La energía no se crea ni se destruye, sino que se transforma: esta es una de las leyes fundamentales de la física. La generación de electricidad consiste, precisamente, en transformar distintas formas de energía en energía eléctrica. En este proceso, se intenta optimizar la eficiencia, es decir, maximizar la cantidad de energía que se transforma provechosamente reduciendo, al mismo tiempo, la proporción que se desperdicia. En este sentido, la cogeneración se presenta como una solución muy eficaz. ¿Qué significa cogeneración? La cogeneración es el proceso que permite la producción simultánea y la utilización con fines prácticos de energía eléctrica y energía térmica (es decir, calor). En una central termoeléctrica, la energía química de un combustible se convierte en calor mediante la combustión. Este calor se utiliza para calentar agua y producir vapor, que acciona una turbina. La energía térmica se transforma así en energía cinética, es decir, en movimiento, que a su vez produce electricidad a través de un generador. Sin embargo, solo una parte del calor producido por la combustión se transforma en electricidad, mientras que otra parte se pierde en el medioambiente: en promedio, el porcentaje de energía térmica que se transforma realmente en electricidad oscila, solamente, entre el 30 % y el 55 %. La cogeneración consiste en recuperar este calor y utilizarlo para calentar espacios o agua: de este modo, el rendimiento energético global alcanza porcentajes de entre el 65 % y el 90 %. ¿En qué sectores puede aplicarse la cogeneración? Las plantas de cogeneración pueden aplicarse a centrales térmicas, pero suelen instalarse directamente en instalaciones con un generador eléctrico autónomo, es decir, forman parte de la generación distribuida, que es la capacidad del consumidor de obtener energía sin tomarla de la red. Las instalaciones pueden ser residenciales o, más a menudo, comerciales o industriales, como hoteles, fábricas y centros comerciales. La producción combinada de calor y electricidad (PCCE) es más conveniente en contextos con una gran demanda de electricidad o calor, por ejemplo en las industrias alimentaria, papelera y cerámica. En estos casos se puede recurrir a empresas especializadas (como Enel X, la empresa del Grupo Enel que se ocupa de soluciones tecnológicas de alto valor añadido), que ofrecen a los clientes asesoramiento especializado, tanto desde el punto de vista técnico como en lo que respecta al proceso de autorización, proponiendo contratos ventajosos y acompañándoles en todos los pasos, desde la evaluación inicial hasta la puesta en marcha y el mantenimiento de la planta. Las ventajas de la cogeneración La cogeneración tiene muchas ventajas: mayor eficiencia energética: gracias al uso del calor, el proceso de combustión desperdicia menos energía y, por tanto, es más eficiente; ahorro de costes: el aumento de la eficiencia reduce la cantidad de combustible necesario para la calefacción. El ahorro puede llegar al 30 %; menor impacto ambiental: utilizar menos combustible también reduce las emisiones de gases de efecto invernadero y otros contaminantes; generación distribuida: una central de cogeneración cerca del lugar donde se consumen la electricidad y el calor, en el contexto de la generación distribuida, permite al consumidor independizarse (total o parcialmente) de la red eléctrica. De este modo, también se evitan las pérdidas, aunque ligeras, de electricidad que se producen a lo largo de las redes de transporte y distribución, con la consiguiente ventaja adicional en términos de eficiencia; incentivos económicos: en varios países, las centrales de cogeneración son objeto de incentivos por su contribución a la eficiencia energética y la sostenibilidad medioambiental. ¿Cómo funcionan las plantas? Un sistema de cogeneración es una central termoeléctrica en la que el calor de la turbina se recupera mediante un intercambiador de calor, es decir, un dispositivo utilizado para producir agua caliente o vapor. En algunos sistemas de cogeneración, la turbina puede ser sustituida por máquinas diferentes pero con la misma finalidad: por ejemplo, turbogeneradores ORC (Organic Rankine Cycle), que utilizan un fluido más denso en lugar de vapor, o motores de combustión interna, similares a los de los automóviles, que se utilizan sobre todo en las centrales de cogeneración de pequeña escala instaladas directamente en los locales de los consumidores. Sin embargo, el principio general de funcionamiento sigue siendo el mismo. Las instalaciones se clasifican en función de su eficiencia, es decir, del ahorro de energía que permiten: este es el punto de referencia con respecto al cual se definen los aspectos reglamentarios y, en particular, se evalúan los incentivos. No existe un umbral unívoco para definir la cogeneración de alta eficiencia: el valor depende de las normas de cada país. En la Unión Europea, la Directiva 2004/8/CE del 11 de febrero