Dossier Cogeneracion

8/3/2019 Dossier Cogeneracion

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C O G E N E R A C I NM I C R O - C O G E N E R A C I N

Y TR IG E N E R AC I N


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ndice

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Qu e s la Coge neracin?

Objetivos y ven tajas de la Cog enerac in

Sistemas de Cogene racin

- Plan tas con mo tores alterna tivos

- Plantas con turbinas de vapor

- Plantas con turbinas de ga s

Micro-cogeneracin

Unida de s de Micro-cog enerac in

- Motor de explosin

- Micro-turbinas

- Moto r S tirling

- Pila de combus tible

Qu es la Trige nerac in?

Esque mas de Trige neracin

Conclusin

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Cogeneracin

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La c oge neracin es el proce dimiento me diante e l

cua l se ob tiene simultnea me nte energa elc trica

y ene rga t rmica til (vap or, agua ca lien te s anitaria,

hielo, a gua fra, a ire fro, p or e jemp lo).

La gran ventaja de la cogeneracin es la eficiencia

energtica q ue s e p uede obtener, entendiendo por

tal la energa til que se obtiene sobre la energa

qu mica p rima ria terica de l combus tible utilizad o.

Al generar electricidad mediante una dinamo o

alternador, movidos por un motor trmico o una

turbina, e l ap rovechamiento de la energa qumica

de l combus tible es de l 25% al 40% solame nte, y el

resto debe disiparse en forma de calor. Con lacogeneracin se aprovecha una parte importante

de la energa trmica q ue no rmalmente se d isipara

en la a tmsfera.

Este procedimiento t iene aplicaciones tanto

indus triales com o e n ciertos ed ificios singulares e n

los que el calor pue de emplea rse pa ra calefacc in,

para refrige racin (mediante s istema s de absorcin)

y preparacin de agua caliente sanitaria como por

ejemplo grandes superficies de ventas, ciudades

univers itarias , hosp itales , e tc.

El ap rovechamien to de l ca lor res idua l que en otro

tipo d e instalacione s s lo s e e mplea pa rcialmente,

hace que el rendimiento de las instalaciones de

coge neracin s ea notableme nte sup erior; razn p or

la q ue a ctualmente s e e stn fome ntando e ste tipo

de instalaciones .

Qu e s la Cog ene rac in?

Mediante la

cogene racin se

obtiene energa

elctrica y

energa trmica


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Objetivos y ventajas

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La redu ccin d e los cos tos de ope racin a travs

de una mejor trans formacin y uso d e los materiales

energticos primarios, utilizando sistemas con

diseos eficientes, econmicos y que al mismo

tiempo garanticen la continuidad y calidad en los

servicios elctrico y trmico.

Objetivos

Las ventajas de la cogene racin s on las s iguientes :

Alta eficacia, lo que significa menor consumo de

combustible y menores emisiones de CO2 o de otrotipo y por ende, una contribucin al desarrollo

sostenible.

Significa menos p rdidas en la red e lc trica, d eb ido

a q ue las instalaciones sue len e star ms c erca de l

punto de consumo, facilitando as una generacin

mas distribuida.

Mayor competencia entre productores de electricidad,

debido a que la tecnologa de la cogeneracin

pe rmi te que en t ren en e l me rcado nuevos

competidores.

Oportunidad es de c reacin de nuevas emp resa s.

Fundamentalmente PYME, empresas en colaboracin

y otras frmulas de cooperacin entre partes

interesadas.(de la industria, la electricidad, la

tecnologa)

Ventajas

Significa me nos

p rdida s en la

red e lctrica y

menor consumo

de combus tible


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Motor alternativo


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S is t e mas d e co g e ne rac in

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Utilizan gas, gasleo o fuel-oil como combustible.

Son muy eficientes elctricamente.

El sistema de recuperacin trmica se disea en

funcin de los requisitos de la industria y en g ene ral

se bas an e n la produccin de vapor a b aja p res in

( h a s t a 1 0 b a r e s ) , a c e i t e t r m i c o y e n e l

ap rovech am iento de l circuito de alta tempe ratura

de l ag ua de refrige racin d el motor.

Son tamb in a de cuad as la p roduccin de fro po r

absorcin, bien a travs d el vapor gene rado con los

gases en mquinas de doble efecto, o utilizando

directamente el calor de l ag ua d e refrige racin e n

mq uinas de simple efec to.

Plantas con motores alterna tivos


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Turbina de Vapor

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En estos s istema s, la energa me cnica se p roduce

por la expansin del vapor de alta pres in procedente

de una calde ra convenciona l.

