¿Qué es la cogeneración?

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¿Qué es la cogeneración?

Qué es la cogeneraciónEl calentamiento global derivado del cambio climático que ha introducido el hombre con la sobreexplotación de combustibles fósiles como el petróleo, principal materia prima para la producción de energía a nivel mundial, ha obligado a buscar alternativas  que desaceleren la generación de gases de efecto invernadero, a fin de dar un respiro al planeta.

Lamentablemente, la dependencia del mundo moderno hacia la producción de energía a partir de estos combustibles ronda entre un 90% del total mundial, sobre todo en países altamente industrializados. 

Aunque cada vez son más populares  las energías alternativas, producidas con ayuda de recursos renovables como la solar (paneles fotovoltaicos) eólica (con aerogeneradores movidos por la acción del  viento) y el agua (centrales hidroeléctricas) o gracias a la energía geotérmica, para producir electricidad, no cubren las grandes necesidades del mundo moderno.

¿Sabías qué...?
Las denominadas centrales de cogeneración se han convertido en un mecanismo viable para generar nuevas opciones que permitan aprovechar mucho mejor el combustible, con ahorros significativos que oscilan entre un 15-40% de la energía total.

Por eso están de moda estas plantas duales que sustituyen a las convencionales, que funcionan a partir de combustibles fósiles como el carbón (el más contaminante) el petróleo y el gas natural, que deben ser quemados en hornos enormes que liberan ingentes cantidades de energía térmica.

El calor que se libera se usa para calentar agua y producir vapor que moverá una turbina, capaz de impulsar un generador que finalmente genera electricidad.

Pero este mecanismo no es del todo eficiente y se pierde mucha energía a lo largo del proceso, porque, por ejemplo el agua que se calienta a altísimas temperaturas para producir vapor a gran escala, también debe ser enfriado después en torres de enfriamiento para dar fuerza a las turbinas de vapor, por lo que se pierde mucha energía.

Mucho de ese vapor sobrante no tiene un uso en casas y oficinas, sencillamente se pierde.

¿Cómo se produce la cogeneración?

Cómo se produce la cogeneraciónLa cogeneración es considerada un sistema mixto de producción de energía de gran eficiencia, porque como ya hemos dicho, a partir de la energía primaria basada en combustibles fósiles como petróleo, gas natural o carbón, se optimizan los procesos de combustión para generar no solamente electricidad.

La buena noticia es que con ayuda de la cogeneración el calor que antes se desperdiciaba, puede ser capturado para su utilización racional. En la central convencional, el calor es considerado un subproducto porque lo principal es generar electricidad.

Pero una central de cogestión trabaja con doble propósito: genera electricidad, pero también usa el agua caliente y la suministra para su consumo en hogares.

Es decir, se produce calor y electricidad al mismo tiempo. Expertos del área han calculado que en una central convencional de generación eléctrica se aprovecha solamente alrededor de un 60% de la energía, porque, por ejemplo, de cada 100 toneladas de carbón o cualquier otro combustible, se pierden alrededor de 40 toneladas.

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.

¿Qué tipo de energía utiliza la cogeneración?

Qué tipo de energía utiliza la cogeneraciónLa materia prima básica son el petróleo, el gas natural, el carbón y la biomasa, que también se emplea para maximizar rendimientos y reducir costes asociados

A pesar de que estas centrales siguen usando como materia prima a los combustibles fósiles, lamentablemente lo más contaminantes del planeta, tienen la ventaja de que necesitan  menores cantidades de este recurso natural no renovable porque son mucho más eficientes en su procesamiento. 

De igual forma, la utilización del excedente energético suponen un alivio al planeta, agobiado por los terribles efectos del cambio climático y el calentamiento global.

En estas instalaciones, se usa una turbina o motor a gas, por lo que este elemento primario también se emplea de forma permanente en los procesos de generación de energía  involucrados, por lo que es necesario calcular previamente cuales son las necesidades de calor implicadas para hacer un uso racional del gas como materia prima.

¿Cómo funcionan las plantas de cogeneración?

Por lo general, estas plantas de cogeneración se construyen en las cercanías de las comunidades que suministrará electricidad y agua caliente, por lo que este transporte de calor en forma de agua caliente en lugares cercanos a los centros de producción, hace que presten servicios más eficientes y rentables porque los gastos de transporte se reducen significativamente.

Ese concepto descentralizado del servicio es fundamental, pero en realidad la eficiencia se mide por el  suministro continuo de calor que produce la planta de forma local, porque se entrega energía producida en pequeñas centrales construidas alrededor de los centros urbanos que atiende y como las distancias se reducen, hay mayor eficacia, los recorridos son más cortos, se pierde también mucha menor energía, gracias a longitudes de cables mucho menores.

Esto hace más resistente la energía eléctrica que se entrega. Los componentes básicos de una central de cogeneración son los siguientes, esto de manera sencilla, sin entrar en detalle de índole técnica. Veamos entonces cuáles son las partes fundamentales de una instalación de este tipo.

Combustible

Puede ser petróleo, gas natural o gasóleo, fuelóleo, carbón o biomasa.

Motor

Equipo capaz de quemar todo el combustible necesario por intermedio de un proceso de combustión ordinaria. Nos conseguimos con varios tipos: turbinas de gas, de vapor o motores alternativos. Este convierte la energía térmica o química en mecánica. 

Generador de electricidad

Se conecta a un árbol de transmisión del motor.

Sistema de refrigeración

Sistema de refrigeraciónSe usan para reducir la cantidad de calor que se desaprovecha y va a parar a la atmósfera,con el objetivo de no desperdiciar la energía que no se usa, la sobrante.

