Cogeneración de energía: ¿Qué es y cómo nos hace más eficientes?

Qué es la cogeneración

Conjunto de tecnologías que pueden utilizar diversos combustibles para generar electricidad o energía en el punto de uso, permitiendo recuperar el calor que normalmente se perdería en el proceso de generación de energía para proporcionar la calefacción y/o refrigeración necesarias.

La tecnología de cogeneración puede implantarse de forma rápida, rentable y con pocas limitaciones geográficas. La cogeneración puede utilizar diversos combustibles, tanto fósiles como renovables. Lleva muchos años utilizándose, sobre todo en aplicaciones industriales, comerciales e institucionales. Puede que la cogeneración no sea muy conocida fuera de los círculos industriales, comerciales, institucionales y de servicios públicos, pero ha estado proporcionando electricidad y calor de proceso de alta eficiencia a algunas de las industrias más importantes, los mayores empleadores, los centros urbanos y los campus de Estados Unidos. Es razonable esperar que las aplicaciones de cogeneración funcionen con una eficiencia del 65-75%, una gran mejora sobre la media nacional de alrededor del 50% para estos servicios cuando se prestan por separado.

El Programa de Implantación de CHP de la Oficina de Fabricación Avanzada proporciona a las partes interesadas los recursos necesarios para identificar oportunidades de mercado de CHP y apoyar la implantación de sistemas CHP en aplicaciones industriales, federales, comerciales, institucionales y de otro tipo.

¿Qué es la cogeneración y cómo mejora la eficiencia?

Una unidad de cogeneración genera la electricidad donde se necesita y, además, ofrece la posibilidad de utilizar el calor sobrante para calefacción y agua caliente. Esto puede hacer que la cogeneración sea más del doble de eficiente que las centrales eléctricas convencionales, lo que supone un ahorro de costes y una reducción de las emisiones y la huella de carbono.

¿Qué es la cogeneración y cómo funciona?

La cogeneración es un sistema que produce simultáneamente calor y electricidad en una sola planta, alimentada por una sola fuente de energía primaria, garantizando así un rendimiento energético mejor que el que sería posible obtener a partir de dos fuentes de producción separadas.

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¿Por qué es más eficiente la cogeneración?

La cogeneración es más eficiente debido a los niveles de combustible que se utilizan. En la cogeneración, sólo se pierde en torno al 8% del combustible y el combustible utilizado ronda el 92%. En comparación, los métodos tradicionales utilizan alrededor del 40% del combustible y sufren pérdidas en torno al 60%. Cuantas más pérdidas tiene un método, menos eficaz es.

Tipos de cogeneración

La producción combinada de calor y electricidad (CHP), también llamada cogeneración, es un método eficiente para generar energía eléctrica y energía térmica útil para calefacción o refrigeración a partir de una única fuente de combustible. En lugar de comprar electricidad a la red y producir calor en un horno o caldera in situ, un generador de cogeneración proporciona ambos servicios energéticos en un solo paso energéticamente eficiente.

A finales de 2011, había casi 70 gigavatios (GW) de capacidad de generación combinada de calor y electricidad (CHP) repartidos por todo Estados Unidos, lo que representa casi el 7% de la capacidad total estadounidense, con 25 GW en el sector industrial, 2 GW en el sector comercial y 43 GW en el sector de la energía eléctrica. En 2011, el factor de capacidad medio de los generadores de las plantas industriales de cogeneración fue del 57%, lo que equivale a funcionar a pleno rendimiento el 57% del tiempo.

Las instalaciones de cogeneración tienden a construirse junto con determinadas industrias que tienen demandas de calor o vapor. Por ejemplo, el mapa anterior muestra una concentración de unidades de cogeneración a lo largo de la costa del Golfo, donde muchas plantas de cogeneración están situadas cerca de refinerías y plantas químicas. Otras instalaciones más pequeñas están situadas cerca de fábricas de pasta y papel en el sur, en el norte de Wisconsin y en Maine, y queman como combustible los subproductos de los residuos de madera. Las instalaciones de cogeneración también son frecuentes en estados con una normativa favorable a la cogeneración, como California y Nueva York.

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Ventajas de la cogeneración

La cogeneración es un sistema que produce simultáneamente calor y electricidad en una sola planta, alimentada por una sola fuente de energía primaria, lo que garantiza un rendimiento energético superior al que sería posible obtener a partir de dos fuentes de producción separadas. De este modo, casi toda la energía térmica producida por los procesos de combustión no se disipa en el medio ambiente, como ocurre con las centrales tradicionales, sino que se recupera y reutiliza. Las tecnologías de cogeneración más utilizadas implican la combustión de combustibles como el gas natural, el GPL, el gasóleo, el biogás, el biometano, el aceite vegetal o la biomasa.

Un sistema de cogeneración (también llamado sistema combinado de calor y electricidad, o CHP) puede reportar importantes beneficios a los clientes comerciales e industriales (C&I), porque produce calor y electricidad al mismo tiempo. Utilizar el mismo combustible para generar calor y electricidad mejora, por tanto, la eficiencia energética, aporta beneficios medioambientales y garantiza el ahorro. Las centrales de cogeneración suelen funcionar con una eficiencia entre un 50 y un 70% superior a la de las centrales tradicionales. La Unión Europea ha incorporado la cogeneración a su política energética con el objetivo de reducir los gases de efecto invernadero y ser neutra en carbono para 2050.  La cogeneración representó el 12% de la producción europea de electricidad y el 14% de la de calor en 2019, según cifras de Eurostat, y COGEN Europe estima que esa cifra podría aumentar hasta el 20% de la electricidad y el 25% del calor en 2030.

Ejemplos de cogeneración

La cogeneración o producción combinada de calor y electricidad (PCCE) es la generación in situ de electricidad a partir de calor residual. Cuando se genera electricidad a partir de carbón, gas natural o energía nuclear, sólo una fracción del contenido energético real liberado durante la combustión se convierte en electricidad. El resto de la energía se pierde en forma de calor residual. En una central de cogeneración, este calor residual se recupera para otras aplicaciones, como la calefacción de locales u otros procesos industriales que requieren calor. Por lo tanto, la cogeneración es un proceso eficiente para recuperar energía que de otro modo se habría perdido[1]. Debido a este aumento de la eficiencia, la cogeneración tiene muchos beneficios medioambientales y puede ser un factor clave para reducir el cambio climático[2].

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Dado que los combustibles fósiles se utilizan principalmente como fuente de entrada, la cogeneración no puede considerarse una solución sostenible a largo plazo. Sin embargo, puede ayudar a ralentizar el ritmo de las emisiones de carbono con un ahorro sustancial de energía gracias a una mayor eficiencia en situaciones en las que no hay opciones más sostenibles disponibles o asequibles[5].