¿Qué se produce en los sistemas de cogeneración de electricidad?

Generación

Todos sabemos hoy en día que existen muchas maneras para obtener generación de electricidad en España. Contamos con plantas que utilizan combustibles fósiles, principalmente carbón y gas natural; las siempre polémicas centrales nucleares; y un abanico de fuentes renovables, representadas mayoritariamente por la energía eólica e hidráulica. Después, cada comercializadora decide qué tipo de electricidad suministrar, si aquella proveniente del mix, o tan solo de fuentes renovables.

 

Sin embargo, existe una tecnología no muy conocida, que presenta una gran eficiencia energética, y que está considerada una de las grandes opciones de futuro. Nos estamos refiriendo a las centrales de cogeneración. Pero, ¿no has oído hablar de ella? Bueno, no te preocupes, en España aún no ha tenido mucha repercusión. Por eso te vamos a contar en este artículo en qué consiste, cuáles son sus principales ventajas respecto a otras tecnologías y cómo se está empezando a implementar.

 

diversidad sistema energético
La incorporación de nuevas tecnologías, como las renovables y la cogeneración, aumenta la diversidad del mix energético.

 

¿En qué consiste la cogeneración de electricidad?

La cogeneración de electricidad es un sistema de producción de energía que permite la generación de eléctrica y energía térmica a partir de la misma energía primaria. Esto hace que se considere un sistema de generación de energía de alta eficiencia, ya que permite recuperar hasta un 60% de la energía desperdiciada en los sistemas convencionales de producción de electricidad.   La principal diferencia entre una central de cogeneración y las plantas térmicas o nucleares de electricidad tradicionales es que en la cogeneración está presente el principio de la recuperación y utilización del calor obtenido. Mientras que, en las centrales eléctricas, el vapor utilizado para mover las turbinas que generan la electricidad es liberado al entorno. Es aquí donde reside el gran rendimiento energético de los sistemas de cogeneración en comparación con los sistemas de obtención de electricidad o calor por separado.

 

Por tanto, la principal ventaja que presenta la cogeneración frente al resto de tecnologías de producción de energía es su alta eficiencia energética. De la manera tradicional, serían necesarias una central eléctrica y una caldera convencional para generar la electricidad y calor que se produce en una planta de cogeneración. Por lo tanto, también reduce la utilización de espacio necesario para producir electricidad y calor.Además, por norma general, las plantas de cogeneración se sitúan cerca de los puntos de consumo. De esta forma, se evitan cambios de tensión en la electricidad y transportes de larga distancia, realizando un mejor aprovechamiento de la energía.

 

Se calcula que un 25% de la electricidad se pierde aproximadamente en el proceso de transporte en las redes eléctricas convencionales.   Antes de que veamos los diferentes tipos de cogeneración de electricidad que existen, cabe señalar que todos y cada uno de ellos presentan una serie de elementos comunes. El primero de todos ellos, y sin el cual no se produciría aprovechamiento eléctrico ni térmico, es la fuente de energía primaria. Tradicionalmente se ha venido utilizando combustibles fósiles, principalmente gas natural, gasoil y fuel.

 

Sin embargo, en los últimos años se ha empezado a investigar e instalar centrales de cogeneración que utilicen biomasa o biogás procedente de vertederos y plantas de depuración de aguas residuales.   Otro elemento común es sistema de aprovechamiento de calor, que suele consistir en calderas recuperadoras de calor de los gases de escape o secaderos. Aun así, no toda la energía térmica del combustible es aprovechada y hay que minimizar la cantidad de calor que se evacúa al entorno.

 

Para ello se utilizan sistema de refrigeración, formados principalmente por torres de refrigeración.   Por último, estos dos sistemas requieren de unas especificaciones en las propiedades del fluido que utilizan, que generalmente es agua. Por eso, también se instala un sistema de tratamiento de agua, para controlar que dicho elemento esté en las condiciones deseadas para el correcto funcionamiento de la planta de cogeneración.

cogeneración renovable
Tradicionalmente, la cogeneración ha usado combustibles fósiles, aunque la biomasa y el biogás están cobrando peso. 

Tipos de cogeneración de electricidad

Actualmente existen varios tipos diferentes de sistemas de cogeneración en función de los aparatos que utilicen para la generación de electricidad y calor:

 

  • Planta de cogeneración con motor de gas:

Son muy eficientes eléctricamente, pero en menor medida en la generación de calor. Este tipo de instalaciones es muy adecuado para potencias menores a 15 MW en las que la producción eléctrica tiene más importancia que la térmica.

