Ciclos de la cogeneración

La cogeneración se define como la producción simultánea de calor útil y electricidad a partir de un mismo combustible o fuente de energía primaria. Estos combustibles pueden ser de origen fósil (por ejemplo, gas natural, combustóleo, etc.), renovable (por ejemplo, residuos agrícolas y forestales, biogás, etc.) o incluso hidrógeno.

El principio fundamental de la cogeneración es la recuperación del calor residual producto de la combustión en una planta generadora de electricidad, el cual, de otra forma, hubiera sido liberado en el medio ambiente, desperdiciando con ello una parte importante de la energía todavía disponible. Esta energía, en la mayoría de los casos, puede ser todavía utilizada en diversos usos finales como calefacción de espacios, calentamiento de agua, así como otros procesos térmicos o de refrigeración que se encuentren cercanos a la planta de cogeneración.

Con cogeneración

Solo por el hecho de aprovechar el calor residual, proveniente de la planta generadora de electricidad, en otras aplicaciones térmicas, un proceso de cogeneración usualmente convierte 75 – 80% del combustible en energía útil, mientras que las plantas más modernas alcanzan hasta 90% o más. De aquí surge la importancia de la cogeneración en el contexto de una política de ahorro y uso eficiente de la energía, ya que a nivel mundial la eficiencia promedio en el caso de plantas de generación tradicionales a base de combustibles fósiles es de 35-37%, mientras que en las de ciclo combinado se alcanzan eficiencias de poco más del 50%.

Comparación del aprovechamiento de la energía primaria entre un sistema tradicional de generación de electricidad y un sistema de cogeneración

Sistema de cogeneración

Metodología y criterios de cogeneración eficiente

La Cogeneración Eficiente se define como la generación de energía eléctrica conforme a lo establecido en la fracción II del artículo 36 de la Ley del Servicio Público de Energía Eléctrica (LSPEE), siempre que el proceso tenga una eficiencia superior a la mínima establecida por la Comisión Reguladora de Energía (CRE). Para definir si un sistema de cogeneración es eficiente, la CRE elaboró una "Metodología para el cálculo de la eficiencia de los sistemas de cogeneración de energía eléctrica y criterios para determinar la "Cogeneración Eficiente." (Publicado en el DOF del 22 de febrero del 2011).

Con base en esta Metodología, se prevé como elementos necesarios para determinar si un sistema de Cogeneración es considerado como un sistema de Cogeneración Eficiente, los siguientes:

• La energía eléctrica neta generada en un sistema durante un año (E).

• La energía térmica neta o el calor útil generado en un sistema y empleado en un proceso productivo durante un año (H).

• El combustible fósil empleado en un sistema durante un año (F).

Convencionalmente, la eficiencia global de un sistema de Cogeneración se determina como la relación entre la suma de la energía generada (eléctrica + térmica) y la energía primaria contenida en el combustible utilizado. Sin embargo, la CRE determinó que para hacer de la eficiencia un criterio más robusto, más allá de medir la eficiencia global, se debía comparar la eficiencia de un sistema de Cogeneración contra la de un sistema convencional de generación de energía eléctrica que opera de manera eficiente; es decir, el criterio mínimo de eficiencia establecido por la CRE se calcula como la energía eléctrica adicional que se genera en un sistema de Cogeneración a partir de la misma cantidad de combustible que se utilizaría en un sistema convencional eficiente.

El criterio de eficiencia mínima aumenta de acuerdo con la capacidad instalada del sistema como se muestra a continuación:

Criterios de eficiencia mínima establecidos por la CRE para determinar a la cogeneración eficiente

Capacidad del Sistema	nmin %
0.03 < Capacidad MW <0.5	5
0.5 < Capacidad MW <30	10
30 < Capacidad MW <100	15
Capacidad MW >100	20

Fuente: CRE

Para los Sistemas con capacidad igual o menor a 30 MW, instalados a una altura superior a 1,500 metros sobre el nivel del mar, además del uso de motores de combustión interna o con turbinas de gas, el requerimiento de eficiencia mínima será el siguiente:

Criterios de eficiencia mínima establecidos por la CRE para determinar a la cogeneración eficiente con una capacidad menor o igual a 30 MW

Capacidad del Sistema	nmin %
0.03 < Capacidad MW <0.5	2
0.5 < Capacidad MW <30	5

Fuente: CRE

Es importante mencionar que esta Metodología es aplicable a los sistemas de cogeneración que pretenden ser considerados como de Cogeneración Eficiente, salvo las siguientes excepciones, las cuales recibirán los beneficios aplicables a la Cogeneración Eficiente sin tener que cumplir con lo previsto en dicha Metodología:

• Los Sistemas con capacidad total instalada menor o igual a 30 kW.

• Los Sistemas que utilicen para la generación de electricidad la energía térmica no aprovechada en el proceso, o bien, los combustibles generados en el proceso y no requieran para ello del uso adicional de algún combustible fósil. Esta exención no aplica a los procesos de la industria petrolera.

Ejemplo de la cogeneración en México: En marcha la Primera Planta en México de Cogeneración a partir de Biogás

El gobernador de Guanajuato, Juan Manuel Oliva Ramírez y el Secretario de Energía, José Antonio Meade Kuribreña, pusieron en marcha la Primera Planta en México de Cogeneración a partir de Biogás en la Planta Municipal de Tratamiento de Aguas Residuales de León. Con una inversión de la iniciativa privada por más de 23.4 millones de pesos, está planta única a nivel nacional en aprovechamiento de energía, hace historia y coloca a Guanajuato a la vanguardia en materia de sustentabilidad. Esta infraestructura consta de dos unidades moto-generadoras de gas con capacidad de 867 kilovatios en condiciones ISO y operará 7 mil horas por año, generando 12.13 gigavatios hora anuales. Acompañados también por el alcalde de León, Ricardo Sheffield Padilla, y el presidente del Consejo Directivo del Sistema de Agua Potable y Alcantarillado de León, Jorge Videgaray Verdad, el Mandatario Estatal puntualizó que los beneficios económicos de este nuevo esquema, representan más de 300 mil pesos mensuales que SAPAL utilizará para estudios y mejoras del proceso y conservación de las tarifas de saneamiento, así mismo, apoyará el suministro del 75 por ciento de la energía eléctrica de la planta de tratamiento. Además, con la planta de Cogeneración de Energía Eléctrica y Térmica a partir de Biogás, Guanajuato contribuye a disminuir los efectos del calentamiento global al inhibir la liberación a la atmósfera de gases de efecto invernadero, convirtiéndolos en una fuente sustentable de energía.