Calor y energía al estilo americano

Generación combinada de calor y energía para EE. UU., ahora y en el futuro
La tecnología CHP, ahora y en el futuro
Katrina Pielli, jefa interina de despliegue de la tecnología CHP de la Oficina de Fabricación Avanzada del Departamento de Energía

La generación combinada de calor y energía (CHP) es una forma eficiente de generar electricidad y útil energía térmica a partir de una única fuente de combustible. La tecnología CHP ya está instalada en muchos lugares de EE. UU., y su instalación se está llevando a cabo en otros tantos. Uno de ellos es Capital Hill en Washington, D.C., donde se está construyendo una central CHP que suministrará energía y calor a los edificios del Capitolio, el Tribunal Supremo, el Senado y la Cámara de los EE. UU.

El Departamento de Energía de los EE. UU. está trabajando con los principales agentes del sector para cumplir el objetivo fijado por el presidente Obama de usar la tecnología CHP en EE. UU. para generar 40 GW más antes de 2020 y lograr así un medioambiente más limpio y una mayor independencia energética.

Katrina Pielli, jefa interina de despliegue de la tecnología CHP de la Oficina de Fabricación Avanzada del Departamento de Energía de los EE. UU., aporta información actualizada acerca del papel que interpreta la tecnología CHP en la actualidad y el que interpretará en el futuro.

FOTOGRAFÍA: Katrina Pielli, jefa interina de despliegue de la tecnología CHP de la Oficina de Fabricación Avanzada del Departamento de Energía

¿Existen factores concretos que hagan de la tecnología CHP algo interesante para EE. UU.?

Katrina Pielli (Departamento de Energía): La tecnología CHP ya es un recurso importante para EE. UU.; los 82 GW que genera actualmente representan más del 12 % del total de MWh generados al año. Además, cumple particularmente bien los requisitos de determinados edificios, como hospitales, escuelas y universidades, así como los de muchas aplicaciones industriales pertenecientes a los sectores de la química, el papel y la refinería. También aporta flexibilidad a la red y contribuye a mantener activas las instalaciones críticas (como los hospitales y refugios de emergencia) en condiciones climatológicas extremas, como las que se dieron durante la supertormenta Sandy.

¿Existen aún desafíos a los que hacer frente para lograr una mayor adopción de la tecnología CHP en EE. UU.?

Katrina Pielli (Departamento de Energía): Si, existen obstáculos comerciales y no comerciales que podrían afectar al proyecto de implantación de la tecnología CHP, como la incertidumbre acerca del coste del combustible en el futuro, las normas relativas a la interconexión de redes eléctricas y el establecimiento de las tarifas en reposo, la concienciación del usuario final y la toma de decisiones en el campo económico.

Sin embargo, la actividad comercial más reciente sugiere que el desarrollo de la tecnología CHP está recibiendo un impulso como resultado del menor coste del gas natural de origen nacional, el creciente apoyo de los gobiernos estatales y municipales, y los cambios que están atravesando los sectores de la energía e industrial en cuanto a las condiciones comerciales.


La generación combinada de calor y energía aporta también flexibilidad a la red y contribuye a mantener activas las instalaciones críticas en condiciones climatológicas extremas, como las que se dieron durante la supertormenta Sandy.

Katrina Pielli, jefa interina de despliegue de la tecnología CHP de la Oficina de Fabricación Avanzada del Departamento de Energía de los EE. UU.

¿Cuál es el estado actual de la tecnología CHP en el sector de los edificios comerciales y qué espera que suceda?

Katrina Pielli (Departamento de Energía): Entre 2006 y 2011, la implantación de la tecnología CHP representó la instalación de 350 MW en universidades y campus, y casi 150 MW en hospitales. A lo largo de los cinco próximos años, creemos que el despliegue de la tecnología CHP experimentará una aceleración en el sector comercial. Según nuestras estimaciones, la aplicación de la tecnología CHP al sector comercial representa un potencial técnico de 65 GW.

 

Centro Médico de Texas

Amplia difusión en la actualidad
Tal y como señala Katrina Pielli, la tecnología CHP ya está muy difundida entre los edificios comerciales americanos. A continuación se recogen algunos ejemplos presentes en EE. UU.:

• Centro Médico de Texas, Houston: Es el campus médico más grande del mundo y está compuesto por 14 hospitales, 21 instituciones académicas, tres escuelas médicas y seis escuelas de enfermería. La tecnología CHP integrada en el campus suministra 48 MW y alcanza eficiencias del 80 %. Asimismo, en comparación con un sistema convencional, contribuirá a reducir las emisiones de carbono del Centro en 75.000 toneladas anuales y las de dióxido de carbono en más de 305.000 toneladas anuales.

FOTOGRAFÍA: Centro Médico de Texas

• Universidad Cornell, Nueva York: Una central CHP suministra 30 MW a los más de 250 edificios que componen el campus. Alcanza eficiencias del 77 % y representa el 85 % de la electricidad consumida. Las emisiones de carbono se han reducido en 50.000 toneladas al año.

• Edificio de Laclede Gas Company, San Luis: Generación de 4,3 MW totalmente independientes de la red de distribución eléctrica que se usan para proporcionar calefacción, agua caliente, electricidad y cargas de refrigeración a los 500.000 pies cuadrados de superficie que suman las 31 plantas del edificio.

