyecto que requiera tiempo de arranque para ajustar las operaciones, el proceso de captura fue responsable de 41 días de tiempo total perdido (en equivalentes de día completo). En 2018, el total se redujo a 34 días; y en 2019, se redujo nuevamente a 29 días. Por esto, como segunda en el mundo y primera en esta escala, 29 días de 365 equivalen a una disponibilidad del 92-93%, que después de sólo tres años de operación, es algo excelente! En particular, teniendo en cuenta que los equipos en esta escala de plantas por lo general requieren largos plazos de entrega debido a su tamaño grande y naturaleza especializada, lo que puede agregar tiempo para realizar cualquier cambio.

Las interrupciones remanentes en Petra Nova fueron relacionadas con otros factores, específicamente, la instalación de cogeneración, la unidad de carbón, el campo petrolífero y el clima. Es importante no confundir la fiabilidad de la planta de captura de CO₂ con la de una planta de cogeneración, que proporciona el vapor para ejecutar el proceso.

Comparativamente, en el mes de julio, los registros de BD3 muestran que la instalación de CCS estuvo en línea el 99.8% del mes, desconectándose durante 1.5 horas cuando un ventilador de refuerzo se detuvo temporalmente debido a problemas de enfriamiento de agua.ⁱⁱⁱ Durante julio, la instalación capturó 75,503 toneladas de CO₂ con una tasa de captura diaria promedio (cuando la planta estaba en línea) registrada en 2,435 toneladas por día, con una tasa de captura máxima de un día de 2,627 toneladas.

Hay un rol vital para los proyectos pioneros como BD3 y Petra Nova; ofrecen una plataforma para mejoras sustanciales en la próxima ronda. Según lo observado en el informe sobre CCS de segunda generación, la experiencia del Shand CCS Feasibility Study^iv apunta a adaptaciones en el diseño para experimentar mejoras de rendimiento desde el principio.

DESPUÉS DE LOS DESAFÍOS DE PRIMERA GENERACIÓN

Con el análisis más detallado del informe técnico de Petra Nova, pudimos identificarnos con desafíos familiares, pues reflejaban de cerca nuestra experiencia en BD3. Muchas de las cuestiones que parecían problemas, y luego fueron resueltas subsecuentemente, también fueron resueltas en BD3. Estos son aprendizajes importantes que nos gustaría ofrecer y ver aplicados a las nuevas plantas, puesto que estos pasos preventivos aumentarán la seguridad y reducirán los costos y riesgos. 

Es importante tener en cuenta que los problemas de fiabilidad reportados que fueron consistentes en ambas plantas fueron todos problemas mecánicos (no químicos). La fiabilidad de los equipos mecánicos en cualquier instalación industrial normalmente sigue esa misma curva de vencimiento. Esta es una gran noticia debido a que los problemas mecánicos son solucionables y, de hecho, se han resuelto a lo largo del camino. Eso profundizó nuestra experiencia y comprensión, así como informó nuestras próximas iteraciones en diseño. Al trabajar con cualquier persona que quiera construir una planta de CCS, estas son las cosas que podemos garantizar que no se repetirán.

Por ejemplo, el tiempo de inactividad se puede acortar en gran medida con la redundancia. Hasta que CCS tenga más iteraciones a nivel mundial para obtener mayor conocimiento, algunas redundancias serán consideraciones inteligentes. Una redundancia importante fue la fiabilidad de los intercambiadores de calor de placa y estructura, que en Petra Nova y en BD3, contribuyeron a la degradación del rendimiento y el tiempo de inactividad. En BD3, esto fue ampliamente remediado en 2018.

Otro ejemplo de un problema de fiabilidad común para ambas plantas de CCS, fue el desarrollo de escalas en la parte posterior de las aspas del ventilador de refuerzo. Estas escalas causaron vibraciones y, finalmente, una suspensión de las operaciones de limpieza. Desde la resolución en BD3, se nos ha consultado y hemos asesorado a Petra Nova y otros clientes sobre una solución fácil y económica para corregir el problema.

