Por Niels Anner

Si te subes a una de las rocas en lo más alto del bosque, tendrás una vista ininterrumpida: paneles solares que brillan al sol, un electrolizador, un compresor y depósitos de hidrógeno de un azul intenso junto a la instalación de pruebas de turbinas de gas. El Centro de Turbinas de Hidrógeno con Emisiones Cero (ZEHTC, por sus siglas en inglés) es un atisbo, un vistazo del futuro energético.

Ampliación de las instalaciones de pruebas de turbinas de gas de Siemens Energy en Finspång, el centro utiliza la energía solar y la energía sobrante de las pruebas para producir hidrógeno. Ese hidrógeno se utiliza a su vez para alimentar las pruebas de turbinas de gas, creando un sistema energético de circuito cerrado que, cuando se amplíe para parques industriales o comunidades, liberaría cero emisiones de carbono a la atmósfera.

El ZEHTC es un modelo de los futuros suministros de energía descarbonizada, afirma Markus Jöcker, director del proyecto del centro y director de Innovación Tecnológica de Siemens Energy. "Con esta planta de demostración, mostramos cómo el hidrógeno y las turbinas de gas pueden combinarse con las renovables para lograr un sistema energético sostenible".

Durante más de 100 años, la pequeña ciudad industrial de Finspång, en el sureste de Suecia, con sus bosques, peñascos, lagos y un castillo del siglo XVII, ha estado a la vanguardia del desarrollo y la fabricación de turbinas.

Recientemente, por ejemplo, la empresa ha invertido en sus propias instalaciones de impresión 3D para reparaciones, fabricación en serie y desarrollo de piezas de generación de energía, incluido el desarrollo de nuevos quemadores que permiten a sus turbinas de gas funcionar con hidrógeno.

Según Jöcker, las turbinas de gas, con sus cortos tiempos de arranque y sus aplicaciones flexibles, desempeñan un papel crucial en la transición energética. Las tecnologías solar y eólica van a cubrir una gran parte de la generación de energía. Pero debido a su volatilidad, los sistemas alternativos, como las turbinas de gas, siguen siendo necesarios para equilibrar la red.

Aunque el ZEHTC muestra el papel de las turbinas de gas en nuestros futuros sistemas energéticos, también va un paso más allá, utilizando una microrred para gestionar y optimizar el almacenamiento del exceso de electricidad de sus paneles solares y sus pruebas de turbinas en baterías e hidrógeno. "Este tipo de microrredes serán cada vez más importantes allí donde diferentes sistemas energéticos deban trabajar juntos", afirma Jöcker.

Ahora es cuando las cosas se ponen realmente interesantes. Con el almacenamiento de energía renovable disponible y un sistema basado en el hidrógeno, gracias a los nuevos quemadores que los investigadores han estado desarrollando, las turbinas de gas que estabilizan la red podrían funcionar con combustibles libres de carbono.

Justo detrás del ZEHTC, en el gran taller de montaje azul y blanco, se someten a prueba, a fondo, las turbinas antes de entregarlas a los clientes. Hoy se realiza una prueba de cambio de combustible entre gas y líquido. Durante diez horas de pruebas, se verifica la plena funcionalidad de una turbina SGT-750 con miles de puntos de medición.

Durante las pruebas, se inyecta una gran cantidad de electricidad en la red nacional. Pero hasta hace poco, el exceso de energía no podía aprovecharse.

Esto supuso un cambio importante cuando la ZEHTC entró en pleno funcionamiento a finales de 2021, afirma Jöcker. La planta puede aprovechar parte del exceso de energía para producir su propio hidrógeno en el electrolizador y crear un sistema energético en bucle.

Así es como funciona: utilizando la electricidad de los paneles solares y la energía sobrante de las pruebas de las turbinas de gas para hacer funcionar el electrolizador, el agua se separa en oxígeno e hidrógeno. A continuación, el hidrógeno se comprime, se almacena en depósitos y se acopla al centro de pruebas de turbinas de gas.

Posteriormente, las turbinas de gas funcionan con este combustible de producción local y cero emisiones mezclado con el combustible convencional. Según las dimensiones del sistema, la turbina funcionará hasta con un 15% de hidrógeno. No obstante, un sistema energético a escala real podría funcionar con un contenido de hidrógeno más elevado, según lo permita la turbina de gas específica y en función de la cantidad de hidrógeno disponible. 

Todo el proceso se supervisa desde una sala de control, que muestra los datos de los distintos componentes en una gran pantalla. "Estamos midiendo el resultado de la producción de hidrógeno y su consumo de electricidad", dice Jöcker, "y juntando todo esto en diferentes modelos para extrapolar cómo podría ser en sistemas energéticos más grandes".

La planta ofrece una solución que el mercado demanda cada vez más, afirma Åsa Lyckström, estratega de sostenibilidad de Siemens Energy AB. "Vemos que nuestros clientes quieren descarbonizar su producción, y queremos asegurarnos de que podemos guiarles paso a paso en la transición energética".

La investigación pionera en combustión de hidrógeno durante la última década en Finspång ha sentado las bases para el ZEHTC. En la actualidad, la empresa va por buen camino para alcanzar el objetivo de que las turbinas de gas funcionen al 100% con hidrógeno a más tardar en 2030. Las pruebas ya han demostrado la capacidad de aumentar gradualmente la combustión sin carbono hasta un 75 por ciento, lo que también incluye la mejora de las turbinas de gas existentes. Y ya se han entregado a un cliente turbinas SGT-600 con una capacidad del 60 por ciento de hidrógeno. 

El proyecto ZEHTC, financiado parcialmente por la UE, cuenta con varios socios, entre ellos gobiernos locales y regionales suecos y universidades de Suecia e Italia que realizarán el modelaje del proyecto e investigarán los aspectos técnicos y la optimización del centro.

Uno de los proyectos de investigación se ocupa de la cuestión de cómo puede ampliarse el modelo, explica Åsa Lyckström: "Queremos saber más sobre lo que se necesita para que este tipo de solución sostenible pueda abastecer a toda una comunidad, una zona industrial o una ciudad".

Y ya hay ideas para ampliar el proyecto. Lyckström señala un espacio libre junto a los contenedores de hidrógeno: "Sin duda estamos interesados en trabajar con otros combustibles ecológicos como el amoníaco y el metanol, que en algunos casos pueden ser más fáciles de transportar que el hidrógeno y podrían suponer un mejor argumento comercial para algunos de nuestros clientes."

"Nuestros clientes buscan alternativas", afirma Markus Jöcker. Cuando se dispone de una infraestructura eléctrica con turbinas de gas, explica, sólo hay que dar un pequeño paso para transformarla en una central sin combustibles fósiles utilizando hidrógeno u otros combustibles ecológicos. "Como proveedor de turbinas de gas, queremos mantener todas estas puertas abiertas". 

30 de junio de 2021

Niels Anner es un periodista independiente radicado en Copenhague que escribe sobre negocios, ciencia, tecnología y sociedad en el norte de Europa.

Fotos combinadas: Lasse Burel