 

  • Planta de cogeneración con turbina de gas:

En estas instalaciones el combustible es quemado en un turbogenerador que produce energía mecánica y libera una gran cantidad de calor en forma de gases a temperaturas de 500ºC. La energía mecánica se transforma en electricidad gracias a un alternador, y los gases calientes para producir vapor en una caldera de recuperación.

 

  • Plantas de cogeneración con turbinas de vapor

En este tipo de centrales, la energía mecánica se genera al expandirse el vapor que procede de una caldera tradicional. En función de la presión de salida del vapor de la turbina existen dos tipos: turbinas a contrapresión (si es superior a la atmosférica) y turbinas a condensación. Fue el primer tipo de cogeneración que se desarrolló, pero hoy en día ha quedado limitada como complemento para ciclos combinados.

 

  • Plantas de cogeneración con ciclo combinado

Son aquellas instalaciones que aúnan una turbina de gas y otra de vapor. La electricidad se produce con una turbina de combustión de gas, y los gases de escape de dicha combustión son utilizados para calentar agua en una caldera de recuperación. Esta agua se transforma en vapor, que se aprovecha en una turbina de vapor.

 

  • Trigeneración combinado solar

Estas instalaciones suponen una evolución respecto a las centrales de cogeneración estándar, ya que en ellas se genera electricidad, calor y frío por absorción. Para ello utiliza motores o turbinas de gas indistintamente y concentradores solares. Por sus características, es idónea para situaciones con gran demanda de calefacción, agua caliente sanitaria y aire acondicionado. A mayor cantidad de concentradores solares instalados, más elevada será la electricidad adicional que se genera.

sistema de refrigeración
Indiferentemente del tipo de cogeneración, las torres de refrigeración son un elemento común.

Micro-cogeneración

La micro-cogeneración es uno de los modelos que más se está llevando a cabo en la actualidad. Consiste, al igual que la cogeneración, en la producción de electricidad y energía térmica a la vez, salvo que con el límite de que se utilizan siempre equipos con menos potencia de 50 kW.

 

Una de las principales características de la micro-cogeneración es que tanto la energía eléctrica como el calor producido son consumidos el mismo punto de generación, o bien en puntos cercanos. Al reducirse el transporte de energía, se aumenta en mayor medida la eficiencia energética, que como vimos anteriormente ya de por sí en la cogeneración es elevada. La micro-cogeneración alcanza valores de hasta el 90% de aprovechamiento.

 

La condición más importante para que una instalación de micro-cogeneración sea rentable es que exista una alta demanda de energía térmica. Solo de esta manera se puede aprovechar también todo el que se genera durante la producción de electricidad. Este el caso de edificios con altas necesidades de calefacción y agua caliente sanitaria.

 

Mientras que la cogeneración de electha estado siempre muy vinculada al sector industrial, la micro-cogeneración está enfocada más a edificios residenciales, bloques de viviendas y al sector de servicios, en el caso de hoteles u hospitales. Todos ellos deben de tener en común una alta demanda de calor, con requerimientos de agua caliente sanitaria y calefacción superiores al millar de horas al año.

 

En nuestro país, este tipo de tecnología siegue siendo bastante testimonial. Algunos ejemplos en España de proyectos de micro-cogeneración implantada en sus instalaciones son el hotel Granada Center o el hospital Rey Juan Carlos de Madrid. Sin embargo, en otros países sí que están apostando por ella debido al gran potencial energético y ambiental que presenta.

 

  • ALT: usos de micro-cogeneración
  • Descripción de la imagen: La micro-cogeneración se está implementando en hospitales, hoteles, edificios residenciales y de oficinas…

 

La cogeneración de electricidad es una estrategia clara para mejorar el aprovechamiento energético respecto a las tecnologías tradicionales. Sin embargo, tradicionalmente ha estado utilizando combustibles fósiles como fuente de energía primaria, por lo que no se puede considerar la cogeneración como una fuente de energía limpia ni renovable. Aunque sí que reduce la demanda de recursos y la utilización de espacios, al generar calor y electricidad en el mismo punto.

 

En España está cobrando fuerza dentro del sistema de producción eléctrica poco a poco. En el año 2016, la cogeneración produjo 25 TWh, lo que cubrió un 10% de la demanda de electricidad en todo el año. Aunque esperanzadores, estos datos aún se encuentran alejados de los de otros países europeos como Dinamarca, Finlandia y Países Bajos.

 

Enérgya-VM también apuesta por la innovación de nuevas tecnologías limpias que mejoren la eficiencia y la sostenibilidad del sistema energético español. Como muestra de ello, nosotros distribuimos electricidad 100% renovable a nuestros clientes desde 2007, tal como avala la CNMC.

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