En España, la cogeneración de energía aportó 17.291 GWh a la producción total de energía, representando el 12,87% de la generación con renovables. Entre enero y abril de 2024, contribuyó con 5,8% de la energía total generada, manteniéndose en el cuarto puesto entre las fuentes renovables nacionales. En esta categoría, está precedida por la eólica, la hidráulica y la energía solar fotovoltaica.

Ciertamente, la adopción global de la cogeneración, especialmente en países altamente industrializados, resalta sus ventajas en términos de ahorro energético, reducción de emisiones y generación distribuida. Estas ventajas incrementan la competitividad de las industrias que requieren grandes cantidades de calor.

¿Qué es la cogeneración de energía y cómo funciona?

En esencia, la cogeneración de energía, también conocida como generación combinada de calor y electricidad (CHP, por sus siglas en inglés), se define como la producción simultánea de energía eléctrica y energía térmica útil en un único proceso secuencial. Dicho de otro modo, esta tecnología permite la generación de electricidad y calor útil en una misma instalación, optimizando el uso de los recursos energéticos.

Las plantas de cogeneración suelen estar equipadas con motores alternativos, turbinas de gas o de vapor, que transforman la energía contenida en los combustibles en energía mecánica y calor residual. Comúnmente, esta energía mecánica, se convierte en electricidad mediante un alternador, mientras que el calor residual se aprovecha en forma de vapor de agua, agua caliente, aceites térmicos o gases calientes. Estos fluidos termoportadores se emplean en diversas aplicaciones térmicas dentro de la industria.

Además de los motores y turbinas, las plantas de cogeneración pueden incluir equipos auxiliares destinados exclusivamente a la producción de energía térmica. Estos equipos no generan energía mecánica o eléctrica, sino que complementan o sustituyen el calor producido por el sistema de cogeneración principal. Entre estos equipos se encuentran:

• Generadores o calderas convencionales. Precisamente, su función es ajustar la producción de calor según la demanda en cada momento. O bien, actuar como sistemas de reserva en caso de fallo de los equipos principales.
• Sistemas de postcombustión. Diseñados para incrementar o asegurar el suministro de calor en situaciones de falla del motor principal.
• Sistemas de by-pass. Permiten el uso de los motores como sistemas de emergencia, sin recuperación de calor, o mediante grupos electrógenos que garantizan la demanda de solo electricidad.

Principales características de la cogeneración de energía

• La cogeneración se caracteriza por ser un sistema distribuido de producción de electricidad y calor, generalmente in situ, es decir, en las propias instalaciones industriales. De este modo, tal enfoque descentralizado permite a las fábricas autoabastecerse de todo el calor necesario para sus procesos mientras generan electricidad que puede ser autoconsumida o distribuida localmente.
• Asimismo, la cogeneración de energía destaca por su elevada eficiencia energética, al aprovechar el calor residual que de otro modo se desperdiciaría. En comparación con la producción separada y convencional de electricidad y calor, la cogeneración puede ahorrar hasta un 30% de energía para generar la misma cantidad de productos.
• Actualmente, el gas natural es el combustible predominante en las plantas de cogeneración, pero también se emplean otras fuentes renovables como biomasa y biogás. Más aún, la tecnología de cogeneración está preparada para utilizar gases renovables, como el hidrógeno, hasta un 100%. Esto la convierte en una opción sostenible y adaptable a futuros desarrollos energéticos destinados a la descarbonización industrial y la mitigación del cambio climático.
• En efecto, una de las grandes ventajas de la cogeneración es su capacidad para producir energía localmente, justo en el punto de consumo. Esto minimiza las pérdidas de energía que se producen durante el transporte por redes eléctricas y reduce la necesidad de inversiones en infraestructuras de transmisión. Al operar 24 horas al día durante todo el año, la cogeneración garantiza un suministro energético continuo y fiable, independiente de las condiciones climáticas, como la disponibilidad de viento o sol.
• La cogeneración de energía es una tecnología flexible que puede integrarse con otras fuentes de generación de energía, especialmente renovables. A los efectos, permite una hibridación eficiente en las fábricas, adaptándose a las variaciones en la producción de energías renovables y asegurando un suministro energético constante y de alta calidad.

