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FOTO: Fenice Cogeneración. Foto cortesía de ACOGEN

La industria intensiva en calor, representada por ACOGEN, se ha adherido al Pacto por una Economía Circular, impulsado desde el Ministerio de Agricultura y Pesca, Alimentación y Medio Ambiente y el Ministerio de Economía, Industria y Competitividad, con objeto de implicar a los principales agentes económicos y sociales en la transición hacia un modelo de economía circular. ACOGEN representa a más de 600 industrias intensivas en consumo de calor, que fabrican sus productos con energía proveniente de la cogeneración.

Estas empresas suponen el 20% del PIB industrial nacional, con unos 25.000 M€ de facturación y más de 200.000 empleos asociados. Con cogeneración se produce el 10% de la electricidad del país, utilizando el 25% del consumo nacional de gas natural.

El sector cogenerador, como firme defensor e impulsor de la eficiencia energética en la industria, comparte plenamente la importancia de avanzar de forma decidida hacia la consecución de una economía sostenible y verdaderamente circular.

La cogeneración supone eficiencia energética, descarbonización, energía distribuida, estabilidad para sistemas y mercados energéticos, así como competitividad industrial.

Por todo ello, ACOGEN ha suscrito el compromiso de llevar a cabo las acciones detalladas en el “Pacto por una economía circular – el compromiso de los agentes económicos y sociales 2018-2020”, en la confianza de que su realización haga efectivos los beneficios que la economía circular llevará aparejados para el conjunto de la sociedad española.

Desde el comienzo del año, dos plantas de cogeneración de Rolls-Royce han estado suministrando energía a un nuevo invernadero de tomates operado por Maxburg BVBA en Meer, Bélgica. Los dos grupos electrógenos a gas han suministrado de forma fiable más de 20 MWh de calor y potencia hasta la fecha. Maxburg es ahora el invernadero número 30 para el que Rolls-Royce ha entregado plantas de cogeneración. Desde 2005, no menos de 52 plantas de cogeneración fabricadas por Rolls-Royce han generado una producción eléctrica total de 270 MW para invernaderos en Holanda, Bélgica, Rusia y Reino Unido.

Los grupos electrógenos se basan en los motores B35: 40 V12 AG2 de media velocidad de Rolls-Royce, cada uno de los cuales es capaz de generar una potencia eléctrica de 5.650 kW y una potencia térmica de 6.545 kW, con un nivel de eficiencia de más del 96%. La energía eléctrica se utiliza principalmente para las lámparas de invernadero y, si es necesario, se inyecta a la red pública.

 

El invernadero, que se extiende sobre una superficie de 10,2 hectáreas, se calienta utilizando el calor extraído de los gases de escape y el sistema de refrigeración del motor. Los gases de escape limpios de los motores también se inyectan en los invernaderos para aumentar el nivel de CO2 y aumentar el crecimiento de la planta. El propietario espera lograr una producción anual de 7,5 millones de kg de tomates en el invernadero de Maxburg.

Rolls-Royce ha entregado las plantas de cogeneración completas, que consisten en los grupos electrógenos, los sistemas de gases de escape, incluidos los sistemas SCR y los intercambiadores de calor. Los sistemas de control electrónico también están incluidos en el suministro. El operador John Vermeiren y Rolls-Royce han cerrado un contrato de servicio a largo plazo para las plantas de cogeneración, que cubre aproximadamente 4.500 horas de operación por año durante los próximos 10 años.

