Micro-cogeneración en viviendas para generar agua caliente y electricidad para autoconsumo

La micro-cogeneración, consiste al igual que la cogeneración, en la generación de electricidad y energía térmica a la vez y en el lugar de producción, mediante el uso de un combustible que suele ser el gas natural. No obstante, se denomina micro-cogeneración, porque tiene que ver con equipos de potencia menor a 50 kW. Su rendimiento es alto y permite obtener ahorros económicos en el consumo de energía primaria. Además tiene que ver con la generación de electricidad distribuida, ya que se puede verter electricidad a la red, pero ¿Cuales son las condiciones ideales para que esta tecnología sea eficiente? ¿En qué tipo de edificación más se utiliza? ¿Qué tipos de micro-cogeneración existen?

micro cogeneracion vivienda ACS

Imagen: Guía Fenercom 2012

15-10-2014

¿Qué es la micro-cogeneración?

La micro-cogeneración es una tecnología que permite generar electricidad y energía térmica a la vez, en el mismo punto de producción, utilizando generalmente como combustible, el gas natural. Por un lado, la energía eléctrica es utilizada en el sitio, o vertida a la red desde cada equipo en el que se produce, permitiendo así la generación distribuida de electricidad, y reduciendo las pérdidas de energía eléctrica por transporte en la red convencional; y por otro, la energía térmica, se utiliza en el mismo punto de generación, para satisfacer por ejemplo, la demanda de agua caliente sanitaria y calefacción, o bien en puntos de consumo cercanos.

generacion distribuida electricidad

Imagen: www.saltoki.es

Si bien la cogeneración ha estado siempre ligada al sector industrial, por todos sus beneficios, su instalación a menor escala, como es el caso de la micro-cogeneración, ha permitido también su uso, en edificios residenciales, bloques de viviendas o grandes viviendas unifamiliares, o bien terciarios o públicos, como polideportivos, piscinas climatizadas, hospitales, hoteles, balnearios, etc… No obstante todos ellos, tienen algo en común y es la existencia de una demanda alta de energía térmica.

micro cogeneración vivienda construible

Imagen: construible

Se trata de equipos de potencia inferior a 50 kW, cuyo coste no es elevado y su instalación es sencilla. Todos los componentes de la instalación de micro-cogeneración son suministrados en un equipo compacto, provisto de aislamiento acústico, listo para ser conectado y ponerlo en marcha. Además llevan un sistema de control y regulación automático, incluso a distancia en caso de que sea necesario.

micro cogeneracion eficiencia energetica

Imagen: sección B Arquitectura e Imagen

Tipos

Existen diferentes tipos de equipos de micro-cogeneración. Los más comunes son:

1. Equipo de micro-cogeneración con motor de combustión interna

La energía eléctrica y térmica la genera el motor a partir de la transformación de la energía química del combustible. La energía térmica, se obtiene de los gases de escape y del agua de refrigeración del mismo motor, que se utilizan como fuentes de calor, mientras que la energía eléctrica se genera mediante una combinación de movimientos y un alternador. La energía térmica se utiliza para generar agua caliente para calefacción y/o ACS. Es una opción adecuada en grandes bloques de viviendas con instalación centralizada de calefacción o para edificios del sector terciario como polideportivos o en hoteles.

El equipo de la imagen inferior se corresponde con una central de micro-cogeneración doméstica cuya potencia eléctrica producida es de 5,5 kW, y la térmica producida es de 12,5 kW. Funciona con un motor de combustión interna de gas natural o GLP, parecido al de un automóvil. Su rendimiento es del 90% (10% de pérdidas), pero aumenta hasta el 98% gracias a un condensador adicional, que recupera el calor de los gases de la combustión aumentando hasta en un 2,5 kW la potencia.

micro cogeneración combustion interna

2. Equipo de micro-cogeneración con motor Stirling

micro cogeneracion motor stirlingEs la opción más reducida de micro-cogeneración, y está basada en el uso de un motor Stirling de combustión externa. Su aspecto externo es similar al de una caldera mural de calefacción estándar, que podemos encontrar instalada en una vivienda habitual, para la producción de agua caliente sanitaria y calefacción, pero en este caso, además, también genera electricidad que se puede utilizar en la propia vivienda. Utiliza un quemador de gas natural, que calienta el helio ubicado dentro del motor Stirling, herméticamente sellado. Este gas, se contrae y se dilata, permitiendo el movimiento de un pistón, que junto a un imán generan electricidad, en presencia del campo magnético del motor.

