Introducción
El gas natural suele considerarse un “combustible puente” hacia la energía limpia, ya que sirve como fuente de energía de transición mientras el mundo avanza hacia sistemas energéticos más sostenibles y renovables.
Este gas produce significativamente menos emisiones de dióxido de carbono (CO₂) por unidad de energía cuando se quema en comparación con el carbón o el petróleo. Por ejemplo: Emite aproximadamente un 50% menos de CO₂ que el carbón y un 30% menos que el petróleo para la misma cantidad de energía producida. Esto lo convierte en una alternativa más limpia para la generación de energía mientras se expande la capacidad de energía alternativa. Las fuentes de energía renovable como la solar y la eólica son intermitentes, ya que su disponibilidad depende de las condiciones climáticas.
En este artículo se expone el rol del gas natural, haciendo hincapié en su impacto a través de conceptos como el hidrógeno azul, las emisiones de metano, la captura de carbono, la generación de electricidad sostenible, el gas natural licuado (GNL), las emisiones y la utilizacion como energía de respaldo.
El gas natural: Más eficiente y abundante
La combustión del gas natural es muy eficiente, lo que le permite generar más energía por unidad en comparación con el carbón o el petróleo. Las plantas de energía a gas natural pueden aumentar o disminuir rápidamente su producción para llenar los vacíos en el suministro de energía, proporcionando un respaldo confiable y estabiliza la red.
También funciona en plantas de energía de ciclo combinado, donde el calor residual se reutiliza para producir electricidad, mejorando aún más la eficiencia.
Su abundancia facilita su uso generalizado como combustible de transición. Los avances en las tecnologías de extracción, como la facturación hidráulica y la perforación horizontal, han permitido que el gas sea más accesible y asequible.
El gas natural en el panorama energético contemporáneo
El gas natural se ha posicionado como un actor clave en la transición energética, proporcionando una solución intermedia entre los combustibles fósiles tradicionales y las energías renovables. Su versatilidad y eficiencia lo convierten en un recurso estratégico para garantizar una transición equilibrada hacia un futuro energético sostenible.
En la actualidad, el gas natural desempeña un papel central en la configuración de las matrices energéticas de numerosos países, debido a que garantiza un suministro continuo y confiable. Este recurso fósil, compuesto principalmente por metano, presenta una combustión más eficiente y con menores emisiones de dióxido de carbono, en comparación con el carbón y el petróleo. Además, su versatilidad permite su uso en múltiples aplicaciones, desde la generación de electricidad hasta su implementación en procesos industriales avanzados y como combustible vehicular. La infraestructura existente para su transporte y almacenamiento también refuerza su importancia en los sistemas energéticos modernos.
Propiedades y beneficios técnicos del gas natural en la transición energética
El gas natural debido a sus características técnicas se posicionan como un componente clave para lograr una transición energética balanceada. Entre sus principales beneficios se encuentran los siguientes:
- Perfil de emisión reducido: Su combustión genera menores cantidades de dióxido de carbono y contaminantes como el óxido de azufre y el óxido de nitrógeno, lo que contribuye a mitigar la contaminación atmosférica.
- Elevada eficiencia térmica: Su uso en turbinas de ciclo combinado permite alcanzar niveles de eficiencia superiores al 60%, optimizando el aprovechamiento del recurso.
- Aplicabilidad multidimensional: Desde la cogeneración de energía en instalaciones industriales hasta el uso residencial, el gas natural ofrece soluciones diversificadas que complementan la estabilidad energética.
- Compatibilidad con tecnologías híbridas: Su capacidad para integrarse con fuentes renovables intermitentes, como la solar o la eólica, lo convierte en un recurso fundamental para garantizar el equilibrio de las redes eléctricas.
Innovaciones tecnológicas para maximizar el potencial del gas natural
La implementación de tecnologías emergentes ha permitido optimizar la utilización del gas natural, minimizando sus impactos ambientales y maximizando su eficiencia. Destacan las siguientes innovaciones:
- Producción de hidrógeno azul: Mediante el reformado de metano con captura y almacenamiento de carbono (CCS, por sus siglas en inglés), se logra una generación de hidrógeno con emisiones significativamente reducidas.