En 2011, el Departamento de Energía de EE.UU. (DOE) lanzó la Iniciativa SunShot, con el objetivo de conseguir que la electricidad solar fuese competitiva con otras tecnologías de generación convencionales en 2020. En esta iniciativa se contemplan objetivos de costes y rendimiento para la fotovoltaica y la termosolar. A diferencia de la fotovoltaica, la termosolar captura y almacena energía solar en forma de calor, utilizando materiales de bajo coste y materialmente estables durante décadas. Esto permite a la termosolar con almacenamiento térmico entregar energía renovable, proporcionando a la vez importantes atributos de capacidad, fiabilidad y estabilidad a la red, aumentando, en consecuencia, la penetración de tecnologías de electricidad renovable intermitente. El informe técnico “Hoja de Ruta de la Tecnología Termosolar de Demostración Gen3”, lanzado en enero de 2017 por el Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL), será utilizado por el DOE para priorizar actividades de I+D que conduzcan a una o más vías tecnológicas para ser demostradas con éxito, a una escala apropiada, para su futura comercialización.

Los sistemas termosolares más avanzados en la actualidad son los sistemas de torre con dos tanques de almacenamiento térmico en sales fundidas, que entregan energía térmica a 565 ºC para su integración en ciclos de potencia convencionales como el ciclo de vapor Rankine. Estas torres de energía se remontan a la demostración piloto Solar Two de 10 MWe en los noventa. Este diseño ha reducido el coste de la electricidad termosolar en aproximadamente un 50% con respecto a los sistemas de colectores parabólicos; sin embargo, la disminución de costes de las tecnologías termosolares no ha seguido el ritmo de reducción de costes de los sistemas fotovoltaicos.

 

Desde el lanzamiento en 2011 de la Iniciativa SunShot, el Subprograma de termosolar del DOE ha financiado investigación en campos de colectores solares, receptores, sistemas de almacenamiento térmico y sub-sistemas del ciclo de potencia, para mejorar el rendimiento y reducir el coste de los sistemas termosolares. Leer más…

Artículo publicado en: FuturENERGY Marzo 2017

Antonio Pérez Palacio, presidente de ACOGEN, intervino en la inauguración de la jornada Perspectivas para el sector de la cogeneración en 2017: Renovación y nuevos cupos, de GENERA 2017, donde afirmó que “es hora de presentar soluciones, vamos a colaborar para encontrar un consenso que haga que el Gobierno confíe en la cogeneración, recupere la confianza y vea cómo se acometen las inversiones”

ACOGEN representa a cientos de industrias manufactureras exportadoras, eficientes, sostenibles e innovadoras, unidas por la cogeneración, una tecnología factible y fiable que permite satisfacer la demanda del calor en los procesos de fabricación cogenerando a la vez calor y electricidad, contribuyendo así a la eficiencia energética, al cambio climático y a la competitividad industrial y de los sistemas energéticos.

En España, la cogeneración produce con alta eficiencia el 10% de la electricidad, atiende las necesidades de energía térmica en más de 600 industrias y es clave para el sector gasista porque supone el 22% por ciento de todo el consumo de gas natural. Es una herramienta de competitividad para industrias de sectores manufactureros: con cogeneración se fabrica el 20% del PIB industrial.

 

Para Pérez Palacio, el primer paso es mejorar y mantener mejora la eficiencia energética de 2.500 MWe de cogeneración en funcionamiento y preparar la segunda etapa hasta 2030, en la que se podrán añadir 1.800 MW de nuevas cogeneraciones, mayoritariamente en el sector terciario, que serán fundamentales para cumplir los objetivos nacionales de eficiencia energética. ACOGEN cree que sería razonable desarrollar el 50% del potencial económico identificado hasta 2030, que supone implantar unos 250 MW adicionales de nueva cogeneración en la industria y 1.550 MW de nueva cogeneración en el sector terciario, un gran reto de futuro para el país y sus sistemas energéticos.

A finales del año pasado se inauguraron los nuevos laboratorios de sistemas térmicos de Tecnalia, situados en la localidad de Azpeitia. Al evento acudieron prestigiosas empresas relacionadas con la fabricación de bombas de calor, intercambiadores de calor, calderas, equipos de refrigeración, deshumefactadoras (deshumificadoras), torres de refrigeración, colectores solares térmicos, tanques de almacenamiento térmico; así como otros agentes implicados en el desarrollo de nuevos conceptos de equipos y sistemas térmicos.

