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Manual de Cogeneración a pequeña escala y Microcogeneración en la pyme Pág. 1
Índice
0. Acerca de Enerpyme Renovables...............................................................2
1. Cogeneración a pequeña escala y microcogeneración en breve. ....................5
2. Objetivo y estructura del manual. .............................................................7
3. Cogeneración a pequeña escala y microcogeneración, dos tecnologías que pueden aportar grandes beneficios a las pymes. ................................................9
4. ¿Qué pymes pueden aplicar en sus procesos la cogeneración a pequeña escala y la microcogeneración?......................................................................11
5. ¿Cómo son las plantas de cogeneración a pequeña escala y de microcogeneración? .....................................................................................12
5.1. Turbina de gas.......................................................................................................... 12
5.2. Motor de gas ............................................................................................................ 14
5.3. Turbina de vapor....................................................................................................... 15
5.4. Motor Stirling............................................................................................................ 16
5.5. Pilas de combustible .................................................................................................. 17
6. Regulación de la microcogeneración y cogeneración a pequeña escala. ........20
6.1. Legislación europea................................................................................................... 20
6.2. Legislación nacional ...............................................................................21
7. Caso real de aplicación de cogeneración a pequeña escala. Planta de cogeneración de 536 kWe en una fábrica de muebles. ......................................23
8. Necesidades de inversión y claves de rentabilidad en plantas de cogeneración a pequeña escala y microcogeneración........................................25
8.1. Características de funcionamiento de la instalación........................................................ 25
8.2. Coste y características de los equipos .......................................................................... 25
8.3. Opciones de venta de la electricidad............................................................................ 26
8.4. Precio de los combustibles y de la electricidad .............................................................. 26
8.5. Costes de operación y mantenimiento.......................................................................... 27
8.6. Acceso a subvenciones............................................................................27
9. Ayudas y Subvenciones..........................................................................28
9.1. Línea ICO-IDEA......................................................................................................... 28
9.2. Ayudas y Subvenciones en Comunidades Autónomas..................................................... 30
10. Bibliografía. ..........................................................................................35
Manual de Cogeneración a pequeña escala y Microcogeneración en la pyme Pág. 2
0. Acerca de Enerpyme Renovables
¿Qué es Enerpyme Renovables?
Enerpyme renovables (www.enerpyme.es) es un programa diseñado para
fomentar el uso de energías renovables (energía solar térmica y fotovoltaica) y
cogeneración a pequeña escala (sistema de generación de alta eficiencia) en las
pymes españolas.
El programa ha sido desarrollado por la Fundación Entorno-BCSD España
para lo que ha contado con la financiación del Ministerio de Medio Ambiente.
Enerpyme forma parte, además, de la Campaña Energía Sostenible para
Europa 2005-2008 auspiciada por la Comisión Europea (www.sustenergy.org).
¿A quién va dirigido Enerpyme Renovables?
Enerpyme renovables está dirigido a todas las pymes españolas que
incorporen procesos1 a los que se puede aplicar alguna de las tres tecnologías
energéticas en las que se centra el programa.
Estos procesos son, fundamentalmente, calentamiento de agua y otros
fluidos, generación de vapor, y secado. Esto, en principio, hace atractivo el
programa para los siguientes sectores.
Principales sectores a los que se dirige Enerpyme Renovables
Automóviles/Galvanizado (Baños de pretratamiento) Cárnico
Conservero Corcho Curtido Hotelero Lácteo
Maderero Papelero
Supermercados Textil
Tabla 1. Sectores de actividad a los que se dirige Enerpyme Renovables.
1 La energía solar fotovoltaica constituye una excepción en este sentido. La posibilidad de utilizarla para generar electricidad no depende del proceso industrial sino de otros factores como la disponibilidad de espacio (suelo, tejado) con buena orientación, conexión a la red cercana, etc.
Manual de Cogeneración a pequeña escala y Microcogeneración en la pyme Pág. 3
¿Qué actuaciones se han desarrollado dentro de Enerpyme Renovables?
Dentro de Enerpyme Renovables se han desarrollado dos tipos de
actuaciones:
- Herramienta electrónica. Consiste en un programa informático de fácil
utilización gracias al cual cada pyme, mediante la introducción de sencillos
datos sobre su proceso e instalación, podrá conocer la viabilidad de
utilización de cada una de las tecnologías objeto del programa.
- Manuales de energías limpias. Se han elaborado manuales específicos
para cada una de las tecnologías objeto del programa. En ellos la pyme
encontrará información acerca de cómo aplicarlas en su proceso, elementos
de los que consta la instalación, explicación sobre las claves de la
rentabilidad en este tipo de instalaciones, normativa aplicable, principales
instaladores, subvenciones, etc.
¿Por qué es interesante Enerpyme Renovables para su instalación?
El consumo energético es una cuestión cada vez más importante en la
estructura de costes de las pymes de numerosos sectores.
A ello ha contribuido el ascenso y la volatilidad del precio de los combustibles
fósiles en el mercado internacional provocado, entre otras razones, por la
inestabilidad política de los países productores o el importante crecimiento de la
demanda.
Es muy posible que la persistencia de estos factores junto a los esfuerzos
internacionales para limitar las emisiones de CO2, responsables del cambio
climático, agudicen esta tendencia en el futuro.
Por ello, las fuentes de energía renovables y la cogeneración presentan cada
vez mayor interés, no sólo por su rentabilidad económica a medio plazo, sino por
limitar la dependencia de las empresas de combustibles fósiles de precio volátil.
Esta rentabilidad económica vendría dada por el ahorro en el consumo de
electricidad y combustibles que posibilitan. Además, en el caso de la solar
fotovoltaica y la cogeneración a pequeña escala/microcogeneración, existe la
posibilidad de vender a la red la electricidad excedentaria, obteniendo con ello un
ingreso.
Todas estas ventajas unidas al beneficio ambiental de estas tecnologías
(limitan las emisiones de CO2) explica su creciente aceptación.
Manual de Cogeneración a pequeña escala y Microcogeneración en la pyme Pág. 4
Enerpyme Renovables acerca a la pyme española a esta nueva realidad. Los
manuales y la herramienta desarrollada no sólo les permitirán una primera toma
de contacto con los sistemas y la legislación implicados, sino realizar un primer
análisis de rentabilidad, básico para la toma de cualquier decisión.
Antecedentes de Enerpyme Renovables
La Fundación Entorno-BCSD España lanzó en 2006, con el apoyo del
Ministerio de Medio Ambiente, el programa “Enerpyme. Programa para la
mejora de la eficiencia energética en la pyme”.
Este programa se dirigió a las pymes de cinco sectores empresariales con un
consumo intensivo de energía y no afectadas por el Plan Nacional de Asignación
(granjas avícolas de puesta, invernaderos, instalaciones de fabricación de pan,
hoteles y supermercados). En él se desarrollaron herramientas electrónicas y
manuales específicos que, además de ayudar a las pymes de estos sectores a
conocer su potencial de mejora en eficiencia energética, les proporcionaba una
completa batería de medidas y buenas prácticas para lograr este objetivo.
Esta primera edición del programa incorporaba, además, un manual sobre
nuevas tecnologías que analizaba de forma somera la viabilidad de las energías
limpias (energía solar térmica, energía solar fotovoltaica y cogeneración a
pequeña escala/microcogeneración) en la pyme.
Dado el creciente estímulo que están recibiendo este tipo de tecnologías,
Enerpyme Renovables ha sido diseñado para avanzar en esta línea.
Manual de Cogeneración a pequeña escala y Microcogeneración en la pyme Pág. 5
1. Cogeneración a pequeña escala y microcogeneración en breve.
La cogeneración consiste en la producción simultánea de energía eléctrica (o
mecánica) y calor, el cual puede ser utilizado en distintas formas2.
La cogeneración, por tanto, no es una tecnología en sí, sino más bien un
concepto (generación combinada) que puede ser llevado a la práctica a través de
distintas tecnologías (ver capítulo 5).
Si bien generalmente, las tecnologías que soportan procesos de cogeneración
no se basan en energías renovables, sí presentan una serie de características que
las hace económica y ambientalmente atractivas. No en vano, suelen ser
tecnologías convencionales (utilizan combustibles fósiles3) de generación
distribuida (la generación de energía se produce muy cerca del punto de consumo
final) y de alta eficiencia.
Precisamente al permitir una generación distribuida se eliminan las pérdidas
que se producirían en cables, devanados, transformadores, etc. de las redes de
transporte y de distribución de electricidad, las cuales podrían suponer (en el caso
de que los sistemas de transporte y distribución estén suficientemente
optimizados) hasta un 10% de la energía a la salida de las grandes centrales de
producción eléctrica.
Igualmente, la alta eficiencia de los procesos de cogeneración permite que
por cada unidad de energía primaria consumida (gas natural, fuel, etc.) se consiga
más energía final útil en forma de electricidad y calor que en las formas de
explotación tradicionales.
Así, mientras una central de ciclo combinado (grandes centrales de
generación modernas y de alto rendimiento) tiene un rendimiento del 55%, una
microcogeneración o cogeneración a pequeña escala alcanza rendimientos
superiores al 85 %, lo cual es posible gracias a que la cogeneración recupera calor
de gases de escape, de sistemas de refrigeración de los motores, etc. en una
forma útil para el proceso industrial, o incluso para otra empresa situada en las
proximidades.