El uso de es ta turbina fue el primero en cogeneracin.

Actualmente su aplicac in ha quedado prcticamente

limitada como complemento pa ra ciclos combinados

o en ins ta laciones que uti l izan combustibles

res idua les , como b iomasa o res iduos que se

incineran.

La ap licac in conjunta de una turbina de ga s y una

turbina de vapor es lo que se denomina " Ciclo

Combinado".

Plantas con turbinas d e vap or


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Turbina de Gas

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En los s is temas con turbina de gas se quema

comb ustible e n un turbog ene rador, cediendo p arte

de su energa para producir energa mecnica.

Su rend imien to de conversin e s inferior al de los

motores alterna tivos , pero p rese ntan la ven taja d e

que pe rmiten una recuperac in fc il de l ca lor, que

se encue ntra conce ntrad o e n s u prctica totalidad

en sus ga ses de es cape , que es t a una tempe ratura

de unos 500C, idne a pa ra producir vapo r en un

gene rado r de recupe racin.

Plantas con turbinas de ga s


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Micro-cogeneracin

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La cogeneracin ha sido aplicada con xito en

med ias (> 100 kWe) y grande s p otencias (> 1.000

kWe). La tecnologa permite ahora ofrece r solucione s

a los peq ueos consum idores (< 100 kWe), lo que

abre interesantes oportunidades en los sectores

terciario y res ide nc ial.

Qu neces i tan los pequeos consumidores?

Facilida d de integ racin: ada ptacin al ed ificio

y a sus instalaciones .

Facilidad de uso: sencillez en operacin, ges tin

y mantenimiento.

S e g u r i d a d : c o m b u s t i b l e , e m i s i o n e s ,

electricidad.

Fiab ilida d: o pe racin libre de incidenc ias y

duradera.

Rentabilidad razonab le, p ero garantizada y fcil

de obtener.

Micro-cogeneracin


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Micro-cogeneracin

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Equipos de p eq uea potenc ia que integran: planta

de p otencia + generador elctrico + sistema de

recupe racin de calor res idua l.

Proporciona n e lec tricida d e n paralelo con la red o

en isla y tambin proporcionan calor en forma de

agua caliente (tsa lida = 50-95C).

Suelen p rese ntarse e n un encaps ulado preparado

para absorber los ruidos y las vibraciones producidas.

Incorporan un sistema de supervisin y control

electrnico que ga rantiza una ope racin s eg ura,

fiable y eficiente sin intervencin del usuario.

Tec no log as :

* Motor de explosin (motor alternativo de

comb us tin interna, MCIA).

* Micro-turbinas

* Motor Stirling

* Pila d e com bustible

* Turbinas de vap or

Caracters tica s gene rales

Se prese ntan en

un encap sulado

prepa rado para

ab sorber los

ruidos


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Unidades de Micro-cogeneracin

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Motor de Combustin Interna, Alternativo (MCIA),

de ciclo Otto (gas ) o Dies el (gas oil - biod ies el).

Origen:

* Motores d e automocin

* Motores industriales / ma rinos

* Des arrollos ad hoc

Gene radores AC sncronos / as ncronos .

Recup erac in d e calor (tip. 70-90C):

* Agua refrige racin

* Gases es cape* Generador

* Aceite lubricante

Potencias de sd e 5 kWe. Amplia g ama.

Rendimientos globa les en tre el 85 y el 95% (27-33%

elctrico y res to trmico).

Pueden integrar catalizador 3 vas / FAP.

Motores de explos in

Motor de

combustin

interna,

alterna tivo, de

ciclo Otto o diesel


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Microturbinas de rivad as de ge nerad ores auxiliares

de aviac in.

Modificadas para maximizar trabajo en el eje:

* Etapa s turbina

* Recupe rador de ca lor

Combustibles: GN, propano, biogas, gas residual,

ga soil, jet fuel.

G e n e r a d o r e s AC + e le c t r n ic a p o t e n c ia .

Refrige racin por aire. Recuperacin de calor de los

gases de escape (hasta 300C), incorporada oexterna.

Potencias d es de 30 kWe.

Rendimiento elctrico 27%.

R e n d i m i e n t o g l o b a l d e p e n d i e n t e d e T d e

recupe racin de calor.

Bajas emisiones de NOx.

Microturbinas

Microturbinas

de rivad as de

generadores

auxiliares de

aviacin


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MotoresStirling

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Motor alternativo de Combustin Externa. Adaptable

a cua lquier combu stible o fuen te de calor de a lta

temperatura.