Los humos procedentes del quemador, se capturan por un intercambiador de calor que actúa como fuente de calor recuperado, para producir agua caliente. La potencia eléctrica es de 1 kW, y la térmica de 6 kW. Se utiliza en lugares fríos con demanda alta de calor y en viviendas unifamiliares.

En la imagen inferior se observa una caldera de gas de micro-cogeneración: produce por un lado, energía térmica para producir agua caliente para uso sanitario y de calefacción de la vivienda, y por otro genera electricidad para satisfacer parte de la demanda eléctrica en el hogar. Se trata de una caldera de alto rendimiento, que combina el motor Stirling con un sistema de condensación. El reparto es el siguiente: por cada 100 kW/h de gas consumidos, la caldera genera 80 kW/h (menor rendimiento que una caldera de condensación convencional) de energía térmica, y 16 kW/h de electricidad. El 4% restante son pérdidas.

caldera micro cogeneracion acs electricidad La energía eléctrica generada es utilizada para autoconsumo, y debe ser un instalador profesional quien conecte esta electricidad a la instalación eléctrica de la vivienda, tal y como recomiendan desde micaldera.eninternet.es.

3. Equipo de micro-cogeneración con microturbina

El equipo incorpora una micro-turbina que convierte la energía química del combustible en energía térmica y eléctrica, igual que el motor de combustión interna. Un alternador permite obtener electricidad, mientras que la energía térmica se obtiene de los gases de escape fundamentalmente, que pueden alcanzar los 300ºC.

Este tipo de equipos tienen un bajo nivel de emisiones y de ruido, y además son de dimensiones reducidas y poca necesidad de mantenimiento.  El ámbito de aplicación incluye desde instalaciones tipo Disctrict Heating, pasando por hospitales, centros deportivos, invernaderos  y edificios industriales.

micro cogeneracion micro turbina

Imagen: Soluciones Eficiencia Energética

4. Equipo de micro-cogeneración mediante pilas de combustible

Mediante la pila de combustible, se puede generar electricidad y energía térmica a partir de gas natural -o bien hidrógeno si hay disponibilidad-, utilizando la electrolisis inversa, y no energía mecánica como sucede en las tres tecnologías anteriores. Mediante un proceso químico y utilizando unas celdas catódicas y anódicas, se produce corriente continua y agua caliente como sub-producto.

En estos equipos no existen partes móviles, por lo que el mantenimiento mecánico es más sencillo y de menor coste de desgaste de piezas. También genera menos ruido, y tiene un alto rendimiento eléctrico. Las emisiones son nulas si se utiliza el hidrógeno como combustible. Por contra, el coste de inversión es alto, existen pocos fabricantes y pocas instalaciones, y la vida útil de la instalación se reduce debido a la degradación del electrolito.

Aplicación de la micro-generación

El primer condicionante para que la instalación de micro-cogeneración sea rentable, es que exista en el edificio, una demanda importante de energía térmica. La razón se debe a que cuando se produce electricidad, se genera también calor que hay que utilizar para que no se pierda. Además el hecho de que la electricidad se genere en el lugar de consumo o muy próxima a él, permite aumentar el rendimiento de esta tecnología, alcanzado valores en torno al 90%. Este es el caso de edificios con una demanda alta de calefacción y producción de agua caliente sanitaria, que debe de ser superior a varios miles de horas al año, por lo que no todos los usos edificatorios son adecuados para este tipo de instalación.

La energía térmica generada en el equipo de micro-cogeneración, también se puede utilizar para proporcionar frío (trigeneración) al utilizarla para alimentar a una máquina de absorción que lo genere. No obstante, la instalación se hace más complicada, aumentando su coste. Esta opción puede ser utilizada en climas mediterráneos para producir aire caliente y frío, en los que la demanda de agua caliente sanitaria no sea importante, como sucede en los edificios de oficinas.

trigeneracion frio equipo absorcion

Por otro lado, la generación distribuida es una alternativa en aquellos lugares aislados en los que no existe red general de transporte y distribución de energía eléctrica, o su instalación es compleja; o si existe, no funciona correctamente, por lo que el uso de esta tecnología permite el auto-abastecimiento eléctrico.