2 La cogeneración a pequeña escala/ microcogeneración puede ser también utilizada para generar frío. En estos casos, el sistema de cogeneración deberá ser complementado con una máquina de absorción que será la que genere frío a partir del foco caliente de la cogeneración. 3 Algunos sectores como, por ejemplo, el de fabricación de celulosa han comenzado a utilizar en sus procesos de cogeneración combustibles renovables como la biomasa.
Manual de Cogeneración a pequeña escala y Microcogeneración en la pyme Pág. 6
Igualmente, el hecho de que por cada unidad de energía final útil se
consuma menos energía primaria da lugar a una reducción de las emisiones de
gases de efecto invernadero generadas.
Este manual se centra en los dos tipos de cogeneración que mayor aplicación
presentan en las pymes. Estos tipos están definidos en la Directiva 2004/8 relativa
al fomento de la cogeneración sobre la base de la demanda de calor útil en el
mercado interior de la energía (Ver Capítulo 6) y son:
- Microcogeneración: Unidades de cogeneración con una potencia máxima
inferior a los 50 kWe. (El subíndice “e” indica potencia eléctrica).
- Cogeneración a pequeña escala: Unidades de cogeneración con una potencia
instalada inferior a 1 MWe.
Cogeneración a pequeña escala y microcogeneración
Procesos para los que está especialmente indicada
Procesos que durante un periodo de tiempo prolongado necesiten calor a temperaturas inferiores a 500 ºC (generación de vapor, fluido térmico, agua caliente, gases para secado o calefacción)
Equipos que integran el sistema
Grupo primario (turbina de gas, motor de gas, turbina de vapor, motor Stirling, pila de combustible), sistema recuperador de calor, sistema de producción de frío (en algunos casos).
Rendimiento energético del sistema Puede superar el 85%
Inversión inicial aproximada Muy variable, pudiendo oscilar entre 800 y 5.000 €/kWe instalado dependiendo del tamaño, de la tecnología elegida y de la instalación en concreto en la que se va a aplicar
Mantenimiento
Un equipo de cogeneración a pequeña escala o de microcogeneración puede alcanzar una vida útil de 20-25 años siempre que se realice un correcto mantenimiento de la instalación. El coste de mantenimiento es diferente en función del tipo de equipo y las dimensiones del mismo, si bien crecen a medida que consideramos instalaciones más pequeñas.
Implantación de la Cogeneración a pequeña escala en España.
En España existen más de 1.290 plantas de cogeneración con una potencia instalada total de más de ocho millones de kW. De estas, en 2004, 277 eran plantas de cogeneración a pequeña escala y microcogeneración con una potencia acumulada de 153.095 kW.
Tabla 2. Cogeneración a pequeña escala y microcogeneración en breve.
Manual de Cogeneración a pequeña escala y Microcogeneración en la pyme Pág. 7
Estime la viabilidad de una instalación de cogeneración a pequeña escala y microcogeneración en su empresa.
Dentro del programa Enerpyme Renovables
se ha desarrollado una herramienta
electrónica con la que el usuario, mediante
la introducción de sencillos datos sobre su
proceso e instalación, podrá estimar la
viabilidad de incorporar esta tecnología.
Descárguela en www.enerpyme.es
2. Objetivo y estructura del manual.
Este manual se ha desarrollado con la finalidad de informar a la pyme sobre
las posibilidades de utilizar la cogeneración a pequeña escala o microcogeneración
en su actividad.
En ningún caso, pretende constituir una guía para el desarrollo e instalación
en planta de esta tecnología, sino una primera referencia con la que los
responsables de las pymes conocerán los principales elementos que incorporan
estas instalaciones así como los criterios que determinan su rentabilidad.
- Aspecto de la herramienta electrónica
de Enerpyme Renovables-
Otros objetivos que persigue este manual son:
− Extender a las pymes el desarrollo que ha alcanzando la cogeneración en la
gran industria. Para ello, este manual identifica los principales sectores de
actividad que incorporan procesos en los que se puede utilizar cogeneración
a pequeña escala o microcogeneración.
− Ofrecer una explicación detallada de qué es la cogeneración a pequeña
escala y la microcogeneración, qué tecnologías existen y cómo funcionan.
− Informar a las pymes del ahorro energético y económico que les puede
reportar el empleo de estas tecnologías de alta eficiencia, así como de la
posibilidad de venta de la energía eléctrica excedentaria.
− Sensibilizar a las pymes del potencial de la cogeneración a pequeña escala y
la microcogeneración para reducir las emisiones contaminantes,
especialmente las de CO2.
− Informar a las pymes de las claves que determinan la rentabilidad de una
planta de cogeneración a pequeña escala o microcogeneración.
Manual de Cogeneración a pequeña escala y Microcogeneración en la pyme Pág. 8
− Incorporar información básica sobre las principales subvenciones existentes
para implantar sistemas de cogeneración a pequeña escala y
microcogeneración.
Para lograr estos objetivos, este manual se estructura en los siguientes
capítulos:
Capítulo ¿A qué responde?
Capítulo 3. Cogeneración a pequeña escala y microcogeneración, dos tecnologías que pueden aportar grandes beneficios a las pymes.
¿Qué factores explican el gran desarrollo de la cogeneración? ¿Qué expansión ha alcanzado la cogeneración en España? ¿Qué beneficios aporta la instalación de cogeneración a pequeña escala y microcogeneración en la pyme?
Capítulo 4. ¿Qué pymes pueden aplicar en sus procesos la cogeneración a pequeña escala y la microcogeneración?
¿Qué rango de potencias caracterizan la cogeneración a pequeña escala y la microcogeneración? ¿En qué sectores y procesos se puede aplicar la cogeneración a pequeña escala y la microcogeneración?
Capítulo 5. ¿Cómo son las plantas de cogeneración a pequeña escala y de microcogeneración?
¿En qué consisten este tipo de instalaciones? Funcionamiento. ¿Qué tipo de instalaciones hay? ¿Qué características tienen?
Capítulo 6. Regulación de la microcogeneración y cogeneración a pequeña escala.
¿Qué marco legal ha estimulado el desarrollo de la cogeneración? ¿Qué legislación española rige la venta de electricidad producida por las plantas de cogeneración?
Capítulo 7. Caso práctico Descripción de un caso real de aplicación de la cogeneración a pequeña escala en una pyme
Capítulo 8. Necesidades de inversión y claves de rentabilidad en plantas de cogeneración a pequeña escala y microcogeneración.
¿Qué inversión es necesaria? ¿Qué variables hay que analizar para estudiar la rentabilidad de una planta de cogeneración a pequeña escala y microcogeneración?
Capítulo 9. Ayudas y subvenciones
¿Existen ayudas para instalar plantas de cogeneración a pequeña escala y microcogeneración? ¿Dónde puedo encontrarlas?
Tabla 3. Estructura del manual.
Manual de Cogeneración a pequeña escala y Microcogeneración en la pyme Pág. 9
3. Cogeneración a pequeña escala y microcogeneración, dos tecnologías
que pueden aportar grandes beneficios a las pymes.
El encarecimiento de los precios de la energía en el mercado internacional,
unido a los perjuicios ambientales derivados del consumo de combustibles fósiles,
está impulsando la adopción de políticas de uso racional de la energía a nivel
global.
En esta línea, el empleo de tecnologías como la cogeneración, que a su
elevada eficiencia unen la eliminación de las pérdidas ocasionadas en el transporte
y distribución, presentan cada vez mayor atractivo para empresas y gobiernos.
Producción separada de electricidad y calor Factor de emisión total
342 grCO2/kWh
Cogeneración Factor de emisión total
240 grCO2/kWh
Figura 1. Comparativa entre la producción separada de electricidad y calor con un proceso de cogeneración a partir de gas natural. Factores de emisión considerados: gas natural 0,204 kgCO2 /kWh; generación de electricidad: 0,649 kgCO2 /kWh.
La tecnología en los procesos de cogeneración ha alcanzado un razonable
grado de madurez en los últimos años. No en vano, en España existen más de
1.290 plantas4 de cogeneración (incluyendo todos los tamaños) con una potencia
instalada total de más de ocho millones de kW. De estas, en 2004, 277 eran
plantas de cogeneración a pequeña escala y microcogeneración con una potencia
acumulada de 153.095 kW.
En cualquier caso, tal y como reconoce el plan de Ahorro y Eficiencia
Energética para el periodo 2004-2012, aprobado por el gobierno, la cogeneración
a pequeña escala y la microcogeneración aún tienen un importante potencial de
desarrollo futuro.
4 Fuente: National report on state small and micro scale combined heat and power schp policy and sector situation. Ente vasco de la energía. Mayo 2004.
