Qué es la Titulo Microcogeneración? Empresa/Evento

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1 Qué es la Titulo Microcogeneración? Presentación Empresa/Evento Seminario de Gestión Ambiental El gas natural avanza: soluciones en microcogeneración y en polígonos industriales

2 Índice 1 Situación energética actual 2 Microcogeneración 3 Tecnologías utilizadas en la microcogeneración 4 Potencial de aplicación 5 Conclusiones 2

3 1 Situación energética actual La necesidad de cambio A nivel mundial Consumo energético en aumento Rápido desarrollo de países muy poblados como China, India, Necesidad de incrementar el uso de energías renovables y tecnologías eficientes. A nivel nacional: Producción de energía eléctrica basada en grandes centrales de combustibles fósiles. La energía es transportada mediante una infraestructura de redes y subestaciones hasta los centros de consumo. En torno al 90% de la energía eléctrica en España se produce en grandes instalaciones de generación centralizada. Fuente: Sistema eléctrico español REE 3 3

4 1 Situación energética actual El sistema eléctrico en España Zonas de generación Puntos de consumo + Flujos de la red de transporte Balance generación media - demanda media (2008). Fuente: REE 4 4

5 2 Microcogeneración Microcogeneración Cogeneración: Producción simultánea de electricidad y calor útil a partir de la energía primaria contenida en un combustible. GASES 5% Gas Natural 65 SUMINISTRO CONVENCIONAL DE ENERGÍA E.P. Red Eléct. 95 Caldera convencional Calor 60 Rendimiento global= (60+30)/(65+95)=56% Edificio o industria Elect 30 GENERACIÓN 15-40% SUMINISTRO MEDIANTE COGENERACIÓN CONEXIÓN A LA RED ELÉCTRICA Combustible 100% Microcogeneración: Micro CHP CALOR 55-80% Sistemas de pequeña potencia. Generación energética en el punto de consumo (Generación distribuida) Gas Natural 100 Fuente: Besel Equipo cogeneración Elect 30 Calor 60 Rendimiento global= (60+30)/(100)=90% Edificio o industria Elect

6 2 Microcogeneración Límites de la microcogeneración Unidad de cogeneración con una potencia máxima inferior a los 50kWe. Fuente: RD 616/2007 sobre fomento de la cogeneración. RD 661/2007: Prima las instalaciones de cogeneración de menos de 500kWe (RD-ley 1/2012: Supresión de primas e incentivos para las nuevas instalaciones en régimen especial). Término empleado para denominar la cogeneración hasta 50 kw. El concepto se extiende habitualmente hasta la cogeneración de pequeña escala, que extiende dicha potencia hasta 1 MW. Fuente: COGEN España (Asociación española para la promoción de la Cogeneración), IDAE. Microcogeneración: Se considera microcogeneración las centrales que producen electricidad y calor con potencias eléctricas inferiores a 500kW. Fuente: Micropowereurope. Microcogeneración: Se considera microcogeneración a una central de cogeneración con potencia eléctrica comprendida entre 30 y 300kW. Fuente: 1 A ingenieros. Microcogeneración < 50kW. Minicogeneración: 50kW< P <100kW. Fuente: Endesa Bloque de viviendas (Reino Unido) La unidad EC Power proporciona 12kWe de los 13 kwe necesarios. Provee el 80% del ACS. Ahorro de 25 toneladas de CO 2 al año. 6 6

7 3 Tecnologías utilizadas en la microcogeneración Microturbinas ALTERNADOR COMPRESOR CÁMARA DE COMBUSTIÓN TURBINA DE GAS EGR El funcionamiento de una turbina de gas se basa en la ignición de un combustible en una cámara de combustión, dando lugar a una corriente de gases a alta temperatura, presión y velocidad que hace girar la turbina produciendo energía mecánica. A continuación, esta energía mecánica es transformada en energía eléctrica mediante un alternador. La corriente de gases restante aún conserva cierta presión y temperatura, por lo que se la hace pasar a través de un recuperador de calor, dispositivo capaz de aprovechar una parte de esta energía para, por ejemplo, precalentar algún fluido. 7 7

8 3 Tecnologías utilizadas en la microcogeneración Motor alternativo de combustión interna El principio de funcionamiento de un motor alternativo se basa en conseguir que los gases resultantes de un proceso de combustión empujen un émbolo o pistón, desplazándolo en el interior de un cilindro y haciendo girar un cigüeñal, obteniendo finalmente un movimiento de rotación. En función de cómo se produzca la ignición, se pueden dividir en: Motor Otto (gasolina) o de encendido provocado, en los que la combustión se inicia mediante una chispa. Motor diesel (gasóleo) o de encendido por compresión, en los que la compresión de la mezcla es suficiente para provocar su autoinflamación. La energía eléctrica se obtiene mediante un alternador acoplado directamente al eje del motor y la energía térmica, en forma de gases de escape y de agua caliente de los circuitos de refrigeración. Si el consumo es principalmente eléctrico, los motores de combustión interna ofrecen mejores prestaciones (mayor rendimiento), mientras que las turbinas de gas presentan muy buenas propiedades cuando la principal de las demandas es térmica. 8 8

9 3 Tecnologías utilizadas en la microcogeneración Motor Stirling Ecogen 4 pistones El motor Stirling, motor alternativo de combustión externa, se adapta a cualquier combustible o fuente de calor de alta temperatura. Su funcionamiento se basa en la tendencia de los gases a expandirse al calentarse y a comprimirse al enfriarse. Se fuerzan los gases internos a ciclos sucesivos de calentamiento y enfriamiento y por tanto de dilatación y contracción, produciendo con ello un movimiento mecánico del émbolo. Este movimiento se aprovecha para generar electricidad a través de un alternador. El fluido utilizado para mantener el foco frío se calienta durante el proceso, siendo a partir de este fluido caliente desde donde se obtiene la energía térmica. Estos motores son silenciosos y fiables. 9 9

