Plantas de cogeneración: reduciendo las emisiones y mejorando la eficiencia energética

En un sistema de cogeneración el rendimiento global es mucho más elevado ya que, en un sistema convencional tenemos que:

• Rendimiento eléctrico en la planta eléctrica medio del 30%, y en el sistema de combustión en la instalación, el 80% de rendimiento térmico.

Con un sistema de cogeneración, a partir de 100 unidades de combustible, obtenemos mucha más energía útil:

• Se obtienen 50 unidades de energía térmica, con un rendimiento térmico del 50%, y 35 unidades de energía térmica (rendimiento eléctrico del 30%). El 15% de la energía se pierde. De esta forma, se aprovecha mucha más energía del combustible (en este caso gas natural) que frente a un sistema convencional como el presentado anteriormente.

Por ello, la cogeneración es un sistema alternativo, de alta eficiencia energética, que permite reducir de forma importante la factura energética de ciertas empresas, sin alterar su proceso productivo.
 

Elementos básicos de un sistema de cogeneración

Los elementos básicos de un sistema de cogeneración son los componentes para generación de energía mecánica (motores y turbinas) y los equipos para generación de electricidad. Además, se usan equipos para recuperar el calor y poderlo aprovechar, fundamentalmente intercambiadores de calor.

• Sistemas con turbina

Una turbina se compone de un rotor con álabes y su principio de funcionamiento es aprovechar la energía contenida en un fluido para producir movimiento giratorio en el rotor. En una planta de cogeneración, las turbinas más utilizadas son las de vapor o las de gas. En tales turbinas, el fluido a utilizar se expande, impulsando los álabes, lo cual genera el movimiento del rotor. El funcionamiento de estas turbinas en los sistemas de cogeneración será detallado en la siguiente sección.

• Sistemas con motor

En este caso se usan motores Stirling (para aplicaciones de muy baja potencia) o motores de combustión interna alternativos. 

Usando motores alternativos se obtienen rendimientos eléctricos más elevados, pero, por otra parte, con una mayor limitación en lo referente al aprovechamiento de la energía térmica que usando turbinas. Esta energía térmica posee un nivel térmico inferior y se encuentra repartida entre dos focos de recuperación de calor, que son los gases de escape y circuitos de refrigeración de aceite, camisas y aire comburente del motor).

Como contrapunto, un sistema con motor alternativo presenta una mayor flexibilidad de funcionamiento y permite responder de manera casi inmediata a las variaciones de potencia, sin que ello conlleve un gran incremento en el consumo específico del motor.

• Equipo para generación eléctrica

Para generar energía eléctrica se usa un alternador, que usa la energía mecánica para producir energía eléctrica. Es el componente que permite transformar la energía mecánica generada por la turbina o motor en energía eléctrica. Esta energía eléctrica puede usarse en la planta, ser vertida a la red parcialmente, o totalmente.

Ventajas de usar plantas de cogeneración

Las plantas de cogeneración reducen el consumo de energía primaria, generando ahorro, siendo las ventajas más importantes:

• Se obtiene una mayor eficiencia energética a nivel global
• Reporta beneficios económicos a nivel micro y macroeconómico
• Permite implantar tecnologías más eficientes y competitivas
• Se reduce el impacto medioambiental asociado a las actividades energéticas
• Se mejora la seguridad del abastecimiento energético del usuario
• Se reduce la necesidad de inversiones en la red eléctrica y disminuyen las pérdidas energéticas en la red
• Favorece la diversificación del consumo y, por tanto, disminuye el nivel de dependencia de suministros externos

Por sus múltiples aplicaciones, las plantas de cogeneración con gas natural son un sistema que permite ahorrar energía en todo tipo de sectores, del ámbito industrial, comercial o terciario, siempre y cuando se cumplan unas condiciones mínimas de número de horas de uso y de demanda conjunta de calor y electricidad.