Eficiencia Energética del Carbón Natural

El carbón de origen mineral, ya sea sólido o combustible, de consistencia pétrea o terrosa, está constituido por carbono amorfo acompañado de hidrocarburos, compuestos orgánicos complejos y materiales inorgánicos. Se clasifican según su contenido de carbono, por el grado de transformación que han experimentado en su proceso y por el uso al que se adaptan. La escala más recomendada establece cuatro clases: antracita, hulla, turba y lignito.

Su preparación inicia en plantas donde se tamiza el mineral en bruto procedente de la mina en varios tamaños para satisfacer las necesidades de los consumidores industriales y domésticos. Antiguamente, los tamaños inferiores a 25 mm se destinaban principalmente al consumo industrial, pero la introducción de la cocina económica desvió el consumo de grandes cantidades de este material más fino hacia el mercado doméstico, que es el más remunerativo. En muchos volcaderos es frecuente la recogida a mano de las piedras minerales y terrones del carbón desde la masa que desciende por la correa transportadora. En las instalaciones equipadas con lavaderos se pueden triturar los terrones muy impuros extraídos de esta forma, para facilitar la separación de las pizarras y materias similares en la operación de lavado subsiguiente.

El carbón natural es una fuente de energía primaria que se obtiene de la naturaleza mediante extracción de las minas. El uso del carbón natural comercialmente inició en el siglo XVII. Comenzó en las calderas para las máquinas de vapor y en adelante dio la pauta para el inicio del uso de las fuentes fósiles.

Hoy en día, el carbón natural es muy utilizado en la generación de la electricidad y la industria. Cambiar la fuente energética puede conducir a ahorros de energía, económicos y ambientales, para desarrollar las mismas tareas.

En comparación con otras fuentes fósiles como el petróleo o el gas natural se calcula que sus reservas durarán mucho más, dado el nivel de crecimiento del consumo de estos recursos y las reservas existentes (se estiman en un 23% del total de las reservas de energía mundiales).

El carbón se caracteriza por ser:

• Abundante

Las reservas de carbón son extensas y están presentes en muchos países; en la actualidad el carbón se explota en más de 50 países.

• Seguro

El carbón es estable y por tanto es el combustible fósil más seguro desde los puntos de vista de su transporte, almacenamiento y utilización

• Suministro Garantizado

La abundancia de las reservas significa que a los usuarios de carbón se les puede garantizar la seguridad de los suministros del recurso y ello a su vez, a precios competitivos, asegura el suministro de la electricidad necesaria para los usos industriales y domésticos.

• Limpio

Usando tecnologías disponibles, puede ahora quemarse el carbón limpiamente en todo el mundo.

• Económico

A nivel mundial, el carbón es un combustible competitivo para la generación de electricidad, sin la cual la vida en el mundo moderno sería virtualmente imposible. Es la principal fuente de energía para la generación eléctrica en el mundo entero.

El carbón no sólo suministró la energía que impulsó la Revolución Industrial del Siglo XIX, sino que también lanzó la era eléctrica en el presente siglo. Actualmente casi el 40% de la electricidad generada mundialmente es producida por carbón. La industria mundial del hierro y el acero también depende del uso del carbón, al ser éste el principal agente reductor en la industria metalúrgica.

Pero este crecimiento en el uso de la energía acentúa los daños y riesgos ambientales incorporados. Se conoce que el impacto ambiental asociado a la generación de energía eléctrica, se visualiza en la contaminación del aire por las centrales que utilizan el carbón mineral, además del cambio en el clima dado por las emisiones de dióxido de carbono, el cual representa el principal gas del efecto invernadero.

Es así como se ha trabajado para brindar normas que promocionen nuevas tecnologías para el carbón, donde se considere sostenible el uso de este recurso con el ambiente y su impacto en la calidad de vida. Básicamente estas toman en cuenta la medición del carbono en el carbón, que resulta esencial para predecir la cantidad de emisiones de dióxido de carbono que generará al ser quemado.

Las plantas de ciclo combinado con gasificación integrada es una solució que elimina los materiales perjudiciales del carbón antes de quemarlo, haciendo más sencillo eliminarlos o convertirlos a una forma que podría tener algún otro uso. Las plantas operan más eficientemente y con menores emisiones que las plantas de energía convencionales.

Las plantas de ciclo combinado aprovechan los gases calientes de una turbina de gas para generar vapor que se emplea posteriormente en una turbina de vapor. El beneficio de este tipo de sistemas es que se genera electricidad mediante ambas turbinas (de gas y de vapor). En las plantas tipo turbo gas se emplea aire comprimido para quemar el combustible y da como resultado una mezcla de alta presión y alta temperatura que impulsa a la turbina y ésta es la fuerza motriz primaria que genera energía eléctrica y que comprime el aire.

