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Cogeneración como tecnología necesaria para la descarbonización a 2050

Julio Artiñano, presidente de Cogen España

La cogeneración se ve asociada siempre a combustibles fósiles, lo cual ha sido cierto hasta ahora, pero no tiene porqué seguir siendo así en el futuro. Es una tecnología con múltiples aplicaciones y capaz de evolucionar usando combustibles cada vez más ‘verdes’ para alcanzar en 2050 un escenario libre de emisiones de carbono.

 

En los últimos años estamos tratando de dar los pasos de dos en dos, o de tres en tres si podemos, es decir, cuando aún existen plantas de carbón con cogeneración (44 MW) en el parque español, y plantas con combustibles líquidos con fuel oíl y gasoil (585 MW), ya estamos pensando en que deben sustituirse por combustibles renovables directamente mejor que por gas natural. Mientras, tenemos que pensar que hay 4.400 MW operativos con gas, y otros 1.100 MW a la espera de invertir en proyectos de mejora de eficiencia y emisiones, no solo con relacionados con cambio de combustible sino de reingeniería de la instalación acorde al consumo de proceso y nuevas exigencias del mercado (autoconsumo, muy alta eficiencia, flexibilidad con almacenamiento de calor,). Los cambios a combustibles renovables, como los gases de síntesis, biogás o el H2 no implican necesariamente el cambio de equipos principales, que se puede reevaluar en una etapa posterior cuando el mercado esté más maduro y otras tecnologías, como las pilas de combustible y la captura de carbono, se hayan desarrollado.

Lo cierto es que el gas natural aún sigue desarrollando sus infraestructuras y en países como Alemania está haciendo su segunda conexión por mar con Rusia (Nord Stream 2), mientras va integrándose con las renovables, como sucede con los proyectos de generación de H2 (HyBridge / Open Grid Europe (OGE)). Esta es la lectura del porqué Alemania sigue invirtiendo en cogeneración, porque entiende que tiene futuro esta tecnología, y su escenario energético a largo plazo en 2050 es el mismo que en España sin carbón y sin nuclear (aunque ahora tengamos diferencias en cómo llegar a ese escenario descarbonizado).

Puede ser cierto que acaben todas las cogeneraciones, o la mayoría, funcionando en 2050 con estos combustibles renovables mediante el llamado “Power-to-x”, que no es otra cosa que aprovechar la electricidad renovable sobrante para generar combustibles y con ello no realizar vertidos o parar instalaciones almacenando esa energía -por ejemplo, en forma de H2 producido mediante hidrólisis-. La tecnología para quemar esos combustibles es la misma que la que tenemos actualmente cambiando solo algunos componentes de los equipos principales, típicamente los sistemas de combustión en las turbinas de gas. Tenemos la gran suerte de contar con tecnología puntera en equipos de generación a nivel mundial para cogeneración. Esta tecnología está avanzando continuamente arrastrada por otros sectores como el transporte marítimo o la aviación, que atiende a un mercado decenas de veces superior con la consiguiente capacidad de inversión I+D+I. Estos sectores tractores de la tecnología ofrecen soluciones que hace unos años parecían muy lejanas y a día de hoy hay turbinas de gas que ya pueden quemar H2 prácticamente al 100%, sin perder el potencial llegar a eficiencias superiores al 80-90% en modo cogeneración.

La cogeneración es una tecnología con la que se debe contar, que ha aprendido cómo integrase con la industria a la cual abastece en prácticamente todos los sectores, y que puede progresivamente ir integrándose con las nuevas tecnologías renovables. La cogeneración no compite con las renovables, sino que las puede apoyar dando la capacidad que necesitan, siendo flexibles, y generando energía térmica (y eléctrica) de forma muy eficiente. La cogeneración puede dar servicio en los dos mercados en los está evolucionando la electricidad, de potencia y de energía.

No obstante, la cogeneración debe estar diseñada para abastecer las demandas de energía térmica, como dice la Directiva de eficiencia energética, siendo la mejor forma de quemar combustibles, de cualquier tipo, cuando existe una demanda térmica, y especialmente de alta temperatura (entalpía).