80%
Electricidad
Calor
36%Combustible
Combustible
100 unidades
100 unidadesCaldera
Planta de generación
80%
Electricidad
Calor
36%Combustible
Combustible
100 unidades
100 unidadesCaldera
Planta de generación
Electricidad
Calor
36%Combustible
Combustible
100 unidades
100 unidadesCaldera
Planta de generación
55%
Electricidad
Calor
30%Combustible
100 unidades
Sistema de cogeneración 55%
Electricidad
Calor
30%Combustible
100 unidades
Sistema de cogeneración
Electricidad
Calor
30%Combustible
100 unidades
Sistema de cogeneración
Manual de Cogeneración a pequeña escala y Microcogeneración en la pyme Pág. 10
De hecho, los objetivos de inversión y potencia total instalada en 2012 para
todos los tipos de cogeneración5 en los sectores terciario e industrial son los
siguientes:
Sector Nueva Potencia Instalada (MWe) Inversión asociada (Miles de €)
Industrial 1.553 1.102.867
Terciario 147 105.600
Total 1.700 1.208.467
Tabla 4. Potencial estimado para el periodo 2004-2012 para España en cogeneración (Fuente:
Estrategia de Ahorro y Eficiencia Energética 2004-2012. Ministerio industria, turismo y comercio. 2003)
Más recientemente, dentro del plan de acción 2005-2007 que desarrolla la
estrategia de Ahorro y Eficiencia energética, el gobierno español ha fijado el
objetivo de cogeneración a alcanzar a finales de 2007 en un total de 1.150 MW.
Ventajas del uso de la cogeneración a pequeña escala y la microcogeneración en
la pyme.
Por todo lo anterior, la cogeneración a pequeña escala y la
microcogeneración son tecnologías maduras que pueden ofrecer a la pyme gran
cantidad de ventajas:
− Reducción de los costes energéticos6 por un mejor aprovechamiento de la
energía contenida en los combustibles fósiles.
− Posibilidad de venta a la Red de los excedentes de electricidad producida,
obteniendo con ello un ingreso extra.
− En caso de estar afectada por el Plan Nacional de Asignación, la instalación
puede resultar beneficiada en nuevas asignaciones de derechos por el
positivo tratamiento que está recibiendo la cogeneración en este sistema.
− Incremento de la competitividad industrial (menor coste específico por
unidad de producto) y mejora de la imagen frente a competidores directos
(imagen de responsabilidad ambiental).
− Reducción de las emisiones contaminantes procedentes de la instalación
facilitando con ello el cumplimiento de la legislación ambiental.
5 Dado que gran parte de las grandes cogeneraciones viables ya han sido implantadas es muy probable que gran parte de este crecimiento tenga lugar a partir de cogeneraciones más pequeñas, como las que son objeto de este manual. 6 Este ahorro será el resultado de la menor utilización de combustibles fósiles para obtener una misma cantidad de calor y electricidad, así como de los ingresos derivados de la posible venta a la red de excedentes de electricidad producida.
Manual de Cogeneración a pequeña escala y Microcogeneración en la pyme Pág. 11
4. ¿Qué pymes pueden aplicar en sus procesos la cogeneración a
pequeña escala y la microcogeneración?
Con carácter general, la cogeneración a pequeña escala y la
microcogeneración son aplicables a cualquier instalación con procesos que durante
un periodo de tiempo prolongado necesiten calor a temperaturas inferiores a
500oC con potencias eléctricas demandadas de hasta 1 MWe, y con unas potencias
térmicas de hasta 2 MWt. Estos procesos pueden ser de generación de vapor,
fluido térmico, agua caliente y gases para secado o calefacción.
Además de las instalaciones que incorporan los anteriores procesos, la
cogeneración a pequeña escala y la microcogeneración puede ser también
utilizada en aquellas instalaciones con demanda de frío a nivel industrial o
refrigeración. En este caso, el sistema de cogeneración deberá ser complementado
con una máquina de absorción que será la que genere frío a partir del foco
caliente de la cogeneración.
Por el contrario, la cogeneración a pequeña escala y la microcogeneración se
desaconseja en instalaciones que:
- Aunque consumen electricidad no requieren consumos térmicos.
- Instalaciones con demandas térmicas a muy alta temperatura.
- Grandes consumidores de calor, es decir, aquellos cuya demanda de potencia
térmica sea mucho mayor que la de potencia eléctrica.
Resumiendo, la cogeneración a pequeña escala y la microcogeneración
pueden ser propuestas atractivas para un amplio rango de sectores en los que
existe una gran presencia de pymes. De todos los indicados a continuación son,
sin duda, los pequeños y medianos usuarios del sector servicios, los que tienen
mayor potencial de aplicación de estas tecnologías.
Sectores con potencial para aplicar la cogeneración a pequeña escala y la
microcogeneración
Servicios Hoteles; Hospitales; Residencias; Edificios de oficinas; Supermercados; Centros de
ocio; Lavanderías; Depuradoras
Industria Conservero; Textil; Papelero; Auxiliar del automóvil; Parques industriales; Destilación
y malteado de la cerveza; Madera
Agrícola Horticultura; Piscicultura; Invernaderos
Tabla 5. Sectores con potencial para aplicar la cogeneración a pequeña escala y la microcogeneración
en sus procesos.
Manual de Cogeneración a pequeña escala y Microcogeneración en la pyme Pág. 12
5. ¿Cómo son las plantas de cogeneración a pequeña escala y de
microcogeneración?
Las tecnologías más habituales empleadas en las plantas de cogeneración a
pequeña escala y microcogeneración son las siguientes:
− Turbinas de gas
− Motores de gas
− Turbinas de vapor
− Motores Stirling
− Pilas de combustible
Cada una de estas tecnologías presenta un mayor potencial de aplicación en
las distintas instalaciones en función del uso que se le vaya a dar al calor
generado.
Aplicación Tecnología Agua Caliente Vapor Aire caliente Turbina de gas ++ ++ ++ Turbina de vapor ++ ++ + Motor de Gas ++ + + Motor Stirling ++ Pila de Combustible ++
Nota: (++) Indica mayor adaptabilidad y (+) menor adaptabilidad
Tabla 6: Adaptabilidad de las diferentes tecnologías utilizadas para cogenerar a pequeña escala en
función de la aplicación final del calor generado. (Fuente: Educogen. The European Educational Tool on
Cogeneration. Second Edition, December 2001.).
5.1. Turbina de gas
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
corriente alterna a través de 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.
Manual de Cogeneración a pequeña escala y Microcogeneración en la pyme Pág. 13
Los componentes principales de una turbina de gas son los siguientes (Ver
figura 2):
− Compresor. Su función es elevar la presión del aire antes de que éste pase
a la cámara de combustión.
− Cámara de combustión. Mediante los inyectores, el combustible se
introduce en esta cámara. Una vez aquí, se mezcla con el aire del
compresor para producir la ignición del mismo. Esta ignición produce un
incremento de temperatura y presión en la corriente de gases.
− Turbina de gas. Encargada de generar energía mecánica (giro de la
turbina).
− Alternador. Transforma la energía mecánica en corriente eléctrica alterna.
Figura 2. Esquema del funcionamiento de una turbina de gas para microcogeneración o cogeneración
a pequeña escala. (Fuente: Elaboración propia).
Figura 3. Imagen real de una turbina de gas de 28 kW para cogeneración a pequeña escala o
microcogeneración. En ella se aprecia sus dimensiones. (Fuente: http://www.microturbine.com)
Compresor Cámara de Combustión
Combustible
Turbina de Gas
Dispositivo de recuperación de
calor
GeneradorEnergía Eléctrica
Accionamiento mecánico
Aire
Gases a elevada:
TªPV
CalorCompresor Cámara de Combustión
Combustible
Turbina de Gas
Dispositivo de recuperación de
calor
GeneradorEnergía Eléctrica
Accionamiento mecánico
Aire
Gases a elevada:
TªPV
Calor
Manual de Cogeneración a pequeña escala y Microcogeneración en la pyme Pág. 14
Por último, se incluyen en la siguiente tabla las características técnicas
fundamentales de las turbinas de gas para cogeneración a pequeña escala y
microcogeneración:
Tabla 7. Características económicas y técnicas de las turbinas de gas para cogeneración a pequeña
escala y microcogeneración (Fuente: Pic the right cogeneration technology. Cogen-Challenge. 2006)
5.2. Motor de gas
Un motor de gas funciona de forma similar a un motor convencional con la
única diferencia de que el combustible empleado es gas natural.
De esta manera, tras la ignición del combustible gaseoso, se genera energía
mecánica que será trasformada en energía eléctrica a través de un alternador.
Figura 4. Esquema del funcionamiento de un motor de gas para cogeneración a pequeña escala y
microcogeneración. (Fuente: Elaboración propia)
En un motor de gas la energía térmica puede obtenerse de dos fuentes:
− Recuperación de calor de los gases de escape.
− Recuperación de calor del sistema de refrigeración del motor.
7 El subíndice “t” índica que es potencia térmica. El subíndice “e” indica que es potencia eléctrica.
Turbina de gas más pequeña Turbina de gas más típica Potencia eléctrica 28 kWe 250 kWe Potencia térmica 52kWt
7 330kWt Eficiencia eléctrica 26% 30% Eficiencia térmica 47% 40% Emisiones de CO2 0,32 kg CO2/kWh 0,33 kg CO2 /kWh Inversión 2.500 €/kWe 1.500 €/kWe
Energía Eléctrica
Combustible
Motor Gas
Energía Mecánica
Alternador
Gases de Escape Energía
TérmicaRecuperador
de calor
Refrigeración del motor
Energía Eléctrica
Combustible
Motor Gas
Energía Mecánica
Alternador
Gases de Escape Energía
TérmicaRecuperador
de calor
Refrigeración del motor
Manual de Cogeneración a pequeña escala y Microcogeneración en la pyme Pág. 15
Las características técnicas principales de los motores de gas aplicables en
cogeneración a pequeña escala y microcogeneración se recogen en la siguiente
tabla:
Tabla 8. Características económicas y técnicas de los motores de gas para cogeneración a pequeña
escala y microcogeneración (Fuente: Pic the right cogeneration technology. Cogen-Challenge. 2006)
5.3. Turbina de vapor
Con la fuente de energía primaria se genera vapor de agua en unas
condiciones de presión y temperatura que permiten a este vapor hacer girar una
turbina (de manera similar a como se ha descrito para una turbina de gas), la cual
acciona un alternador, generando de este modo electricidad.
