Ventajas de la Cogeneración para un País

• Ahorro de energía primaria: este ahorro se debe a la menor cantidad de combustible utilizado para generar electricidad, tanto en los ciclos de cabecera (valores típicos de 5850 kJ/kWh frente a 10450 kJ/kWh en un sistema convencional) como en los ciclos de cola, donde se aprovechan los calores residuales.
• Mayor diversificación energética: se reduce la dependencia de combustibles importados al aprovechar calores residuales y combustibles derivados del proceso.
• Disminución de la contaminación, incluyendo CO2: como resultado del menor consumo global de combustible y del mejor aprovechamiento de la energía en la generación de electricidad, se reduce la cantidad de calor que se disipa en el ambiente.
• Ahorro económico: gracias al menor coste en la generación y distribución de electricidad, en comparación con los sistemas convencionales.
• Mejora de la estabilidad de la red (transporte y distribución): reduce la congestión y el ‘peak-shaving’.
• Disminuye la intensidad energética, lo que también beneficia al país.

Inconvenientes de la Cogeneración para un País

• Normativa: se necesita una regulación adecuada para resolver los posibles conflictos entre cogeneradores y compañías eléctricas.
• Infraestructura: se requiere una infraestructura adecuada para el mantenimiento de las instalaciones.
• Se necesitan agentes promotores.

Proyectos de Cogeneración

Proyectos con Compañías Eléctricas

• En colaboración con clientes industriales.
• Participación en el mercado como cogeneración.
• Colaboración con clientes residenciales para minimizar las horas valle y punta.
• Diversificación del negocio.
• Disminución del coste de capital de financiación.
• Aporte de personal cualificado.

Proyectos de Cogeneración Industriales

• Reducción de costes de adquisición de energía eléctrica y térmica.
• Dependencia de la legislación.

Sistemas de Calefacción de Distrito (District Heating)

• Dos grupos: ciudades enteras / urbanizaciones.
• Fluido de trabajo: vapor a baja presión / agua o líquido presurizado a la temperatura de servicio.
• Distancias cortas entre la central y el núcleo.
• Posibilidad de generación de frío.
• Dependencia de la legislación.

Sistemas de Energía Total / Sistemas de Energía Total Integrado

Sistemas de Energía Total

• Más pequeños que los sistemas de calefacción de distrito.
• Demanda térmica elevada durante pocas horas al año y una base durante el resto.
• Demanda eléctrica con más horas punta y valle, con costes elevados.
• Suministro de electricidad, calefacción, refrigeración y ACS.
• Potencias inferiores a 10 MW.
• Funcionamiento siguiendo la demanda de energía eléctrica.

Sistemas de Energía Total Integrado

• Entrega de energía eléctrica a la red y consumo de la misma.
• Funcionamiento siguiendo la demanda térmica.

Tipos de Turbinas de Vapor para Cogeneración

Turbina de Vapor de Contrapresión

Es la configuración más simple. El vapor sale del generador, entra a la turbina, se expande y sale a una presión igual o superior a la atmosférica, según las necesidades del proceso. La electricidad generada se controla mediante la carga térmica, lo que limita la flexibilidad para adaptarla a la demanda eléctrica. Se necesita una conexión bidireccional con la red para comprar o vender electricidad.

Turbina de Vapor de Extracción-Condensación

Funciona como dos turbinas en serie, con un rendimiento que depende del gasto de vapor. Permite una mayor flexibilidad para satisfacer la demanda de energía térmica y eléctrica. Cuando la demanda de vapor es alta, funciona como una turbina de contrapresión. Si la demanda disminuye, el exceso de vapor se envía a la sección de condensación para generar electricidad adicional.

Turbina de Vapor en Ciclo de Cola

Aprovecha los gases de escape de alta temperatura de procesos industriales para producir vapor y generar electricidad. Aunque el rendimiento eléctrico es bajo (5-15%), se aprovecha energía térmica que de otro modo se perdería.

Operación a Carga Parcial y Regulación de Turbinas de Vapor

El rendimiento óptimo de una turbina de vapor se alcanza alrededor del 95% de su potencia nominal. Las características de carga parcial varían según el diseño de la turbina. La regulación por admisión parcial es más ventajosa que la regulación por laminado a cargas bajas, pero presenta inconvenientes como un mecanismo de inyección más complejo y un menor rendimiento a carga parcial.

Sistemas de Cogeneración con Motores de Combustión Interna Alternativa (MCIA)

Los MCIA son una opción popular para la cogeneración en sectores institucional, comercial, residencial e industrial (baja y media tensión) debido a:

• Amplia gama de tamaños (75 kW – 50 MW).
• Utilización de diversos combustibles gaseosos y líquidos (gas natural, gasóleo, fuel oil).
• Buena disponibilidad (80-90%).
• Potencias unitarias entre 1,5 y 10 MW. Se pueden conectar en paralelo para mayores potencias.

Recuperación de Calor en Sistemas de Cogeneración con MCIA

Es posible recuperar calor de los sistemas de refrigeración y escape del motor:

• Los gases de escape se pueden utilizar directamente en procesos térmicos o indirectamente a través de una caldera de recuperación de calor.
• La temperatura de los gases de escape (300-400°C) es menor que en las turbinas de gas, por lo que puede ser necesario calor adicional.
• Se puede obtener calor adicional mediante combustión adicional en la caldera de gases de escape o mediante una caldera auxiliar.
• En motores grandes, un ciclo combinado puede ser viable económicamente.

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