Descubre el CO2 Supercrítico: La Clave para Solucionar el Desafío Energético de la IA

Una nueva empresa se ha propuesto revolucionar la eficiencia de las turbinas de gas que alimentan los centros de datos, utilizando dióxido de carbono en estado supercrítico. American Supercritical, que ha captado 8 millones de dólares en financiamiento, busca modernizar las turbinas de gas que actualmente carecen de eficiencia, reemplazándolas por unidades capaces de generar más energía sin incrementar las emisiones de carbono, aunque es importante señalar que las turbinas de gas seguirán produciendo contaminación. Esta tecnología podría ser aplicable a diversas fuentes de energía en un contexto de creciente demanda eléctrica.

Simon Shuham, cofundador de la empresa, comentó: “Nuestra intención es comenzar con las turbinas de gas, pero eventualmente expandir nuestro enfoque a otras áreas”. Esto refleja la ambición de la compañía de impactar de manera significativa en el sector energético.

Desafíos de la eficiencia energética

En Estados Unidos, muchas centrales eléctricas de gas operan con motores térmicos mediante un proceso conocido como ciclo combinado. En este sistema, las turbinas generan electricidad mediante la combustión de gas natural y aire comprimido, mientras que un motor adicional utiliza los gases de escape para producir vapor y generar energía adicional. Sin embargo, los centros de datos han optado mayormente por turbinas de ciclo simple, que son mucho menos eficientes. Estas turbinas convierten aproximadamente solo el 35% de su energía en electricidad, mientras que el resto se pierde en forma de emisiones. En contraste, las plantas de ciclo combinado logran eficiencias de alrededor del 60 al 65%.

Esta ineficiencia se traduce en un impacto ambiental considerable; por ejemplo, una gran planta eléctrica en Texas, construida por Amazon, tiene autorización para emitir más de 33 millones de toneladas de gases de efecto invernadero anualmente, superando las emisiones de algunos países pequeños. Este panorama plantea serios desafíos climáticos.

La promesa del CO2 supercrítico

Los fundadores de American Supercritical creen que estas turbinas de ciclo simple son perfectas para la implementación de tecnología de CO2 supercrítico. Este fenómeno ocurre cuando el dióxido de carbono es presurizado y mantenido a temperaturas específicas, adquiriendo una densidad líquida pero comportándose como un gas. Esto permite una transferencia de energía más eficiente a través de equipos más compactos.

La propuesta de American Supercritical es acoplar sus unidades a turbinas de gas pequeñas, utilizando el calor residual de estas para generar electricidad adicional. En lugar de convertir este calor en vapor, el CO2 presurizado lo aprovecharía directamente, generando energía adicional sin aumentar las emisiones. Shuham compara el proceso con «plantas de ciclo combinado en miniatura».

Mejorando la eficiencia y reduciendo el agua

El enfoque de utilizar CO2 supercrítico no solo puede aumentar la eficiencia de las turbinas de gas en hasta un 50%, sino que también tiene el potencial de disminuir significativamente el consumo de agua. Este aspecto ha atraído el interés de los centros de datos, ya que el sistema de CO2 opera en un circuito cerrado, sin necesidad de recargas. Matthew Carlson, cofundador de la empresa, explica que su experiencia con el CO2 supercrítico le permite compararlo con sistemas de refrigeración que utilizan el mismo gas.

American Supercritical planea introducir inicialmente una unidad de 10 megavatios, que es relativamente pequeña en comparación con las plantas de gas convencionales. Sin embargo, es fundamental señalar que, aunque esta modernización podría mejorar la eficiencia, no eliminará por completo las emisiones, ya que la producción y el uso de gas natural contribuyen al calentamiento global.

Investigación y desarrollo a largo plazo

El concepto de usar CO2 supercrítico en la generación de energía no es nuevo; ha sido objeto de estudio durante más de cinco décadas en laboratorios nacionales de Estados Unidos. En los últimos 20 años, la investigación ha avanzado hacia aplicaciones prácticas, facilitadas por innovaciones tecnológicas en procesos de presurización. Doug Hofer, asesor de American Supercritical y ex ingeniero de turbinas en GE, destaca la importancia de desarrollos en intercambiadores de calor más compactos y económicos.

Sin embargo, American Supercritical no es la única compañía que busca comercializar esta tecnología. Según Subith Vasu, profesor de ingeniería de la Universidad de Florida Central, aún existen obstáculos significativos para su éxito en el mercado. “Los grandes productores de energía están satisfechos con sus plantas tradicionales y no están dispuestos a invertir en nuevas tecnologías”, advierte.

Perspectivas futuras en el mercado energético

A medida que se prevé una inversión de 7 billones de dólares en centros de datos a nivel mundial para 2030, se abre una nueva oportunidad de mercado, especialmente en un momento en que la competencia por energía en la red eléctrica se intensifica. Shuham menciona que hay una gran disposición a pagar por energía, pero los centros de datos enfrentan problemas de suministro. “El objetivo es modernizar sus sistemas actuales y permitirles construir más centros de datos o eliminar algunas turbinas de gas”, indicó.

Recientemente, China inició operaciones en la primera planta geotérmica del mundo que utiliza CO2 supercrítico. Carlson, con experiencia en diversas aplicaciones de CO2 supercrítico, asegura que sus unidades podrían adaptarse para trabajar con reactores modulares pequeños, una tecnología que ha recibido fuerte respaldo en la administración pasada. La empresa ha firmado un acuerdo preliminar con otra compañía, aunque no se han revelado detalles. “Solo necesitamos calentar algo, y luego podemos convertir eso en electricidad”, concluye Carlson, resaltando el potencial de esta innovadora tecnología.