La energía térmica se consigue mediante la recuperación del calor de los
gases residuales a la salida de la turbina de vapor.
En la siguiente figura se puede ver de forma esquemática el funcionamiento
de una turbina de vapor.
Figura 5. Esquema del funcionamiento de una turbina de vapor para microcogeneración o
cogeneración a pequeña escala. (Fuente: Elaboración propia).
Por último, en la siguiente tabla se incluyen las características técnicas
principales de las turbinas de vapor.
Equipo más pequeño Equipo más típico Potencia eléctrica 5 kWe 250 kWe Potencia térmica 12kWt 360kWt Eficiencia eléctrica 26% 36% Eficiencia térmica 62% 53% Emisiones de CO2 0,27 kgCO2/kWh 0,26 kgCO2/kWh Inversión 3.000 €/kWe 800 €/kWe
Agua Turbina de vapor
Energía mecánica
Energía Térmica
Energía eléctrica
Dispositivo de recuperación de calor
Agua condensada
Agua Turbina de vapor
Energía mecánica
Energía Térmica
Alternador
Energía eléctrica
ó
Agua condensada
Agua Turbina de vapor
Energía mecánica
Energía Térmica
Energía eléctrica
Dispositivo de recuperación de calor
Agua condensada
Agua Turbina de vapor
Energía mecánica
Energía Térmica
Alternador
Energía eléctrica
ó
Agua condensada
Compresor
Agua Turbina de vapor
Energía mecánica
Energía Térmica
Energía eléctrica
Dispositivo de recuperación de calor
Agua condensada
Agua Turbina de vapor
Energía mecánica
Energía Térmica
Alternador
Energía eléctrica
ó
Agua condensada
Agua Turbina de vapor
Energía mecánica
Energía Térmica
Energía eléctrica
Dispositivo de recuperación de calor
Agua condensada
Agua Turbina de vapor
Energía mecánica
Energía Térmica
Alternador
Energía eléctrica
ó
Agua condensada
Compresor
Manual de Cogeneración a pequeña escala y Microcogeneración en la pyme Pág. 16
Tabla 9. Características económicas y técnicas de las turbinas de gas para cogeneración a pequeña
escala. (Fuente: Pic the right cogeneration technology. Cogen-Challenge. 2006).
5.4. Motor Stirling
El funcionamiento de un motor Stirling se basa en la tendencia de los gases a
incrementar su volumen (expansión) al calentarse y a reducirlo (compresión) al
enfriarse.
El motor Stirling contiene en su interior un gas que siempre permanece
dentro sin que existan válvulas o dispositivos similares. Únicamente existe un
émbolo que el gas desplazará en sus ciclos de expansión/contracción.
En un motor Stirling se fuerza al gas a ciclos sucesivos de calentamiento y
enfriamiento y por tanto de dilatación y contracción, produciendo con ello un
movimiento mecánico del émbolo. Dicho movimiento se aprovecha para generar
electricidad a través de un alternador.
El fluido utilizado para mantener el foco frío (refrigerándolo) se calienta
durante el proceso, siendo a partir de este fluido caliente desde donde se obtiene
la energía térmica.
En la siguiente figura se muestra el funcionamiento de un motor Stirling:
Figura 6. Esquema del funcionamiento de un motor Stirling para cogeneración a pequeña escala y
microcogeneración. (Fuente: Elaboración propia)
Equipo típico pequeño Potencia eléctrica 500 kWe Potencia térmica 3.000 kWt Eficiencia eléctrica 10% Eficiencia térmica 70% Emisiones de CO2 0,29 kgCO2/kWh
Inversión Muy variable en función del proyecto.
Energía Mecánica
Motor Stirling
Generador
Energía Eléctrica
FOCO CALIENTEIntercambiador
de calorEnergía Térmica
FOCO FRÍO
Refrigeración del motor
Energía Mecánica
Motor Stirling
Generador
Energía Eléctrica
FOCO CALIENTEIntercambiador
de calorEnergía Térmica
FOCO FRÍO
Refrigeración del motor
Manual de Cogeneración a pequeña escala y Microcogeneración en la pyme Pág. 17
En la siguiente tabla se indican las principales características técnicas de los
motores Stirling con mayor potencial de aplicación en cogeneración a pequeña
escala y microcogeneración.
Tabla 10. Características económicas y técnicas de los motores Stirling para cogeneración a pequeña escala y microcogeneración. (Fuente: Pic the right cogeneration technology. Cogen-Challenge. 2006)
5.5. Pilas de Combustible
Una pila de combustible es un dispositivo electroquímico que convierte
directamente la energía química contenida en un combustible en energía eléctrica.
Para ello, en su interior tiene lugar una reacción electroquímica, en la que una
sustancia (por ejemplo hidrógeno) cede electrones a otra (por ejemplo oxígeno).
Fruto de esta reacción, además de electricidad, se obtiene agua como único
subproducto. Se trata, por ello, de una fuente de energía exenta de emisiones
contaminantes.
A continuación se describen los componentes principales de una pila de
combustible de tipo polimérico que utiliza hidrógeno (tipo más común):
− Cátodo (polo positivo): Es uno de los dos electrodos de la pila. En éste tiene
lugar la reacción de reducción (captación de electrones por el hidrógeno). Por
ello, es por este electrodo por donde se introduce la sustancia oxidante que
cede los electrones. Esta sustancia suele ser oxígeno puro o bien aire (del
cuál se obtiene el oxígeno).
− Ánodo (polo negativo): En el segundo de los electrodos tiene lugar la
oxidación (cesión de electrones). Por ello, es por el ánodo por donde se
inyecta el combustible (hidrógeno).
− Electrolito: Disolución que separa al cátodo del ánodo. Es el encargado de
trasportar los iones, es decir, funciona como una membrana que sólo dejará
entrar y salir de ella partículas de carga positiva (protones).
− Combustible: Se utilizan sustancias susceptibles de oxidarse, siendo el
hidrógeno, por sus especiales características, el combustible más utilizado
hasta el momento.
Equipo más pequeño Equipo más típico Potencia eléctrica 1 kWe 7,5 kWe Potencia térmica 7 kWt 22 kWt Eficiencia eléctrica 11% 24% Eficiencia térmica 79% 70% Emisiones de CO2 0,26 kgCO2/kWh 0,25 kgCO2/kWh Inversión 6.000 €/kWe 2.600 €/kWe
Manual de Cogeneración a pequeña escala y Microcogeneración en la pyme Pág. 18
− Oxidante: El oxidante que se utiliza en las pilas de combustible es el oxígeno,
aunque en muchos casos no es necesario utilizar el oxígeno puro, sino que se
puede utilizar el aire atmosférico.
− Catalizador: El catalizador es un material especial que facilita la reacción del
oxígeno y el hidrógeno. Habitualmente esta formado por un fino
recubrimiento de platino sobre un material poroso a base de fibras o
similares. La porosidad del catalizador hace que la superficie del mismo
expuesta al oxígeno e hidrógenos sea alta facilitando la reacción entre
ambos.
Existen diferentes tipos de pilas de combustible dependiendo del electrolito y
el combustible utilizado.
En este apartado, hay que aclarar que si bien la pila de combustible utiliza
hidrógeno, es posible que en algunas aplicaciones, junto a ella, aparezca integrado
un procesador de combustible encargado de generar hidrógeno puro a partir de
otro combustible más accesible y transportable. Los procesadores de combustible
deben realizar este proceso de una manera eficiente, de lo contrario los efectos
beneficiosos del conjunto procesador más pila de combustible se neutralizarían.
La obtención del hidrógeno puede hacerse a partir de gasolina, metanol
(estos dos son más habituales en aplicaciones dirigidas a la automoción), gas
natural (más frecuente en aplicaciones estacionarias como la cogeneración),etc.
Tabla 11. Clasificación de las pilas de combustible. (Fuente: Asociación Española de las Pilas de
Combustible).
En las pilas de tipo polimérico, que son las que se han tomado como
referencia en este manual, el hidrogeno al entrar se oxida (pierde electrones) en
contacto con la pared del ánodo. De esta manera, la molécula de hidrógeno (H2)
8 Polymer Electrolyte Fuel Cells (PEFC) 9 Alkaline Fuel Cells (AFC) 10 Solid Oxides Fuel Cells (SOFC) 11 Phosphorics Fuel Cells (PAFC) 12 Molten Carbonate Fuel Cells (MCFC)
Tipo de pila de combustible Combustible Electrolito
Poliméricas (PEFC)8 Hidrógeno Nafion
Alcalinas (AFC)9 Hidrógeno Hidróxido de potasio
Óxidos Sólidos (SOFC)10 Hidrógeno Óxido de zirconio estabilizado con óxido de Ytrio
De Ácidos Fosforito (PAFC)11 Hidrógeno Ácido fosfórico
De Carbonatos Fundidos (MCFC)12 Hidrógeno Sal fundida de carbonatos
alcalinos como litio, sodio y potasio.