El laboratorio incorpora tres anillos principales de conducción de agua/fluido, con un sistema de regulación y control de alta precisión, y la correspondiente monitorización, que abastecen cuatro zonas de ensayo, donde se determinan y estudian las prestaciones térmicas de distintos equipos y sistemas térmicos. Permite ensayar equipos de absorción y transferencia de masa y energía, de generación eléctrica ORC, de energía solar térmica, de almacenamiento; y sistemas inteligentes de gestión energética. El laboratorio se ha diseñado tanto para ensayar equipos comerciales (activos/pasivos) como para dar soporte al desarrollo de equipos innovadores. Es igualmente posible realizar estudios en los ámbitos de instalaciones de geotermia y aerotermia, tanto estudios experimentales de campo reales como innovaciones tecnológicas.

 

En este sentido, los asistentes al evento pudieron conocer la instalación geotérmica anexa al laboratorio, que consta de cuatro sondeos geotérmicos de distintas tipologías y rellenos, mediante los que se ha estudiado la influencia de estos parámetros a través de numerosos Test de Respuesta Térmica. Igualmente se ha desarrollado un equipo móvil que permite la evaluación del potencial de intercambio geotérmico de los sondeos y de elementos estructurales con circuitos de fluido calor-portador embebidos in situ. Esta evaluación se ha utilizado en la validación de modelos de simulación propios de elementos estructurales termo-activados.

Los expertos de Tecnalia presentaron también una serie de desarrollos realizados en el laboratorio como un transformador de calor para la recuperación de calor residual de baja temperatura, capaz de revalorizar el 50% del calor residual, aumentando su temperatura de modo que pueda volver a utilizarse en un proceso industrial; una bomba de calor de alta temperatura para la evaluación y caracterización de componentes de bombas de calor y sistemas frigoríficos, así como para la evaluación de sistemas ORC o de sus componentes; o una unidad de recuperación de calor para la renovación del aire interior de viviendas adaptable en fachadas ventiladas.

La inauguración ha estado asociada a unas sesiones de trabajo temáticas en las que se ha puesto el foco en la actualidad y las tendencias tecnológicas que en torno a los materiales y recubrimientos avanzados, los modelados y simulaciones de equipos y sistemas, el prototipado y ensayo de equipos térmicos, o las soluciones de gestión energética, puedan tener impacto en las empresas.

El mercado de cogeneración, que produce electricidad y calor útil en un proceso único y altamente eficiente, se prevé que siga aumentando su capacidad instalada de 755,2 GW en 2016 a 971,9 GW en 2025, a una tasa de crecimiento anual compuesta del 2,8%, según la firma de investigación y consultoría GlobalData.

El último informe de la empresa indica que la creciente demanda mundial de energía eléctrica y el aumento simultáneo de las preocupaciones ambientales son los principales impulsores del mercado de la cogeneración, junto con el aumento de incentivos y políticas gubernamentales para promoverlo.

 

Anchal Agarwal, Analista en Energía de GlobalData, señala: “Las plantas de cogeneración son atractivas porque recuperan el calor que normalmente se desperdicia en métodos de generación de energía convencional, que en conjunto tienen una eficiencia de alrededor del 45%. Los sistemas de cogeneración, sin embargo, pueden tener una eficiencia de hasta el 90% y se utilizan en aplicaciones industriales, institucionales y grandes aplicaciones comerciales.”

El informe de GlobalData también afirma que Asia y el Pacífico (APAC) tenían la mayor participación regional en el año 2015, con el 45,9% de la capacidad instalada mundial en cogeneración, atribuible a países como China, India y Japón. Se espera que la participación de la APAC llegue al 48,5% de la capacidad instalada global en 2025.

Agarwal, explica: “Una de las razones del dominio de la región APAC es que China e India son los mayores emisores de carbono y los países con mayores niveles de contaminación. El crecimiento en la fabricación, el aumento de la demanda de electricidad y del número de vehículos son los principales contribuyentes a la contaminación y ha forzado a los gobiernos a instalar plantas de cogeneración.

