724 Faen Guia Cogeneracion

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Ahorrar energaest en tu mano!

COGENERACINDE PEQUEA POTENCIA

1www.faen.es

2Cogeneracin de pequea potencia

31. INTRODUCCIN

1.1. El proyecto Cogen Challenge

2. CONTEXTO NACIONAL Y REGIONAL

2.1. Marco de referencia

2.2. Instalaciones existentes

2.3. Potencial de la cogeneracin en Espaa

3. TECNOLOGAS DISPONIBLES

3.1 Ejemplos de instalaciones existentes

4. GUA BSICA SOBRE LOS PRINCIPIOS Y RENTABILIDAD

DE LA COGENERACIN A PEQUEA ESCALA

4.1. Consideraciones econmicas

4.1.1. Costes

4.2. Fases bsicas de un proyecto de cogeneracin

4.3. Lista de tareas

5. GESTIN Y FINANCIACIN PARA UN PROYECTO

DE COGENERACIN

6. CONCLUSIONES

5

9

12

12

15

18

21

30

42

42

43

45

47

54

60

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4Cogeneracin de pequea potencia

5La cogeneracin, definida como la generacinsimultnea en un proceso de energa trmica til (calortil) y elctrica y/o mecnica, es un modo muy eficientede conversin de la energa. Su uso tiene impactospositivos en la economa, el medio ambiente, el usoresponsable de los recursos y en la seguridad delsuministro energtico.

La cogeneracin tambin conocida como CHP (calor yelectricidad combinados), produce el 10% de toda laelectricidad y aproximadamente la misma cuota decalor en los pases de la UE 25.

La cogeneracin no es slo una alternativa vlida parala gran industria. Las pequeas empresas, edificiospblicos, incluso los propietarios de viviendasunifamiliares pueden utilizar esta tecnologa yaprovechar sus beneficios. La situacin ms comn deun edificio u otra instalacin es la necesidad de energaelctrica y calor, por un lado, y la reducida eficiencia delas instalaciones existentes, por otro. En muchos casos,la solucin es una planta de cogeneracin. Sin embargo,existen una serie de obstculos que pueden influir enla decisin de implantacin de este sistema...............

Esta gua informativa tiene dos objetivos fundamentales,tratar de ofrecer informacin que permita superar esosposibles obstculos e inspirar al lector a reflexionarsobre la cuestin de si la instalacin de una unidad decogeneracin a pequea escala le ayudara a reducirlas facturas de electricidad y a contribuir a un futuroms sostenible, entendiendo como tal aquel que anamedioambiente, competitividad (economa) y garantade suministro..................

1. INTRODUCCIN

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61.

Intr

od

ucc

in Tanto si es un organismo pblico, una empresa pe-

quea, una empresa de servicios, un propietario o elresponsable de mantenimiento de un hospital o de ungrupo de viviendas, siempre necesitar calefaccin(calor) y electricidad. Para cubrir estas necesidadesgeneralmente se usa una caldera para el calor y laelectricidad se compra en la red.

Otra opcin es cubrir parcialmente estas necesidadesde calor y electricidad a travs de una unidad decogeneracin a pequea escala. El calor obtenido de lacogeneracin se utiliza para disponer de agua caliente,calentar los espacios, aprovecharlo en instalaciones delavandera o secadores o para calentar el agua de unapiscina. La produccin de vapor es tambin posible enalgunos casos.

Finalmente, se puede utilizar el calor en un ciclo deabsorcin que permite producir fro para refrigeracinde locales o para procesos industriales.

La cogeneracin a pequea escala es una propuestaatractiva y prctica para una amplia gama deaplicaciones:

sector edificios y servicios:

hospitales y centros sanitarios,

hoteles,

edificios de uso deportivo (piscinas, polideportivos),

edificios de uso educativo (escuelas, universidades,...),

edificios de oficinas,

centros de ocio, almacenes y supermercados,

Cogeneracin de pequea potencia

7 centros comerciales, restaurantes, lavanderas,

viviendas y edificios de apartamentos,

sector industrial:

Industria alimentaria (lctea, crnica, cervecera, ...)