- Monitoreo avanzado de emisiones: El uso de sensores inteligentes y sistemas de análisis predictivo permite detectar y mitigar fugas de metano en las etapas de extracción, transporte y distribución.
- Catalizadores avanzados: Nuevos desarrollos en la química de catalizadores permiten reducir las emisiones de gases de efecto invernadero en los procesos de combustión y conversión química.
- Tecnologías de licuefacción y regasificación: Los avances en Gas Natural Licuado (GNL) han optimizado su transporte a largas distancias, mejorando la eficiencia y reduciendo costos logísticos.
El papel del gas natural en los sistemas energéticos modernos
El gas natural representa como un componente fundamental en la transición energética debido a su versatilidad y menor impacto ambiental en comparación con otros combustibles fósiles. Su función en los sistemas modernos incluye ser un respaldo confiable para fuentes renovables intermitentes, como la solar y eólica, garantizando estabilidad en la red eléctrica.
Generación de electricidad mediante ciclos combinados
Los ciclos combinados representan una tecnología altamente eficiente para la producción de electricidad mediante el uso de gas natural como combustible principal. Este sistema integra una turbina de gas que genera energía eléctrica y aprovecha los gases de escape para calentar agua, produciendo vapor que alimenta una turbina de vapor adicional. Este esquema permite maximizar la eficiencia térmica, alcanzando valores superiores al 60%, significativamente más altos que los métodos convencionales.
El diseño modular de los ciclos combinados facilita su implementación en plantas de distintas capacidades, desde instalaciones industriales hasta grandes centrales eléctricas. Esta tecnología del ciclo combinado genera electricidad utilizando una única fuente de energía (el gas natural), en la primera el gas natural es inyectado en el combustor junto con aire de combustión que ha sido previamente filtrado y comprimido en el compresor interno de la turbina de gas. En el combustor se produce el proceso de combustión a alta presión, generando que la energía de los gases de combustión cuando se expanden, hace girar el eje principal de la turbina de gas que, acoplado al generador, transforma la energía mecánica en eléctrica.
Tecnologías avanzadas, como la captura y almacenamiento de carbono (CCS)
La captura y almacenamiento de carbono (CCS) es una tecnología significativa en la mitigación de emisiones de CO₂ provenientes de fuentes industriales y de generación eléctrica. Este proceso consta de tres etapas: captura del dióxido de carbono en el punto de emisión, transporte del gas comprimido hacia un sitio adecuado y almacenamiento en formaciones geológicas seguras, como acuíferos salinos o yacimientos agotados de hidrocarburos.
CCS permite reducir significativamente la huella de carbono de los sistemas energéticos que dependen de combustibles fósiles, transformándolos en opciones más sostenibles a corto y mediano plazo. Además, su integración con plantas de generación mediante ciclos combinados u otros procesos industriales potencia la eficiencia de estas instalaciones mientras se avanza hacia una transición energética baja en carbono.
El gas natural y su papel en la producción de hidrógeno azul
El gas natural es utilizado en la producción de hidrógeno azul, facilitando una transición hacia una economía basada en el hidrógeno. representa un vector energético que equilibra el uso de recursos fósiles con una reducción sustancial de emisiones. Mediante el reformado con vapor, el gas metano reacciona para generar hidrógeno y dióxido de carbono, posteriormente, este último es capturado y almacenado mediante tecnologías CCS, disminuyendo el impacto ambiental del proceso.
El hidrógeno azul, derivado del gas natural con tecnologías de captura y almacenamiento de carbono (CCS), representa un avance significativo en la producción de combustibles con bajas emisiones de carbono. En este proceso, el metano del gas natural se somete a una reforma de metano con vapor para producir hidrógeno, mientras que el dióxido de carbono asociado se captura y almacena.
