La cogeneración, definida como la generación simultánea de energía eléctrica y calor útil a partir de un único proceso de consumo de energético primario, hoy está dando sus primeros pasos en nuestro país. Actualmente existen cerca de 800 MW instalados en distintos sectores industriales que la utilizan como una alternativa de eficiencia energética, lo que lleva al Ministerio de Energía a estimar que existe un potencial para implementar otros 1.500 MW en el mercado energético local a través de las múltiples aplicaciones tecnológicas disponibles.

Especialistas consultados por Revista ELECTRICIDAD señalan que el mercado chileno está en un proceso de aprendizaje para incorporar la cogeneración en procesos productivos y de servicios, siendo la reticencia inicial de las empresas para instalar esta tecnología uno de los principales desafíos debido a los costos de inversión implicados.

Hasta el momento la División de Eficiencia Energética del Ministerio de Energía confeccionó un catastro, identificando que los costos para cogenerar van entre los US$2 a US$5 millones por MW instalado y eso depende del tipo de tecnología que se instale, mientras que los períodos de retorno de la inversión están entre cuatro a siete años, según afirma Ignacio Santelices, jefe de la División de Eficiencia Energética del Ministerio de Energía.

El contexto
Los costos de instalación y las inversiones son un punto clave para el futuro de la cogeneración en el mercado nacional, pero el otro reto es aumentar el conocimiento del tema entre las empresas.

A juicio de Juan Pablo Payero, jefe de la línea de desarrollo de Industria y Minería de la Agencia Chilena de Eficiencia Energética (AChEE) el proceso “engloba todos los conceptos y tecnologías en las cuales el calor y la potencia eléctrica son conjuntamente generadas por una sola unidad y utilizadas por el mismo consumidor, por lo que la cogeneración es más eficiente que la producción de electricidad y calor por separado, aportando en más de 30% a la eficiencia del sistema conjunto y reduciendo el consumo de combustible en más de 50%”.

Otro punto relevante es entender la forma en que opera esta tecnología. Cecilia Figueroa, asesora del Proyecto “Eficiencia Energética y Cogeneración en sectores Industrial y Comercio”, de la Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit (GIZ) en Chile explica a este medio que la cogeneración «consiste en la conversión de la energía de la fuente energética, en forma conjunta, a energía eléctrica y al calor, este último entregado a través de la producción de agua caliente, vapor o gases calientes. El proceso de conversión en estos casos es por combustión del energético en equipos especialmente diseñados para producir, con altas eficiencias, electricidad y calor en conjunto».

En esta línea, según Andrés Díaz, académico del Centro de Energía y Desarrollo Sustentable de la Universidad Diego Portales, “los sistemas convencionales de energía generan electricidad emitiendo calor residual en ese proceso, pero lo que hace la cogeneración es reutilizar el calor mediante intercambiadores para calentar agua, calefaccionar ambientes o usarse en otras actividades dentro del mismo sistema”.

Cecilia Figueroa ejemplifica el impacto de eficiencia energética que supone la cogeneración: “Un proceso de generación convencional de electricidad tiene rendimientos promedio bajos: las termoeléctricas de ciclo abierto logran rendimientos de 35% y los ciclos combinados hasta 55%, perdiéndose entre 45% a 65% del contenido energético de la fuente primaria. La cogeneración logra rendimientos globales promedio de 85% y pérdidas de 15%, lo que depende de la tecnología y del tipo de combustible. Se entiende entonces que para producir las mismas cantidades de electricidad y calor, la cogeneración produce un ahorro en el consumo de la energía primaria utilizada en comparación a la generación separada de modo convencional”.

Tecnologías
Andrés Díaz sostiene que “todos los equipos y tecnologías de cogeneración dependen del requerimiento, no es que exista un tipo de tecnología en particular para cogenerar”, lo que es compartido por Juan Pablo Payero, quien enumera las principales aplicaciones existentes, con sus respectivas potencias y mediciones de eficiencia energética:

• Motores alternativos de combustión interna: Tienen un rango de potencia entre 1 kW y 10 MW, logrando eficiencias de 35% a 45%.