Las tecnologías renovables más novedosas, especialmente las solares, se han desarrollado en el pasado con algunas limitaciones administrativas, pero este no ha sido el caso de la biomasa, que es la primera fuente de energía conocida. Hasta el 2012 ambas tecnologías -la cogeneración y la biomasa- podían invertir con una rentabilidad adecuada a través de las primas y tarifas hasta entonces existentes, que solo la aplicación propia del proyecto limitaba, incluyendo proyectos industriales. Luego a raíz del el RDL 1/2012 todas las inversiones del RECORE (REsiduos, COgeneracion y REnovabels) se paralizaron, pero hasta entonces si no se hacían más proyectos de biomasa era por sus propias características y limitaciones de disponibilidad y coste de abastecimiento.

Si bien estas limitaciones se resolvieron de forma específica en algunos países de Europa, como en el Reino Unido especialmente, mediante la importación de pellets (o similares) para grandes proyectos industriales, esta práctica se ha cuestionado por la sostenibilidad de la propia fabricación del pellet y sus costes energéticos de producción considerando todo su ciclo de vida.

Hay claros ejemplos en España donde la biomasa se ha desarrollado cuando ha tenido sentido, como es el caso del sector papelero, que además de ser los mayores productores de biomasa son grandes consumidores térmicos. Según ASPAPEL en 2014 la biomasa supuso el 37% de los combustibles que utilizaron (y el gas natural el 61%).

En el Plan Nacional Integrado de Energía y Clima (PNIEC) 2021-2030 se promueve la “utilización de restos de poda de cultivos leñosos como biomasa: consiste en utilizar los residuos de poda como biomasa para su uso por empresas de cogeneración (usos eléctricos) o en la producción de pellets (usos térmicos), lo que sustituirá combustibles fósiles”.

Debe ser el mercado el que defina qué tecnología compite mejor para abastecer la demanda térmica industrial, sin bajar “a priori” la aportación de la cogeneración en más de un 30% (ver gráfico 2), y permitir a nuestra industria competir a escala internacional con de las mismas herramientas que tienen los demás.

La flexibilización de la generación será el próximo reto para la cogeneran según nuevamente se indica en el PNIEC: “la fuerte introducción de tecnologías de generación renovables plantea un reto para la cogeneración como sistema de respaldo que contribuya a la estabilidad del sistema, y ofrezca la flexibilidad que la operación del sistema eléctrico va a demandar para alcanzar los objetivos de generación eléctrica de origen renovable previstos.

Hay tecnología para apostar por la acumulación térmica, que flexibilice la generación, al igual que se ha hecho en las termo solares (con plantas sin y con acumulación), y poder cumplir con el mandato de eliminar barreras para desarrollar las renovables.

La acumulación térmica permitirá desacoplar la producción eléctrica de la térmica, para garantizar como decían las directivas su continuidad de suministro. La electricidad es un subproducto de la cogeneración y se puede regular aprovechando para acumular calor en aquellos momentos de baja demanda del proceso. Esto funciona en periodos cortos (horas), siendo para periodos más largos necesarias soluciones con calderas convencionales.

Ambos sistemas, acumulación y calderas de respaldo, necesitan de mecanismos para financiar sus inversiones, reconociéndose en las plantas tipo o mediante la financiación con el Fondo de eficiencia o fondos específicos transferidos a las CCAA.

Desde el punto de vista de operación de las instalaciones serán los servicios de ajuste al sistema los que deberán pagar por esas horas de menor generación eléctrica, lo cual debería suceder cuando la penetración de los renovales sea masiva.

Los pagos de capacidad, en los nuevos mercados que se establezcan, también permitirán complementar la financiación de estas inversiones en flexibilidad.

Las otras aportaciones de la cogeneración son intrínsecas a su naturaleza de energía distribuida y de eficiencia energética, que le da sentido, y esto implica ahorro de energía primaria y de emisiones. El cierre hipotético de la cogeneración implicaría un aumento de la demanda de gas en las industrias a las que da servicio del 15%, es decir su ahorro de gas actual, y el gas va a ser el combustible de transición por muchos años, mientras van madurando las tecnologías de almacenamiento.

En conclusión, creemos desde Cogen España la cogeneración es una tecnología de futuro, con un enorme potencial de mejora medioambiental con nuevas tecnologías con combustibles renovables, sin perder la alta eficiencia que le caracteriza superior al 80%-90%, y aportando flexibilidad en almacenamiento térmico que evite vertidos y gestionable mediante redes inteligentes como energía distribuida que es. El borrador PNIEC es punto un de partida que apostamos porque sea más ambicioso como en las demás tecnologías renovables, para llegar entre todos al objetivo de descarbonización de 2050.

Artículos sobre cogeneración | 04 de julio de 2019

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