Ciclo Combinado. Gas natural y generación eléctrica sostenible

A diferencia de otros hidrocarburos, el gas natural representa una alternativa limpia, eficiente y económica para la generación de energía. Su empleo traza el camino para la transición hacia las renovables y el cumplimiento de las metas de desarrollo sostenible del país

Por Darinel Becerra / Fotografías e imágenes AMGN

Como un tren a punto de descarrilarse, así corre la civilización moderna, erigida sobre vías de producción económicas insostenibles. ¿La razón? La quema de combustibles fósiles, de la cual depende todo el modelo de industrialización de la Modernidad, a decir del sociólogo y economista estadounidense Jeremy Rifkin.

Cambio climático, escasez de alimentos, pobreza y desigualdad en aumento, son tan sólo algunas de las señales que auguran un posible descarrilamiento. La salida, propone Rifkin, es llevar a cabo un cambio de vías, un viraje que implica necesariamente el advenimiento de una Tercera Revolución Industrial.

La buena noticia es que el proceso ya está en marcha y se sostiene sobre un pilar que será decisivo para crear un futuro más sostenible: el empleo generalizado de fuentes limpias de energía (solar, eólica, geotérmica, mareomotriz, hidrógeno), así como su almacenaje y producción en redes de edificios inteligentes (Internet de la energía).

El problema, de momento, radica en el costo e intermitencia de algunas de estas tecnologías para satisfacer la demanda total de electricidad. Los recursos solares y eólicos, por ejemplo, no están disponibles las 24 horas del día, por lo que durante las noches y periodos con poco viento su efectividad es casi nula.

Esta circunstancia obliga a contar con energía de respaldo, ya que el sistema eléctrico debe operar sin interrupciones. Es decir, todavía es indispensable el uso paralelo de combustibles fósiles, a fin de brindar seguridad y confiabilidad a la red.

Desde 2011, el gas natural genera más de 50 % de la energía eléctrica que se consume en México

Gas natural como alternativa
En el caso de México, los energéticos utilizados para este fin son refinados de petróleo, como el combustóleo, diésel o coque de petróleo, en su mayoría; no obstante, durante los últimos 20 años el gas natural se ha convertido en una opción viable y, sobre todo, amigable con el medioambiente.

Antaño, las plantas de Comisión Federal de Electricidad (CFE) funcionaron en mayor medida con combustóleo y carbón, debido a la alta disponibilidad de estos combustibles, así como a la falta de suministro de gas. Sin embargo, gracias a la nueva infraestructura de transporte por ducto, se ha logrado paliar esta escasez.

Según la Prospectiva del Sector Eléctrico 2012-2016, en el 2000 la generación bruta en el servicio público fue de 192.8 TWh, de los cuales casi 50 por ciento se dieron a partir de combustóleo, mientras que el gas natural representó sólo 17 por ciento.

Esta relación cambió abruptamente para 2011, año en que más del 50 por ciento de la generación eléctrica tuvo como principal fuente al gas natural; en contraste, el combustóleo registró una fuerte caída, para ubicarse en 16 por ciento, apenas una tercera parte con respecto a cinco años atrás. Una de las razones de este fenómeno, asegura el documento, fue la instalación de centrales de ciclo combinado, principalmente por parte de los Productores Independientes de Energía (PIE).

El impulso a esta tecnología de generación por parte de privados se dio a partir de los cambios a la Ley de la Industria Eléctrica en 1997, con el objetivo de satisfacer la demanda creciente de electricidad que había en el país. Así, en el 2000, comenzaron las operaciones de la central de ciclo combinado Mérida III (Yucatán), la primera bajo el esquema de PIE, según datos del Programa de Desarrollo del Sistema Eléctrico Nacional 2018-2032 (PRODESEN).

¿Por qué los ciclos combinados?
Las plantas de ciclo combinado son centrales de generación eléctrica que funcionan con gas natural y vapor de agua. Este tipo de tecnología es altamente eficiente, pues se acerca a 85 por ciento de factor de planta, para instalaciones mayores a 300 MW, de acuerdo con la Prospectiva del Sector Eléctrico 2017-2031.

Esta eficiencia permite un menor uso de combustible, lo que redunda en ahorros económicos en la generación de electricidad. Por ello, en 2014, la CFE anunció la reconfiguración de siete plantas, con el objetivo de generar energía eléctrica a menores costos, pues la fórmula para el cálculo de las tarifas toma en cuenta el costo del combustible para la generación. En 2017, se realizó la conversión de cinco de ellas, y se espera que durante 2018 se concluya con las siete.