Un tercer ejemplo fue los problemas con los intercoolers de compresor de CO₂ con un desajuste en la compatibilidad de materiales. Aunque se manifestaron de forma diferente, Petra Nova y BD3 tuvieron problemas con los materiales de construcción para los intercoolers del compresor de CO₂. Esto destaca el valor de la experiencia práctica y el conocimiento esencial adquirido que tenemos para ofrecer a los clientes en la comprensión de los materiales adecuados y robustos para próximas construcciones.

La consistencia en los problemas de redundancia y fiabilidad señalan tres tendencias importantes: 1) la experiencia muestra la necesidad de trabajar a través de la tecnología de primera generación; 2) el éxito y las adaptaciones demuestran que la confiabilidad mejora a lo largo del tiempo; y, 3) ahora sabemos cómo resolver problemas y continuar aprendiendo – avances en la captura de carbono para la segunda generación.

LAS EMISIONES NO ESTÁN INACTIVAS

La suspensión de las operaciones en Petra Nova significa que las emisiones están ventiladas a la atmósfera mientras la planta de captura está inactiva. Hay un rol significativo para la CAC en el sector energético (responsable del 32% de las emisiones globales de CO₂).^v Para limitar el calentamiento global a 1,5°C, los procesos de generación industrial, de generación de energía y de emisiones intensivas a gran escala deben descarbonizarse de forma significativa. CCS puede hacer esto.

Es sorprendente desde una perspectiva científica/ingeniería que aún no haya un rotundo "sí" en la adopción de nuevas instalaciones de CCS y las operaciones continuas de las existentes cuando la tecnología es un éxito demostrado y avanza rápidamente para una implementación fácil con riesgos y costos reducidos.

Corwyn Bruce, vicepresidente de desarrollo de proyectos y servicios de asesoramiento del International CCS Knowledge Centre, con experiencia práctica en trabajo en la instalación BD3 CCS y autor principal del Shand CCS Feasibility Study. 

Acerca del International CCS Knowledge Centre (Knowledge Centre): con el propósito de promover la comprensión e implementación de CCS a gran escala para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) globales, el Knowledge Centre proporciona los conocimientos técnicos sobre la implementación de proyectos de CCS a gran escala, además de la optimización de CCS a través de conocimientos básicos, tanto de las instalaciones de CCS de Boundary Dam 3 completamente integradas como del estudio integral de CCS de segunda generación, conocido como el estudio Shand. En funcionamiento desde el 2016 bajo la dirección de una junta independiente, el Knowledge Centre fue fundado por BHP y SaskPower. Para más información: https://ccsknowledge.com/

Contacto de Medios:

International CCS Knowledge Centre
Jodi Woollam
Head of Communications & Media Relations
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i} W.A. Parish Post-Combustion CO₂?Capture and Sequestration Demonstration Project Final Technical Report as submitted to DOE, https://www.osti.gov/biblio/1608572-parish-post-combustion-co2-capture-sequestration-demonstration-project-final-technical-report

ⁱⁱ Texas Commission on Environmental Quality, https://www.tceq.texas.gov/

ⁱⁱⁱ SaskPower, BD3 Status Update: July 2020, 12AUG20, https://www.saskpower.com/about-us/our-company/blog/bd3-status-update-july-2020

^iv Shand CCS Feasibility Study,https://ccsknowledge.com/initiatives/2nd-generation-ccs---shand-study

^v Agencia Internacional de Energía, Perspectivas de Tecnología Energética 2017,https://www.iea.org/reports/energy-technology-perspectives-2017

Ana foto asociada con este comunicado de prensa está disponible en https://www.globenewswire.com/NewsRoom/AttachmentNg/9fb5e6d2-cd7e-42f3-8534-9a8c500efca0