Quemar gas natural emite aproximadamente la mitad de dióxido de carbono que la combustión de carbón, pero sigue produciendo grandes cantidades de gases de efecto inve adero que se liberan a la atmósfera. Un nuevo dispositivo que se está desarrollando en el Laboratorio Nacional del Pacífico Noroeste de Estados Unidos (PNNL en sus siglas en inglés) podría reducir esas emisiones en un 20 por ciento al usar el calor del sol para convertir el gas natural en un gas alte ativo llamado syngas, un combustible con menos carbono.
El proceso evita el problema de la intermitencia de los paneles solares, cuya producción depende del clima y de la hora del día. El combustible producido por el nuevo dispositivo se puede almacenar y usar cuando se necesite para generar un suministro continuo de electricidad.
El objetivo de los investigadores es usar el dispositivo para producir electricidad a seis centavos por kilovatio hora de electricidad, lo que resulta competitivo con los combustibles fósiles.
El aparato usa un plato parabólico para concentrar la luz del sol, produciendo calor. Ese calor proporciona la energía necesaria para transformar el metano en syngas, que es una mezcla de monóxido de carbono e hidrógeno. Se calienta agua para producir vapor, que después se usa en un proceso denominado reformado con vapor, que se usa en el refinado del petróleo y otros procesos industriales. Durante el reformado con vapor, el vapor reacciona con el metano, el principal componente del gas natural, para formar syngas.
El syngas se puede quemar en las plantas eléctricas de gas natural para generar electricidad. El syngas también se puede procesar para fabricar combustibles líquidos como el diésel, dado que es más fácil convertir syngas en combustible líquido que convertir el metano. Esto podría resultar útil para reducir las importaciones de petróleo, pero los beneficios en términos de emisiones de dióxido de carbono no están claros. Los investigadores aún no han establecido si la tecnología reducirá las emisiones de dióxido de carbono en comparación con el petróleo, en parte porque se emite dióxido de carbono durante el proceso de convertir syngas en combustible líquido.
Aunque no elimina del todo las emisiones de dióxido de carbono, está más cerca de resultar práctico que algunos otros métodos de usar la energía solar par generar combustibles, afirma James Miller, director del programa Del Sol al Petróleo del Laboratorio Nacional de Sandia, que no está implicado en el trabajo llevado a cabo en el PNNL. El reformado con vapor es un proceso demostrado que no requiere de ningún avance en catalizadores o materiales. "La tecnología del PNNL es atractiva porque es algo que se podría usar potencialmente a corto plazo para avanzar en la reducción de las emisiones de dióxido de carbono", afirma.
En contraste, Miller está desarrollando una tecnología que convertiría el dióxido de carbono y el agua en combustible diésel. esta tecnología requiere mucha más energía y nuevos materiales y tardará más en desarrollarse (ver "Demostración de un reciclador de CO2")
Una alte ativa a la nueva tecnología es usar vapor creado mediante la luz solar concentrada para producir directamente electricidad mediante turbinas de vapor. En un sistema de este tipo el calor se puede almacenar calentando sales fundidas, que se pueden usar para generar vapor tras la puesta del sol (ver "Energía solar barata durante la noche"). Una ventaja potencial del nuevo enfoque es que el syngas se podría usar para generar bien electricidad, bien combustibles líquidos, dependiendo de qué resulte más barato, afirma Robert Wegeng, que dirige el trabajo en el PNNL.
El proceso es más eficiente que producir electricidad mediante paneles solares. El primer prototipo almacena el 63 por ciento de la energía solar que le llega en forma de energía química. Quemar el combustible en una planta eléctrica gasta la mitad de la energía en forma de calor, reduciendo la eficiencia global a un 30 por ciento, pero eso sigue siendo el doble de la eficiencia de los paneles solares típicos. Almacenar energía solar en forma de enlaces químicos en syngas podría ser más barato que almacenar esa energía en baterías, al menos a corto plazo.
Sin embargo, es probable que el sistema en su enca ación actual siga siendo demasiado caro para competir con los combustibles fósiles. Para bajar los costes, los investigadores están trabajando para mejorar la eficiencia aún más, lo que aumentaría la cantidad de combustible que podría producir cada dispositivo y por lo tanto harían falta menos. Están empezando por aumentar la temperatura a la que opera, lo que exige mejorar los materiales con los que está hecho el dispositivo. Los investigadores también están trabajando para mejorar el rendimiento de un sistema que precaliente el combustible entrante, un sistema de intercambio de calor que hace fluir el metano por canales microscópicos.
También se están haciendo mejoras en el sistema para concentrar el sol, con el objetivo de abaratar la fabricación. Esta labor la está haciendo una empresa spinoff llamada Solar Thermochemical. Está desarrollando tanto platos parabólicos, como los usados en el primer prototipo, como grandes campos de espejos que dirigen la luz sobre una torre central, como en las plantas termales solares que está construyendo BrightSource en Ivanpah (EE.UU.).