Cogeneración
La cogeneración o calor y energía combinados ( CHP ) es el uso de un motor térmico [1] o una 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 desperdiciado de la generación de electricidad se destina a algún uso productivo. Las plantas de cogeneración de calor y electricidad (CHP, por sus siglas en inglés) recuperan la energía térmica desperdiciada para calefacción . Esto también se llama calefacción urbana combinada de calor y energía. Las pequeñas plantas de cogeneración son un ejemplo de energía descentralizada . [2] El calor de subproductos 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 accionado por una turbina de gas o de vapor . El calor residual de baja temperatura resultante se utiliza luego para calentar agua o espacios. A escalas más pequeñas (normalmente por debajo de 1 MW), se puede utilizar un motor de gas o un motor diésel .
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 el vapor de escape para calentar procesos. Los grandes edificios de oficinas y departamentos, hoteles y tiendas comúnmente generaban su propia energía y usaban vapor residual para generar calor. Debido al alto costo de la energía comprada anticipadamente, estas operaciones de CHP continuaron durante muchos años después de que se dispusiera de electricidad. [3]
Muchas industrias de proceso, 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 calefacción, o se puede generar a presiones mucho más altas y pasar primero a través de una turbina para generar electricidad. En la turbina, la presión y la temperatura del vapor disminuyen 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 el calor de proceso.
Las turbinas de vapor en las centrales térmicas normalmente están diseñadas para alimentarse con vapor de alta presión, que sale de la turbina en un condensador que funciona unos pocos grados por encima de la temperatura ambiente y a una presión absoluta de unos pocos milímetros de mercurio. (Esto se llama turbina de condensación ). Para todos los propósitos 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 haber pasado por varias etapas de la turbina, y el vapor no extraído pasa por la turbina hasta un condensador. En este caso, el vapor extraído provoca una pérdida de potencia mecánica.en las etapas aguas abajo de la turbina. O están diseñados, con o sin extracción, para escape final a contrapresión (sin condensación). [5] [6] El vapor extraído o de escape se utiliza para calentar procesos. 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.