• Hotel Rio, Las Vegas: Los 4,9 MW que suministra la tecnología CHP cubren el 50 % del consumo eléctrico anual y proporcionan agua caliente sanitaria para la calefacción de espacios. El sistema proporciona un ahorro energético equivalente a 1.500.000 dólares americanos al año y su período de amortización es de 5 años.

 


A lo largo de los cinco próximos años, creemos que el despliegue de la tecnología CHP experimentará una aceleración en el sector comercial. Según nuestras estimaciones, la aplicación de la tecnología CHP al sector comercial representa un potencial técnico de 65 GW.

Katrina Pielli, jefa interina de despliegue de la tecnología CHP de la Oficina de Fabricación Avanzada del Departamento de Energía de los EE. UU.

Sectores
A grandes rasgos, las centrales CHP se pueden dividir en tres sectores: el sector de la energía eléctrica, en el que se genera electricidad para su venta pública; el sector industrial, en el que las instalaciones CHP suelen estar destinadas a suministrar electricidad y vapor a una fábrica; y el sector comercial, en el que las instalaciones CHP se usan, en la mayoría de los casos, para suministrar electricidad y prestar servicios de calefacción y/o aire acondicionado a campus o edificios.

La tecnología CHP se usa o se puede usar en muchas áreas, entre ellas:
• Instalaciones industriales y de fabricación.
• Bases militares.
• Prisiones.
• Sanatorios.
• Instalaciones de tratamiento de aguas residuales.
• Viviendas multifamiliares y comunidades residenciales.

Si desea obtener más información acerca de la tecnología CHP y su futuro en EE. UU., haga clic en la pestaña “Tecnologías del futuro, ya disponibles” en la parte superior de este artículo.

Tecnologías del futuro, ya disponibles

Las instalaciones CHP pueden basarse en diferentes tecnologías; los resultados que proporcionan cada una de ellas dependen del tamaño. Según Katrina Pielli, jefa interina de despliegue de la tecnología CHP de la Oficina de Fabricación Avanzada del Departamento de Energía de los EE. UU., existen diferentes tecnologías disponibles.

En aplicaciones de menos de 10 MW son muy frecuentes los motores alternativos de combustión interna que usan sistemas de generación de energía eléctrica accionados por pistones. Los sistemas más grandes usan a menudo calderas industriales, turbinas de vapor de un ciclo y turbinas de gas.

¿Qué tecnologías son más apropiadas para el sector comercial?

Katrina Pielli (Departamento de Energía): Tanto el sector comercial como el industrial usan la tecnología CHP del modo que mejor satisface los requisitos de sus instalaciones y la energía que consumen. En el sector comercial, lo más frecuente es usar motores alternativos. La tecnología CHP tiende a resultar más económica en edificios comerciales medianos y grandes, en los que el tamaño medio de los sistemas ronda los 10 MW. En sistemas más pequeños (de entre 30 y 250 kW), puede que las microturbinas proporcionen mejores resultados.

Otras tecnologías
Otras de las tecnologías en las que se basan las instalaciones CHP son:

• Turbinas de gas industriales avanzadas: para aplicaciones de hasta 20 MW en las que el aire atmosférico se comprime, se calienta y, a continuación, se expande, empleándose la potencia residual generada por la turbina y no consumida por el compresor para la generación de energía.

• Sistemas avanzados con motores alternativos (ARES): sistemas de generación de energía eléctrica accionados por pistones de entre 0,5 y 5 MW.

• Células de combustible: representan una solución que no genera emisiones y produce corriente continua aprovechando un proceso electroquímico muy similar al que tiene lugar en una batería normal, pero gozan de una fuente de combustible que rellena constantemente la célula.

Futuros objetivos
Según Katrina Pielli, EE. UU. ha decidido incrementar su capacidad de generación de energía empleando la tecnología CHP en un 50 % antes de 2020. Un decreto ley de 2012 amplió el objetivo en 40 GW antes de 2020, que vendrán a sumarse a los 82 GW ya conseguidos.

En su opinión, ¿podría decirse que la tecnología CHP forma parte de una tendencia general hacia una mayor sostenibilidad en Norteamérica?

Katrina Pielli (Departamento de Energía): La tecnología CHP se considera una medida de eficiencia energética. Las instalaciones CHP alcanzan eficiencias comprendidas entre un 65 % y un 75 %, muy superiores a la eficiencia media nacional que desarrollan ambos servicios cuando se suministran por separado, del 45 %. Los legisladores, las empresas industriales y las organizaciones no gubernamentales la consideran una solución energética eficiente y limpia, en comparación con la generación independiente de calor y energía. Esta mayor eficiencia da lugar a diferentes ventajas, como un menor gasto energético y una reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero.

Cómo ahorrar diez mil millones de dólares estadounidenses
El Departamento de Energía de los EE. UU. estima que alcanzar el objetivo permitiría al país ahorrar, aproximadamente, 1000 billones de Btu (1 quad) de combustible. Ello equivaldría casi al 1 % de toda la energía que se consume en EE. UU. En términos económicos, los usuarios de la energía podrían ahorrar diez mil millones de dólares estadounidenses al año. Las emisiones de CO2 se reducirían también en 150 MMT (millones de toneladas métricas) al año (el equivalente a las emisiones generadas por 25 millones de coches).

Más información acerca de los objetivos en el informe de 2012





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