Actualmente, la empresa Shell, mediante el Proyecto Shell Blue Hydrogen, es una línea de productos integral que permite la producción de hidrógeno., transforma corrientes de bajo valor como residuos del fondo del barril, asfaltenos y aceites pesados en gas de síntesis. Este enfoque permite monetizar estos recursos a través de su uso en refinerías, generación de energía y otras aplicaciones industriales. Además, el proyecto incorpora tecnologías avanzadas de captura de carbono, lo que permite a las industrias químicas y de refinación diversificar su oferta y reducir las emisiones de carbono en sus operaciones.
Para mayor información de este proceso te invito a ver el siguiente video. Fuente: Shell.
Proceso de hidrógeno azul de Shell.
Impactos ambientales y desafíos asociados al uso del gas natural
Si bien el gas natural es considerado una alternativa más limpia frente a otros combustibles fósiles, su explotación y uso presentan desafíos significativos que deben ser abordados con rigor técnico y regulatorio:
- Impactos del fracking: Las tecnologías de extracción no convencional, como la fracturación hidráulica, generan preocupaciones en torno a la contaminación de acuíferos, la emisión de compuestos orgánicos volátiles y el riesgo sísmico asociado.
- Persistencia de emisiones de metano: Como uno de los principales componentes del gas natural, el metano tiene un potencial de calentamiento global considerablemente mayor que el dióxido de carbono, lo que subraya la necesidad de reducir fugas en toda la cadena de valor.
- Regulaciones ambientales y sociales: El desarrollo de estándares estrictos y mecanismos de monitoreo continuo resulta esencial para garantizar que las operaciones relacionadas con el gas natural sean ambientalmente sostenibles y socialmente responsables.
El papel del gas natural en la integración de energías renovables
El gas natural contribuye a la generación directa de energía, y desempeña un papel crítico en la estabilidad de los sistemas energéticos híbridos. Su capacidad para responder de manera rápida y flexible a las fluctuaciones en la generación de energías renovables intermitentes, como la eólica y la solar, lo convierte en un componente indispensable para las redes eléctricas modernas. Además, su uso en combinación con tecnologías de almacenamiento de energía, como baterías de litio, mejora la resiliencia del sistema y garantiza un suministro continuo en condiciones de alta demanda o baja generación renovable.
Este compuesto representa un aliado estratégico en la transición hacia sistemas energéticos sostenibles, para complementar las energías renovables, como la solar y la eólica, que son intrínsecamente intermitentes; debido a la variabilidad en las condiciones climáticas y los ciclos diarios; lo cual, representa un desafío significativo para garantizar un suministro continuo y confiable de energía. En este contexto, el gas natural actúa como una solución de respaldo eficiente, flexible y menos contaminante en comparación con otros combustibles fósiles tradicionales.
Flexibilidad operativa y respuesta rápida
Una de las características más destacadas del gas natural en su aplicación dentro de los sistemas híbridos es su capacidad de respuesta inmediata a los cambios en la demanda energética. Las plantas de generación que utilizan turbinas de gas son capaces de aumentar o disminuir rápidamente su producción de energía para equilibrar las fluctuaciones de las fuentes renovables. Esto es particularmente determinante durante períodos de baja generación solar, como en días nublados o durante la noche, o cuando los vientos no alcanzan velocidades suficientes para activar los aerogeneradores.
Esta flexibilidad operativa asegura que las redes eléctricas puedan mantener la estabilidad del suministro sin recurrir a fuentes de energía más contaminantes, como el carbón, que tienen tiempos de respuesta más lentos y generan mayores emisiones de gases de efecto invernadero.
Complementariedad con tecnologías de almacenamiento de energía
Este recurso también desempeña un papel esencial al integrarse con sistemas de almacenamiento energético, como las baterías de litio y otras tecnologías avanzadas. Durante los períodos en que la generación renovable supera la demanda, el excedente puede almacenarse y luego utilizarse cuando las fuentes renovables no sean suficientes para satisfacer las necesidades energéticas. Sin embargo, la capacidad de almacenamiento actual no es suficiente para cubrir todos los períodos de intermitencia, especialmente durante apagones prolongados. Este gas puede almacenarse y utilizarse en la red de gas natural existente, ofreciendo una solución de almacenamiento energético a largo plazo.