El fluido de trab ajo es un g as que efec ta un c iclo

Stirling (es un ciclo termod inmico del motor Stirling

que busca ob tener e l mximo rendimiento) .

Su cic lo de trabajo se conforma mediante 2

transformaciones isocricas (calentamiento y

enfriamiento a volumen constante) y dos isotermas

(compres in y expa nsin a tempe ratura cons tante)

Existen distintas configuraciones y disposiciones

constructivas.

Silenciosos y fiables.

Motores Stirling

Motor a lterna tivo

de Combustin

Externa.

Ada ptab le a

cualquier

combustible


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Una pila de combustible, tambin llamada clula o

celda de combus tible es un dispositivo e lectroqumico

de conversin de ene rga, es t diseada para pe rmitir

el reabastecimiento continuo de los reactivos

cons umidos ; es d ec ir, produce electricida d de una

fuente externa de combustible y de oxgeno.

Conversin electroqumica directa: Einterna ->

Electricidad

Alta eficiencia terica y emisiones potencialmente

nulas.

El proce so es exotrmico y nece sita refrige racin:

es posible cogenerar.

Requiere H2 que debe ser producido interna o

externamente.

Tecnologas cons ideradas para micro-cogene racin:

PEMFC - SOFC

Pilas d e combus tibles

Dispositivo

electroqumico

de conversin de

energa


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Trigeneracin

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Proce dimiento s imilar a la cog ene racin e n e l que

se produce fro, ad em s de ene rga e lc trica y calor,

tpicos de la cogene racin.

La combinac in de la cogeneracin con la ab sorcin

da lugar a la trigeneracin. La absorcin es un

proces o po r el que se puede obtene r fro a partir de

una fuente de calor.

El calor residual que se obtiene, es la suma del

producido por la ge nerac in de electricida d, ms el

sustrado de l proce so de refrige racin. Con lo que

se consigue m s cantidad d e calor aunque a menor

temperatura.

En la poca estival, la demanda de calor baja

cons ide rablem ente, p or lo q ue el calor producido

en los equipos de cogeneracin puede aprovecharse

para generar fro para el aira acondicionado necesa rio

en e sta p oca . De e sta forma se cons igue a p artir

de una energa p rima ria (ga s natural) tres tipos d e

energa, junto con un importante a horro econmico

y una buena alternativa para el medio ambiente.

Qu es la Trigene racin?

Combinando la

cogeneracin con

la ab sorcin d a

lugar a la

trigeneracin


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Trigeneracin

Cons iste en la c omb inac in de la Energa Solar Fotovoltaica , Solar

Trmica y o t ros t ipos de energ a para generar en tornos

autoabastecidos en cuanto a Agua Caliente Sanitaria (ACS),

Climatizacin (Fro/Calor) y electricidad pa ra su consumo en ge neral.


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Trigeneracin

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En el siguiente e sq uema s e m ues tra e l principio de

la trigeneracin, se observa que la refrigeracin

puede obtenerse d e dos mane ras distintas: a travs

de un s istema de a bsorcin (Fig. 1a), el cual requiere

de una fuente externa de calor para producir las

bajas temperaturas, o a travs de un sistema de

com pres in d e vap or (Fig. 1b ), el cua l requiere de

energa e lc trica pa ra e l mism o fin.

Esquemas de Trige ne rac in

Figura 1

Figura 2


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Conclusiones

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La Coge neracin s upone la producc in s imultnea

de ene rga mec nica y de ene rga trmica, partiendo

de una fuen te primaria d e ene rga.

La Cogeneracin no disminuye la demanda de

energa directa de un proceso, sino la cantidad de

energa primaria para satisfacerla, por su elevado

rendimiento energtico global.

La Cogeneracin modifica la estructura de costes

ene rgticos de l proces o p roductivo.

Ventajas p ara e l cog ene rador:

* Elevado rendimiento energ tico global (70%- 90%).

* Reporta beneficios econmicos por reduccin

de factura energtica , y aporta ingresos

adiciona les , por venta de excedentes e lctricos .

* Increm en ta la c omp etitivida d. Men or co ste

e s p e c f i c o p o r u n i d a d d e p r o d u c t o .

* Indep ende ncia total o parcial de l suminis tro

elctrico exterior. Garanta de suministro y

Fiab ilida d de l sistema.

* Posibilidad de empleo de combustibles

residuales o energas alternativas.

* Aporta b ene ficios financieros y fisca les. Altas

rentabilidades.

Conclusiones

La Coge nerac in

modifica la

es tructura de

costes

energticos


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