14.4: Combinación de calor y energía como fuente de energía alternativa
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La electricidad en Estados Unidos se genera, en su mayor parte, a partir de centrales eléctricas de centrales centrales con una eficiencia de conversión de aproximadamente 30 a 35 por ciento. Es decir, por cada 100 unidades de energía de combustible en una planta eléctrica de estación central de ciclo simple, obtenemos solo de 30 a 35 unidades de electricidad. El resto de la energía en el combustible se pierde a la atmósfera en forma de calor.
Los requerimientos térmicos de nuestros edificios e instalaciones se proporcionan generalmente in situ mediante el uso de una caldera u horno. Las eficiencias de este equipo han mejorado a lo largo de los años y ahora es común contar con calderas y hornos en instalaciones comerciales e industriales con eficiencias de 80 por ciento y superiores. Es decir, por cada 100 unidades de energía de combustible en la caldera/horno, obtenemos alrededor de 80 unidades de energía térmica útil.
Las instalaciones comerciales e industriales que utilizan el sistema de energía convencional que se encuentra en los Estados Unidos (electricidad suministrada desde la red eléctrica y energía térmica producida in situ mediante el uso de una caldera/horno) a menudo experimentarán eficiencias generales de combustible de entre 40 y 55 por ciento ( la eficiencia real depende de la relación calor a potencia de las instalaciones).
Calor y Energía Combinados (conocido también como CHP o “cogeneración”) es un sistema integrado ubicado en o cerca del edificio/instalación que genera electricidad de grado de utilidad que satisface al menos una porción de la carga eléctrica de la instalación, y captura y recicla el calor residual de la generación eléctrica equipo para proporcionar energía térmica útil a la instalación.
La cogeneración implica que el calor y la electricidad se producen simultáneamente en un solo proceso. El uso combinado de calor y energía ayuda a mejorar la eficiencia general de la electricidad y la producción de calor, ya que estos sistemas combinan tecnologías de producción de electricidad con equipos de recuperación de calor. Aumentar la eficiencia de conversión de la generación de energía mediante el uso de CHP ayuda a reducir el impacto ambiental de la generación de energía. Estos sistemas pueden alcanzar eficiencias de uso de combustible de hasta 75 a 85 por ciento (frente al sistema de energía convencional en aproximadamente 40 a 55 por ciento).
Un sistema CHP bien diseñado, instalado y operado brinda beneficios para el propietario de la instalación (usuario final), la compañía eléctrica y la sociedad en general. La alta eficiencia alcanzada por el sistema CHP proporciona al usuario final menores costos de energía generales, confiabilidad eléctrica mejorada, calidad de energía eléctrica mejorada y seguridad energética mejorada. En áreas donde la red de distribución eléctrica necesita expansión y/o actualizaciones, los sistemas CHP pueden proporcionar a la compañía eléctrica un medio para aplazar modificaciones costosas a la red.
Aunque la electricidad generada en el sitio por el usuario final desplaza la electricidad comprada a la compañía eléctrica local y es vista como una pérdida de ingresos por muchos servicios públicos, la eficiencia energética y los menores costos de servicios públicos son lo mejor para el cliente de servicios públicos y deben considerarse como un cliente razonable opción por servicios públicos orientados al cliente con visión de futuro. Finalmente, la sociedad en general se beneficia de las altas eficiencias realizadas por los sistemas de CHP. Las altas eficiencias se traducen en menos contaminantes atmosféricos (menores gases de efecto invernadero y\(\ce{NOx}\) emisiones) que los producidos por las centrales eléctricas de la estación central.