La cogeneración es la generación simultánea a partir de una sola fuente de energía de dos formas de energía, generalmente calor y electricidad. Los sistemas de generación tradicionales solo producen calor o electricidad quemando un combustible. La quema de combustible genera mucho calor y los gases de escape pueden estar a más de 932 ° F (500 ° C). Tradicionalmente, este "calor residual" se ventilaría al medio ambiente para su eliminación. Las instalaciones de cogeneración capturan parte de ese calor residual y lo utilizan para producir vapor o más electricidad. Ambos sistemas liberan la misma cantidad de energía, pero la cogeneración obtiene un mayor uso final de esa energía.
La cogeneración se usa ampliamente en algunos países europeos, como Dinamarca e Italia, donde los costos de combustible son particularmente altos. En los Estados Unidos, donde los costos de combustible son relativamente pequeños, la cogeneración produjo alrededor del 8% del suministro de electricidad en 2006. Algunos investigadores estiman que si todas las grandes plantas industriales de Estados Unidos usaran tecnología de cogeneración, habría suficiente capacidad de generación de energía para durar hasta 2020 sin construir ninguna nueva central eléctrica.
¿Por qué cogenerar?
Hay varias razones por las que la cogeneración es una tecnología beneficiosa. La cogeneración es un método excelente para mejorar la eficiencia energética, que tiene resultados ambientales y económicos positivos. También gana tiempo para encontrar nuevas fuentes de energía y es un proceso confiable y bien entendido.
La razón medioambiental más importante para la cogeneración es que se están desperdiciando grandes cantidades de recursos preciosos no renovables por usos ineficientes. Por ejemplo, en Estados Unidos, solo el 16% de la energía utilizada para procesos industriales genera energía o productos útiles. Aproximadamente el 41% de los residuos son inevitables porque siempre se pierde algo de energía cada vez que se transforma la energía. Sin embargo, el 43% de la energía desperdiciada podría potencialmente utilizarse en un proceso de mayor eficiencia energética. La cogeneración es una excelente manera de aumentar la eficiencia energética, lo que reduce tanto los impactos ambientales como los costos operativos.
Otro beneficio de la cogeneración es que es una tecnología lista para usar. Se ha utilizado en algunas formas durante más de un siglo y, por lo tanto, se han resuelto la mayoría de los problemas técnicos. Debido a que la cogeneración es una tecnología confiable y probada, hay menos problemas de instalación y operación en comparación con la tecnología nueva no probada.
Historia de la cogeneración
A principios del siglo XX, el vapor era la principal fuente de energía mecánica. Sin embargo, a medida que la electricidad se volvió más controlable, muchas pequeñas “centrales eléctricas” que producían vapor se dieron cuenta de que también podían producir y utilizar electricidad, y adaptaron sus sistemas para cogenerar tanto vapor como electricidad. Luego, de 1940 a 1970, se desarrolló el concepto de una compañía eléctrica centralizada que entregaba energía al área circundante. Las grandes empresas de servicios públicos se convirtieron rápidamente en fuentes de electricidad confiables y relativamente baratas, por lo que las pequeñas casas de energía dejaron de cogenerar y compraron su electricidad a los servicios públicos.
A fines de la década de 1960 y principios de la de 1970, el interés por la cogeneración comenzó a revivir y, a fines de la década de 1970, se hizo evidente la necesidad de conservar los recursos energéticos. En los Estados Unidos, se aprobó una legislación para fomentar el desarrollo de instalaciones de cogeneración. Específicamente, la Ley de Políticas Reguladoras de Servicios Públicos (PURPA) de 1978 fomentó esta tecnología al permitir que los cogeneradores se conectaran con la red de servicios públicos para comprar y vender electricidad. PURPA permitió a los cogeneradores comprar electricidad de las empresas de servicios públicos a precios justos, en tiempos de escasez, al mismo tiempo que les permitía vender su electricidad en función del costo que la empresa de servicios públicos habría pagado para producir esa energía, el llamado "costo evitado". Estas condiciones han propiciado un rápido aumento de la capacidad de cogeneración en Estados Unidos.
En Europa, ha habido poco apoyo gubernamental porque la cogeneración no se considera una nueva tecnología y, por lo tanto, no está cubierta por “Thermie”, el programa energético de la Comunidad Europea (CE). Con Thermie, el gobierno de la CE cubre el 40% del costo de los proyectos de capital. Sin embargo, algunos países europeos individuales, como Dinamarca e Italia, han adoptado políticas energéticas independientes. En Dinamarca, el 27.5% de su electricidad se produce por cogeneración, y todos los futuros proyectos de energía deben incluir cogeneración o alguna forma de energía alternativa. En Italia, se otorgan préstamos a bajo interés para cubrir hasta el 30% del costo de construcción de nuevas instalaciones de cogeneración.
Barreras a la cogeneración
Existen varias barreras para la implementación a gran escala de la cogeneración. Aunque los costos operativos de las instalaciones de cogeneración son relativamente pequeños, los costos iniciales de equipo e instalación son relativamente grandes. Además, las empresas petroleras multinacionales y las empresas de servicios públicos centrales tienen una influencia política sustancial en muchos países. Estas empresas enfatizan sus propias ganancias a corto plazo sobre los costos ambientales a largo plazo del uso ineficiente de recursos no renovables. Otras barreras para la cogeneración son los costos falsamente deprimidos de los combustibles fósiles, en relación con sus costos reales a largo plazo y la escasez futura. En un mundo de energía abundante y aparentemente económica, hay poca
Términos clave
Costo evitado: Según PURPA, el precio que debe pagar la empresa de servicios públicos para comprar electricidad a una empresa de cogeneración. Se calcula como la cantidad que habría pagado la empresa de servicios públicos si la empresa de servicios públicos hubiera generado la electricidad por sí misma.
Ley de Políticas Reguladoras de Servicios Públicos (PURPA) —Legislación federal de los Estados Unidos diseñada para fomentar el desarrollo de plantas de cogeneración.
Calor perdido- El calor que se libera como combustible se quema pero no se utiliza.
incentivo para utilizar el combustible con prudencia. Además, las políticas energéticas nacionales pueden tener un efecto tremendo, como la política Thermie de la CE que no apoya la cogeneración, y los recientes recortes en las políticas e investigación de conservación de energía de Estados Unidos, cuyos efectos aún están por verse.
En los Estados Unidos, gran parte del dólar de investigación en energía se dedica al desarrollo de nuevas fuentes de energía, a pesar de que la mayoría de las fuentes de energía actuales del país se desperdician debido a un uso ineficiente. Como el mayor usuario (y derrochador) de energía del mundo, Estados Unidos tiene un impacto sustancial en la contaminación mundial y también establece un liderazgo tecnológico para que otros lo sigan; por lo tanto, algunos argumentan, tiene la responsabilidad especial de utilizar sus recursos de manera eficiente. Además, muchos expertos en energía sostienen que se puede utilizar un uso final más eficiente para aumentar sustancialmente las ganancias de las empresas y recortar los gastos de los consumidores.
La investigación actual
La investigación actual sobre cogeneración está examinando formas de mejorar la tecnología antigua. Una mejora se refiere a las turbinas de gas con inyección de vapor, lo que aumentaría la capacidad de producción eléctrica de las turbinas y, por lo tanto, aumentaría la eficiencia energética de la cogeneración. Otras mejoras están haciendo que la cogeneración sea más factible para plantas más pequeñas. Actualmente, esta tecnología solo es factible en instalaciones más grandes. Las unidades de cogeneración más pequeñas permitirían una aplicación más generalizada de esta tecnología de eficiencia energética.