En el mundo de la energía existen diversas formas en las que producir electricidad. Se puede emplear los combustibles fósiles (petróleo, carbón, gas natural…) para producir energía eléctrica de muchas maneras. El problema de usarlos, es la contaminación que producen en el planeta y que son recursos agotables en el tiempo. También se puede producir energía a través de las fuentes renovables (solar, eólica, geotérmica, hidráulica…) y de esa forma no dañaríamos al medioambiente y son fuentes inagotables.

Lo que sí tenemos claro a la hora de producir energía, sea de la fuente que sea, es que debemos de tener eficiencia energética. De esa forma aprovecharemos pocos recursos y podremos generar bastante de energía y de calidad. Un sistema de alta eficiencia que se emplea hoy día para la generación de energía es la Cogeneración.

¿Qué es la cogeneración?

Pues bien, la cogeneración es un sistema de producción de energía con alta eficiencia ya que, simultáneamente, durante el proceso de generación se obtienen energía eléctrica y energía térmica a la vez a partir de la energía primaria. Esta energía primaria se suele obtener mediante la combustión de combustibles fósiles como el gas o el petróleo.

Ventajas de la cogeneración

La ventaja de la cogeneración, aparte de su alta eficiencia energética, es que se puede aprovechar tanto el calor generado como la energía eléctrica en un único proceso. De la forma convencional harían falta una central eléctrica para la producción de electricidad y una caldera convencional para la generación de calor. La cogeneración se realiza en lugares cercanos al punto de consumo, y es por eso que se evitan cambios de tensión de la electricidad, transportes a larga distancia y un mejor aprovechamiento de la energía. En las redes eléctricas convencionales, se estima que se pueden llegar a perder entre un 25 y un 30% de la electricidad generada durante su transporte.

Eficiencia de la cogeneración. Fuente: : http://www.absorsistem.com/tecnologia/cogeneracion/principio-de-la-cogeneracion

Otra ventaja que tiene su alta eficiencia energética es que si la energía de los gases de escape de la combustión se utiliza para refrigeración mediante los sistemas de absorción se denomina Trigeneración.

En la producción convencional de electricidad, se suele generar mediante un alternador, movidos por un motor eléctrico o una turbina. De esta forma, el aprovechamiento de la energía química del combustible, es decir, su eficacia térmica, es solamente del 25% al 40%, ya que el resto se debe de disipar en forma de calor. Sin embargo, el sistema de cogeneración es mucho más eficiente. Durante la generación, se puede aprovechar un 70% de la energía mediante la producción de agua caliente y/o calefacción. Incluso en las centrales térmicas se puede generar energía eléctrica de nuevo mediante el uso del vapor a presión.

Elementos de la cogeneración

Analizando lo anteriormente nombrado, podemos señalar las principales características que tiene la cogeneración. Se puede aprovechar los varios tipos de energía que se generan por lo que tiene un potencial de rendimiento mucho mayor que una centrar convencional. Esto nos ayuda un poco en la sostenibilidad ambiental. Aunque no sean fuentes renovables de energía, nos ayuda a utilizar menor combustible para el proceso, por lo que se gastan menores cantidades de materia prima. También eso hace disminuir los costes de producción y ello conlleva a un aumento de la competitividad para los productores. Finalmente nos ayuda en la sostenibilidad ambiental ya que al menor consumo de combustible fósil menor impacto se realizará sobre el medioambiente. Al producirse la energía en lugares cercanos al consumo, también se ahorra en materias primas y en espacio a la hora de fabricar las infraestructuras para su transporte.

Fuente: http://www.cogeneramexico.org.mx/menu.php?m=73

El elemento primario de la cogeneración es el motor de gas o turbina. Siempre que se hable de la cogeneración y sus numerosas aplicaciones se suele comenzar por este elemento primario. Para poder realizar un estudio de la energía generada en la cogeneración para algún tipo de proyecto, se debe primero calcular las necesidades de calor para poder determinar el tipo de máquinas y el tamaño que pueden producirnos la energía necesaria.

Turbina de gas

Es interesante resaltar que durante el análisis de las necesidades del proceso de producción no se deben de restringir al estudio de las necesidades actuales. Es decir, se debe de realizar un análisis futuro sobre las posibilidades de cambio en el aprovechamiento del calor que permitan la instalación de una planta de cogeneración más eficiente y por lo tanto, más rentable económicamente hablando.