Al respecto, Lorena Patterson, Presidenta de la Asociación Mexicana de Gas Natural (AMGN), en entrevista con Constructor Eléctrico, explica que “según datos del Cenace [Centro Nacional de Control Eléctrico], para enero de 2016, los costos de producción de la planta de Mazatlán, que usaba en ese momento combustóleo, eran de 990 pesos por MWh, mientras que la de Hermosillo, que emplea gas natural, tiene costos de producción de 250 pesos por MWh, por lo que el ahorro para la CFE es muy importante”.

Las plantas de ciclo combinado son altamente eficientes, pues se acercan a 85 % de factor de planta para instalaciones mayores a 300 MW

¿Por qué hasta ahora el gas natural?
En 2012, operaban en el país poco más de 11 mil kilómetros (km) de gasoductos, concentrándose en las regiones del norte y oriente del país, principalmente en Nuevo León, Tamaulipas, Chihuahua, Veracruz y la zona del Bajío.

Dada la limitada infraestructura, el suministro era insuficiente, lo que llevaba al país a decretar las llamadas “alertas críticas”, en las que se restringía el uso del gas natural, tanto para la industria, como para las paraestatales. Para la CFE, esta situación le provocaba muchas complicaciones en las plantas que utilizaban dicho combustible, y la forzaba a utilizar energéticos más contaminantes y costosos para producir electricidad durante estas contingencias.

Desde 2013, se impulsó la construcción de nuevos gasoductos. De acuerdo con cifras de la Secretaría de Energía (Sener), desde 2012 se han añadido alrededor de 4 mil km a la red nacional, y se estima que para el próximo año la cifra aumente a más de 8 mil 500 km.

Lo anterior representa un incremento en el volumen de importación, que pasó de casi 3 mil millones de pies cúbicos diarios (MMPCD) en 2012, a 11 MMPCD en 2017; es decir, casi cuatro veces más en apenas un lustro. De este modo, al ser el mayor consumidor de gas natural del país, comenta Lorena Patterson, “la CFE ha sido el impulsor más fuerte del crecimiento que han tenido los gasoductos hasta el momento”.

Entre 2012 y 2017, el volumen de importación de gas natural prácticamente se cuadriplicó, pasando de 3 a 11 MMPCD

Asimismo, el desarrollo de la infraestructura de gas natural ha permitido que se cuente con la electricidad necesaria, tanto para cubrir la demanda de consumidores domésticos y comerciales –especialmente en temporadas de gran demanda, por ejemplo, en verano–, como para permitir la instalación de una mayor cantidad de industrias. Gracias a que existe un suministro suficiente de electricidad o, bien, a que se tiene la posibilidad de establecer esquemas de cogeneración, se abre la oportunidad para que las empresas usen este recurso para generar su propia energía.

Estas transformaciones en la infraestructura de gasoductos le permitieron a la CFE la reconfiguración de sus plantas y el inminente ahorro en los costos de generación. Hoy en día, en el país operan 83 centrales eléctricas de ciclo combinado, lo que equivale a 37 % de la capacidad instalada en el país, cifra que arroja por sí sola un panorama del potencial que tiene México para el uso de esta tecnología.

Expansión de la red de gasoductos (2012-2019)

Beneficios ambientales
Actualmente, la comunidad científica mundial coincide en que nos encontramos al borde de una crisis medioambiental sin precedentes, debido al calentamiento global. De acuerdo con el Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC), si no se reducen las emisiones mundiales de gases de efecto invernadero (GEI), para 2050, se llegará a un punto de inflexión y el planeta entrará en un estado invernadero irreversible.

Al respecto, México enfrenta un gran reto, ya que la generación eléctrica es la segunda actividad con el mayor número de emisiones contaminantes al ambiente, sólo por debajo del sector transporte.

En 2017, el gobierno mexicano refrendó su compromiso con el Acuerdo de París (encaminado a mantener el incremento de la temperatura del planeta por debajo de los 2 ºC con respecto a la época preindustrial), de reducir 22 por ciento sus emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) en ocho sectores: transporte, petróleo, gas, industria, agricultura, ganadería, residuos y uso de suelo. El gas natural, en este sentido, se sitúa como un buen aliado para alcanzar esta meta.