“La Agencia Internacional de la Energía estableció como objetivos de capacidad instalada de cogeneración, 333 GW en China y 85 GW en la India antes de 2030. Se espera que estos objetivos conduzcan a la introducción de políticas de incentivos, que impulsarán el crecimiento de las instalaciones de cogeneración”.

La primera central eléctrica de cogeneración de Europa equipada con pilas de combustible y con potencia a escala de megavatios ya está funcionando en Mannheim. Frente a las centrales eléctricas convencionales, esta solución proporciona calor y electricidad prácticamente libres de emisiones contaminantes, por lo que es un hito para la energía verde del futuro. La innovadora planta se ha instalado conjuntamente por E.ON y FuelCell Energy Solutions en Friatec AG. A lo largo de al menos diez años, la central proporcionará energía limpia para la producción de materiales procesados especialista Friatec.

Con una potencia de 1,4 MW, esta central eléctrica de pila de combustible es la única de su tipo en Europa hasta la fecha. En términos de tecnología y protección del medio ambiente, las pilas de combustible representan una alternativa prometedora a las plantas de cogeneración convencionales. En comparación con otras tecnologías descentralizadas, tales como turbinas de gas, las pilas de combustible utilizan fuentes de combustible mucho más eficiente. Además, generan potencia en un proceso sin combustión que está prácticamente libre de contaminantes. Mediante el uso de esta pila de combustible, Friatec reducirá sus emisiones de CO2 en aproximadamente 3.000 t / año.

La central de pila de combustible se instaló en sólo nueve meses como un proyecto conjunto de E.ON Connecting Energies, filial de E.ON para soluciones energéticas para los sectores comercial e industrial, y FuelCell Energy Solutions, una empresa conjunta de Fraunhofer IKTS y FuelCell Energy Inc. E.ON y FuelCell Energy Solutions han entrado en una asociación en materia energética a largo plazo para ofrecer tecnología limpio de alto rendimiento de pilas de combustible a clientes en sectores de gran consumo energético.

Tradicionalmente las redes urbanas de calor distribuyen energía desde una planta de generación centralizada a un cierto número de clientes remotos. Por lo tanto, las redes actuales sufren de: importantes pérdidas de calor, un enorme potencial sin explorar de integración en las redes de diferentes fuentes de energía disponibles (por ejemplo renovables y calor residual) y de altos costes de instalación. El proyecto FLEXYNETS tiene como objetivo desarrollar, demostrar y desplegar una nueva generación de redes urbanas inteligentes de calefacción y refrigeración. FLEXYNETS es un proyecto europeo del programa H2020 coordinado por EURAC, instituto de investigación con sede en Bolzano-Bozen (Italia). Además en el proyecto están implicados otros cinco socios de diferentes países europeos: Acciona (España), zafh.net (Alemania), un centro de investigación del Hochschule für Technik de Sttutgart, Solid Automation (Alemania), compañía especializada en diseño de control y monitorización, PlanEnergi (Dinamarca), oficina de ingeniería especializada en redes urbanas de calor y Soltigua (Italia), fabricante de colectores de concentración solar.

FLEXYNETS desarrollará, demostrará y desplegará una nueva generación de redes urbanas inteligentes de calefacción y refrigeración, que reduzcan las pérdidas en el transporte de energía trabajando a niveles “neutrales” de temperatura (15-20 ºC). Se utilizarán bombas de calor reversibles para intercambiar el calor con la red urbana de
calor y frío en el lado de la demanda, proporcionando la calefacción y refrigeración necesarias para edificios.