En estos casos, se convierte en una fuente de energía puente, asegurando un suministro continuo mientras las tecnologías de almacenamiento evolucionan para ofrecer capacidades más amplias y eficientes. Este enfoque híbrido mejora la resiliencia de los sistemas eléctricos, y optimiza el uso de recursos renovables al reducir la dependencia de combustibles fósiles más contaminantes.
Reducción de emisiones en la generación energética
Aunque el gas natural sigue siendo un recurso fósil, su uso en la generación de electricidad produce significativamente menos dióxido de carbono y otros contaminantes atmosféricos en comparación con el carbón o el petróleo. Esta característica lo convierte en una opción más limpia para respaldar la generación renovable en la transición hacia un sistema energético descarbonizado. Además, las innovaciones en tecnologías de Captura y Almacenamiento de Carbono (CCS) aplicadas a las plantas de gas natural están reduciendo aún más las emisiones asociadas, posicionándolo como un recurso esencial en los sistemas energéticos sostenibles.
Hacia un modelo energético más equilibrado y sostenible
En el contexto de la transición energética, el gas natural figura como un recurso considerable para garantizar un equilibrio entre las metas de sostenibilidad ambiental y las necesidades energéticas actuales. Su integración con fuentes renovables aumentan la confiabilidad del suministro, y reduce las emisiones globales al minimizar la dependencia de combustibles fósiles más contaminantes.
A medida que las tecnologías renovables y de almacenamiento continúan avanzando, el papel del gas natural puede evolucionar hacia un uso más estratégico, centrándose en situaciones de emergencia o como complemento en momentos de alta demanda energética. La colaboración entre sectores tecnológicos, gubernamentales e industriales será fundamental para maximizar su contribución a un sistema energético más limpio, resiliente y sostenible.
El gas natural facilita la incorporación de energías renovables a gran escala, y actúa a su vez como un catalizador para acelerar la transición hacia una economía descarbonizada.
Conclusiones
El gas natural es un recurso estratégico en la transición hacia un sistema energético más limpio, eficiente y confiable. El aprovechamiento óptimo depende de la adopción de soluciones tecnológicas avanzadas y de la implementación de políticas regulatorias que promuevan la sostenibilidad. Aunque enfrenta desafíos, actúa como puente entre los combustibles fósiles tradicionales y las energías renovables, siendo clave para avanzar hacia una economía energética descarbonizada y resiliente. La cooperación entre sectores industriales, gobiernos y la comunidad científica resulta fundamental para maximizar beneficios, mitigar impactos negativos y garantizar un futuro energético sostenible para las próximas generaciones.
El gas natural ocupa un lugar central en la transición energética, al ser una fuente más limpia y eficiente en comparación con otros combustibles fósiles. Su uso contribuye a la reducción de emisiones de gases de efecto invernadero, y facilita la integración de energías renovables al garantizar una fuente confiable y flexible de energía; lo cual, lo convierte en un recurso indispensable para avanzar hacia sistemas energéticos equilibrados y sostenibles.
El desarrollo e implementación de tecnologías como la captura de carbono, el hidrógeno azul, la reducción de emisiones de metano y el monitoreo inteligente de sistemas de transporte y almacenamiento, refuerzan el rol del gas natural en la transición energética. Estas innovaciones mejoran la eficiencia y reducen los impactos ambientales, promoviendo un enfoque integral que combina avances tecnológicos con estrategias orientadas a la sostenibilidad.
Referencias
- Oil and gas production handbook; Edition 3.0 Oslo, August 2013
- Oil and Gas: Processing and Production Technologies- Oliver Haghi.
- Nontechnical Guide to Petroleum Geology, Exploration, Drilling & Production, 4th edition – Norman J. Hyne, Ph.D.
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