¿Por qué es clave? Como su nombre lo indica, no requiere de procesos químicos o refinación para su consumo, como sí sucede con los hidrocarburos más pesados. Una vez que se separa de líquidos u otros componentes, se utiliza tal y como se extrae del subsuelo, llegando para su consumo a través del sistema de gasoductos.

Además, su combustión reduce considerablemente la emisión de gases contaminantes en comparación con el petróleo y el carbón, por lo que es reconocido en importantes convenios ambientales internacionales, como el Protocolo de Kyoto de 1997 y los Acuerdos de París de 2015, debido a que se trata de un elemento esencial para el desarrollo sostenible durante los próximos años.

Los beneficios ecológicos del gas natural no sólo se reflejan en su empleo como fuente de energía en el hogar, los negocios y la industria; también ofrecen ventajas importantes en el sector transporte, ya que su uso como combustible en automóviles, camiones, barcos y trenes reduce hasta 90 por ciento las emisiones de GEI y mejora la calidad del aire en las grandes ciudades.

Por esta razón, puede y debe ser aprovechado como un recurso estratégico para el logro de la Agenda 2030 y los Objetivos de Desarrollo Sostenible de las Naciones Unidas, particularmente en sus objetivos:

7: Energía asequible y no contaminante
11: Ciudades y comunidades sostenibles
13: Acción por el clima

Emisiones contaminantes por combustible (Kg/MWh)

Evolución esperada de la generación eléctrica por tecnología 2017-2031 (GWh)

El gas natural es, pues, una pieza clave para el cumplimiento de las metas nacionales e internacionales de desarrollo sostenible. Su aprovechamiento contribuirá a crear una economía pujante y un México con seguridad energética.

LOS DESAFÍOS
Cifras de la Sener prospectan que, si bien las energías renovables tendrán un notable impulso durante los próximos 15 años, el gas natural continuará siendo el actor preponderante para la generación de electricidad.

Para cumplir con esta tendencia, los expertos enfatizan la importancia de aprovechar los recursos gasíferos de México. De acuerdo con la Prospectiva del Sector Eléctrico 2017-2031, las importaciones de gas se han triplicado en los últimos 10 años, especialmente entre 2014-2017.

Pero el alza en la producción nacional de gas no es un fenómeno a corto plazo. La Comisión Nacional de Hidrocarburos (CNH) ha señalado que la oferta nacional comenzará su aumento hacia 2020, derivado de la exploración que está realizando Pemex y las licitaciones que se adjudicaron en las pasadas Rondas.

Como apunta Lorena Patterson, el gas natural es en la actualidad el combustible más conveniente y asequible para México, al ser económico, limpio y eficiente.

El sector, además, es una importante fuente de creación de empleos e inversiones; éstas últimas cercanas a los 20 mil millones de dólares.

En estos tiempos es indispensable que los países cuenten con sistemas eléctricos eficientes y sostenibles, que tengan como eje el respeto hacia el medioambiente. En este camino, el gas natural es un aliado energético de comprobada eficacia.

Adrián Fernández Bremauntz, director ejecutivo de Iniciativa Climática de México

La otra cara de la moneda
En conferencia de prensa, con motivo de la presentación del reporte “Energías Limpias en México 2018–2032”, el director ejecutivo de Iniciativa Climática de México, Adrián Fernández Bremauntz, dijo que en cuanto al apoyo de nuevas plantas de cogeneración hay que evitar que el país “quede condenado a pagar altas tarifas de electricidad porque dentro de cinco, siete o diez años estaremos todavía construyendo ciclos combinados más allá de lo que se necesita”. En un futuro, indicó, no debe sobredimensionarse la participación del gas en la producción de electricidad; no obstante, aclaró que las centrales de ciclo combinado sí deben de operar de manera complementaria, a la par del incremento en la generación de fuentes renovables.

Respecto al reporte presentado por el Consejo Coordinador Empresarial (CCE), Fernández mencionó que era necesario una actualización, respecto del primer estudio, para saber cuáles son los costos en cuanto a la generación eléctrica con diferentes tecnologías; “era necesario hacer un corte de caja y dejarle claro a las autoridades entrantes cuáles son las oportunidades establecidas”; por ejemplo, a partir de la Ley de Transición Energética,  o bien, en lo referente a compromisos establecidos como el de París.

El estudio, aclaró el directivo, es fundamental para que las nuevas autoridades en el sector energético y ambiental puedan “echarse un clavado a esta información, entenderla, y comprender que el reporte está en el corazón de las condiciones de prosperidad, desarrollo económico y competitividad empresarial del país”.

Redacción