Cogeneración: energía eficiente para la industria


Eficiencia Energética / jueves, febrero 8th, 2018

Las plantas de cogeneración españolas son parte del presente y del futuro industrial del país. Los industriales cogeneradores planean importantes inversiones necesarias para la viabilidad futura de las plantas en funcionamiento.

La cogeneración es una técnica que permite ahorrar energía mediante la producción combinada de calor y electricidad.

esquema cogeneración producción calor electricidad

 

El gas natural es la energía primaria más utilizada para el funcionamiento de las centrales de cogeneración de electricidad-calor, las cuales funcionan con turbinas o motores de gas. No obstante, también se pueden utilizar fuentes de energía renovables y residuos como biomasa o residuos que se incineran.

 

Las ventajas de la cogeneración

  • Alta eficacia, lo que significa menor consumo de combustible y menores emisiones de CO2 o de otro tipo y, por ende, una contribución al desarrollo sostenible.
  • Menos pérdidas en la red eléctrica, debido a que las instalaciones suelen estar más cerca del punto de consumo, facilitando así una generación más distribuida.
  • Mayor competencia entre productores de electricidad, debido a que la tecnología de la cogeneración permite que entren en el mercado nuevos competidores.
  • Oportunidades de creación de nuevas empresas. Fundamentalmente PYME, empresas en colaboración y otras fórmulas de cooperación entre partes interesadas (de la industria, la electricidad, la tecnología).

Proceso de cogeneración

esquema técnico proceso cogeneración

 

En un proceso de cogeneración, el calor se presenta en forma de vapor de agua a alta presión o en forma de agua caliente. Por ejemplo, se puede utilizar el vapor caliente que sale de una turbina de producción de energía eléctrica,para suministrar energía para otros usos. Sin cogeneración, lo usual era dejar que el vapor se enfriara, pero con esta técnica, con el calor que le queda al vapor se calienta agua para distintos usos.

 

esquema central nuclear cogeneración

 

En una central eléctrica tradicional los humos salen directamente por la chimenea mientras que, en una planta de cogeneración, los gases de escape se enfrían transmitiendo su energía a un circuito de agua caliente/vapor. Una vez enfriados los gases de escape pasan a la chimenea.

Con el aprovechamiento del calor residual, los sistemas de cogeneración presentan rendimientos globales del orden del 85%, lo que implica que el aprovechamiento simultáneo de electricidad y calor favorezca la obtención de elevados índices de ahorro energético, así como una disminución importante de la factura energética, sin alterar el proceso productivo. Ahorro energético que se incrementa notablemente si se utilizan energías residuales.

procedimiento cogeneración industrial

Tipos de cogeneración

Plantas con motores de combustión interna

Utilizan gas, gasóleo o fuel-oil como combustible. Son muy eficientes eléctricamente, pero son poco eficientes térmicamente.

El sistema de recuperación térmica se diseña en función de los requisitos de la industria y en general se basan en la producción de vapor a baja presión (hasta 10 bares) o aceite térmico y en el aprovechamiento del circuito de alta temperatura del agua de refrigeración del motor. Son también adecuadas la producción de frío por absorción, bien a través del vapor generado con los gases en máquinas de doble efecto, o utilizando directamente el calor del agua de refrigeración en máquinas de simple efecto.

Plantas con turbinas de vapor

En estos sistemas, la energía mecánica se produce por la expansión del vapor de alta presión procedente de una caldera convencional.

El uso de esta turbina fue el primero en cogeneración. Actualmente su aplicación ha quedado prácticamente limitada como complemento para ciclos combinados o en instalaciones que utilizan combustibles residuales, como biomasa o residuos que se incineran.

Plantas con turbinas de gas

En los sistemas con turbina de gas se quema combustible en un turbogenerador, cediendo parte de su energía para producir energía mecánica. Su rendimiento de conversión es inferior al de los motores alternativos, pero presentan la ventaja de que permiten una recuperación fácil del calor, que se encuentra concentrado en su práctica totalidad en sus gases de escape, que está a una temperatura de unos 500ºC, idónea para producir vapor en un generador de recuperación.

esquema cogeneración combustibles

Trigeneración

Se basa en la producción conjunta de calor, electricidad y frío.

La trigeneración, permite a la cogeneración que, inicialmente, no era posible en centros que no consumieran calor, acceder a centros que precisen frío que se produzca con electricidad. Facilita a la industria del sector alimentario ser cogeneradores potenciales. Asimismo, permite la utilización de cogeneración en el sector terciario (hoteles, hospitales, etc.) donde además de calor se requiere frío para climatización, y que debido a la estacionalidad de estos consumos (calor en invierno, frío en verano) impedía la normal operación de una planta de cogeneración clásica.

Cogeneración con biomasa y biogás

Cuando en España nos referimos a la cogeneración, la acepción de esta tecnología de eficiencia energética vinculada a la producción conjunta de electricidad y energía térmica – calor y/o frío – fundamentalmente, está asociada a su uso con gas natural y también con otros combustibles fósiles. Esto es así, porque el gas natural supone un 83% del combustible utilizado por la cogeneración.

Sin embargo, la cogeneración es una tecnología que también se encuentra extendida en otros combustibles renovables como la biomasa, así como en otras aplicaciones asociadas al tratamiento de residuos.

Cogeneración y telemedida

Desde el pasado mes de octubre/2017, REE ha empezado a vigilar la calidad de la telemedida en tiempo real (TTR) a la que está obligada toda cogeneración con potencia superior a 1 MW  y que recibe retribución específica.

Esta vigilancia consiste en comparar mensualmente la TTR con la medida fiscal proporcionada por el encargado de lectura (Distribuidora)

Axon Time, como empresa puntera en telemedida, ofrece un servicio de telemedida de control diario para la detección temprana de desvíos entre la TTR y la medida fiscal, permitiendo detectar y subsanar problemas que, de no corregirse, podrían llevar al desvío superior al 10% penalizado por la CNMC tras 3 meses consecutivos de incumplimiento.

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Autor: David Gilabert Armengod

Ingeniero Técnico Industrial

Dpto. Ingeniería – Axon Time

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