Ventajas del Ciclo Combinado
- Flexibilidad: La central puede operar a plena carga o cargas parciales, hasta un mínimo de aproximadamente el 45% de la potencia máxima.
- Eficiencia elevada: El ciclo combinado proporciona mayor eficiencia por un margen más amplio de potencias.
- Emisiones reducidas: Sus emisiones son más bajas que en las centrales térmicas convencionales.
- Bajo coste de inversión: Coste de inversión bajo por MW instalado.
- Periodos de construcción cortos.
- Menor superficie por MW instalado: Si lo comparamos con las centrales termoeléctricas convencionales (lo que reduce el impacto visual).
- Bajo consumo de agua de refrigeración.
- Ahorro energético: Ahorro en forma de combustible.
- Ventajas asociadas a la estandarización de componentes: Con la simplificación de su montaje y mantenimiento.
Limitaciones y Tecnología del Ciclo Combinado
- Desarrollo tecnológico de los componentes: En la actualidad, tenemos turbinas que admiten temperaturas de entrada del orden de 1400 ºC.
- Mejoras en el diseño: Mejoras en el diseño de componentes y materiales han permitido elevar la potencia y la eficiencia térmica de las turbinas de gas y, por lo tanto, del ciclo combinado.
- Materiales cerámicos y monocristalinos: El uso de materiales cerámicos y monocristalinos en los álabes de la turbina ha contribuido enormemente a su desarrollo.
- Esfuerzos térmicos: Los esfuerzos térmicos que aparecen cuando los ciclos se operan en forma intermitente producen estrés en los materiales, reduciendo su vida útil.
- Condiciones ambientales: Las condiciones ambientales (presión, temperatura y humedad) influyen bastante en el rendimiento, del orden del 10-15% entre invierno o verano.
- Oscilación de la llama: La oscilación de la llama puede producir vibraciones y ruido inaceptables y, además, afectar la vida útil y la fiabilidad operativa de la turbina de gas. Se utilizan mezclas pobres para bajar el NOx.
Cogeneración: Definición y Aplicaciones
La cogeneración es la generación en un mismo proceso de dos o más tipos de energía, generalmente energía eléctrica y calor. Si además se produce frío (hielo, agua fría, aire frío, por ejemplo) se llama trigeneración. La producción simultánea supone que puede ser utilizada simultáneamente, lo que implica proximidad de la planta generadora a los consumos, en contraposición al sistema convencional.
¿Quién utiliza la Cogeneración?
Las industrias que utilizan vapor y/o agua caliente como químicas, papeleras o alimentarias; en las que requieren procesos de secado como en minería, cerámica y similares; y, en general, en cualquier instalación que consuma calor o frío.
Características de la Cogeneración
- Alta eficiencia energética.
- Ahorro de energía primaria.
- Generación distribuida de electricidad.
- Reducción de emisiones.
- Un ahorro de inversión en líneas de transporte y distribución.
- Una disminución de las pérdidas de las líneas de transporte y distribución.
- Una importante contribución a la estabilidad del sistema (muchas plantas, pequeñas y muy distribuidas).
Beneficios de la Cogeneración para el Sistema y el País (España)
- Eficiencia energética: Ahorra en consumo de combustibles hasta 340-440 M€ anuales.
- Tecnología limpia: Ahorra en emisiones de CO2 de 170-300 M€ anuales.
- Generación distribuida: Ahorra en costes de redes de transporte y distribución hasta 440 M€ anuales.
Enfoque en las Necesidades Térmicas en Proyectos de Cogeneración
Cuando se escribe o se habla de cogeneración y sus aplicaciones, ya sea en una instalación concreta o en general, siempre se suele comenzar por el elemento primario; esto es, el motor, la turbina de gas o de vapor. Por el contrario, cuando se estudia, cuando se gesta el proyecto, cuando se analizan las diferentes posibilidades, ha de hacerse al revés: debe comenzarse por las necesidades de calor del proceso, tanto en cantidades como en el tipo (nivel de temperatura, fluido caloportador, etc.) para, a partir de ahí, determinar el tipo de máquinas y su tamaño, que pueden proporcionarnos esta energía térmica.
Lo importante de la cogeneración es el aprovechamiento del calor. La principal ventaja de las plantas de cogeneración es que permiten aprovechar el calor que no puede transformarse en energía eléctrica, y que de otro modo se tiraría. Con la cogeneración de electricidad y calor es posible alcanzar rendimientos del 85%.
Tipos de Plantas de Cogeneración
A) Cogeneración con Motor de Gas
Son muy eficientes eléctricamente, pero son poco eficientes térmicamente. Utilizan gas, gasóleo o fuel-oil como combustible, potencias bajas (hasta 15 MW).
B) Cogeneración con Turbina de Gas
Su rendimiento eléctrico es inferior al de los motores alternativos, pero presentan la ventaja de que permiten una recuperación fácil del calor, a una temperatura de unos 500ºC. Para necesidades importantes de consumo de vapor (>10 t/h).
C) Cogeneración con Turbina de Vapor
Fue el primero utilizado para cogeneración. Su uso se limita mucho actualmente a los ciclos combinados.