La cogeneración bajo lupa.
Analizamos sus ventajas e inconvenientes.
Quizás ya sepas que la cogeneración es un proceso en el que se producen, simultáneamente, energía eléctrica y energía térmica útil, pero ¿en qué consiste? ¿qué tiene de especial? ¿por qué se ha hablado tanto de ella en los últimos tiempos? Lo cierto es que es un proceso de alta eficiencia cuyo objetivo es obtener el máximo ahorro de energía primaria, y esto tiene una gran importancia, aunque, como veremos, no siempre es posible lograrlo.
Y ¿por qué reducir la energía primaria? ¿no basta con reducir la energía final? En primer lugar, es importante saber diferenciarlas: La energía primaria es aquella que proviene directamente de una fuente de energía, sea renovable o sea fósil, presente en la naturaleza; mientras que la energía final es la que consumimos en nuestros hogares, edificios terciarios, industrias… En definitiva, la energía final es la que consumimos tras transformar y transportar la energía primaria. En todos estos procesos de conversión existen pérdidas, por lo que una reducción en energía primaria supone un mayor ahorro de energía (y de emisiones asociadas) que la misma reducción de energía final.
¿Cómo funciona una instalación de cogeneración?
Lo que hace un sistema de cogeneración es transformar un combustible, utilizando un elemento motor (alternador o turbina) y un sistema de aprovechamiento de calor, para generar energía eléctrica y energía térmica útil en el mismo lugar donde se demanda esa energía, por ejemplo, un edificio o una determinada industria.
De este modo, se reducen las pérdidas asociadas al transporte de la electricidad desde una central eléctrica convencional hasta el lugar de consumo. Respecto a la energía térmica, sin embargo, cogeneración aumenta el combustible consumido localmente, que anteriormente se transformaba en energía térmica útil gracias a la caldera, y que ahora se transforma además de en calor, en electricidad, gracias a la cogeneración. Sin embargo, el total de energía primaria consumida se reduce, y también el CO2 emitido a la atmósfera. ¿Cómo es posible?
En los siguientes esquemas comprobarás cómo, para consumir la misma energía eléctrica y la misma energía térmica, necesitamos menos cantidad de energía primaria con el sistema de cogeneración.
En una situación normal, donde consumimos electricidad de la red eléctrica y calor gracias a una caldera:
Si instalamos un sistema de cogeneración:
Como podemos observar, la cogeneración supondría un ahorro de energía primaria (y emisiones). En este caso, de un 12%.
Entonces, ¿siempre es recomendable la cogeneración?
A pesar de sus ventajas, la cogeneración no siempre es una opción recomendable. La clave para saber si debemos usarla está en la energía térmica. La cogeneración debe satisfacer, sin superar, una demanda de calor económicamente justificable. Esto significa que debe ser una demanda térmica que cubriríamos con otro tipo de sistema si no utilizáramos la cogeneración.
De este modo nos aseguramos de que el sistema sea realmente más eficiente que su alternativa convencional y que sea económicamente viable. Pensemos que estamos aumentando el consumo de combustible para producir electricidad in situ, lo que conlleva una gran producción térmica que, de no ser utilizada, se traduciría en pérdidas en forma de calor, por lo que haber recurrido a la cogeneración habría sido un error. Es más, los sistemas actuales están automatizados y, en esos casos, ni siquiera se pondría en funcionamiento el sistema, por lo que amortizar la inversión sería extremadamente difícil.
Por este motivo, es importante conocer nuestra demanda térmica a lo largo de todo el año y fijarnos especialmente en los meses con menor necesidad de energía térmica para hacer un buen dimensionamiento de nuestra instalación de cogeneración, así como un buen estudio de viabilidad técnico-económica.
Así pues, los consumidores susceptibles de aprovechar la cogeneración son aquellos con grandes necesidades térmicas, como por ejemplo edificios con piscinas climatizadas o lavanderías. Estas últimas, necesitan vapor a altas presiones y temperaturas y, de no aprovechar el calor residual con la cogeneración, tendrían muchas pérdidas tanto térmicas como económicas: Cada kWh que se desperdicia, se traduce en euros no aprovechados.
Tipos de cogeneración
Existen numerosos tipos de sistemas de cogeneración. Podemos elegir un sistema con alternador, que utilice como combustible gas natural, gasóleo o fuelóleo para producir electricidad, o bien un sistema con turbina: Turbina de gas, turbina de vapor o ciclo combinado. Cada tecnología es diferente.
Una tecnología cada vez más en auge es la micro cogeneración: Así se conoce a los sistemas con una potencia inferior a los 50 kW, que se vienen implantando con éxito en el sector terciario, aportando prestaciones energéticamente atractivas y rendimientos competitivos a la hora de producir calefacción y ACS. Estos sistemas ofrecen beneficios como la disponibilidad (garantiza el suministro energético, pudiendo funcionar como sistemas de emergencia) y la ocupación de un menor espacio en comparación con sistemas convencionales o con la energía solar térmica, algo muy relevante en edificios terciarios como hoteles, donde cada metro cuadrado es muy valioso.
