Cogeneración
La cogeneración o calor y energía combinados ( CHP ) es el uso de un motor térmico [1] o central eléctrica para generar electricidad y calor útil al mismo tiempo.
La cogeneración es un uso más eficiente de combustible o calor, porque el calor que de otro modo se desperdiciaría en la generación de electricidad se destina a algún uso productivo. Las plantas combinadas de calor y energía (CHP) recuperan energía térmica que de otro modo se desperdiciaría para calefacción . Esto también se denomina calefacción urbana combinada de calor y electricidad. Las pequeñas plantas de cogeneración son un ejemplo de energía descentralizada . [2] El calor de subproducto a temperaturas moderadas (100–180 ° C, 212–356 ° F) también se puede usar en refrigeradores de absorción para enfriar.
El suministro de calor a alta temperatura impulsa primero un generador de turbina de gas o vapor . El calor residual de baja temperatura resultante se utiliza luego para calentar el agua o el espacio. A escalas más pequeñas (típicamente por debajo de 1 MW), se puede usar un motor de gas o un motor diesel .
La cogeneración se practicó en algunas de las primeras instalaciones de generación eléctrica. Antes de que las estaciones centrales distribuyeran energía, las industrias que generaban su propia energía usaban vapor de escape para calentar los procesos. Los grandes edificios de oficinas y apartamentos, hoteles y tiendas normalmente generaban su propia energía y utilizaban el vapor residual para calentar los edificios. Debido al alto costo de la energía que se adquirió temprano, estas operaciones de cogeneración continuaron durante muchos años después de que se dispuso de electricidad. [3]
Muchas industrias de procesos, como plantas químicas , refinerías de petróleo y fábricas de pulpa y papel , requieren grandes cantidades de calor de proceso para operaciones tales como reactores químicos , columnas de destilación, secadores de vapor y otros usos. Este calor, que generalmente se usa en forma de vapor, se puede generar a las presiones típicamente bajas que se usan en la calefacción, o se puede generar a una presión mucho más alta y pasar primero a través de una turbina para generar electricidad. En la turbina, la presión y la temperatura del vapor se reducen a medida que la energía interna del vapor se convierte en trabajo. El vapor de baja presión que sale de la turbina se puede utilizar para calentar el proceso.
Las turbinas de vapor en las centrales térmicas normalmente están diseñadas para ser alimentadas con vapor a alta presión, que sale de la turbina en un condensador que opera unos pocos grados por encima de la temperatura ambiente y a unos pocos milímetros de presión absoluta de mercurio. (Esto se llama turbina de condensación ). A todos los efectos prácticos, este vapor tiene una energía útil insignificante antes de condensarse. Las turbinas de vapor para cogeneración están diseñadas para extraer algo de vapor a presiones más bajas después de que ha pasado por varias etapas de la turbina, y el vapor no extraído pasa a través de la turbina a un condensador. En este caso, el vapor extraído provoca una pérdida de potencia mecánica.en las etapas posteriores de la turbina. O están diseñados, con o sin extracción, para el escape final a contrapresión (sin condensación). [5] [6] El vapor extraído o de escape se utiliza para calentar el proceso. El vapor en condiciones normales de calentamiento del proceso todavía tiene una cantidad considerable de entalpía que podría usarse para la generación de energía, por lo que la cogeneración tiene un costo de oportunidad.
