Introducción: ¿En qué consiste la tecnología Power-to-Gas?
A medida que el mundo recurre a fuentes renovables como la eólica y la solar para satisfacer su demanda energética, los expertos se enfrentan a un gran problema cada vez mayor: cómo equilibrar la oferta y la demanda en una red eléctrica cuyas fuentes de energía fluctúan constantemente. Mientras que algunos días ofrecen una gran cantidad de viento y sol, otros se quedan cortos. ¿Cómo podemos aprovechar esta energía limpia y al mismo tiempo equilibrar la red eléctrica? La solución para el almacenamiento de energía a largo plazo y a gran escala es la tecnología Power-to-Gas (PtG o P2G).
La tecnología Power-to-Gas está diseñada para integrar energía renovable en diferentes aplicaciones de gas. El primer paso en el proceso Power-to-Gas es la división del agua en hidrógeno y oxígeno a través del exceso de energía renovable de la energía eólica y solar. Esto se realiza mediante un proceso químico conocido como electrólisis. En un paso adicional, el hidrógeno se puede hacer reaccionar catalíticamente con dióxido de carbono para producir metano, un proceso también conocido como Power-to-Methane (PtM).
Tecnología Power-to-Methane de Electrochaea: ¿Cómo funciona?
Electrochaea ha desarrollado una solución de utilización de carbono a escala industrial que convierte la electricidad renovable y el dióxido de carbono (CO2) en gas renovable con calidad de red que puede reemplazar cualquier uso de gas natural fósil. Esta tecnología de conversión de energía en metano, llamada biometanización, toma el hidrógeno (H2) producido mediante energía renovable y lo combina con CO2 para producir metano (CH4), almacenando eficazmente la energía eléctrica renovable en los enlaces químicos del metano. Este metano renovable es totalmente compatible con la infraestructura de gas natural existente actualmente. Puede inyectarse en tuberías de gas natural existentes y almacenarse durante días, semanas o meses. También se puede transportar geográficamente para su uso en otro lugar o, alternativamente, convertirse en bio-GNL.
En general, la biometanización minimiza la capacidad instalada futura, mantiene la seguridad del suministro al agregar fuentes de electricidad gestionables, y a la vez renovables, y optimiza el uso de electricidad restringida. Como se muestra en la Figura 2, la biometanización permite el acoplamiento sectorial y el suministro de energía sin emisiones de CO2. Desempeña un papel central al servir como un centro para el almacenamiento de energía a largo plazo, electricidad, calor, industria y transporte. Permite una descarbonización más profunda al incluir sectores como el calor y el transporte y permite la reutilización de CO2 en gas natural renovable. El núcleo del sistema de Electrochaea es un microorganismo de evolución selectiva – una archaea metanogénica – que sobresale por su capacidad catalítica y robustez industrial sin precedentes.
Archaea: ¿Qué son exactamente?
Las arqueas (Archaea) son organismos unicelulares de 3.500 millones de años (Figura 3) que representan uno de los tres grandes dominios de los seres vivos, junto con las bacterias y los eucariotas. La tecnología de Electrochaea utiliza arqueas metanogénicas desarrolladas selectivamente; estas arqueas únicamente saben cómo hacer una cosa, pero lo hacen particularmente bien. Producen metano a partir de hidrógeno y CO2 en condiciones anaeróbicas catalizando la reacción CO2 + 4 H2 → CH4 + 2 H2O. Además, lo hacen con una eficiencia de carbono a metano superior al 98%. En ausencia de hidrógeno o CO2, las arqueas simplemente permanecen en modo «en espera» (“stand-by”); esto puede durar horas, días o meses sin afectar a los microorganismos. Por lo tanto, el sistema de biometanización de Electrochaea tiene la capacidad de encenderse y apagarse rápidamente y estar disponible en modo «listo» (“ready”) a bajo coste.
Islas energéticas: ¿Cómo pueden beneficiarse de las tecnologías de conversión Power-to-Gas?
Las islas geográficas se enfrentan a muchos desafíos energéticos debido a su ubicación y condiciones climáticas específicas. La dependencia de la importación de combustible, los altos costes de la electricidad, la limitación en la producción de energía y las interconexiones energéticas y los desequilibrios en todas las escalas de tiempo debido al turismo son buenos ejemplos de estos desafíos. Predecir, controlar y administrar el suministro de energía intermitente a perfiles de carga altamente variables puede ayudar a abordar esas barreras. Además, la integración de soluciones de almacenamiento de energía también puede ayudar al permitir una mayor proporción de penetración de energía renovable y garantizar la estabilidad y resistencia de la red.
Por lo tanto, la tecnología Power-to-Gas puede representar una solución a esas barreras para las comunidades que quieren abastecerse a sí mismas, como las comunidades insulares, al permitir en gran medida ciclos cerrados de material y energía.
En última instancia, un sistema de energía a gas ofrece beneficios para la total independencia eléctrica de las comunidades insulares. Las instalaciones de generación de electricidad y el sistema de Power-to-Gas se pueden dimensionar para que toda la demanda de electricidad, incluidas las variaciones estacionales, siempre pueda satisfacerse mediante la producción local. Esto se puede hacer en instalaciones de generación primaria (eólica, fotovoltaica, biomasa) o mediante la re electrificación del gas renovable almacenado en electricidad verde. Sin Power-to-Gas, solo los sectores de la electricidad y el calor pueden descarbonizarse mediante el uso de energías renovables y soluciones de almacenamiento a corto y medio plazo.
Micheál Ó Móráin (Údarás na Gaeltachta)