• Turbinas de vapor: Su capacidad va de 45 kW a 500 MW, obteniendo eficiencias de 20% a 30%.

• Ciclo rankine: Poseen un rango entre 3,5 kW a 130 MW, logrando eficiencia de 10% a 20%.

• Celdas de combustibles: Tienen una capacidad de 0,5 kW a 10 kW, registrando eficiencias entre 40% y 60%, dependiendo de la tecnología de celda combustible.

• Fuentes orgánicas: Son residuos como biomasa y biodiesel. Tienen un rango entre 45 kW y 500 MW con una eficiencia de 35% a 45%.

Ignacio Santelices comenta que en Chile “las tecnologías más usadas en proyectos pequeños de cogeneración, bajo 1 MW, son las microturbinas y los motores de combustión interna”.

Desafíos
Los especialistas detallan más de un desafío para avanzar en cogeneración. Héctor Chávez, académico de la Universidad de Santiago indica la reticencia de las empresas “debido a la paralización que supone la instalación de sistemas de cogeneración en los procesos productivos”, mientras que Andrés Díaz menciona que es relevante conocer la demanda energética de la empresa antes de escoger la tecnología “porque la cogeneración, al tener que satisfacer dos demandas, primero debe conocer cuánto calor necesita un proceso para calentar agua o ambientes”.

Héctor Arellano, gerente de Ingeniería de la consultora Efizity concluye que se debe solucionar la barrera existente en los precios libres de la electricidad, pues “si los precios del mercado spot de clientes libres están a la baja se afecta negativamente el desarrollo de los proyectos de cogeneración que tienen pensado inyectar electricidad a la red”.

Recuadro
Los casos de éxito
Los especialistas destacan varios hitos en el desarrollo de la cogeneración en el país:

• Cecilia Figueroa (GIZ): “A la fecha en el país ya se cuenta con proveedores de módulos de cogeneración en base a motores de combustión y de microturbinas que cuentan al menos con cuatro instalaciones operando en el rubro comercial y actualmente desarrollando proyectos en el rubro industrial”.

• Juan Pablo Payero (AChEE): “Hemos desarrollado seis casos de éxito, tres de los cuales se hicieron en hospitales públicos con el apoyo de la GIZ y otros tres el año pasado en industrias, con cogeneradores instalados en el sector hotelero y en criaderos de cerdos, donde con los purines se genera biogás que alimenta a motores que generan electricidad que se inyecta a la red, mientras que el calor residual se usa para calefaccionar los espacios de los cerdos recién nacidos para no gastar más energía”.

• Héctor Arellano (Efizity): “Nuestra solución es un aprovechamiento térmico de grupos electrógenos tradicionales en instalaciones que operan 24/7, generando su propia electricidad. En la zona de San Pedro de Atacama, en 2012, instalamos un sistema de cogeneración en el actual Hotel Cumbres y ahora estamos terminando la puesta en marcha con un sistema similar en el Hotel Alto Atacama. En el primer caso se ahorró en uso de gas licuado y el proyecto se pagó en menos de dos años, lo que es muy bueno en términos de proyectos de cogeneración”.

• Ignacio Santelices (Ministerio de Energía): En el Hospital Regional de Coyhaique, junto a GIZ, se instaló un módulo compacto con una potencia eléctrica de 163 kW y potencian térmica de 319 kW. En su primer año de operación el equipo de cogeneración aportó 55% de la energía eléctrica que el hospital requiere para el autoconsumo y un 37% de la energía térmica, en el uso del agua precalentada que surte el retorno de las calderas de agua caliente sanitaria y de calefacción. El módulo tiene un rendimiento promedio de 90%, generando ahorros por $181 millones anuales.

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