Industria cermica y de materiales de construccin engeneral,

...

sector agrcola:

horticultura e invernaderos,

secaderos de cosechas o madera,

...

Existe una fuerte voluntad dentro de la poltica energticade la Unin Europea, Espaa y Asturias para incrementarla cuota de cogeneracin en los aos prximos, porqueesta tecnologa, ya madura y con altos rendimientos,ofrece una gama de beneficios para la sociedad. DistintasDirectivas Europeas y Reales Decretos en el caso deEspaa confirman esta afirmacin..............................

A nivel europeo se puede citar la Directiva 2004/8/CEdel Parlamento Europeo y del Consejo, de 11 de febrerode 2004, relativa al fomento de la cogeneracin, mientrasque, a nivel nacional, el RDL 7/2006 elimina la figuradel autoproductor y permite que la totalidad de laenerga producida por la cogeneracin se incorpore alsistema, o el RD 661/2007 de Rgimen Especial queestableca un marco favorable para el desarrollo de lacogeneracin definiendo el rgimen econmico paraesta tecnologa. Por ltimo, el RD 616/2007 sobre fomento

1. In

tro

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81.

Intr

od

ucc

in de la cogeneracin tiene por objeto la creacin de un

marco para el fomento de la cogeneracin de altaeficiencia de calor y electricidad basado en la demandade calor til y en el ahorro de energa primaria,incrementando la eficiencia energtica y mejorando laseguridad del abastecimiento.

Estimular la economa

Los consumidores de energa pueden disminuirconsiderablemente sus facturas energticas instalandoplantas de cogeneracin, reduciendo la cantidad deelectricidad comprada a su suministrador elctrico yvender la electricidad excedentaria a un precio atractivo.Ello incide en una mayor competitividad de los usuariosde esta tecnologa, que ven reducidos sus costesenergticos. Adems, ms cogeneracin supone msproductores de energa independiente lo que ayuda adiversificar y a liberalizar los mercados energticoseuropeos.

Preservar el medioambiente

La cogeneracin muestra una eficiencia energticasuperior a las plantas convencionales (produccinindependiente de calor y electricidad). Esto conduce aun ahorro de energa primaria y a reducir las emisionesde dixido de carbono, que es el principal gas de efectoinvernadero. El desarrollo de la cogeneracin contribuira cumplir los objetivos del Protocolo de Kyoto y acombatir el cambio climtico. La energa ms limpia essiempre la energa que se ahorra.

Usar los recursos de modo ms eficiente

Hay que ser consciente del hecho de que los recursosde combustibles fsiles se agotarn en algn momento.Con el fin de encontrar soluciones energticas para el


91.1 El Proyecto Cogen Challenge

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futuro, las administraciones y los organismos implicadosse esfuerzan en estimular los combustibles renovablescomo biomasa y biogs.

Adems, mejorar la eficiencia del uso de combustiblees una tarea fundamental. La cogeneracin, como yase ha indicado, es un mtodo muy eficiente paraconvertir los combustibles en electricidad y calor tiles.Por tanto, siempre debera ser una de las primerasopciones a considerar.

Garantizar el suministro

La cogeneracin contribuye de muchos modos a unamayor fiabilidad. Al generar parte o toda la electricidadque consumen, los usuarios de cogeneracin son msindependientes que los consumidores que dependencompletamente de los suministradores elctricos.Cuando la electricidad se produce muy cerca delconsumidor final, se eliminan las prdidas en eltransporte y distribucin, la red elctrica para toda laregin es ms estable y necesita menos renovacin.

Debido al inters que la cogeneracin tiene en funcinde las ventajas asociadas a su alta eficiencia energtica,FAEN decidi participar en un proyecto europeodenominado COGEN CHALLENGE, cofinanciado porla Comisin Europea...........

En este proyecto han participado los siguientes sociosde cinco pases de la Unin Europea (Alemania, Blgica,Eslovenia, Espaa y Francia):

A pesar de las ventajas del uso de la cogeneracin,existen barreras al desarrollo de esta tecnologa, sobretodo en lo que respecta a la de pequea potencia............