Debe ser retirada la energía térmica que no se aprovecha en la planta y por eso se usan torres de refrigeración. Se usan aerocondensadores del gas.

O Intercambiadores de calor/secaderos por donde fluyen los gases de escape del motor y se elimina todo el calor residual. O calderas que recuperen el calor de los gases de escape. 

Un catalizador

Cumple la función de eliminar la contaminación de los gases.

Sistema de Escape

Emerge a través de una chimenea o  un tubo de escape.

Agua fría

Se usa para que fluya hacia el intercambiador de calor responsable de recoger el calor de los gases de escape. El agua después sale a una mayor temperatura y es aprovechada para alimentar una caldera, o también usada en procesos industriales donde se requiera calor.

Un alternador

Un alternadorTransforma la energía en eléctrica. Pero hay casos donde el sistema usa un compresor o una bomba donde la energía mecánica se usa o aprovecha directamente.

Igualmente, estas instalaciones deben contar con un sistema de control que se encargue de monitorear y asegurar todos los procesos; un sistema eléctrico que alimentará los equipos auxiliares de la planta; un sistema de tratamiento de aguas para controlar los sistemas de refrigeración y el aprovechamiento de calor.

En la planta de cogeneración no puede faltar un sistema eléctrico que permita la alimentación de los equipos auxiliares de la planta, a fin de mantener un balance energético indispensable para lograr una segura importación y exportación de energía eléctrica, a fin de que se cuente con un suministro confiable y permanente de energía para todo el sistema, en caso de que ocurra alguna deficiencia electric en la red externa.

¿Qué ventajas tiene la cogeneración?

Son variadas las ventajas comparativas de contar con plantas de cogeneración para suplir las necesidades energéticas de las comunidades, fomentar nuevos empleos y traer bienestar a nivel local, regional y nacional. 

Mayor eficiencia

Qué ventajas tiene la cogeneración - Mayor eficienciaAlcanzan una eficiencia máxima que puede rondar un 90% y hasta más, porque ahorran mucho combustible, costes de explotación y traen beneficios ambientales derivados de una menor quema de combustibles fósiles para producir electricidad.

Además, la producción de agua caliente se aprovecha totalmente e inclusive para sistemas de calefacción. Y las centrales térmicas generan energía eléctrica mediante el uso del vapor a presión.

Pero en verdad la principal ventaja de la cogeneración es la eficiencia, aunque también tiene muchos beneficios medioambientales. Cada tonelada de combustible fósil que evitamos quemar impide que el dióxido de carbono entre en la atmósfera y contribuye (no importa si es  poco) a minimizar el problema del calentamiento global

Asimismo, la quema de menos combustibles fósiles también reduce la contaminación del aire y problemas relacionados, como son  la contaminación del agua y la lluvia ácida.

Otra demostración de eficiencia es que se aprovecha en un único proceso el calor generado y la energía eléctrica resultante,rompiendo con el viejo esquema de que en las centrales eléctricas convencionales la caldera genera calor pero no se utiliza el excedente.

Trigeneración

La alta eficiencia energética también permite que los gases de escape de la combustión se usen para el sistema de refrigeración mediante el uso de los sistemas de absorción.

Independencia de la red de energía central

Centrales eléctricasLa sustitución de grandes centrales eléctricas por más centrales de cogeneración descentralizadas, mucho más pequeñas, las convierte en  menos dependientes de la red de energía centralizada.

Por lo que las fallas por ejemplo en la zonas rurales y de difícil acceso, serán reducidas a su mínima expresión.

Ya no sufrirán apagones regiones remotas o distantes de las redes de distribución de energía de las centrales convencionales. Es decir, no sufrirán apagones. Y además los recibos de pago por concepto de energía eléctrica son más baratos.

Aunque la cogeneración supone muchas menos desventajas asociadas, hay algunos aspectos negativos que no pueden saltarse a la hora de procesar materia prima para generar energía a escala más focalizada.

¿Qué desventajas tiene la cogeneración?

Aunque la cogeneración supone muchas menos desventajas asociadas, hay algunos aspectos negativos que no pueden saltarse a la hora de procesar materia prima para generar energía a escala más focalizada.

Consumo de materia prima

Qué desventajas tiene la cogeneración - Consumo de materia primaAl igual que las centrales eléctricas convencionales, las plantas de cogeneración son igualmente capaces de agotar cualquier combustible, tales como: petróleo, gas, hasta el mismísimo gas metano producido en los vertederos. 

Inclusive, pueden valerse de la energía generada gracias a la quema de basura en incineradores municipales.

Es mejor, en todo caso, fomentar el  uso de plantas a base de materia prima como la biomasa para evitar que continúe la extrema dependencia hacia los combustibles fósiles.

Tecnología asociada costosa

Otra barrera aún no superada del todo, es que la tecnología usada en este tipo de plantas suele ser más compleja y costosa. Por eso la inversión inicial en plantas de cogeneración es elevada.

Pero esto se compensa gracias al ahorro de energía, lo cual mejora el rendimiento de la inversión, aunque también hay que tomar en cuenta que el mantenimiento es igualmente elevado para la cogeneración.

Por eso se recomienda  que se construyan plantas grandes, las muy pequeñas no dan buenos dividendos por estas razones de peso.

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Mi nombre es Teresa Vaz Ferrà y soy estudiante de Biología en Barcelona. Me gusta colaborar con esta página porque desde bien joven me ha encantado el funcionamiento de la naturaleza y la biología. Tenía claro que quería estudiar algo relacionado con estos temas y por eso me acabé decidiendo por Biología.

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