Ultima edición el 16 septiembre, 2021 por JORGE CABRERA BERRÍOS
La cogeneración también se denomina calor y energía combinados o combinación de calor y energía. Como su nombre lo indica, la cogeneración funciona con el concepto de producir dos formas diferentes de energía utilizando una sola fuente de combustible. De estas dos formas, una debe ser calor o energía térmica y la otra es energía eléctrica o mecánica.
La cogeneración es la forma más óptima, confiable, limpia y eficiente de utilizar el combustible. El combustible utilizado puede ser gas natural, petróleo, diesel, propano, madera, bassage, carbón, etc. Funciona con un principio muy simple, es decir, el combustible se usa para generar electricidad y esta electricidad produce calor y este calor se usa para hervir agua para producir vapor, para la calefacción de espacios e incluso en la refrigeración de edificios.
En una central eléctrica convencional , el combustible se quema en una caldera, que a su vez produce vapor a alta presión. Este vapor de alta presión se utiliza para impulsar una tribuna, que a su vez está conectada a un alternador y, por lo tanto, acciona un alternador para producir energía eléctrica.
El vapor de escape se envía luego al condensador, donde se enfría y se convierte en agua y, por lo tanto, regresa a la caldera para producir más energía eléctrica. La eficiencia de esta central eléctrica convencional es solo del 35%. En la planta de cogeneración, el vapor de baja presión proveniente de la turbina no se condensa para formar agua, sino que se utiliza para calentar o enfriar en edificios y fábricas, ya que este vapor de baja presión de la turbina tiene alta energía térmica.
La planta de cogeneración tiene una alta eficiencia de alrededor del 80 – 90%. En India, el potencial de generación de energía a partir de plantas de cogeneración es de más de 20.000 MW. La primera planta de cogeneración comercial fue construida y diseñada por Thomas Edison en Nueva York en el año 1882.
Como se muestra en el diagrama anterior, en la central eléctrica tradicional, cuando damos combustible como entrada obtenemos energía eléctrica y pérdidas como salida, pero en el caso de la cogeneración con combustible como entrada, la salida es energía eléctrica, calor o energía térmica y pérdidas. 
En la central convencional, con el 100% de entrada de energía, solo se usa el 45% de la energía y el resto se desperdicia el 55%, pero con la cogeneración, la energía total utilizada es del 80% y la energía desperdiciada es solo del 20%. Significa que con la cogeneración la utilización de combustible es más eficiente y optimizada y, por lo tanto, más económica.
Indice de contenidos
Necesidad de cogeneración
- La cogeneración ayuda a mejorar la eficiencia de la planta.
- La cogeneración reduce las emisiones atmosféricas de material particulado, óxidos nitrosos, dióxido de azufre, mercurio y dióxido de carbono, que de otro modo provocarían el efecto invernadero.
- Reduce el costo de producción y mejora la productividad.
- El sistema de cogeneración ayuda a ahorrar consumo de agua y costes de agua.
- El sistema de cogeneración es más económico en comparación con la central eléctrica convencional.
Tipos de centrales eléctricas de cogeneración
En un sistema típico de planta combinada de calor y energía hay una turbina de vapor o gas que toma vapor y acciona un alternador. También se instala un intercambiador de calor residual en la planta de cogeneración, que recupera el exceso de calor o gas de escape del generador eléctrico para a su vez generar vapor o agua caliente.
Existen básicamente dos tipos de centrales de cogeneración, como:
- Planta de energía de ciclo superior
- Planta de energía de ciclo de fondo
Planta de energía de ciclo superior
En este tipo de planta combinada de calor y energía, primero se genera electricidad y luego se utiliza el vapor residual o de escape para calentar el agua o el edificio. Básicamente, existen cuatro tipos de ciclos de cobertura.
- Planta de cogeneración de coberturas de ciclo combinado: en este tipo de plantas, el combustible se quema primero en una caldera de vapor . El vapor así producido en una caldera se utiliza para impulsar la turbina y, por tanto, el generador síncrono que a su vez produce energía eléctrica. El escape de esta turbina se puede utilizar para proporcionar calor utilizable o se puede enviar a un sistema de recuperación de calor para generar vapor, que puede utilizarse para impulsar una turbina de vapor secundaria.
- Planta de cogeneración de turbina de vapor: en esta planta se quema el combustible para producir vapor, que genera energía. El vapor de escape se utiliza luego como vapor de proceso a baja presión para calentar agua con diversos fines.
- Planta de cogeneración de cobertura de turbina de agua: en este tipo de planta de cogeneración se hace pasar una camisa de agua de refrigeración a través de un sistema de recuperación de calor para generar vapor o agua caliente para la calefacción de espacios.
- Planta de cogeneración de cogeneración de turbinas de gas: en esta planta de cogeneración se utiliza una turbina de gas natural para impulsar un generador síncrono para producir electricidad. El gas de escape se envía a una caldera de recuperación de calor donde se utiliza para convertir agua en vapor o para generar calor utilizable para fines de calefacción.
Planta de energía de ciclo de fondo
Como su nombre lo indica, el ciclo de tope es exactamente opuesto al ciclo de topping. En este tipo de planta de cogeneración, el exceso de calor de un proceso de fabricación se utiliza para generar vapor, y este vapor se utiliza para generar energía eléctrica. En este tipo de ciclo no se requiere combustible adicional para producir electricidad, ya que el combustible ya se quema en el proceso de producción.
Configuración de Planta de Cogeneración
- Turbina de gas Combina plantas de energía térmica que utilizan el calor residual de los gases de combustión que emergen de las turbinas de gas.
- Turbina de vapor Combine plantas de energía térmica que utilizan el sistema de calefacción como condensador de vapor de chorro para la turbina de vapor.
- Las pilas de combustible de carbonato fundido tienen un escape caliente, muy adecuado para calentar.
- Centrales eléctricas de ciclo combinado adaptadas para Combine Heat and Power .