La mezcla gaseosa a la salida de la turbina se lanza al ambiente; sin embargo, esta mezcla todavía es muy caliente. En las plantas de ciclo combinado se instala una caldera (generador de vapor) de recuperación de calor y este vapor es empleado subsiguientemente para mover una turbina de vapor con lo que se aprovecha aún más el contenido energético del combustible.

También hay oportunidades de desarrollar nuevas normas en áreas en las que el carbón se mezcla con otros combustibles tal como la biomasa, el biodiésel y los combustibles de biomasa en briquetas. Las briquetas, compuestas de carbón con alto contenido de azufre, material vegetal y madera y un agente fijador del azufre, evitan que el azufre se transforme en dióxido de azufre cuando se quema, reduciendo así el impacto ambiental perjudicial de la lluvia ácida.

La utilización del carbón mineral para la generación de electricidad ha sido la alternativa más utilizada por las naciones desarrolladas y las economías emergentes. El 41% de la electricidad que se produce a nivel mundial es con carbón.

Los países buscan opciones para no depender del petróleo para generar energía: Estados Unidos tiene el 51% de su matriz energética basada en plantas generadoras que utilizan carbón como combustible, según las últimas estadísticas mundiales del World Coal Institute (WCI). En Colombia, Brasil, Argentina y Chile utilizan el carbón mineral como una de sus principales fuentes de generación energética, combinando su potencial con las hidroeléctricas que también suplen gran parte de la demanda.

México y Venezuela, que son dos productores importantes de petróleo a escala mundial, también han impulsado proyectos eléctricos a carbón con el propósito de diversificar su matriz energética.

El carbón tiene muchos usos importantes, aunque los más significativos son la generación eléctrica, la fabricación de acero y cemento y los procesos industriales de calentamiento. En el mundo en desarrollo es también importante el uso doméstico del carbón para calefacción y cocción.

El carbón es la mayor fuente de combustible usada para la generación de energía eléctrica. Más de la mitad de la producción total de carbón a nivel mundial, provee actualmente cerca del 40% de la electricidad producida mundialmente. Muchos países son altamente dependientes del carbón para su electricidad. Por ejemplo, en 1996 los siguientes países tenían los porcentajes de dependencia indicados: Polonia (95%), Sudáfrica (93%), Dinamarca (77%), Australia (83%), Grecia (69%), China (75%), Alemania (53%) y los Estados Unidos de América (53%).

El carbón es también indispensable para la producción de hierro y acero; casi el 70% de la producción de acero proviene de hierro hecho en altos hornos, los cuales utilizan carbón y coque. El acero es de hecho esencial para la vida diaria; carros, trenes, rascacielos, barcos, instrumentos quirúrgicos, rayos-x y electrodomésticos, todos están hechos de acero. Es fundamental para la fabricación de la maquinaria que hace casi cada  producto que usamos. Sin ellas, no se podría dar forma a la madera y el vidrio, la piedra no podría ser triturada, el concreto no podría mezclarse, otros metales no podrían ser fundidos y los plásticos no podrían ser fabricados.

El cemento es esencial para la construcción de casi todos los grandes edificios, fábricas, carreteras y represas. La mayoría de las plantas de cemento del mundo son alimentadas con carbón. El carbón es directa o indirectamente vital en muchos aspectos de la vida diaria.

En Estados Unidos, la industria del carbón está sacudiéndose una imagen anticuada y promocionando el  producto como la solución ideal para las crecientes necesidades de energía eléctrica de Estados Unidos. El renovado interés que ha despertado este combustible se debe a las proyecciones según las cuales la demanda de electricidad en la próspera economía estadounidense batirá un récord en un futuro próximo. La mitad de tales requerimientos será satisfecha con la producción de plantas que funcionan con carbón.

Sin embargo, las inquietudes de los grupos ecologistas en torno a la contaminación del aire y el calentamiento global siguen siendo un obstáculo y han causado nuevas tensiones en la industria. Según cifras oficiales, las plantas activadas por carbón lograron satisfacer 52% de las necesidades de energía eléctrica de EEUU en 1998, por lo que el carbón se convirtió en el combustible más importante para la generación de electricidad en el país. A ello se suman cálculos de la Administración de Información  sobre la Energía según los cuales la demanda interna de carbón crecerá en 20%, al pasar de 950 millones a 1,316 millardos de toneladas, a medida que se incremente el consumo eléctrico.

Como se observa, el carbón fue una de las fuentes principales de numerosos y variados productos químicos antes de ser suplantados en gran parte por el petróleo y gas; pero los nuevos desarrollos pueden renovar en el futuro en la misma forma como sucede con su conversión a combustibles líquidos y gaseosos.