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Generación eléctrica y térmica: Cogeneración
El término de cogeneración se utiliza para definir aquellos procesos en los que se produce simultáneamente energía eléctrica y energía calorífica a partir de un combustible diesel o gas.
La energía eléctrica es producida por el motor al accionar un alternador unido a él, mientras que la generación térmica se produce por aprovechamiento de los calores residuales del motor, tales como el calor extraído de los sistemas de refrigeración o del sistema de escape
del motor.
Para que una instalación de cogeneración sea rentable en términos de explotación es necesario:
- Que la demanda térmica y la eléctrica sean simultáneas, o la primera acumulable.
- Que ambas demandas sean proporcionales a las producidas por el motor térmico (sea motor o turbina).
- Que el excedente sea mínimo o no repercuta negativamente en la rentabilidad.
La energía eléctrica generada se puede aprovechar para cubrir el consumo interno o exportar a la red eléctrica. En el primer caso, se pueden reducir también los costes por potencia eléctrica instalada. La rentabilidad de la instalación depende por un lado de la inversión necesaria. En este sentido las inversiones necesarias para potencias inferiores a 500 kW, con todo el equipamiento que conlleva, intercambiadores, torres, recuperadores, etc., son muy elevadas en relación pta/kW instalado. Por otra parte, los precios de la electricidad y del combustible utilizado en el motor serán dos parámetros fundamentales a la hora de establecer la rentabilidad de una inversión de este tipo.
Las plantas de cogeneración se dimensionan generalmente de acuerdo con la demanda de energía térmica. Para ello, es necesario analizar el desarrollo anual de dicha demanda térmica y determinar los parámetros correspondientes de funcionamiento. Como reglas generales se tienen las siguientes:
1. La potencia térmica de la planta de cogeneración debe cubrir aproximadamente un 30-50% de la demanda máxima de calor. En este caso, según muestra la experiencia, los módulos de la planta cubren aproximadamente un 50-70% de la necesidad de energía calorífica anual, aportándose el resto mediante calderas adicionales que cubren las puntas de consumo térmico.
2. Cada módulo de cogeneración debe alcanzar un tiempo de servicio de 4.000 horas por año como mínimo.
Un sistema de cogeneración es un equipo formado por un motor o una turbina de gas conectado a un alternador eléctrico, cuyo rendimiento es del orden del 96% contra el 35% de las centrales termoeléctricas.
De forma específica, cuando se trata de cogeneración con gas propano, el grupo cogenerador se compone de un motor de combustión interna, un generador de energía eléctrica, un equipo de recuperación de la energía térmica procedente de los gases de escape, del agua caliente de
refrigeración, etc., y un sistema de evacuación de los humos residuales.
El rango de potencia de estos equipos es bastante amplio, adaptándose muy bien a cargas variables mediante la colocación de varios módulos, de los que funcionan en cada momento los necesarios. Además, existen equipos de cogeneración de gas que pueden sustituir a los grupos electrógenos de emergencia y, en general, su instalación no requiere una inversión mayor a un suministro complementario tradicional y, en cambio, el ahorro es considerable respecto a éstos. Por ello, para el sector de servicios, por sus características de demanda variable y gama de potencias, suele convenir la adquisición de estos equipos, especialmente en el caso de que la legislación y el propio interés obliguen a la instalación de grupos electrógenos de emergencia. En esta última circunstancia el interés económico es claro y además la instalación de cogeneración aumenta la fiabilidad del grupo de emergencia.
El rendimiento global de estos equipos puede alcanzar medias de entre el 75 y 90%, dependiendo de la calidad y cantidad de la recuperación térmica obtenida: normalmente agua a 80º y 90º. Este agua caliente es obtenida por el aprovechamiento térmico del agua de refrigeración del motor, del aceite lubricante y por último de los gases de escape que pueden ser evacuados a 90º a la atmósfera sin que se produzcan condensados.