Tipos de cogeneración

La cogeneración de energía se presenta en diversas formas, cada una con sus propias características y aplicaciones. A continuación, explicaremos los más conocidas:

• Con motor de gas. Este tipo de cogeneración utiliza principalmente gas natural, aunque también puede operar con gasóleo o fuelóleo. Los motores de gas son muy eficientes en la generación de electricidad, aunque su eficiencia para la producción de calor es menor en comparación con otros sistemas.
• Con turbina de gas. Las turbinas de gas en la cogeneración tienen un rendimiento eléctrico inferior al de los motores de gas, pero la recuperación del calor residual es más eficiente y sencilla. Funcionan normalmente con gas y son adecuadas para aplicaciones donde la generación de calor es tan importante como la generación de electricidad.
• Cogeneración con motor de biocombustible. Estos sistemas son adaptaciones de centrales de gas o petróleo diseñadas para funcionar con uno o varios tipos de biocombustibles. Por lo tanto, este tipo de cogeneración es ideal para industrias que buscan una alternativa más sostenible y que disponen de acceso a biocombustibles.
• Con turbina de vapor. Curiosamente, la cogeneración de energía con turbina de vapor fue el primer tipo de sistema de cogeneración desarrollado. Este método aprovecha la energía mecánica del vapor generado por una caldera. Especialmente, resulta útil en industrias que ya utilizan calderas de vapor en sus procesos.
• Cogeneración en ciclo combinado con turbina de gas y vapor. Como su nombre lo indica, este sistema combina una turbina de gas y una turbina de vapor para maximizar la eficiencia energética. Los gases de escape de la turbina de gas se utilizan para alimentar una turbina de vapor, que a su vez produce energía adicional. Este tipo de cogeneración ofrece un mayor aprovechamiento desde el punto de vista eléctrico, haciéndolo muy eficiente.

Beneficios de la cogeneración de energía

Desde luego, la cogeneración de energía ofrece numerosos beneficios que la convierten en una opción atractiva para el sector industrial. Algunos de estos beneficios son:

• Ahorro energético. En España, la cogeneración permite ahorrar anualmente la energía equivalente a 14 millones de barriles de petróleo, lo que se traduce en un ahorro de hasta un 30% de energía primaria. Este ahorro es clave para reducir la dependencia de combustibles fósiles y mejorar la eficiencia energética del país.
• Reducción de emisiones. Gracias a la cogeneración, España ahorra cada año 4 millones de toneladas de emisiones de CO2 y 25 millones de metros cúbicos de agua. De hecho, la tecnología de cogeneración es la más utilizada para la descarbonización industrial y está preparada para el uso de hidrógeno y otros gases renovables, contribuyendo significativamente a la lucha contra el cambio climático.
• Seguridad de suministro. La cogeneración de energía ofrece una seguridad de suministro notable debido a su naturaleza de energía distribuida y de autoconsumo. Con una potencia síncrona garantizada, estos sistemas están disponibles rápidamente y ofrecen flexibilidad y estabilidad, características esenciales para las industrias que requieren un suministro energético constante y fiable.
• Gestión energética integral. Por supuesto, las plantas de cogeneración son herramientas integrales para la gestión energética en las industrias, permitiendo a estas adaptarse a los cambiantes escenarios energéticos.
• Impacto económico y social. Por otro lado, la cogeneración estimula la competencia y ayuda a incrementar el volumen de producción. De igual forma, contribuye a la estabilización de la demanda y los precios en los mercados eléctricos y gasistas. También es imprescindible para la sostenibilidad y eficiencia de estos mercados. Por cierto, invertir en cogeneración evita la deslocalización de industrias, aporta productividad y competitividad al país y fomenta la creación de empleo y el desarrollo tecnológico. La cadena de valor generada por la cogeneración va mucho más allá de las plantas, impactando positivamente en la economía.

La cogeneración en España

Es pertinente agregar algunos datos que fundamentan la relevancia de la cogeneración en España. En primer lugar, esta opción energética es esencial para más de 600 fábricas de sectores industriales intensivos en calor, como el alimentario, químico, papelero, refino, cerámico y automotriz. Estas industrias generan el 20% del PIB industrial del país y exportan más del 50% de su producción. Entonces, no es casual que la energía producida por la cogeneración en España tenga un valor superior a los 7.000 millones de euros anuales.  Estos datos demuestran su importancia económica y su papel vital en la industria y en la transición hacia un futuro energético más sostenible.

Aunque en Econiza nos dedicamos al diseño y desarrollo de proyectos de autoconsumo solar para empresas y particulares, reconocemos el valor de la cogeneración de energía como un soporte para la estabilidad y crecimiento de los sectores industriales que la emplean.