Manual de Cogeneración a pequeña escala y Microcogeneración en la pyme Pág. 19
se divide en dos protones (H+) y dos electrones (e-). Los protones son conducidos
por el electrolito al segundo electrodo mientras que los electrones pasan a un
circuito externo generando electricidad.
En el segundo electrodo, la molécula de oxígeno (O2) al entrar en contacto
con los electrones (procedentes del ánodo a través del circuito externo) se reduce
(gana electrones) y se rompe en dos átomos de oxigeno con carga negativa. Estos
iones de carga negativa atraen a los protones (H+) con carga positiva, fundiéndose
en una reacción que genera agua y calor que puede ser utilizado en el proceso a
través de un intercambiador de calor.
La corriente continua de electrones que se produce entre los electrodos es
la que da lugar a la energía eléctrica.
Figura 7. Esquema del funcionamiento de una pila de combustible de hidrógeno y oxigeno.
(Elaboración propia)
Por último, en la siguiente tabla se incluyen las características técnicas
principales de las pilas de combustible.
Tabla 12. Características económicas y técnicas de las pilas de combustible para cogeneración a
pequeña escala y microcogeneración (Fuente: Pick the right cogeneration technology. Cogen-
Challenge. 2006).
Equipo más pequeño Equipo más típico Potencia eléctrica 1 kWe 200 kWe Potencia térmica 1,2 kWt 217 kWt Eficiencia eléctrica 38% 36% Eficiencia térmica 47% 39%
Emisiones de CO2 0,28 kgCO2/kWh (obtención de
hidrógeno con gas natural) 0,31 kgCO2/kWh (obtención
de hidrógeno con gas natural) Inversión Hasta 100.000 €/kWe Hasta 5.000 €/kWe
Energía eléctrica
- +
2H
+2e - 2e -
+
2H
½ O 2++
+2H+
2H+
Entrada O2
- +
2e-2e-++½ O 22H+
+2H+
2H+
Entrada H2
Salida agua + calor
Ánodo Electrolito Cátodo
Energía eléctrica
- +
2H
+2e - 2e -
+
2H
½ O 2++
+2H+
2H+
Entrada O2
- +
2e-2e-++½ O 22H++½ O 22H+ ½ O 2½ O 22H+2H+
+2H+
2H+
Entrada H2
Salida agua + calor
Ánodo Electrolito Cátodo
Manual de Cogeneración a pequeña escala y Microcogeneración en la pyme Pág. 20
6. Legislación existente relativa a microcogeneración y cogeneración a
pequeña escala.
El desarrollo de la cogeneración en España y en Europa se ha visto facilitado
por la aprobación de un marco legal que fomenta su utilización y que permite la
comercialización de la electricidad que produce.
En los siguientes apartados se resumen las principales normas europeas y
nacionales implicadas.
6.1. Legislación europea
Directiva 2004/8 relativa al fomento de la cogeneración sobre la base de la demanda
de calor útil13 en el mercado interior de la energía.
Esta Directiva tiene como objetivo crear un marco de apoyo que favorezca el
diseño de plantas de cogeneración que respondan a una demanda de calor útil
justificada (en el pasado no ha sido infrecuente que se hayan realizado instalaciones
de cogeneración orientadas a sacar partido de una regulación económica
determinada sin que se maximizase el ahorro de energía primaria y sin que en el
dimensionamiento se diese prioridad a la demanda de calor útil).
Por ello, el esquema de fomento de la cogeneración que establece la Directiva
se basa en los siguientes principios:
- La medición de la eficiencia del proceso de cogeneración sobre la base de la
demanda de calor económicamente justificada en el proceso. Es decir, se
penaliza la eficiencia si hubiera altas pérdidas entre el calor generado a la
salida de la cogeneración y el punto del proceso donde se utilice. Por tanto, no
sólo basta con producir calor sino que hay que llevarlo allá donde se utilice sin
muchas pérdidas.
En el caso de plantas de cogeneración a pequeña escala y microcogeneración
se consideran de alta eficiencia siempre que tengan un ahorro de energía
primaria.
- El dimensionamiento de la instalación de cogeneración debe hacerse a partir de
la demanda de calor útil.
13 Calor útil: Calor producido en un proceso de cogeneración para satisfacer una demanda económicamente justificable de calor o refrigeración.
Manual de Cogeneración a pequeña escala y Microcogeneración en la pyme Pág. 21
- El establecimiento de la garantía de origen de la electricidad, al objeto de que
los consumidores conozcan el origen y los productores puedan demostrar su
origen.
- Los métodos de cálculo para la electricidad cogenerada. La electricidad
producida a través de plantas de cogeneración se determina sobre el
funcionamiento previsto o real de la planta de cogeneración en unas
condiciones normales de utilización y siempre basada en la demanda de calor
útil.
6.2. Legislación Nacional
Real Decreto 436/2004 por el que se establece la metodología para la actualización
y sistematización del régimen jurídico y económico de la actividad de producción de
energía eléctrica en régimen especial.
La autoproducción de electricidad en procesos de cogeneración y otras fuentes
de energía renovable está sometida a un régimen jurídico diferente (régimen
especial) al que rige para las grandes centrales eléctricas (régimen ordinario).
Este régimen está recogido en el Real Decreto 436/2004 (BOE Núm. 75, de 27
de marzo de 2004), actualmente en proceso de revisión.
Cualquier instalación acogida al régimen especial podrá elegir entre dos
opciones para vender su producción de energía eléctrica:
- Cederla a una empresa distribuidora.
- Venderla en el mercado eléctrico, bien directamente o a través de un agente
vendedor, tal y como recoge el artículo 28 del Real Decreto.
En el primer supuesto, el precio de venta de la electricidad corresponderá a un
porcentaje de la Tarifa Media de Referencia de cada año (publicada en el RD por el
que se establece la tarifa eléctrica).
En caso de que la instalación acuda al mercado eléctrico, la retribución recibida
consistirá en el precio del mercado o el libremente negociado, complementado por
una prima y, en algunos casos, por un incentivo de acuerdo con lo indicado en los
artículos 22.1.b y 32 del mencionado Real Decreto.
En el siguiente apartado se resumen las tarifas reguladas, las primas e
incentivos conforme los recoge el RD 436/2004.
Manual de Cogeneración a pequeña escala y Microcogeneración en la pyme Pág. 22
Tarifas reguladas, primas e incentivos
− Las instalaciones que cedan a distribuidora la electricidad generada en una
central de cogeneración de no más de 1MW de potencia instalada percibirán en
concepto de tarifa regulada el 90% de la Tarifa Media de Referencia (TMR) del
mercado durante los 10 primeros años desde su puesta en marcha y el 50% a
partir de entonces.
− Las instalaciones que lo hagan desde una central de cogeneración con una
potencia instalada entre 1 y 10 MW percibirán el 80% de la TMR durante los
primeros 10 años desde su puesta en marcha y el 50 % a partir de entonces.
Las que, por el contrario, deseen acudir al mercado percibirán una prima del
30% de la TMR durante los primeros diez años. Adicionalmente, recibirán un
incentivo del 10% durante los primeros 10 años y un 20% a partir de
entonces.
Este Real Decreto especifica, además, los pasos a seguir para la tramitación
administrativa de proyectos de esta categoría, los cuales se muestran de forma
resumida en el siguiente esquema:
Figura 8. Pasos a seguir en la tramitación administrativa para acoger una instalación de cogeneración a
pequeña escala/microcogeneración al régimen especial. (Fuente: Elaboración propia)
Solicitud de Punto deConexión a la compañíaeléctrica distribuidora
- Conexión- Acuerdo sobrelas condicionestécnicas
Solicitud de InscripciónProvisional en elRégimen especial a laCC.AA.
Solicitud de AutorizaciónAdministrativa a laCC.AA.
Concesión
Concesión
- Concesión- Posible estudio deimpacto ambiental
Montaje de lainstalación
Solicitud de Licencia deObras al Ayuntamiento
Concesión
Concesión
Presentación delCertificado de lainstalación de BT a laCC.AA.
Solicitud deInscripción Definitivaen Régimen especiala la CC.AA.
Solicitud de Puestaen Marcha a la CC.AA
Solicitud de Punto deConexión a la compañíaeléctrica distribuidora
- Conexión- Acuerdo sobrelas condicionestécnicas
Solicitud de InscripciónProvisional en elRégimen especial a laCC.AA.
Solicitud de AutorizaciónAdministrativa a laCC.AA.
Concesión
Concesión
- Concesión- Posible estudio deimpacto ambiental
Montaje de lainstalación
Solicitud de Licencia deObras al Ayuntamiento
Concesión
Concesión
Presentación delCertificado de lainstalación de BT a laCC.AA.
Solicitud deInscripción Definitivaen Régimen especiala la CC.AA.
Solicitud de Puestaen Marcha a la CC.AA
Manual de Cogeneración a pequeña escala y Microcogeneración en la pyme Pág. 23
7. Caso real de aplicación de cogeneración a pequeña escala. Planta de
cogeneración de 536 kWe en una fábrica de muebles.
