Hice una gira “the Best Damn [Natural Gas] Planta en la Flota “. Dos años después explotó.

Publicado originalmente por Unión de científicos interesados, la ecuación.
Por, Mark Specht, Analista de energía senior

Hace dos años, hice un recorrido por el Russell City Energy Center, una planta de energía de gas natural en California.

Hace dos meses, la planta de energía explotó, lloviendo trozos de metal sobre el vecindario circundante.

¿Cómo fracasó de manera tan catastrófica esta planta de gas relativamente nueva y tecnológicamente avanzada? ¿Por qué California se apresura a volver a poner en funcionamiento esta central eléctrica? ¿Y qué nos enseña esta situación sobre los desafíos energéticos de California?

Primero, la gira. Luego llegaré a la explosión y sus secuelas.

El recorrido: “la mejor maldita planta de la flota”

Cuando visité la planta de energía hace dos años, quedé impresionado. Para una planta de gas, fue verdaderamente de vanguardia. Construido en 2013, Russell City Energy Center es un planta de poder de ciclo combinado con dos turbinas de gas y una turbina de vapor; las dos turbinas de gas generan electricidad quemando gas, mientras que la turbina de vapor genera electricidad con el calor residual de las turbinas de gas. El proceso de captura de calor residual para generar electricidad adicional hace que la planta sea mucho más eficiente, aproximadamente del 55 al 65% en general.

La planta también equipado con tecnologías avanzadas de control de emisiones: quemadores bajos en NOx y un Reducción Catalítica Selectiva sistema para reducir las emisiones contaminantes del aire, en particular óxidos de nitrógeno (NOx). Para una planta que quema combustibles fósiles, esto es lo mejor que puede obtener la tecnología actual; sin embargo, ni siquiera está cerca de ser tan limpio como la energía renovable.

(No olvide: plantas de energía de gas natural no estan limpias! Producen cantidades significativas de emisiones de calentamiento global y aún producen contaminación del aire incluso cuando se utilizan tecnologías avanzadas de control de emisiones).

Este esquema muestra cómo funciona una central eléctrica de ciclo combinado. Llegaré a esto más tarde, pero la parte del Russell City Energy Center que explotó y sufrió daños significativos fue el generador de turbina de vapor y la turbina de vapor (es decir, las partes alrededor del n. ° 3 en el diagrama). BAAQMD

Pero hay muchas plantas de energía de ciclo combinado con tecnologías de control de emisiones relativamente avanzadas, por lo que eso no es lo que hizo que esta planta fuera especial.

Russell City también tiene características que lo hacen más flexible y más útil para la red. Por ejemplo, ciertas partes de la planta pueden mantenerse calientes con lo que son esencialmente mantas eléctricas grandes, y esto hace que la planta sea más flexible al permitirle aumentar a niveles más altos de generación de electricidad más rápidamente. Además, la planta de energía recientemente agregada comienzo negro capacidades, lo que permite que la planta vuelva a comenzar incluso cuando la red está fuera de línea. (Sí, resulta que las plantas de gas necesitan electricidad para generar electricidad, por lo que Russell City instaló baterías de respaldo para darle el impulso que necesitaría para comenzar por sí sola).

Y eso no es todo. Incluso mi esposa, que es una académica especializada en sistemas de tratamiento de agua, quiso acompañarnos en el recorrido porque los aspectos más avanzados de esta central eléctrica son en realidad sus sistemas de agua. La planta usa hasta cuatro millones de galones de agua por día. para enfriar, pero toda esa agua es agua residual tratada, proporcionada por la planta de tratamiento de agua justo al lado. Russell City utiliza un par de procesos adicionales para limpiar las aguas residuales tratadas antes de usarlas en la planta de energía, luego lo realmente impresionante es que tienen un descarga de líquido cero sistema. Entonces, en lugar de descargar el agua utilizada por la planta de energía en el sensible ecosistema de la Bahía de San Francisco, tienen procesos implementados que esencialmente concentran todos los contaminantes en el agua y luego hierven el agua residual hasta que todo lo que queda es desechos sólidos (que luego son enviado a un vertedero).

Al final del recorrido, me detuve para tomar una foto del letrero en la entrada de la planta que decía: “¡Bienvenido a la mejor maldita planta de la flota!” También recuerdo que uno de mis colegas me dijo: “Si todavía necesitamos algunas plantas de gas por un tiempo, todas deberían ser así: lo mejor de lo mejor”. Y aunque creo que definitivamente es más complicado que eso, creo que hay un poco de verdad ahí.

Pero espera. Esta planta de gas de última generación, también conocida como “la mejor maldita planta de la flota”, explotó hace dos meses … perdón por las siglas, pero ¿WTF?

La explosión: causa desconocida

Justo antes de la medianoche del 27 de mayo de 2021, algo salió terriblemente mal cuando explotó parte del Russell City Energy Center. Afortunadamente, nadie resultó herido por la explosión (o el incendio resultante) a pesar de que la explosión catapultó grandes trozos de metal a cientos de pies. Por pura suerte, la metralla no golpeó a ninguna persona ni interrumpió significativamente el funcionamiento de la infraestructura de agua crítica justo al lado. Sin embargo, hubo algunas llamadas cercanas: un trozo de metal atravesó el techo de un remolque desocupado en un centro de navegación para los residentes sin hogar de Hayward y derritió la alfombra.

¿Qué provocó la explosión? Aún se están realizando múltiples investigaciones, pero declaraciones iniciales de Calpine (la empresa propietaria de la planta de energía) apuntó hacia “un evento mecánico dentro del compartimiento del generador de la turbina de vapor”. Si eso le parece una explicación vaga y generalmente inútil, ¡estamos en la misma página!

