José Manuel Macho Fernández, Head of Business Development & Sales. Power, Hydrogen & Descarbonizing and Additive Manufacturing de Siemens Energy España

Zero Emission Hydrogen Turbine Center (ZEHTC), situado junto a la fábrica de turbinas de gas de Siemens Energy en Finspång (Suecia)

El desarrollo de soluciones tecnológicas para ayudar a reducir el impacto ambiental de procesos industriales es clave para hacer frente a la descarbonización del sector.

Estas soluciones abarcan desde bombas de calor de alta temperatura de escala industrial hasta sistemas de electrolisis PEM para producción de hidrógeno verde, pasando por soluciones digitales, producción de combustibles sintéticos renovables y subestaciones de alta tensión libres de SF6.

Siemens Energy, como uno de los principales fabricantes de turbinas de gas para uso industrial y de cogeneración, apuesta decididamente por desarrollar la tecnología necesaria para utilizar combustibles renovables en turbinas de gas para instalaciones de cogeneración.

En los últimos años se han realizado avances importantes en este ámbito, especialmente en el empleo de hidrógeno verde y de combustibles líquidos renovables.

El hidrógeno es un gas que presenta características muy diferentes del gas natural. Tiene una menor densidad, un poder calorífico mayor y una muy alta difusividad. Debido a estas características, la combustión estable de hidrógeno en turbinas de gas presenta un reto tecnológico considerable, que está siendo resuelto con el desarrollo de sistemas de combustión diseñados y fabricados mediante técnicas de impresión 3D láser de fusión sobre lecho de polvo. Los primeros sistemas de combustión realizados con esta tecnología se instalaron en 2018 y han adquirido ya madurez tecnológica.

Con estos adelantos tecnológicos, el camino hacia turbinas de gas capaces de utilizar hasta un 100% de hidrógeno está ya marcado en la agenda. Un ejemplo del camino recorrido en este sentido es la planta de cogeneración del complejo petroquímico ABC de Braskem en Mauá (Sao Paolo, Brasil). En esta planta, dos turbinas de gas SGT-600 de Siemens Energy producen 68 MW y 160 ton/h de vapor de proceso. Estas turbinas utilizan como combustible una mezcla con gas natural que contiene un 60%, y cuentan con un sistema de combustión DLE (Dry Low Emission) de última generación, que permite mantener las emisiones de NOx por debajo de 25 ppm sin necesidad de incorporar inyección de agua o vapor.

Otro ejemplo de referencia es el Zero Emission Hydrogen Turbine Center (ZEHTC), situado junto a la fábrica de turbinas de gas de Siemens Energy en Finspång, Suecia. En esta instalación, un consorcio de compañías liderado por Siemens Energy -que incluye también organismos públicos y universidades- ha desarrollado un proyecto de demostración de un sistema energético que conecta un banco de pruebas de turbinas de gas, sistemas de alimentación de gas natural y de biogás, una instalación de producción de hidrógeno por electrolisis, una instalación de energía fotovoltaica, un sistema de almacenamiento eléctrico de baterías y una instalación de almacenamiento de hidrógeno. El pasado diciembre de 2021 se probó la primera turbina en el banco de ensayo con hidrógeno producido en la instalación. Desde principios de 2022 el ZEHTC está plenamente operativo. Toda la experiencia que se adquiera en esta planta proporcionará información muy valiosa para poder acelerar hacia un futuro energético descarbonizado en plantas de cogeneración.

Más allá del hidrógeno, la combustión de turbinas de gas con biocombustibles también está entre los objetivos de desarrollo tecnológico de Siemens Energy. En la actualidad, existen plantas operando con biocombustibles, como la planta ‘peaker’ de Stockholm Exergi en la capital sueca, con una turbina de gas SGT-800 operando con biodiesel. También en este país, en la planta de Rya CHP de Göteborg Energi se han realizado de forma satisfactoria pruebas de operación de otra turbina de gas de este modelo operando con HVO (aceite vegetal hidrogenado) y RME (ésteres metílicos de aceite). La combustión con otros biocombustibles (etanol, biometanol, DME) está también siendo desarrollada, pero su futuro dependerá de la viabilidad a gran escala de estos combustibles.

Para generalizar el uso a gran escala de biocombustibles será imprescindible tener en cuenta la degradación de sus propiedades con el tiempo, lo que define el tiempo máximo de almacenamiento y la distancia a la que se puede transportar de forma económica.

También es importante analizar las materias primas necesarias para la elaboración de biocombustibles, favoreciendo aquellos biocombustibles susceptibles de ser fabricados a partir de residuos y evitando los posibles efectos adversos de sustituir producción agrícola alimentaria por producción con fines energéticos.

Los organismos reguladores, y en especial la taxonomía de los biocombustibles, deberá marcar el camino para el empleo generalizado de biocombustibles en cogeneración.