Introducción:
Astigarraga Kit Lines, S.L. es una empresa localizada en (Guipúzcoa) dedicada
a la fabricación de muebles.
Para ello utiliza madera que previamente tiene que secar en unos secadores
especiales, usando agua caliente a 90ºC en las baterías de secado.
Su producción anual es aproximadamente 4.300 m3 de madera seca,
trabajando alrededor de 5.000 h/año.
Para llevar a cabo su proceso productivo (secado de la madera) contaba en
una etapa inicial con una caldera de gasóleo de 800.000 kcal/h la cual abastecía las
necesidades térmicas del proceso.
La fábrica realizó inversiones para mejorar su nivel de productividad. Para ello
decidió instalar una planta de cogeneración a pequeña escala.
Funcionamiento planta cogeneración a pequeña escala
La planta de cogeneración a pequeña escala permite cubrir de forma parcial las
demandas térmicas y eléctricas a través de un motor de gas de 515 kW de potencia
eléctrica.
Toda la energía eléctrica que se produce es consumida por la fabrica.
Con respecto a la energía térmica14, los usos que tiene son los siguientes: (Ver
figura página siguiente):
Puntos 1 y 2 en la figura. El agua de los secaderos de madera es calentada
desde 70ºC a 90ºC, usando primeramente parte del agua caliente procedente del
intercambiador de calor del motor, y otra parte de un dispositivo de recuperación de
calor de los gases de escape del motor que salen a una temperatura de 450ºC.
Punto 3 en la figura. El agua del motor que refrigera el radiador y el aceite
se utilizan para producir aire caliente para calentar parte de la fábrica.
Punto 4 en la figura. El aire de ventilación del sistema de secado es usado
para calentar parte de la fábrica.
14 Los tres usos de energía térmica en la fábrica de muebles de madera se pueden ver en el gráfico adjunto con la referencia numérica.
Manual de Cogeneración a pequeña escala y Microcogeneración en la pyme Pág. 24
En la siguiente imagen se puede ver de forma esquemática la configuración de
la fábrica de muebles de madera.
Figura 9: Esquema del funcionamiento de la planta de cogeneración a pequeña escala de la fábrica de
muebles de madera. (Fuente: Propia)
Caso real de aplicación de cogeneración a pequeña escala en Astigarraga, S.L. Principales parámetros
Empresa Astigarraga Kit Lines, S.L. Sector Madera
Proceso Calentamiento del agua para el proceso de secado de la madera.
Temperatura de trabajo 90 ºC Sistema actual Caldera de gasóleo Régimen de trabajo 5.000 h/año Coste total de la instalación
400.000 €
Amortización 5 años Ahorro de energía primaria 460 tep/año.
Tabla 13: Resumen del caso real: Astigarraga Kit Lines, S.L. (Fuente: National report on state small and
micro scale combined heat and power small scale heat and power policy and sector situation. Ente vasco
de la energía. Mayo 2004).
Motor de Gas
Combustible (Gas natural)
Energía Eléctrica
Gases de Escape
Dispositivo recuperación
calor
Agua Caliente
Secaderos de madera
Aire caliente para calefacción Agua
Refrigeración del motor
Aire caliente para calefacción
1
23 4
Agua
23 4
Motor de Gas
Combustible (Gas natural)
Energía Eléctrica
Gases de Escape
Dispositivo recuperación
calor
Agua Caliente
Secaderos de madera
Aire caliente para calefacción Agua
Refrigeración del motor
Aire caliente para calefacción
1
23 4
Agua
23 4
Manual de Cogeneración a pequeña escala y Microcogeneración en la pyme Pág. 25
8. Necesidades de inversión y claves de rentabilidad en plantas de
cogeneración a pequeña escala y microcogeneración.
La inversión típica en una planta de cogeneración a pequeña escala y
microcogeneración es muy variable, pudiendo oscilar entre los 800 y 5.000 €/kWe
instalado, dependiendo del tamaño, de la tecnología elegida y de la instalación en
concreto en la que se va a aplicar.
Esta circunstancia, unida a la amplia variedad de equipos existentes, tamaños y
condicionantes específicos de cada instalación, impide ofrecer una orquilla de
rentabilidades típicas, por lo que éstas deben ser calculadas para cada caso.
No obstante, si es posible identificar los factores de los que depende esta
rentabilidad. Los siguientes apartados describen los fundamentales.
8.1. Características de funcionamiento de la instalación
En general, en función de las características de los procesos que tengan lugar
en la instalación (tipo, temperatura, demanda de calor…) existirá un tipo de equipo
de cogeneración a pequeña escala más adecuado (ver capítulo 5, tabla 6).
Por ello, es esencial elegir el tipo de equipo que más se adapte a nuestra
instalación. Una vez hecho esto, cuanto mayor sea el número de horas de operación
de la instalación de cogeneración, mayor será la producción de electricidad, lo que
podrá incrementar los ingresos derivados de su venta.
8.2. Coste y características de los equipos
El equipo de cogeneración a pequeña escala es el elemento de mayor coste de
la instalación y por lo tanto será el que determine la rentabilidad de la inversión. No
obstante, es posible que la instalación genere otros costes como los derivados de
obra civil, montaje mecánico, posibles equipos adicionales (calderas, válvulas y
otros componentes relacionados), ingeniería, tramitaciones, etc.
Una vez seleccionados los equipos más adecuados a las necesidades de la
instalación habrá que evaluar su coste. Dicho coste (en € por kWe) es muy variable
en función de la potencia necesitada, siendo por término medio más elevado cuanto
menor es el rango de potencia del equipo (siempre y cuando no se supere el rango
óptimo para cada tipo de equipo).
Manual de Cogeneración a pequeña escala y Microcogeneración en la pyme Pág. 26
Igualmente, habrá que atender a otras características de los equipos y no sólo
a su coste, como pueden ser los rendimientos eléctricos y térmicos que varían de
unos equipos a otros y que determinarán el calor y electricidad obtenidos y por lo
tanto la rentabilidad de la inversión.
8.3. Opciones de venta de la electricidad
Como se explico en el capítulo anterior, las instalaciones de cogeneración
disponen de dos opciones para la venta de la electricidad: venta a distribuidora (a
un precio estable y regulado), y venta en el mercado libre (a un precio variable en
función del precio de mercado).
De esta manera, en función de cómo sean los precios del mercado será más
rentable acogerse a una opción u otra. Por ejemplo, a precios elevados, como los
que han caracterizado el mercado en 2006, es mucho más beneficiosa la segunda
opción.
8.4. Precio de los combustibles y de la electricidad
La electricidad generada en un equipo de cogeneración puede ser empleada en
el propio proceso o bien vendida a la red. Por ello, la rentabilidad del equipo es
mayor cuanto mayores son los precios de la electricidad.
En cuanto a los combustibles utilizados, cuando se instala una planta de
cogeneración de pequeña escala se puede proceder a un cambio del tipo de
combustible, por ejemplo a gas natural, que por precio y por facilidad de operación
resulta más barato que otros. Este cambio de combustible, como por ejemplo de
gasóleo a gas natural, reducirá los gastos e incrementará la rentabilidad.
Otro factor que incrementará los beneficios será una gran diferencia entre los
precios de la electricidad y de los combustibles:
− Cuanto más alto sea el precio de venta de la electricidad mayores serán los
ingresos.
− Cuanto más bajo sea el precio de los combustibles con los que operan la
planta, menores serán los costes de operación.
Ambas partidas contribuyen a un incremento de la rentabilidad.
Manual de Cogeneración a pequeña escala y Microcogeneración en la pyme Pág. 27
8.5. Costes de operación y mantenimiento
Un equipo de cogeneración a pequeña escala o de microcogeneración tiene una
vida útil de 20-25 años. Esta vida útil puede alcanzarse siempre que se realice un
correcto mantenimiento de la instalación evitando las posibles averías de la misma.
El coste de mantenimiento es diferente en función del tipo de equipo y las
dimensiones del mismo. Las instalaciones más pequeñas (inferiores a 200 kWe)
tienen costes de mantenimiento que pueden llegar a duplicar al de otras unidades
de mayor potencia. Esta diferencia de coste reside fundamentalmente en que las
unidades de mayor tamaño dan lugar a economías de escala reduciendo el coste por
kWh generado.
Los costes de operación típicos son 0,02 €/kWh generado, para las unidades
más pequeñas, y 0,01 €/kWh para unidades de mayor tamaño.
8.6. Acceso a subvenciones
La posibilidad de acceder a una subvención puede hacer rentables algunos
proyectos.
Actualmente, el IDAE así como la mayoría de las Comunidades Autónomas
prevén subvenciones para proyectos de cogeneración a pequeña escala o
microcogeneración. En el siguiente capítulo se incluye información más detallada
sobre las principales líneas de subvención que permanecen activas en el momento
de elaboración de este manual.
Manual de Cogeneración a pequeña escala y Microcogeneración en la pyme Pág. 28
9. Ayudas y Subvenciones
9.1. Línea ICO-IDAE
El Instituto para la Diversificación y el Ahorro de la Energía (IDAE) dispone de
una línea de subvenciones para proyectos de Energías Renovables y Eficiencia
Energética.