Pero nos da una información importante: la parte de la planta que explotó fue la parte que genera electricidad adicional utilizando el calor residual (en forma de vapor de alta presión) de las turbinas de gas. Entonces, al menos sabemos qué parte de la planta está rota.

Las secuelas: controversia sobre el reinicio de la planta

Como habrás adivinado, esta explosión catastrófica causó grandes daños a la planta de energía, dejando inoperable toda la instalación. Sin embargo, solo una semana después de la explosión, Calpine preguntó la Comisión de Energía de California (CEC) por su permiso para hacer algunas modificaciones temporales con el fin de reiniciar la planta de manera segura. Dado que la explosión aparentemente no dañó las turbinas de gas en absoluto, Calpine quería instalar un equipo que permitiera que las turbinas de gas funcionaran y evitar por completo la turbina de vapor dañada. (Para los nerds de la energía, eso convierte efectivamente lo que era una planta de energía de ciclo combinado en una planta de energía de ciclo simple o “pico”).

El plan para reiniciar la central eléctrica no estuvo exento de controversias. La planta de energía está ubicada en la ciudad de Hayward, y tanto la ciudad como los miembros de su comunidad contraatacado. La ciudad argumentó Era prematuro reiniciar la planta de energía sin realizar una investigación sobre la causa exacta de la explosión y sin estudiar los impactos potenciales en la calidad del aire local (que ha sido un problema). tema controversial desde los inicios de la planta).

Las preocupaciones de la ciudad sobre la contaminación del aire no deben tomarse a la ligera, pero tampoco es un problema simple. Debido a que la planta funcionará efectivamente como una planta “pico”, parece probable que la planta se despache por menos horas, por lo que funcionará menos y emitirá menos contaminación del aire. Sin embargo, también es posible que la planta se inicie y se detenga con más frecuencia, lo que produce más emisiones contaminantes del aire que la operación en estado estable y podría aumentar las emisiones. Todas las cosas consideradas (incluidos los hallazgos de un análisis relacionado Realicé sobre las emisiones de las centrales eléctricas), sospecho que las emisiones generales no aumentarán. Pero el envío de centrales eléctricas es complicado, por lo que es difícil decirlo con certeza.

La otra preocupación de la ciudad era reiniciar la planta antes de comprender completamente la causa de la explosión. La ciudad estaba particularmente preocupada por la seguridad de la comunidad circundante porque, como dijeron, una “explosión catastrófica no debería ocurrir en una instalación tan joven”. Y estoy totalmente de acuerdo, la planta tiene solo ocho años, por lo que obviamente algo salió muy mal, y parece prudente no reiniciarla hasta que estemos seguros de que el problema que causó la explosión no afecta de ninguna manera las partes de la planta que reanudaría el funcionamiento.

Pero hay otra fuerza poderosa en juego aquí.

La red de California se encuentra actualmente en una posición precaria, con apenas la capacidad de generación suficiente para que el estado atraviese el calor del verano. El CAISO, el Operador de red en la mayor parte de California, ya ha tenido uno cerrar llamaday han estado haciendo todo lo que está en su poder para alinear la generación de electricidad adicional para este verano.

Queriendo que el Russell City Energy Center vuelva a estar en línea lo antes posible, CAISO agregó su apoyo para las modificaciones temporales de la planta de energía que permitirían que la planta vuelva a estar en línea para proporcionar 300-350 MW de capacidad, aproximadamente la mitad de su capacidad nominal de 600 MW. Si bien 300-350 MW no es tanta capacidad en el gran esquema de las cosas, cuando California experimentó cortes de energía rotativos en agosto pasado, el CAISO solo fue 500-1.000 MW cortos. Por lo tanto, unos pocos cientos de megavatios adicionales podrían ser la diferencia entre una llamada cercana y más cortes de energía rotativos.

La CCA se enfrentó a dos malas decisiones: acelerar el regreso al servicio de una planta de energía que acababa de explotar por razones aún desconocidas, O mantener la planta fuera de línea y poner en peligro la confiabilidad de la red en todo el estado. Por último, convencido por la perspectiva de más cortes rotativos de energía este verano, la CCA aprobado La solicitud de Calpine de realizar modificaciones temporales que volverían a poner en funcionamiento la planta de energía lo antes posible.

Algunos pensamientos de despedida

California está en una mala situación en este momento. Debido a que las condiciones de la red son tan estrechas y el estado apenas tiene energía suficiente para pasar el verano, los funcionarios de California están haciendo todo lo posible para evitar que se repitan los cortes rotativos de energía. Por ejemplo, el gobernador Newsom ha adquirido el mal hábito de renuncia a los requisitos de contaminación del aire, permitiendo generadores de respaldo (p. ej., generación de respaldo diesel en los centros de datos) para que se ejecute cada vez que las condiciones de la red se pongan rígidas. Ahora, los reguladores de California se apresuran a volver a poner en funcionamiento el Russell City Energy Center a pesar de una explosión masiva y aún inexplicable en la planta de energía hace solo dos meses.

Hay una luz al final del túnel: reguladores de California recientemente ordenado la adición de una gran cantidad de capacidad de generación limpia a la red. Cuando esos recursos estén en línea, la red del estado debería estar en una posición mucho mejor. Pero se necesitarán al menos algunos años para que se construya la mayor parte de esos recursos.

Hasta entonces, California se enfrenta únicamente a malas decisiones. Los funcionarios de California están atrapados eligiendo una de las malas opciones y esperando… algo mejor que lo peor.