Fuente: Guía Básica de Micro cogeneración de Fenercom

Sin duda se trata de una tecnología con futuro, y países como Alemania o Japón, ya apuestan por ella, tanto por sus ventajas ambientales como económicas ¿Qué opinas?¿Tiene futuro en España? ¿Crees en las ventajas de este sistema? No deja de ser un sistema que utiliza gas natural o GLP en la mayoría de sus tipologías, para su funcionamiento. Participa con tus comentarios.

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Escrito por:

9 pensamientos en “Micro-cogeneración en viviendas para generar agua caliente y electricidad para autoconsumo

  1. Vicent Andrés

    Me parece muy interesante la Cogeneración y la Micro-cogeneración, pero pienso igual que del resto de las energías alternativas: No existe voluntad política de desarrollar estas tecnologías.
    Si se llevara a cabo el desarrollo tecnológico de esta y cualquiera de las energías alternativas y se popularizara su uso, habríamos acabado con los “chollos” que tienen las grandes multinacionales, que posteriormente sirven de refugio para que puedan tener un retiro los políticos (que son los que no permiten estos desarrollos).

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    1. Paula Serrano Yuste Autor

      Hola Vicente! Gracias por tus comentarios. Estoy de acuerdo contigo… hay que invertir más en desarrollo e investigación de tecnologías que aprovechen las energías limpias, en lugar de seguir apostando por las que utilizan combustibles fósiles por intereses particulares. En el caso de la micro-cogeneración, se trata de un tipo de instalación que cada vez se utiliza más en edificios.

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      1. JOSE ANTONIO

        Hola , yo de echo ya hice un comentario por linkedin pero no lo veo en ningun sitio… . Bueno ahora tengo una duda, estas calderas se pueden, o más bien, hay modelos de éstas que se puedan instalar en hoteles? Se tendría que calcular su demanda no?

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  2. Eder Granado Antón

    Hola Paula:
    Estoy participando en un proyecto donde estamos trabajando en un sistema de microcogeneración experimental para calefacción urbana o District Heating. Mi consulta es acerca de la legislación actual, se que tras los últimos cambios no existe retribución a la cogeneración a pequeña escala y la venta de electricidad a la red no da prácticamente beneficios , mi pregunta es si afecta al régimen de autoabastecimiento, si se puede autoabastecer la instalación y comprar a la red en los picos de demanda y después ceder electricidad a la red cuando no exista demanda, o si debes vender la electricidad que generes y comprar la que necesites para el autoconsumo.
    Muchas Gracias
    Un saludo

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  3. JOSE MORENO DIAZ

    Estimados compañeros, en primer lugar deciros que no soy experto en este tipo de energías y del resto entiendo lo justo ya que mi aspecto son las finanzas.

    Pero lo que si puedo garantizar que el paso de la COGENERACION a la MICRO-COGENERACION, es uno de los más importantes que se ha dada cualitativamente en el mundo de las energías domésticas, y que su proyección cuantitativa va a ser enorme en los próximos años. Lo que digo lo fundamento en los estudios de grandes proyectos urbanísticos estudio y que se van a desarrollar por ejemplo en países como Arabia Saudí, el cual cuenta con la materia prima necesaria, y también sin irnos muy lejos en los países Nórdicos, siempre a la vanguardia de este tipo de energías.

    Felicidades Paula por el trabajo que tienes y el futuro que te depara!

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  4. jose soler

    desearía conocer empresas que se dediquen a instalar las micro-turbinas sean o no fabricantes de las mismas

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  5. Iker Chimeno

    Hola buenas, en mi comunidad de vecinos dispones de caldera comunitaria, con la cual se instalo un sistema de micro-cogenaracion, el cual esta apagado por el cambio de legislación impulsado por rajoy respecto a las energías renovables. tengo un par de dudas. Es posible acumular la energía generada para en vez de verterla a la red? y si es asi eso conlleva un gasto o canon?
    Gracias nose si me he explicado.

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  6. SARA

    buenas tardes:

    sabríais como reflejar la microcogeneración con gas natural para la producción de agua caliente sanitaria en HULC??

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  7. Álvaro Chimeno

    Hola, me gustaría saber cuanto podría costar un equipo de micro-cogeneración como puede ser el que se da en el ejemplo del “Equipo de micro-cogeneracón con motor de combustión interna”, es para un trabajo del instituto.

    Gracias

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