Esta iniciativa incorpora una línea de préstamo, con una dotación inicial de
30 millones de €, para financiar inversiones en proyectos de energía solar térmica,
fotovoltaica aislada, biomasa doméstica e instalaciones de cogeneración,
destinadas a personas físicas, comunidades de propietarios, pymes (ver tabla de
condiciones para ser considerada pyme), ayuntamientos y otros organismos
públicos.
Condiciones para ser considerada pyme Número de trabajadores <250
Participación de otra empresa <25% Volumen de negocio (Ventas) ≤50.000.000 €
Balance general ≤43.000.000 €
Tabla 14: Condiciones para que una empresa sea considerada pyme.
En lo que respecta a la cogeneración, la línea de prestamos se dirige a aquellas
instalaciones con una potencia inferior a 2 MWe que se dediquen a la producción
combinada de energía térmica, eléctrica y, en su caso, generación de frío, utilizando
como combustible gas natural, gasóleo, biogás, biomasa, gas de síntesis, gas pobre,
o un efluente a temperatura elevada.
Formarán parte de las partidas elegibles: el grupo primario (pila de
combustible, motor de gas, turbina de gas, etc.), sistema de aprovechamiento
térmico (recuperador de calor), sistema de producción de frío, conexión a la red de
distribución, sistema eléctrico, control y regulación; obra civil (siempre que no se
supere el 20% de la inversión elegible) e ingeniería y dirección de obra. Los
potenciales peticionarios pueden ser: hospitales, hoteles, centros comerciales,
granjas agropecuarias, pequeñas industrias.
Los proyectos se financian hasta el 100% de los costes de referencia, con un
máximo de 1,5 millones de € sin incluir el IVA, debiendo ejecutarse a lo largo del
primer año a partir de la formalización del préstamo. La vigencia de los prestamos
se extiende desde el 1 de julio de 2006 hasta el agotamiento de los fondos.
Para solicitar éste tipo de préstamos, deberá rellenar y enviar un formulario de
solicitud que encontrará en la página Web del IDAE: www.idae.es.
Manual de Cogeneración a pequeña escala y Microcogeneración en la pyme Pág. 29
Tras la recepción de la solicitud, se requerirá al interesado la documentación
precisa para una evaluación previa de la viabilidad del proyecto, (plazo de
presentación en IDAE: 15 días laborables desde la comunicación). Posteriormente
IDAE confirmará el alta en la línea de Préstamos IDAE 2006, momento a partir del
cual, el solicitante dispondrá de 3 meses para la firma del préstamo (incluida la
aportación de garantías necesarias cuando proceda).
Las garantías que se solicitarán son:
- Para préstamos de hasta 120.000 euros: Aval por el 50%.
- Para préstamos superiores a 120.000 euros: el IDAE analizará la solicitud del
préstamo y, en función de la solvencia del solicitante y de la viabilidad del proyecto
de inversión, determinará las garantías a aportar.
Para más información consulte la página Web del IDAE, http://www.idae.es.
Costes de Referencia. COGENERACIÓN 2 MW
Precio (€/kW)
< 500kW >500kW y < 1.000 kW >1.000kW y < 2.000 kW
Cogeneración con producción de vapor 1.200 920 860
Cogeneración con producción de calor y frío 1.240 1.240 900
Tabla 15: Costes de referencia considerados por el IDAE en cogeneración.
Manual de Cogeneración a pequeña escala y Microcogeneración en la pyme Pág. 30
9.2. Ayudas y Subvenciones en Comunidades Autónomas.
En la siguiente tabla se muestran las ayudas15, referentes a cogeneraciones de
pequeña escala para algunas comunidades autónomas:
Comunidad Autónoma Norma Objetivo
Alcance (tecnología, sectores y
actividades) Ayuda económica
Andalucía Orden del 18 de julio de 2005
Incentivar el desarrollo energético sostenible de Andalucía. Convocatoria para los años 2005 y 2006
Producción simultánea de energía térmica y energía eléctrica, con una potencia menor de 50 MW
Cuantía máxima de las ayudas: 40%. Si el solicitante es una PYME hasta el 50% de la inversión incentivable
Canarias ORDEN de 28 de diciembre de 2005
Proyectos de ahorro, diversificación energética y utilización de energías renovables
Cogeneración de energía eléctrica y vapor
Cuantía máxima de las ayudas: 40% de la inversión elegible, con un máximo de 60.000 €
Castilla y León ORDEN EYE/313/2006, del 2 de marzo
Realización de actuaciones en materia de ahorro, eficiencia energética y cogeneración
Instalación de plantas de cogeneración con una potencia total conjunta inferior o igual a 500 kWe
Subvención variable en función del ahorro porcentual de energía primaria (5% - 50%), con un máximo de 60.100 €
Orden TRI/323/2006 del 16 de junio
Realización de inversiones en materia de Ahorro y Eficiencia Energética
Inversión en tecnologías para la mejora de la eficiencia energética en la industria
Subvención de hasta el 22% del coste elegible
Cataluña
Orden TRI/323/2006 del 16 de junio
Realización de inversiones en materia de Ahorro y Eficiencia Energética
Realización de proyectos de cogeneración de alta eficiencia en el sector terciario
Subvención de hasta el 10% del coste elegible
15 Estas son las ayudas y subvenciones vigentes durantes el desarrollo de Enerpyme Renovables. Si desea información actualizada en esta materia, consulte los Links correspondientes a las Agencias Energéticas en la Tabla 12 del presente manual.
Manual de Cogeneración a pequeña escala y Microcogeneración en la pyme Pág. 31
Comunidad Autónoma Norma Objetivo
Alcance (tecnología, sectores y
actividades) Ayuda económica
Resolución de 5 de julio de 2006
Impulsar aquellos proyectos impliquen una reducción importante del consumo energético
Proyectos de cogeneración para empresas pertenecientes al sector industrial
Cuantía máxima de las ayudas: 10% (importe máximo de la ayuda de 100.000 €)
Resolución de 5 de julio de 2006
Impulsar aquellos proyectos impliquen una reducción importante del consumo energético
Proyectos de ahorro energético para empresas pertenecientes a empresas de cualquier sector
Cuantía máxima de las ayudas: 22% (importe máximo de la ayuda de 100.000 €)
Resolución de 5 de julio de 2006
Impulsar aquellos proyectos impliquen una reducción importante del consumo energético
Sustitución de productos petrolíferos por gas natural en empresas pertenecientes a cualquier sector económico
Cuantía máxima de las ayudas: 40% (importe máximo de la ayuda de 60.000 €)
Comunidad Valenciana
Resolución de 12 de septiembre de 2006
Promover proyectos de ahorro energético
Realización de proyectos en el sector industrial manufacturero
Cuantía máxima de las ayudas: 22% (importe máximo de la ayuda de 100.000 €)
Galicia Orden de 22 de marzo de 2006
Promoción de tecnologías de alta eficiencia con objeto de reducir el consumo energético y las emisiones de CO2
Empresas
Cuantía máxima de las ayudas: 50% de la inversión subvencionable
Resolución de 21 de junio de 2006
Promoción de tecnologías de alta eficiencia con objeto de reducir el consumo energético y las emisiones de CO2
Industrias manufactureras
Cuantía máxima de las ayudas: 22% (máximo 1.200.000 €)
Galicia
Resolución de 21 de junio de 2006
Promoción de tecnologías de alta eficiencia con objeto de reducir el consumo energético y las emisiones de CO2
Construcción de plantas de cogeneración de alta eficiencia en el sector terciario y no industrial
Cuantía máxima de las ayudas: 10% (máximo 200.000 €)
Manual de Cogeneración a pequeña escala y Microcogeneración en la pyme Pág. 32
Comunidad Autónoma Norma Objetivo
Alcance (tecnología, sectores y
actividades) Ayuda económica
Orden 6601/2006, del 26 de octubre
Promover actuaciones en materia de ahorro y eficiencia energética
Microcogeneraciones de hasta 500 kWe
Cuantía máxima de las ayudas: 10% de la inversión subvencionable, con un máximo de 200.000 €
Madrid
Orden 59/2006,de 11 de
enero
Promoción del ahorro y de la eficiencia energética
Empresas privadas y agrupaciones de empresas
Cuantía máxima de las ayudas: 20%, con un máximo de 100.000 €
Convenio EVE-IDEA 2006
Facilitar las inversiones en eficiencia energética en el sector industria
Realización de proyectos en el sector Industrial manufacturero
Cuantía máxima de la ayudas: 22% del coste elegible del proyecto, con un máximo de 36.000 € por instalación y 60.000 € por beneficiario
Convenio EVE-IDAE 2006
Facilitar el desarrollo de la cogeneración de alta eficiencia en el sector terciario y no industrial.
Microcogeneración de hasta 500 kW
Cuantía máxima de las ayudas: 10% del coste elegible del proyecto, con un máximo de 36.000 € por instalación y 60.000 € por beneficiario
País Vasco
ORDEN de 14 de diciembre de
2005,
Fomento de acciones y proyectos de ahorro y eficiencia energética
Cogeneraciones de alto rendimiento.
Cuantía máxima de las ayudas: 40%(*) del coste elegible del proyecto
Tabla 16: Líneas de subvención a cogeneración activas en diversas comunidades autónomas en el
momento de elaborar este manual.
