Cogeneracion

O. INTRODUCCION:

El consumo energético ha pasado a ser un importante dentro del conjunto de gastos de las administraciones publicas. Por ello, el ahorro y la diversificación de la energía encaminada a reducir los gastos de ese capitulo es, actualmente, una de las prioridades de los planes de actuación.

Dentro de los planes de ahorro, se debe considerar la diversificación energética y la posibilidad de contar con diferentes fuentes de suministro que permiten aplicaciones de uso más racional de la energía disponible. La aplicación de la cogeneracion, ayuda a conseguir estos fines.

Cogeneracion significa la producción simultanea de electricidad (o energía mecánica) y energía calórica útil, a partir de una fuente de energía primaria

El término cogeneración se utiliza para definir aquellos procesos en los que se produce simultáneamente energía eléctrica y energía calorífica y/o frigorífica a partir de un combustible Diesel o gas.

La generación simultánea de electricidad y calor en las plantas de cogeneración permite un incomparable grado de aprovechamiento de la energía del combustible.

Los combustibles que normalmente se utilizan son menos contaminantes que los utilizados en sistemas convencionales.

El encarecimiento actual de la energía eléctrica y el abaratamiento de los precios en los combustibles ha incrementado el diferencial de costo entre estos dos tipos de energía, haciendo que la rentabilidad de este sistema sea muy atractiva.

El potencial de ahorro de energía primaria que ofrecen las plantas de cogeneración con motores de gas y diesel es muy alto al compararlo con la generación separada de electricidad y calor, lo que se traduce en una importante reducción de los costos energéticos para el usuario.

Figura 1. Comparacion de abastecimiento de energía

por sistema convencional y cogeneracion.

Ventajas de la cogeneración

1. Reducción de costes energéticos para el usuario.

2. Independencia de la red eléctrica y seguridad en el suministro.

3. Mayor protección del medio ambiente. Las plantas de cogeneración cumplen con las

normas medio ambientales más estrictas.

4. Mayor eficiencia en la generación de energía, reducción de costes de

transporte y distribución.

5. Mejor adecuación entre oferta y demanda energética.

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Figura 2.Energia primaria ahorrada usando

Sistema de cogeneracion

El dibujo nos muestra como la utilización de sistemas de cogeneracion resulta enormemente beneficiosa para la industria en concreto, sino que además es ventajosa para la comunidad y él

consumidor evidentemente. El ahorro de energía será del 35%,con la utilización de un sistema de

cogeneracion.

Tanto económicamente como para la comunidad, la implantación de sistemas de cogeneracion reduce la necesidad de más nuevas estaciones eléctricas, incrementando la capacidad de producción eléctrica.

Además, el ahorro de energía implica una reducción del impacto medioambiental.

La instalación de un sistema de cogeneracion resulta desde un punto de vista económico, rentable, además de dotar a la misma de una autonomía desde el punto de vista eléctrico y de una mayor calidad en seguridad y confort.

Tabla 1. Comparación emisión de CO2 .

CONVENCIONAL, COGENERACION

Convencional CO2/k Wh(e) Cogeneracion CO2/k Wh(e)

Carbón 1 0.5

Fuel-Oil 0.7 0.35

Gas-Natural 0.5 0.25

El usuario que opta por la instalación de un sistema de cogeneracion requerirá continuamente la misma cantidad de energia. La mayoría de las aplicaciones de la cogeneracion producen una reducción en la factura eléctrica de un 20-30%, con periodos de aporte de devolución de 2-3 años, dándonos una idea la gran inversión que significa un sistema de cogeneracion.

1. SISTEMAS DE COGENERACION:

Generalmente, los sistemas de cogeneracion están clasificados de acuerdo con el tipo de motor que utiliza para generar energía. De acuerdo con este criterio:

-Cogeneracion con turbina de gas:

-Cogeneracion con turbina de vapor:

-Cogeneracion en ciclo combinado:

-Cogeneracion con motor alterno:

1.1-ESQUEMAS GENERALES:

TURBINA DE GAS:

CON TURBINA DE GAS:

• Fuel es quemado en un cuarto de combustion. Para luego este Gas ser introducido en una Turbina.