de 2004 establece que una unidad de cogeneración de más de 1 MW se define como de alta eficiencia si el ahorro de energía primaria en comparación con la suma de la generación separada de electricidad y calefacción es de al menos el 10 %; para las plantas más pequeñas, solo se exige un ahorro. Fuentes de energía de los sistemas de cogeneración Una central de cogeneración puede alimentarse con distintos combustibles, que pueden ser sólidos, líquidos o gaseosos, procedentes de fuentes renovables o no renovables. Los más comunes son: fuentes fósiles: gas natural (metano), GLP (gas licuado de petróleo), fueloil, carbón; biomasa: residuos agrícolas y forestales, derivados de la madera; aceite vegetal (o vegoil), es decir, fueloil obtenido a partir de residuos vegetales; gas de síntesis (o syngas), es decir, mezclas artificiales de gases, principalmente monóxido de carbono e hidrógeno; biogás (mezclas de gases procedentes de residuos orgánicos vegetales o animales). Una nueva frontera de la innovación, especialmente adecuada para plantas muy pequeñas, es el uso de pilas de combustible: dispositivos que generan electricidad y calor a partir de reacciones químicas en contenedores especiales (las «pilas»). El combustible utilizado es, principalmente, hidrógeno, que se obtiene por electrólisis a partir del agua. En el futuro, se espera que las pilas de combustible desempeñen un papel cada vez más destacado en los sistemas combinados de calor y electricidad. Alternativamente, el hidrógeno puede utilizarse, además de otros gases, para alimentar directamente una planta de cogeneración normal, y también se han desarrollado sistemas de hidrógeno puro. Para garantizar una verdadera sostenibilidad, la producción de hidrógeno debe llevarse a cabo con equipos alimentados por electricidad generada a partir de fuentes renovables (el llamado hidrógeno verde). Además de estos combustibles, un sistema de cogeneración puede combinarse con una planta solar. En estos casos, no se trata de energía fotovoltaica (generar electricidad directamente a partir de la luz solar), sino de energía solar térmica, que consiste en utilizar el calor solar para generar vapor –como en las centrales termoeléctricas– con el que producir electricidad mediante un generador. Un área muy especial de la cogeneración es la calefacción urbana geotérmica. En este caso, el sistema no se instala en un cliente particular, sino en una central geotérmica. El calor de las profundidades de la tierra se utiliza para generar electricidad y el resto para calentar agua, que luego se distribuye por tuberías a los edificios de las zonas vecinas para suministrar calefacción. Evidentemente, cuando la fuente de energía de un sistema de cogeneración es renovable, el impacto medioambiental global se reduce aún más, pero independientemente del combustible utilizado, la cogeneración sigue siendo una herramienta útil para la eficiencia energética y, por tanto, la sostenibilidad. Trigeneración Una variante de la cogeneración es la trigeneración. En este caso, la energía se produce de tres formas distintas: además de electricidad y calor, se añade energía frigorífica, con la que enfriar agua o refrigerar habitaciones. La trigeneración, que puede utilizar los mismos combustibles que la cogeneración normal, es adecuada para consumidores privados y, sobre todo, para grandes instalaciones como fábricas. También en este caso, las empresas especializadas, como Enel X, ofrecen contratos subvencionados con paquetes que incluyen todos los trámites técnicos y administrativos (incluidos los procedimientos para obtener incentivos, cuando estén previstos). Técnicamente, el funcionamiento es similar al de la cogeneración, con un añadido: también se incluye en el sistema un refrigerador de absorción, es decir, un aparato que utiliza parte del calor recuperado con los intercambiadores para generar energía frigorífica. En realidad, se abusa del lenguaje cuando se habla de energía frigorífica: la energía es una magnitud física equivalente al calor, y si se suministra a un cuerpo no puede por sí misma enfriarlo, sino solo calentarlo. La técnica utilizada en este caso es la del ciclo de refrigeración: un líquido refrigerante especial se mantiene a baja presión para que pueda evaporarse incluso a bajas temperaturas, absorbiendo así el calor del agua que hay que enfriar y disminuyendo de esta manera su temperatura. El agua fría obtenida de este modo, se utiliza después, directa o indirectamente, para hacer funcionar el sistema de aire acondicionado. Para funcionar (como ocurre también con los frigoríficos normales), un ciclo de refrigeración necesita energía: en el caso de la trigeneración, es precisamente la que procede del calor residual de la combustión. La gran importancia de la trigeneración reside precisamente en utilizar las leyes de la física para canalizar las transformaciones energéticas de la forma más rentable y eficiente posible.