La tabla anterior recoge las líneas de subvención activas en las respectivas
comunidades autónomas en el momento de elaborar este manual. Es interesante, no
obstante, comprobar cuáles siguen efectivamente vigentes en el momento de
analizar la posibilidad de instalar un sistema de cogeneración. En la siguiente tabla
encontrará los enlaces a las webs de las agencias energéticas de diversas regiones
donde podrá encontrar más información a este respecto.
Manual de Cogeneración a pequeña escala y Microcogeneración en la pyme Pág. 33
Comunidad Autónoma Agencia Link
Agencia Andaluza de la Energía www.agenciaandaluzadelaenergia.es
Sociedad para el Desarrollo Energético de Andalucía, S.A., SODEAN
www.sodean.es
Agencia Local Energía de Sevilla www.agencia-energia-sevilla.com
Agencia Provincial de la Energía de Huelva, APEH
www.apeh.org
Asociación Agencia "SAVE" de Gestión Energética de Écija, AGEDE
www.ipreecija.org
Agencia de Gestión Energética de la Provincia de Jaén, AGENER
www.agener.org
Andalucía
Agencia Provincial de la Energía de Granada
www.apegr.org
Aragón Servicio de energía de Aragón http://portal.aragob.es/
Fundación Asturiana de la Energía, FAEN
www.faen.es
Asturias Fundación Agencia Local de la Energía del Nalón, ENERNALÓN
www.enernalon.org
Canarias Agencia de Energía de las Canarias Occidentales, AECO
www.itccanarias.org/itc
Ente Regional de la Energía de Castilla y León, EREN
www.jcyl.es
Agencia Provincial de la Energía de Burgos, AGENBUR
www.agenbur.com
Agencia energética Municipal de Valladolid
www.aemva.org
Castilla-León
Agencia Provincial de la Energía de Ávila, APEA
www.diputacionavila.es/web/?url=apea
Agencia para la Gestión de la Energía de Castilla-La Mancha
www.agecam.es Castilla-La Mancha Agencia Provincial de la Energía de
Toledo www.diputoledo.es
Instituto Catalán de la Energía, ICAEN
www.icaen.net
Agencia de Energía de Barcelona www.barcelonaenergia.com Cataluña
Agencia local de Energía de Manresa
www.lasequia.org
Madrid Centro de Ahorro y Eficiencia Energética de la Comunidad de Madrid
www.madrid.org
Manual de Cogeneración a pequeña escala y Microcogeneración en la pyme Pág. 34
Comunidad Autónoma Agencia Link
Agencia Valenciana de la Energía, AVEN
www.aven.es
Valencia Agencia Energética de la Ribera, AER
www.aer-ribera.com
Extremadura Agencia Extremeña de la Energía, AGENEX
www.dip-badajoz.es
Galicia Instituto Energético de Galicia (INEGA)
www.inega.es
Islas Baleares Conserjería de Comercio, Industria y Energía. Dirección General de Energía
www.caib.es
Agencia Energética Municipal de Pamplona
www.pamplona.net
Navarra Centro de Recursos Ambientales de Navarra
www.crana.org
Murcia Agencia de la Gestión de la Energía en la Región de Murcia, ARGEM
www.argem.es
País Vasco Ente Vasco de la Energía (EVE) www.eve.es
Tabla 17. Enlaces Web de las diferentes Agencias Energéticas
Manual de Cogeneración a pequeña escala y Microcogeneración en la pyme Pág. 35
10. Bibliografía.
Fuentes consultadas
− Mejora de la competitividad en cogeneración. Diego Fraile. Powertec Española
S.A.(1998).
− Introducción a las técnicas de cogeneración. Pere Valls i Puyato. Asociación
Autores Científico - Técnico (ACTA).
− Educogen. The European Educational Tool on Cogeneration. Second Edition,
December 2001.
− A good practice guide of small-scale cogeneration. Cogen-Challenge. Julio 2006.
− RD 436/04 Ministerio de Industria, Turismo y Comercio.2003.
− Estrategia de Ahorro y Eficiencia Energética. 2004-2012. Ministerio Industria,
Turismo y Comercio. 2003
− Tecnologías para la innovación en la Generación de Energía Eléctrica. COTEC.
2003.
− Small scale CHP Fact Sheet. Spain. Cogen Challenge
− WP2 Small and Micro Scale CHP. National Report on State of SSCHP Policy and
Sector Situation. Spain. EVE 2004.
− Introducción a las técnicas de cogeneración. ACTA.
− Microcogeneración con pilas de combustible a gas natural. A. Mª. Gutiérrez.
Grupo EVE.
Páginas Web consultadas
− Fundación para la innovación tecnológica. www.cotec.es
− Cogen España. www.cogenspain.org
− Cogen Challenge Project. www.cogen-challenge.org
− Asociación de autogeneradores de energía eléctrica. www.autogeneradores.com
− Instituto para la Diversificación y el Ahorro de la Energía. www.idae.es
− Environmental Protection Agency Combined Heat and Power Partnership.
http://www.epa.gov/chp
− Combined Heat and Power Association. www.chpa.co.uk
Manual de Cogeneración a pequeña escala y Microcogeneración en la pyme Pág. 36
Fundación Entorno – BCSD España
C/ Monte Esquinza, 30. 6º Dcha.
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Fundación Entorno – BCSD España Fundación Entorno – Consejo Empresarial Español para el Desarrollo Sostenible (FE-BCSD España) es una organización privada y sin ánimo de lucro, con la misión de promover el liderazgo empresarial en la creación de valor sostenible. Impulsada en 1995 por un grupo de grandes compañías, está al servicio de las empresas que desean reforzar su compromiso con el desarrollo sostenible. En la actualidad cuenta con casi un centenar de Empresas Colaboradoras y Asociadas, entre grandes empresas y Pymes, así como más de 7.000 beneficiarios anuales. Fundación Entorno - BCSD España es socio nacional del Consejo Mundial para el Desarrollo Sostenible (WBCSD, en sus siglas en inglés), organización empresarial líder en el mundo que, gracias al compromiso de los directivos de las empresas, está definiendo la agenda del desarrollo sostenible, la competitividad empresarial y las sociedades sostenibles. Además la Fundación colabora, entre otras organizaciones, con European Partners for Environment (EPE), SustainAbility Ltd, Global Reporting Initiative (GRI) y desde 1996, lidera el Comité Español del Programa de Naciones Unidas para el Medio Ambiente. Fundación Entorno - BCSD España ha sido reconocida, entre otros, con el Premio Nacional de Medio Ambiente 1999, el Premio de Medio Ambiente de Expansión y Garrigues & Andersen 2001 a la Eco-eficiencia y Premio 2004 a la Gestión Ambiental con el programa e+5; Premio Europeo a la Eco-eficiencia 2001, el premio periodístico de Ecovidrio, el V Premio Nacional de Periodismo ‘Doñana' Desarrollo Sostenible y el Premio de Medio Ambiente de la Comunidad de Madrid, Cámara de Madrid y CEIM-CEOE. Empresas miembro Acciona, Adif, Cemex España, Consulnima, Elcogás, Ence, Endesa, Ericsson España, FCC Construcción, Grupo Ferrovial, Fundación Grupo Eroski, Gas Natural, Holcim España, Philips, Red Eléctrica, Repsol YPF, Telefónica y Unilever. Empresas participantes en Grupos de Trabajo: DuPontIbérica, Iberdrola Inmobiliaria, Dow Chemical Ibérica.
(Actualizado a Abril de 2007)
Nuestro Plan de Trabajo 3 Grandes Bloques:
El plan de trabajo de la Fundación Entorno-BCSD España se estructura en torno a 3 grandes bloques: - Áreas Focales. Plataformas para la discusión,
investigación e interlocución sobre los temas más relevantes para la empresa en relación con el Desarrollo Sostenible.
Actualmente los temas principales tratados en estas áreas focales son tres:
− Energía y Cambio Climático.
El programa Enerpyme y todas las actividades desarrolladas dentro del mismo se engloban dentro de este Área Focal de Energía y Cambio Climático.
− El Papel de los Negocios en la Sociedad.
− El Uso Eficiente de los Recursos Naturales.
- Programas sectoriales. Conjunto de actividades enfocadas a un sector concreto de negocio en su relación con el Desarrollo Sostenible, constituidos a petición de las empresas miembro de FE-BCSD España.
En la actualidad se está desarrollando un programa sectorial de Construcción Sostenible, con el que establecer un marco de acción que defina cómo crear las condiciones que hagan posible una construcción sostenible a lo largo de toda la cadena de valor y fomentar el diálogo con las diferentes partes interesadas.
- Iniciativas. Acciones puntuales de información, difusión
y formación que propone la FE – BCSD España a sus miembros y que nacen del trabajo realizado en las Áreas Focales o en los Programas Sectoriales, con las que fomentar un debate abierto a la sociedad sobre temas clave del desarrollo sostenible y comunicar los resultados obtenidos en las Áreas Focales y Programas Sectoriales así como las prácticas empresariales más destacadas.
Algunas de estas iniciativas son:
• Celebración de Clubes de Debate y otras jornadas técnicas.
• Edición del Canal Empresa Sostenible. • Publicaciones sobre prácticas empresariales
destacables. • Formación virtual a más de 2.500 alumnos.
Para conocer todas las actividades de Fundación Entorno - BCSD España, visite:
www.fundacionentorno.org