Elementos en una planta de cogeneración

En una planta de cogeneración existen elementos que son comunes ya que son imprescindibles. Entre ellos tenemos los siguientes:

1. Lo más importante de todo es la fuente primaria de la cual obtendremos la energía. En este caso, provienen de combustibles fósiles como el gas natural, el gasóleo o el fuelóleo.
2. Otro elemento muy importante es el motor. Es el encargado de convertir la energía térmica o química en la energía mecánica. Dependiendo del tipo de planta que se va a instalar y el uso que se le va a dar, nos encontramos con motores como turbinas de gas, de vapor o motores alternativos.
3. Una planta de cogeneración necesita de un sistema de aprovechamiento de la energía mecánica. Normalmente suele ser un alternador que transforma la energía en eléctrica. Pero también hay casos en los que el sistema de aprovechamiento es un compresor o una bomba donde la energía mecánica se aprovecha directamente.

1. También se necesita un sistema de aprovechamiento del calor que se genera. Nos podemos encontrar con calderas que se encargan de recuperar el calor de los gases de escape. También pueden ser secaderos o intercambiadores de calor.
2. Aunque la cogeneración es muy eficiente, existe parte de la energía que no será aprovechada. Es por ello que es necesario un sistema de refrigeración. Como parte de la energía térmica no será aprovechada en la planta, ese calor debe de ser evacuado. Para ello se emplean torres de refrigeración. Pueden ser aerocondensadores del gas o intercambiadores de calor cuyo objetivo es minimizar la cantidad de calor que se desaprovecha y que es vertido a la atmósfera.
3. Tanto el sistema de refrigeración como el aprovechamiento de calor generado requieren un sistema de tratamiento de las aguas.
4. Hace falta un sistema de control que se encargue de las instalaciones.
5. En la planta de cogeneración no puede faltar un sistema eléctrico que permita la alimentación de los equipos auxiliares de la planta. Esto es, la exportación o importación de energía eléctrica que es necesaria para poder mantener el balance energético. Esto permite poder alimentar a la planta en situaciones de deficiencia eléctrica de la red externa. De esta forma estará disponible inmediatamente en el momento en el que se restablezcan las condiciones del servicio.

Diferencias entre la cogeneración y la generación convencional. Fuente; http://new.gruppoab.it/es/guia_cogeneracion/cogeneracion.asp

Una vez hemos conocido los elementos más importantes de las plantas de cogeneración, pasamos a ver los distintos tipos de plantas que existen.

Tipos de plantas de cogeneración

• Planta de cogeneración con motor de gas. En ella emplean como combustible gas, gasóleo o fuel-oil. Son muy eficientes produciendo energía eléctrica pero menos eficiente produciendo energía térmica.
• Plantas de cogeneración con turbina de gas. En estas plantas el combustible se quema en un turbogenerador. Parte de la energía se transforma en energía mecánica, que se transformará con la ayuda del alternador en energía eléctrica. Su rendimiento eléctrico 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 una caldea de recuperación.
• Plantas de cogeneración con turbinas de vapor. En este tipo de plantas la energía mecánica se produce por la expansión del vapor de alta presión que procede de una caldera convencional. Es tipo de uso de la turbina fue el primero en utilizarse en la cogeneración. Sin embargo, hoy día su aplicación ha quedado limitada como complemento para las instalaciones que emplean combustibles residuales como por ejemplo la biomasa.
• Plantas de cogeneración en ciclo combinado con turbina de gas y vapor. La aplicación de las turbinas de gas y de vapor se le denomina “ciclo combinado”.

Planta de cogeneración de ciclo combinado

• Plantas de cogeneración con motor de gas y turbina de vapor. En este tipo de plantas el calor que se retiene en los humos de escape del motor se recupera mediante la caldera de recuperación. Con esto se produce vapor que es utilizado en una turbina de vapor para poder producir más energía eléctrica o energía mecánica.

Beneficios de la cogeneración

Como hemos visto, la cogeneración tiene numerosas ventajas. Las enumeramos en función de los beneficios que obtenemos de ello.

1. Beneficios para el país y la sociedad. Nos encontramos con un ahorro de la energía primaria al emplearse menos combustibles fósiles. Se disminuyen la emisiones contaminantes a la atmósfera y crea un desarrollo regional fomentando la creación de empleo.
2. Beneficios para el usuario que apuesta por la cogeneración. Mayor eficiencia y confiabilidad de la producción de energía. Cumple con la normativa ambiental. Disminuye el precio de la factura eléctrica por lo que disminuyen los costes de producción. Se tiene una mayor calidad en el proceso de energía y se aumentan por ende la competitividad.
3. Beneficios para la empresa eléctrica que suministra. Se evitan los costos de transmisión y distribución de la energía por consumirse cercana al lugar de generación. Y disponen de mayor margen de planeación en el sector eléctrico.

Con todo ello, espero que os haya podido informar sobre qué es la cogeneración y que os resulte de utilidad.