• Turbina: donde la energía del gas es convertida en energía Mecánica.

• La energía residual producida puede ser aprovechada, total o parcialmente, para la demanda de calor en el proceso.

• APLICACIONES: -Energía Mecánica:

-Producir electricidad con un alternador.

-Bombas, compresores ,etc..

Gases gastados:

-Actúan como líquidos intermedios.

-Producir Vapor mediante caldera de recuperación.

CON TURBINA DE VAPOR:

• La energía Mecánica es producida por la expansión de vapor de alta presión en un quemador convencional.

• Genera menos energía eléctrica por unidad de fuel, que en el método anterior, pero la eficiencia total es superior: 85-90%.

• Hay dos clases de turbinas, los dos tipos permiten la extracción de vapor intermedio, haciendo posible obtener vapor en varias condiciones.

• Es posible usar: Gas ,Fuel, Petróleo, Carbón, residuos, etc...

• Ciclo Bottoming: producción de vapor, mediante turbina convencional, gracias a la gran cantidad de calor generado en algún proceso industrial.

EN CICLO COMBINADO:

• Consiste en la unión de los sistemas de Gas turbina y turbina de baja presión de vapor para la producción de energía eléctrica.

• Los gases gastados en la formación, son usados para producir vapor a gran presión en un quemador.

• Este vapor alimenta la turbina de vapor, produciendo vapor a baja presión para uso directo en el proceso.

• La principal ventaja de este sistema es la gran eficacia de producción de energía eléctrica, es posible la creación de energía eléctrica de 3,5 MW

CON MOTOR ALTERNO:

• Gran rendimiento eléctrico, pero dificultad para usar el calor que produce.

• Aplicaciones del calor producido:

-Producción de 15-bar de vapor por el calor de los gases.

-Producción de agua caliente

-Recuperación directa de los gases.

-Generación de aire caliente.

• Permite responder casi instantáneamente a las fluctuaciones en la demanda de energía eléctrica sin grandes aumentos en el consumo del motor. Esto permite trabajar continuamente.

• Existe otra posibilidad de recuperar calor:

Consiste en la producción de frío industrial o de aire acondicionado usando motores de absorción, que funcionan con vapor o agua caliente.

La Tabla 2 muestra el ahorro típico de un sistema de cogeneracion, comparándolo con un sistema convencional. Para aclaración, de los conceptos de la siguiente tabla, la energía primaria consumida a sido de 100 Kw/h para todos los casos.

SISTEMA ENERGIA

PRODUCIDA Kw/h COGENERACION

CONVENCIONAL

ENERGIA

PRIMARIA SALVADA %

REND.

TOTAL ENER.PRI

CONS.Kwh REND.

TOTAL ENER.PRI

CONS.Kwh

GAS TURBINA ELECTRIC

CALOR 26.5

54.4 0.33

0.93 80.3

58.5

TOTAL 80.9 81% 100 138.8 28

GAS TURBINA

CON POSTCOM ELECTRIC

CALOR 17

69.7 0.33

0.93 51.5

74.9

TOTAL 86.7 87% 100 126.4 21

TURBINA

VAPOR ELECTRIC

CALOR 15

75 0.33

0.93

TOTAL 90 90% 100 126.1 21

MOTOR

ALTERNO ELECTRIC

CALOR 36

34 0.33

0.93 109

36.6

TOTAL 70 70% 100 145.6 31

Tabla 2: Comparación del ahorro de energía primaria.

TIPOS VENTAJAS INCONVENIENTES

TURBINA DE GAS -Ancho rango de aplicaciones.

-Gran fiabilidad.

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