Energías Renovables #4: Cogeneración
Hola a todos, en esta entrada sobre Energías Renovables os traigo información sobre la Cogeneración.
Principales características
En que consiste: Se entiende por cogeneración un sistema que genera energía eléctrica y que aprovechando el calor que genera la producción de dicha energía produce energía de otro tipo (habitualmente térmica). Es decir, la producción simultánea de energía térmica y eléctrica (y/o mecánica) a partir de la misma fuente de energía primaria.
Objetivo: Tiene como objetivo la generación de energía eléctrica de alta eficiencia gracias al aprovechamiento del calor que genera, pero no siempre sucede de esta manera por lo que podríamos dividir la electricidad generada en dos tipos: Electricidad de cogeneración y otra que no se considera así por no aportar los beneficios que se atribuyen a esa electricidad. Finalmente tienen que generar energía eléctrica y cogenerar térmica o al contrario.
Es importante conocer una serie de condiciones básicas:
- El calor generado por un combustible con el fin de producir energía eléctrica puede aprovecharse sustituyendo el calor por un combustible, esto nos permite ahorrar combustible, la energía generada en el proceso.
Combustible: Las plantas de cogeneración utilizan combustible para realizar su función, es necesario llevar un registro del destino del combustible y su uso específico. Suelen usarse en motores, generadores o calderas, sistemas de postcombustión y sistemas de by-pass.
Los combustibes que se usan son: Gas natural, combustibles líquidos y combustibles alternativos.
Tipos de Sistemas de Cogeneración
Existen varias clasificaciones en función varias cosas.
Primera clasificación (general):
- Sistema de energía total: Se dimensiona para satisfacer la demanda de energía eléctrica, la térmica cogenerada se suministra al usuario. Se puede usar caldera de apoyo en caso de que la cantidad producida se deficitara.
- Sistema integrado: Se dimensiona para satisfacer la energía térmica, la eléctrica cogenerada se suministra al usuario. Se intercambia con la red eléctrica en caso de haber exceso de producción.
Segunda clasificación (por ciclos):
- Ciclos superiores o sistemas de cabeza: Son los más empleados, se utiliza la energía primaria para producir energía eléctrica y después con el calor residual se utiliza para producir energía térmica. Se genera energía eléctrica y se cogenera energía térmica.
- Ciclos inferiores o sistemas de cola: Se utiliza en procesos industriales y la energía calorífica residual del proceso se aprovecha en la producción de energía mecánica-eléctrica.
Tercera clasificación (En función del motor principal):
- Cogeneración con turbina de gas: Usa un motor térmico en el que la energía aportada por un combustible produce energía mecánica. El aire atmosférico se recoge y se comprime, se inyecta a la cámara de combustión y los gases de escape se expanden a la turbina. Puede emplear combustible gaseoso y líquidos, además de un amplio abanico de potencias pero contamina más y conlleva un mayor mantenimiento.
- Cogeneración con turbina de vapor: Es una máquina rotativa de combustión externa, que transforma la entalpía del vapor de agua en energía mecánica. El vapor entra a alta presión y temperatura, se expansiona en la turbina transformando una parte de su entalpía en energía mecánica, saliendo el vapor finalmente a menor temperatura y presión.
- Cogeneración con motor alternativo: Son los motores térmicos con mejor rendimiento de conversión de energía térmica a mecánica, pueden usarse muchos tipos de combustible, puede usarse fácilmente y no necesita almacenar combustible porque se sirve a través de la red. Puede usar diferentes tipos de Diesel y Gas Natural.
- Cogenerarión en ciclo combinado: Es una optimizaciín de la del ciclo simple, con la instalación de una turbina de vapor, ya que los gases de la turbina de gas se encuentran a una temperatura suficientemente elevada para producir vapor sobrecalentado a alta presión.
Inconvenientes de la Cogeneración
- Elevados costes iniciales en el sistema de cogeneración.
- Servicio de mantenimiento especializado.
Beneficios de la Cogeneración
A nivel nacional:
- Ahorro del consumo de energía primaria: Gracias al mayor rendimiento global frente al sistema convencional.
- Reducción de emisiones contaminantes: Gracias a que se necesita quemar menor cantidad de combustible para generar la misma cantidad de energía de uso final.
- Mejora del grado de autoabastecimiento: y de la balanza comercial pues el ahorro energético hace que disminuya la cantidad de energía importada desde terceros países.
- Evita grandes transportes de energía eléctrica: y se diversifica la producción.
A nivel del usuario:
- Disminuye el coste energético: pese a que el usuario tendrá una mayor de energía primaria, el recibo energético en total será menor, pues, el precio de la energía primaria es menor que el de la energía servida desde la red. Cuento mayor sea la diferencia entre los costes de la energía autoproducida y la suministrada vía red, menor será el periodo de retorno y más atractiva será este tipo de tecnología.
- Reducción de costes y aumento de la competitividad.
- Seguridad y diversificación en el suministro eléctrico.
Trigeneración
La trigeneración se define como la producción simultánea de electricidad, calor y frío. Una planta de trigeneración es idéntica a una planta de cogeneración, en la que se aprovecha el calor residual para la obtención de frío mediante la aplicación de una máquina de absorción.
Esto a supuesto una fuerte optimización para aquellas plantas que tenían aprovechamientos térmicos muy estacionales. El frío obtenido por estas instalaciones se usa fundamentalmente para la climatización y para determinados procesos que necesitan bajas temperaturas.
El funcionamiento de cualquier máquina de absorción se basa en tres fenómenos físicos muy simples:
- Cuando un líquido se evapora absorbe calor y cuando se condensa cede calor.
- La temperatura de ebullición de un líquido varía en función de la presión, es decir, a medida que baja la presión, baja la temperatura de ebullición.
- Hay establecidas parejas de productos químicos que tienen cierta afinidad a la hora de disolver el uno al otro.
Fuentes:
- Guía técnica para la medida y determinación del calor útil, de la electricidad y del ahorro de energía primaria de cogeneración de alta eficiencia.