Tantas son sus ventajas que el Documento Básico HE para el Ahorro de Energía, ofrece la opción de optar por un sistema de cogeneración, o por otro sistema renovable, para sustituir la exigencia de la contribución solar mínima en el aporte de Agua Caliente Sanitaria. Esto demuestra la gran relevancia de los sistemas de cogeneración en nuestros días, que incluso nuestra normativa considera al mismo nivel que un sistema renovable, a pesar de utilizar combustibles fósiles, debido a su alta eficiencia.
La cogeneración no ha dejado de mejorar tecnológicamente. En la actualidad, no sólo es capaz de producir calor y electricidad, sino que, gracias a añadir a la instalación un ciclo de absorción, también es capaz de producir frío. Esto es lo que se conoce como trigeneración, y suele utilizarse en edificios terciarios donde puede necesitarse a la vez ACS, calefacción y refrigeración.
¿Por qué ha sido tan promovida la cogeneración? ¿La cogeneración es sostenible?
Ya hemos hablado de las ventajas que tiene la cogeneración, pero es importante destacar que estas ventajas se presentan en comparación con las centrales térmicas convencionales. Un sistema de cogeneración puede alcanzar una eficiencia mucho mayor que estas centrales, por lo que, si las sustituimos, reduciremos los recursos necesarios para cubrir la misma demanda de energía (electricidad y calor), es decir, como hemos visto, reduciríamos el consumo de energía primaria.
Como consecuencia, también se reducen las emisiones totales de CO2 del proceso (desde la producción de energía, pasando por el transporte y llegando hasta el consumo final). Además, también se reducen los costes energéticos y aumentan la seguridad y la calidad del suministro eléctrico.
Estos beneficios son tienen gran relevancia porque favorecen el cumplimiento de objetivos en materia de energía, tanto de España como de la Unión Europea. Ambas instituciones se han comprometido a reducir su consumo de energía y sus emisiones en los próximos años, con objetivos a 2030 y a 2050.
La UE, cuyo objetivo es reducir, al menos, un 32% el consumo de energía para el 2030, demanda a cada estado miembro la elaboración de un Plan Nacional Integrado de Energía y Clima (PNIEC), así como una Estrategia de Bajas Emisiones a Largo Plazo. En este sentido, se han identificado oportunidades como las energías renovables, la seguridad y la eficiencia energéticas (por lo que la cogeneración es de gran ayuda).
España presentaba en 2019 su propio PNIEC, marcando como objetivo la reducción de un 39% del consumo de energía primaria, y una reducción de la dependencia energética del país, de un 74% a un 59%, objetivos que la cogeneración ayudaría a cumplir.
Por eso existen normativas que fomentan las tecnologías que ayudan a cumplir los objetivos, como es el caso de las energías renovables, o sistemas de alta eficiencia como la cogeneración. Desde la Unión Europea incluso se han creado fondos de inversión específicamente para la apoyar la cogeneración (1,7 M€ en 2015).
Sin embargo, si comparásemos la producción de energía in situ mediante fuentes renovables con la cogeneración, las renovables nos ayudarían mucho más a cumplir objetivos de sostenibilidad y ahorro de energía primaria. Frente a estas, la cogeneración solo puede aportar ciertas ventajas como el ahorro de espacio. De hecho, la cogeneración actualmente suele tener un precio más alto por kW instalado que, por ejemplo, la energía fotovoltaica. Así que, a pesar de ser una tecnología ventajosa, no es la opción más sostenible. De hecho, aunque sea una mejor opción (medioambientalmente) que otras fuentes de energía convencionales, no podemos considerarla una fuente renovable ni sostenible, ya que su uso sigue contaminando, aunque en menor medida, el medio ambiente.
Conclusión
La cogeneración presenta numerosas ventajas en comparación con el tradicional uso de centrales eléctricas convencionales unido al uso de calderas en los edificios o industrias. Son sistemas de alta eficiencia que favorecen la reducción del consumo de energía primaria, de emisiones y de la dependencia energética. Por ello son sistemas altamente fomentados por los organismos competentes de nuestro entorno.
Sin embargo, para poder obtener estas ventajas y que, además, sea una instalación útil y económicamente viable para el consumidor, es necesario estudiar cada caso, ya que, si no existe una demanda de calor económicamente justificable, no debemos optar por la cogeneración.
Por otro lado, estos sistemas siguen necesitando de los combustibles fósiles, y siguen emitiendo gases contaminantes, por lo que, aunque la cogeneración pueda usarse estratégicamente a corto plazo para sustituir a otros sistemas más contaminantes, no son una solución para un futuro sostenible.
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