Lo que es más, el calor que normalmente desechan los edificios será introducido en la red por las bombas de calor (trabajando en “modo refrigeración”) y reciclado por otras bombas de calor que producirán agua caliente sanitaria. Leer más…

Artículo publicado en: FuturENERGY Marzo 2016

Análisis de potencial y oportunidades de integración en redes de climatización

El desarrollo de la tecnología termosolar se ha visto impulsado durante los últimos años por el aumento de plantas de generación eléctrica. A pesar de ello, actualmente en España existen pocas instalaciones termosolares para aplicaciones térmicas, las cuales satisfacen principalmente la demanda de calor de procesos industriales o de climatización de edificios, sin embargo su aplicación en usos térmicos tiene un gran potencial de desarrollo en nuestro país, donde en ciertas regiones la disponibilidad de irradiación solar directa es muy alta. El IDAE ha realizado un estudio de viabilidad técnico-económica sobre la incorporación de la energía termosolar a redes urbanas de calor y frío, utilizando una red de referencia ubicada en Jaén. Los resultados obtenidos permiten concluir que la incorporación de instalaciones termosolares en redes
de climatización es una alternativa viable y atractiva que resulta competitiva a nivel técnico y económico.

Actualmente en España, de acuerdo con el censo realizado por ADHAC, existen aproximadamente 270 redes de climatización que suman una potencia total instalada de 1.139 MW conjunta de calor y frío. De las instalaciones urbanas de calefacción y refrigeración existentes, aproximadamente un 30% utiliza energías renovables (principalmente biomasa) y solo una de ellas incorpora energía solar.

Se trata de la red de climatización del Parque Balear de Innovación Tecnológica ParcBIT. Esta red está alimentada por una planta de trigeneración que proporciona electricidad, agua caliente y fría al parque tecnológico y a 5 edificios de la Universidad de las Islas Baleares. El agua caliente se genera en dos motores de cogeneración de 1.460 kWe y 1.115 kWt cada uno, con el apoyo de una caldera de biomasa de 1.000 kWt, una instalación solar de captador plano de 900 m2 y una caldera de fuel de 2.000 kWt. El agua caliente se distribuye por la red para satisfacer la demanda de agua caliente y también alimenta a las máquinas de absorción (de 432 kWt y 1.318 kWt) para la generación de agua fría. Leer más…

Artículo publicado en: FuturENERGY Marzo 2016

Las plantas termosolares funcionan a altas temperaturas durante largos periodos y los fluidos de transferencia de calor se degradan con el tiempo por craqueo térmico, por oxidación o por ambos. Es importante que estos procesos se monitoricen de forma
rutinaria para asegurar que la planta continúa operando de forma segura y eficiente. Para evaluar el estado de craqueo térmico y el de oxidación se pueden utilizar análisis de laboratorio, y en este artículo se discute un modelo para establecerlos.

Hay informes que indican que el mercado mundial de fluidos de transferencia de calor, conocidos como fluido térmicos, aumentará su valor desde los 1.684 M$ en 2011 hasta 2.557 M$ en 2017. Esta demanda depende de Europa, que supone un tercio de la demanda
global de fluidos térmicos, y será impulsada por el crecimiento en
la región Asia-Pacífico. Existe una gran variedad de fluidos térmicos, con una amplia variedad de usos, incluyendo la producción de energía, por ejemplo en plantas termosolares. El fluido solar más usado es una mezcla eutéctica de bifenilo y óxido de difenilo (p.e. Therminol VP-1, Globaltherm Omnitech y Dowtherm A). Los dos modos más comunes de degradación térmica son el craqueo térmico y el estrés oxidativo.

El craqueo térmico consiste en la ruptura de las moléculas grandes de hidrocarburos en moléculas más pequeñas, la oxidación es la ganancia de oxígeno. A alta temperatura, un fluido térmico se degrada, ya sea a través de craqueo térmico, de oxidación o de ambos. Durante el craqueo térmico se acumula carbono y comienza a disminuir la temperatura del punto de inflamación. Durante la oxidación se acumula carbono y el índice de acidez total, un indicador del estado oxidativo, comenzará a aumentar. Leer más…

Christopher Wright
Global Group of Companies

Artículo publicado en: FuturENERGY Marzo 2016

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