El primer proyecto de cemento geotérmico de uso directo del mundo establece un modelo para una industria sostenible
Wellpad en el campo geotérmico de Menengai, Kenia (fuente: GDC)
Oscar Llamosa Ardila
26 Aug 2024
Aunque es de pequeña escala, el proyecto de uso directo de energía geotérmica para la producción de cemento en Menengai (Kenia) sirve como modelo para las aplicaciones industriales de la energía geotérmica.
Fundada en 1987, Steam S.r.l. (“STEAM”) cuenta con casi 40 años de experiencia en consultoría e ingeniería geotérmica. Su última misión en Kenia muestra el potencial de la energía geotérmica para revolucionar los procesos industriales con altas emisiones y contribuir a los objetivos climáticos globales.
Antecedentes del proyecto: La geotermia como estrategia empresarial
Como se informó hace unos meses, Karsan & Sons (KRSL) ha elegido a Steam para su proyecto de cemento NDOVU NAKURU en el campo Menengai de Kenia.
KRSL es una empresa familiar multigeneracional que opera en los sectores de los áridos y el cemento. Ndovu Cement, la marca de cemento de KRSL, ocupa el séptimo lugar en términos de participación de mercado en Kenia y tiene una capacidad de producción de 1200 toneladas por día. Actualmente tiene seis canteras en Kenia y una planta de molienda de cemento con dos molinos de molienda al sur de Nairobi en Athi River.
El proyecto NDOVU NAKURU prevé establecer una segunda planta de molienda al norte de Nairobi, que ampliará la base de mercado de KRSL y, fundamentalmente, se alineará con su objetivo de 10 años de utilizar energía renovable para todas las nuevas operaciones e instalaciones.
Más allá de su valor como fuente de energía sostenible, KRSL eligió la geotermia porque es confiable. Los cortes de energía, que no son poco comunes en Kenia, pueden dañar el equipo utilizado en la producción de cemento. Sin embargo, incluso si no causan daños inmediatos, los reinicios frecuentes en frío pueden afectar considerablemente los costos operativos de los productores de cemento.
El Dr. George Muia, Director de Inversiones Energéticas de KRSL, explicó la visión de la empresa para el proyecto de Nakuru y cómo encaja en su plan estratégico. “Uno de los objetivos estratégicos de KRSL es reducir su huella de carbono en un 40% en 10 años. Ya hemos reducido la cantidad de vehículos diésel en nuestras canteras de áridos en más del 50% y, a su vez, hemos introducido sistemas de transporte eléctricos en dos de nuestras canteras más grandes. La energía geotérmica nos brinda la oportunidad de seguir persiguiendo nuestro objetivo de reducir nuestra huella de carbono tanto como sea posible, al mismo tiempo que nos volvemos más competitivos como empresa”.
Descripción general del proyecto
La importancia del proyecto puede ser fácil de subestimar. A pesar de ser el primer proyecto geotérmico de uso directo del mundo en la industria del cemento, implica solo una planta de energía ORC de 4 MW y un secador alimentado con calor geotérmico. No tiene la fanfarria tecnológica asociada con tecnologías emergentes como los sistemas geotérmicos mejorados (EGS) y los sistemas geotérmicos avanzados (AGS) y palidece en comparación con la capacidad de generación de energía geotérmica instalada de 1 GW que Kenia aspira a lograr muy pronto.
Sin embargo, los proyectos de pequeño impacto como el de Karsan son esenciales para educar tanto al público como a los responsables de las políticas sobre cómo las aplicaciones innovadoras de la energía geotérmica pueden diversificar las herramientas para acelerar la transición energética. Al ilustrar los sorprendentes casos de uso y los beneficios de la energía geotérmica, el proyecto Karsan inspira un apoyo más amplio para tales iniciativas y enfatiza el papel que las empresas que trabajan en sectores tradicionalmente difíciles de descarbonizar pueden desempeñar en la búsqueda de soluciones en su viaje colectivo hacia una economía sostenible.
El proyecto Karsan en detalle
La planta de cemento de Karsan está en el campo de vapor de Menengai, a unos 6 kilómetros del pozo de producción MW-18A de la Geothermal Development Company (GDC). Las instalaciones actuales de Karsan incluyen una fábrica de molienda de cemento y una cantera de áridos, y el siguiente paso en la hoja de ruta de la empresa es producir su propia ceniza tobácea puzolánica, un material que consume mucha menos energía y que se puede utilizar para reducir la cantidad de clínker necesaria en la producción de hormigón.
Para ello, Steam está desarrollando actualmente el concepto y los diseños básicos para la aplicación directa del calor de la salmuera geotérmica en la unidad de secado de la planta de cemento de Karsan, donde se procesará la ceniza tobácea puzolánica.
Desde el pozo MW-18A, se descarga un flujo de dos fases y se envía al separador de vapor/salmuera. Después de la separación, la salmuera se enviará al sistema de secado a través de un acueducto de unos 150 metros mediante una bomba de refuerzo después de la separación, y el vapor se enviará a una planta de energía a través de una tubería de vapor de aproximadamente 100 m.