10 3 Tecnologías utilizadas en la microcogeneración Pila de combustible Dispositivo electroquímico que convierte directamente la energía química contenida en un combustible en energía eléctrica, mediante una reacción en la que, generalmente, el hidrógeno cede electrones al oxígeno. De esta reacción se obtiene electricidad, siendo una fuente de energía exenta de emisiones contaminantes. Calor Fuente: Baxi-Roca. Innotech

11 3 Tecnologías utilizadas en la microcogeneración Tecnologías disponibles Tecnología Rto. eléctrico Rto. térmico Rto. total Carga mínima Tª Aprovechable (ºC) Ruido (db) Combustible Turbinas de gas 15-35% 40-59% 60-85% 75% Gas Natural Motores alternativos de combustión interna 25-45% 40-60% 70-85% 50% Gas, Diesel, Biocombustible Motor Stirling 17-50% 40-60% 70-90% 50% Todos Pila de combustible 35-55% 40-60% 70-90% sin límite muy bajo H 2 Las tecnologías que predominan actualmente son los motores alternativos de combustión interna y las microturbinas. Si el consumo es principalmente eléctrico, los Motores Alternativos de Combustión Interna y los Stirling son los más apropiados puesto que presentan unos rendimientos mayores. Las turbinas de gas presentan muy buenas propiedades cuando la principal demanda es térmica

12 4 Potencial de aplicación Potencial de aplicación Cogeneración Potencial tecnológico (MWe) Potencia instalada (MWe) Grado de penetración Grado de disponibilidad Industria % 46% Refino % 60% Residencial y Terciario % 97% Tratamiento y Valorización de residuos % 80% TOTAL % 68% Fuente: IDAE Existe un alto potencial no explotado de aplicación de la Microcogeneración en el sector residencial y terciario 12 12

13 4 Potencial de aplicación Criterio de viabilidad Se deben cumplir una serie de requisitos mínimos de funcionamiento que garanticen la amortización de los equipos en el menor tiempo posible. Horas de funcionamiento: el parámetro clave para la rentabilidad de las instalaciones de Microcogeneración es un número de horas de trabajo al año alto para lograr periodos cortos de amortización. Demanda eléctrica: Para instalaciones de baja potencia el autoconsumo de la energía eléctrica generada puede ser una opción rentable. Demanda térmica: Es recomendable que la instalación demande una cantidad de energía térmica que permita al sistema estar en funcionamiento un elevado número de horas al año. Allied Irish Bank 13 13

14 4 Potencial de aplicación Ventajas e inconvenientes de la microcogeneración Ventajas Inconvenientes Alta eficiencia Ahorro de energía primaria. Menor coste de la energía. Reducción de emisiones (GEI). Favorece la generación distribuida: Eliminación de pérdidas de transporte y la distribución. Reducción de la demanda de energía en la red. Descarga de las líneas del sistema eléctrico Mejora de la fiabilidad del suministro eléctrico en la zona. Posibilidad de suministro en zonas remotas. Mayor diseminación en la producción de energía eléctrica, por lo que un fallo de un grupo afecta en menor medida al conjunto. Incertidumbre en la política de precios y régimen de venta de la energía producida: condiciona el resultado económico del sistema de cogeneración. Coste y tramitación de conexión a la red eléctrica (instalación de protecciones, solicitud de puntos de conexión, instalación de contadores digitales). Elevado precio de equipos. Hostal Fontañan (León) (Cogeneración.) 14 14

15 4 Potencial de aplicación Ventajas e inconvenientes de la microcogeneración La Directiva 2010/31/UE de Eficiencia Energética en Edificios publicada el 19 de Mayo de 2010, considera la cogeneración como sistema de ahorro de energía al mismo nivel que renovables para instalaciones en edificios. La Microcogeneración es una alternativa de gran potencial para conseguir edificios de energía casi nula (Net zero energy buildings). Real Decreto 1699/2011, de 18 de noviembre (regula la conexión a red de instalaciones de producción de energía eléctrica de pequeña potencia), tiene como objetivo incrementar la eficiencia energética y mejorar la seguridad de abastecimiento mediante la creación de un marco para el fomento y desarrollo de la cogeneración de alta eficiencia de calor y electricidad basado en la demanda de calor útil y en el ahorro de energía primaria. Uno de los objetivos expresos citados en la misma, es la promoción de instalaciones de pequeño tamaño. Middletown House Nursing Home & Retirement Village (Irlanda) Unidad DACHS que entrega 5,5 kwe y 12,5 kwt. Sistema de condensación que extrae el calor de los gases de escape. Paneles solares para producción de ACS. Ahorro de 17 toneladas de CO 2 al año

16 5 Conclusiones Microcogeneración Producción simultánea de calor y electricidad en instalaciones de baja potencia. Favorece un modelo de generación distribuida. Tecnologías disponibles: Turbina de gas, Motores alternativos de combustión interna, Motor Stirling, Pilas de combustible. Potencial alto de aplicación en sector residencial y terciario. Actualmente, requiere un número elevado de horas de funcionamiento para reducir los plazos de amortización. Es una tecnología de alta eficiencia, con un gran potencial de aplicación para conseguir Edificios de Energía Casi Nula. Lace Housing Association (Reino Unido): 1 Unidad EC Power h/año kWhe kWht. Ahorro del 20% de emisiones de CO

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