Cogeneración también se llama la combinación de calor y energía o combinar el calor y la energía. Como su nombre lo indica, la cogeneración funciona bajo 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, fiable, 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 utiliza para generar electricidad y esta electricidad produce calor y este calor se utiliza para hervir agua para producir vaporpara calentar el espacio e incluso para enfriar los edificios. En la calefacción convencional… planta de energíael 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 impulsar un alternador para producir energía eléctrica.
El vapor de escape se envía entonces al condensador, donde se enfría y se convierte en agua y por lo tanto vuelve a la caldera para producir más energía eléctrica. La eficiencia de esta planta de energía convencional es sólo del 35%. En planta de cogeneración el vapor de baja presión que sale 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 una alta energía térmica. El planta de cogeneración tiene una alta eficiencia de alrededor del 80 90%. En la India, el potencial de generación de energía de planta de cogeneración es 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 planta de energíacuando 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 una central eléctrica convencional, con una entrada de energía del 100%, sólo se utiliza el 45% de la energía y el resto se desperdicia, pero con la cogeneración, la energía total utilizada es del 80% y la energía desperdiciada es sólo del 20%. Esto significa que con la cogeneración la utilización del combustible es más eficiente y optimizada y por lo tanto más económica.
Necesidad de Cogeneración
- La cogeneración ayuda a mejorar la eficiencia de la planta.
- La cogeneración reduce las emisiones atmosféricas de partículas, óxidos de nitrógeno, dióxido de azufre, mercurio y dióxido de carbono que, de otro modo, producirían el efecto invernadero.
- Reduce el costo de producción y mejora la productividad.
- El sistema de cogeneración ayuda a ahorrar el consumo y los costos del agua.
- El sistema de cogeneración es más económico en comparación con la central eléctrica convencional.
Tipos de centrales de cogeneración
En un sistema típico de planta combinada de calor y energía hay una vapor o turbina de gas que toma vapor y acciona un alternador. También se instala un intercambiador de calor residual en la planta de cogeneración, que recupera el calor sobrante o los gases de escape del generador eléctrico para generar a su vez vapor o agua caliente.
Básicamente hay dos tipos de plantas de cogeneración, tales como…
- Planta de energía de ciclo superior
- La planta de energía de ciclo de fondo
Planta de energía de ciclo superior
En este tipo de central de cogeneración se genera primero electricidad y luego los residuos o el vapor de escape se utilizan para calentar el agua o el edificio. Hay básicamente cuatro tipos de ciclos de cobertura.
- Planta de cogeneración de ciclo combinado… En este tipo de planta el combustible se quema primero en un caldera de vapor. El vapor así producido en una caldera se utiliza para accionar la turbina y por lo tanto generador síncrono que a su vez produce energía eléctrica. Los gases de escape de esta turbina pueden utilizarse para proporcionar calor utilizable, o pueden enviarse a un sistema de recuperación de calor para generar vapor, que puede utilizarse más adelante para accionar una turbina de vapor secundaria.
- La planta de CHP con turbinas de vapor… En esto el combustible se quema para producir vapor, que genera energía. El vapor de escape se utiliza luego como vapor de proceso de baja presión para calentar el agua con diversos fines.
- La turbina de agua que cubre la planta CHP… En este tipo de planta de cogeneración, se hace pasar una camisa de agua de refrigeración por un sistema de recuperación de calor para generar vapor o agua caliente para la calefacción del espacio.
- La turbina de gas que cubre la planta CHP… En esta planta de topping 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 el agua en vapor, o para hacer calor utilizable para fines de calefacción.
Planta de Energía de Ciclo de Fondo
Como su nombre lo indica, el ciclo de fondo es exactamente opuesto al ciclo de arriba. 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 usa para generar energía eléctrica. En este tipo de ciclo no se requiere combustible extra para producir electricidad, ya que el combustible ya se quema en el proceso de producción.
Configuración de la planta de cogeneración
- Turbina de gas Combina plantas de energía térmica que utiliza el calor residual de los gases de combustión que salen de las turbinas de gas.
- Turbina de vapor Combina las plantas de energía térmica que utilizan el sistema de calefacción como condensador de vapor de chorro para la turbina de vapor.
- Las células de combustible de carbonato fundido tienen un escape caliente, muy adecuado para la calefacción.
- Las centrales de ciclo combinado adaptadas para Combinar el calor y la energía.
