Por cogeneración se entiende el sistema de producción conjunta de electricidad o energía mecánica y energía térmica útil. Este sistema de generación conjunta de energía reduce notablemente la factura energética de las empresas y mejora el proceso productivo. Las plantas de cogeneración alcanzan niveles de rendimiento muy altos, generando electricidad y calor simultáneamente.
Los proyectos de cogeneración se suelen representar, típicamente, por dos tipos básicos de ciclos de potencia: los de tipo superior y los de tipo inferior, siendo el ciclo de tipo superior el que presenta las más amplias aplicaciones industriales.
El ciclo de tipo superior utiliza la fuente de energía primaria para generar la energía eléctrica o mecánica y después, el calor desechado, en forma de energía térmica útil, se aplica al proceso. El ciclo se consigue con un generador de turbina con combustión, con los gases de escape de la turbina dirigidos hacia una caldera de recuperación de calor de desecho que convierte el calor de las fases de escape en vapor que acciona una turbina de vapor, extrayendo vapor al proceso, mientras que acciona un generador eléctrico. Este ciclo se conoce como un ciclo combinado.
Los generadores de turbina por combustión, los conjuntos de generador de turbina con vapor y los generadores alternativos de máquina de combustión interna son representativos de los principales equipos componentes utilizados en un ciclo de tipo superior.
En un ciclo de tipo inferior, la fuente de energía primaria se aplica a un proceso de calentamiento útil y el calor de desecho del proceso se usa después para generar energía eléctrica. El ciclo inferior común dirige el calor de desecho de un proceso hacia una caldera de recuperación de calor de desecho que convierte esta energía térmica en vapor que es suministrado a la turbina de vapor extrayéndolo hacia el proceso y generando también energía eléctrica.
Las plantas de cogeneración, como alternativa económica a la planta de generación de emergencia, se recomienda en situaciones en las que la demanda de calor es constante, cuando hay una gran cantidad de calor producida y/o refrigeración y cuando se requieren sistemas de energía seguros y autosuficientes.
En estos casos, la producción combinada de calor, frío y electricidad puede funcionar eficientemente y lograrse la recuperación de la inversión en un corto periodo de tiempo.
Las plantas de cogeneración utilizan la pérdida de calor en la generación de electricidad para diversos procesos de energía. La pérdida de calor se utiliza para suministrar energía térmica a edificios y para suministrar sistemas de refrigeración. De esta forma, el alto precio de la electricidad de las redes públicas se economiza. Con una planta de cogeneración, el ahorro energético potencial es muy elevado.
La cogeneración para fines de calefacción de edificios, así como para enfriamiento, consiste en la producción de electricidad y, de manera secuencial, en la utilización de la energía útil de forma de vapor, agua caliente, o gases de escape directo. Los ciclos más comunes para calentamiento, ventilación y acondicionamiento de aire son el ciclo de compresión de vapor y el ciclo de absorción.
Se consideran instalaciones de auto productores las que generan energía eléctrica, fundamentalmente para uso propio, en instalaciones de potencia instalada inferior a 25MW y cuando se autoconsuma como media anual al menos el 30% de la energía eléctrica producida. También se consideran instalaciones de auto productiva aquellas o en instalaciones de potencia instalada igual o superior a 25MW, cuando se autoconsuma, como media anual, al menos el 50% de la energía eléctrica producida.
Las primeras instalaciones de cogeneración utilizadas en España se basaron en turbinas de vapor situadas principalmente en industrias del sector químico y de fabricación de pasta y papel. Su finalidad consistía en asegurar el suministro eléctrico al proceso industrial y optimizar los costes de producción.
Las instalaciones de cogeneración basadas en turbinas de gas y motores alternativos comenzaron a implantarse en España en la década de los ochenta con un ritmo lento de introducción. En Cataluña, a finales de 1987, la potencia instalada era de 60MW. A partir de ese momento se inició un periodo de crecimiento sostenido en los sectores industrial y terciario, causado principalmente por la diferencia de precios entre los combustibles y la energía eléctrica y que propició una rentabilidad elevada de los proyectos de cogeneración. A finales de 1994, la potencia instalada en Cataluña era de 300 MW.
Actualmente, la mayor parte de la potencia de cogeneración tiene que ver con la mejora del medio ambiente. Las plantas de cogeneración convierten la energía primaria mucho más eficazmente y con menos perjuicio para el entorno. Aparte de las razones económicas, ésta es la razón por la que los aspectos ecológicos son decisivos para el uso de las plantas de cogeneración:
- Suministro seguro de electricidad-calefacción-refrigeración, debido a la abundancia de circuitos de suministro y operación en paralelo.
- Reducción de contaminación ambiental debido a las bajas emisiones contaminantes.
- Alto nivel de eficiencia debido a la reducción de la demanda energética.
El incremento del uso de las plantas de cogeneración para suministro de la energía está logrando una considerable contribución hacia un uso más eficiente y más conservador de los recursos de la energía, y continuará haciéndolo en el futuro.
Redacción Ambientum