La reducción exacta de las emisiones de carbono que Karsan logrará a través de este proyecto depende de varios factores, incluido el porcentaje de clínker que la ceniza tobácea puzolánica reemplazará en el proceso de producción de cemento y la capacidad de producción del propio secador. Sin embargo, un estudio reciente concluyó que se pueden lograr reducciones de emisiones de hasta un 20% utilizando materiales puzolánicos en la producción de cemento.[1]
Geotermia: energía renovable de grado industrial
La fabricación de cemento es responsable de aproximadamente el 8% de las emisiones globales de carbono, y esa cifra está aumentando. Los grandes consumidores como China, que utilizó más hormigón entre 2011 y 2013 que Estados Unidos en todo el siglo XX, están impulsando el crecimiento del mercado. La naturaleza intensiva en carbono del cemento se debe en gran medida a la producción de “clinker”, la sustancia que le da al hormigón su “resistencia”, y que representa más del 90% de las emisiones de carbono del cemento.[2]
El clínker se produce principalmente calentando piedra caliza en un horno a unos 1500 °C, lo que hace que la piedra caliza (carbonato de calcio) se descomponga en óxido de calcio (cal) y CO2. El CO2 luego se libera tradicionalmente a la atmósfera. Sin embargo, para alcanzar los 1500 °C, los fabricantes de cemento necesitan fuentes de electricidad que sean robustas y confiables. Las energías renovables intermitentes, como la solar y la eólica, suelen ser demasiado riesgosas, tanto en términos de su capacidad para proporcionar energía eléctrica de “carga base” (es decir, no intermitente) como en términos de capacidad eléctrica, para que los propietarios de plantas de cemento las justifiquen como fuentes de electricidad con bajas emisiones de carbono.
Normalmente, las plantas de fabricación de cemento deben instalar un generador alimentado con combustibles fósiles en el lugar o comprar electricidad de la red, o ambas cosas. Pero como el 60% de la producción mundial de electricidad todavía proviene de combustibles fósiles, en particular del carbón, que representó aproximadamente el 36% de la producción mundial de electricidad en 2023[3], elegir la energía no intermitente (“carga base”) de la geotermia es una solución estratégica para las empresas que tienen el objetivo tanto de construir un negocio sostenible como de mejorar su propia seguridad energética.
Karsan, Menengai, GDC y el surgimiento de una estrategia geotérmica nacional de Kenia
Para comprender plenamente las circunstancias en torno a la capacidad de Karsan para llevar a cabo este proyecto innovador, es importante entender cómo se está desarrollando el campo de Menengai.
La caldera de Menengai, situada en el condado de Nakuru, es uno de los recursos geotérmicos más importantes de Kenia, con una capacidad potencial de hasta 1,6 GW. La primera fase del proyecto Menengai incluye tres plantas de energía, cada una con una capacidad de 35 MW, que proporcionan una producción combinada de 105 MW[4][5]. Una de ellas, la central eléctrica Sosian Menengai, es otro de los proyectos de ingeniería del propietario de Steam.
En Menengai, la empresa estatal GDC se encarga de la perforación de pozos geotérmicos para proteger a los posibles desarrolladores de los altos riesgos financieros asociados a la perforación. Una vez que se logra que un pozo sea productivo, GDC también diseña la construcción de sistemas de recolección de vapor. El vapor de estos sistemas se vende a productores independientes de energía (IPP) que luego convierten el vapor puramente en electricidad o desarrollan proyectos de cogeneración como el proyecto Karsan, utilizando el calor directamente.
Pero Kenia, a través de GDC, tiene planes más amplios en mente. El estado prevé construir en Menengai un parque industrial alimentado con energía geotérmica que pretende utilizar tanto el calor como la electricidad geotérmica. Esta iniciativa incluye varias aplicaciones de uso directo de la energía geotérmica, como la pasteurización de la leche, la calefacción de invernaderos, la acuicultura, las lavanderías y el secado de granos[6]. Se espera que el parque industrial atraiga a numerosas empresas debido a las tarifas eléctricas más bajas y al suministro confiable de vapor geotérmico.
Como tal, el proyecto Karsan es uno de los proyectos piloto del desarrollo estatal en el futuro parque industrial de Menengai. También es un proyecto importante dentro del alcance del plan de desarrollo más amplio de Kenia, Visión 2030, que apunta a aumentar la capacidad de generación de electricidad y promover fuentes de energía renovables. Esto, en última instancia, respalda el objetivo de Kenia de reducir las emisiones de gases de efecto invernadero y garantizar un futuro energético sostenible y seguro. En el caso de Menengai, esto significa aprovechar la energía geotérmica para mejorar la seguridad energética, reducir los costos de la electricidad y atraer inversiones industriales.[7][8]
[1] https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2772397624000261
[2] https://energypost.eu/concrete-8-of-global-emissions-and-rising-which-innovations-can-achieve-net-zero-by-2050/
[3] https://www.reuters.com/markets/commodities/fossil-fuels-still-dominate-global-power-systems-2023-11-30/
[4] https://www.power-technology.com/projects/menengai-geothermal-power-project-kenya/
[5] https://constructionreviewonline.com/construction-projects/menengai-geothermal-power-plant-project-in-nakuru-kenya/
[6] https://www.thinkgeoenergy.com/gdc-planning-geothermal-industrial-park-at-menengai-kenya/
[7] https://constructionreviewonline.com/construction-projects/menengai-geothermal-power-plant-project-in-nakuru-kenya/
[8] https://www.thinkgeoenergy.com/35-mw-menengai-geothermal-power-plant-kenya-starts-grid-supply/
Fuente de referencia vía nuestra plataforma global ThinkGeoEnergy.
