Desarrollo de las tecnologías de Hidrógeno y Pilas de Combustible en la Central GICC de Puertollano 

La compañía ELCOGAS y la Central GICC de Puertollano

En España, concretamente en Puertollano, se encuentra la mayor central de Gasificación Integrada en Ciclo Combinado (GICC) de carbón del mundo, propiedad de ELCOGAS. La sociedad ELCOGAS se constituyó en 1992, para llevar a cabo la construcción, explotación y comercialización de la planta GICC de Puertollano. Esta Central tiene una potencia eléctrica de 317.7 MW, y se encuentra en operación comercial funcionando con gas natural (CCGN) desde 1996 y con gas de carbón (GICC) desde 1998. Gracias al apoyo de la Comisión Europea a través del Programa Thermie y basada en tecnología europea, la planta se ha consolidado como productor eléctrico, alcanzando un nivel de fiabilidad en la operación que demuestra la madurez de esta tecnología de uso limpio del carbón, y permite ofrecer la experiencia operacional adquirida por la compañía para desarrollos futuros de la tecnología GICC. 

Descripción del proceso GICC de ELCOGAS

La planta GICC de Puertollano utiliza el proceso de gasificación de lecho arrastrado a presión. La mezcla de carbón y coque de petróleo se hace reaccionar con oxígeno a altas temperaturas, obteniéndose un gas de síntesis compuesto básicamente de CO e H₂. El oxígeno necesario para el proceso de gasificación se produce en la Unidad de Fraccionamiento de Aire, la cual produce además nitrógeno para secado y transporte del combustible pulverizado.

El gas de síntesis producido en la gasificación es objeto de un exhaustivo proceso de limpieza para eliminar los agentes contaminantes. Una vez limpio, el gas se satura y quema, con un alto nivel de eficiencia, en una turbina de gas dentro de una unidad de ciclo combinado generadora de electricidad. La turbina de gas puede operar tanto con gas sintético como con gas natural. La eficiencia bruta de la planta es del 47% (PCI, condiciones ISO). 

Beneficios de la Tecnología GICC

Debido a que la central de ELCOGAS opera con niveles de eficiencia mayores que los de las centrales convencionales, emite menos CO₂ por unidad de energía, contribuyendo así a alcanzar los objetivos del Protocolo de Kyoto para la reducción mundial de emisiones de CO₂ a la atmósfera.

Las emisiones gaseosas de ELCOGAS (SO₂, NO_X) son muy inferiores a las de cualquier Central Térmica convencional, suponiendo sólo una pequeña fracción de los límites permitidos. La recuperación de azufre es de aproximadamente un 99.9% y las emisiones de NO_X en operación GICC son inferiores que en CCGN. Los residuos sólidos se obtienen principalmente bajo una matriz vítrea (no lixiviables), pudiéndose valorizar como subproductos con diferentes aplicaciones. 

El futuro de la tecnología GICC: Captura de CO₂, producción de Hidrógeno y utilización de Pilas de Combustible

Debido a la elevada eficiencia de la tecnología GICC, se podrían conseguir considerables reducciones en las emisiones de CO₂ (hasta un 20%) sustituyendo Centrales Térmicas convencionales por nuevas unidades de plantas GICC. En el caso de que se requieran reducciones más drásticas en las emisiones de CO₂, en las Centrales GICC se puede transformar el gas de carbón, mediante la reacción agua-gas, en H₂ y CO₂. De esta forma, se incrementa la producción de hidrógeno, y el CO₂ puede capturarse antes de la combustión (media presión), utilizando procesos comercialmente disponibles y con un coste claramente inferior al de la captura de CO₂ de los gases de escape de centrales convencionales.

La gasificación es por tanto la tecnología más favorable para la utilización de combustibles sólidos abundantes y económicos, como el carbón, biomasa o incluso residuos del petróleo, para la producción de energía eléctrica e hidrógeno sin emisión de CO₂. Por ello constituye una de las opciones técnológicas con mayor interés para anticipar el desarrollo comercial de un sistema energético basado en el hidrógeno como vector.

Por otro lado, mediante un tratamiento adecuado del gas limpio, se hace viable su uso como alimentación a Pilas de Combustible, con emisiones mínimas y eficiencias superiores a las de cualquier tecnología de generación eléctrica actual. Las tecnologías más adecuadas para utilización de gas sintético son las de pilas de combustible de alta temperatura: MCFC (Carbonatos Fundidos) y SOFC (Óxidos Sólidos). 

Actividades de ELCOGAS en relación con las tecnologías de Hidrógeno y Pilas de Combustible

La integración de la captura de CO₂ y la producción de H₂ en el proceso GICC, así como la utilización de pilas de combustible con gas de síntesis derivado del carbón, son alternativas de gran futuro, que abren el camino hacia futuras Centrales de alta eficiencia y emisiones cero, basadas en la gasificación de carbón.

Con este objetivo, ELCOGAS está desarrollando actividades para demostrar la producción de hidrógeno a partir de carbón y la integración de las pilas de combustible en la tecnología GICC, entre las que se pueden destacar:

Asímismo ELCOGAS, como compañía líder de la tecnología GICC en Europa, participa a través de la Comisión Europea en las iniciativas de cooperación internacional para el desarrollo de las tecnologías de captura de CO₂, CSLF-Carbon Sequestration Leadership Forum, y el Hidrógeno, IPHE-International Partnership for the Hydrogen Economy.

 La dimensión industrial de la planta, y la experiencia adquirida por ELCOGAS en la operación, sitúan a la Central GICC de Puertollano como una alternativa de gran potencial para el desarrollo de proyectos de demostración de nuevas tecnologías en los campos de captura de CO₂, producción de H₂ y generación eléctrica con Pilas de Combustible. Con este fin ELCOGAS, en colaboración con la Central GICC de NUON en Buggenum (Holanda), ha realizado a la Comisión Europea una propuesta para la demostración de estas tecnologías empleando una parte del gas de síntesis producido en la Unidad de Gasificación de estas centrales.