Entre estas barreras se pueden citar las siguientes:

Poca informacin sobre cogeneracin de pequea potencia y su empleo en instalaciones del sector terciario.

Escasas instalaciones de cogeneracin de pequea potencia, especialmente de micro-cogeneracin, que sirvan de ejemplo.

Trmites administrativos complejos.

Coste del gas natural elevado para instalaciones en mbito urbano (la mayora: centros deportivos, hoteles, edificios en general, ...)

Por lo tanto, una vez detectadas estas barreras, dondeun apartado fundamental es la necesidad de una mayordifusin e informacin sobre la cogeneracin,especialmente la de pequea potencia, el proyectoCOGEN CHALLENGE se centr en tratar de superarlasy, por ello, se realizaron diversas actuaciones en este

101.

1 E

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ge


11

sentido. Las principales fueron las siguientes:.................

Campaa de difusin e informacin. Pgina Web en Internet, jornadas y otros eventos.

Desarrollo de herramientas informticas para realizar estudios de viabilidad de cogeneracin (EASY COGEN y COGENSIM).

Documentacin de 1000 proyectos realizados en la UE, con fichas informativas como la que sigue:

Creacin de grupos de trabajo en los pases de la UE para fomentar el uso de la cogeneracin (en Espaa el responsable fue FAEN).

Seminarios, cursos y conferencias sobre cogeneracin.

A lo largo de la presente documentacin se ofreceinformacin sobre este proyecto y sus resultados.

1.1

El P

roye

cto

Co

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Ch

alle

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LocationType of location

Country and post codeDistrict heating

Year of installationCogeneration technology

ManufacturerNumber of units

Electrical capacity (kw)Exact electrical capacity (kw)

Heat capacity (kw)Fuel capacity (kw)

Annual heat demand (kwh)Annual heat production (kwh)

Annual electricity production (kwh)Average operating hours (h/y)

Fuel typeTotal investment ()

PISCINA MUNICIPALSwimming pools/Leisure centersES-08820 EL PRAT DE LLOBREGATNo2003Motor engineEQTEC IBERIA151-250 KW60100177

5800003480005800NATURAL GAS90000

12

La cogeneracin se incluye en el denominado rgimenespecial, basado en las tecnologas de generacin queutilizan las energas renovables, los residuos y lacogeneracin a partir de la existencia de la Ley deOrdenacin del Sector Elctrico de 1980. A partir dela entrada en vigor de la Ley 54/1997 del sector elctricoy sus desarrollos normativos, se han producido unaserie de modificaciones en la regulacin y el marcoretributivo de esta actividad plasmadas stas en lossucesivos Reales Decretos 2818/1998, 436/2004 y, porltimo el Real Decreto 661/2007 por el que se regulala actividad de produccin de energa elctrica enrgimen especial.

ste, actualmente en vigor, permite una retribucinde la energa vertida a la red mediante dos posibilidadesa elegir:

a) Ceder la electricidad al sistema a travs de la red de transporte o distribucin, percibiendo por ella una tarifa regulada.

b) Vender la electricidad en el mercado de produccin de energa elctrica. En este caso, el precio de venta de la electricidad ser el precio que resulte en el mercado organizado o el precio libremente negociado por el titular o el representante de la instalacin, complementado, en su caso, por una prima.

Por otro lado, la Directiva 2004/8/CE del ParlamentoEuropeo y del Consejo, relativa al fomento de la

2.1 Marco de referencia

2. CONTEXTO NACIONAL Y REGIONAL


13

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cogeneracin sobre la base de la demanda de calor tilen el mercado interior de la energa ha sido transpuestaal ordenamiento jurdico nacional a travs del RealDecreto 616/2007 sobre fomento de la cogeneracin,tiene por objeto la creacin de un marco para el fomentode la cogeneracin de alta eficiencia de calor yelectricidad basado en la demanda de calor til y en elahorro de energa primaria, incrementando la eficienciaenergtica y mejorando la seguridad del abastecimiento.Para ello, prev el anlisis y evaluacin del potencialnacional de cogeneracin de alta eficiencia, de lasbarreras que dificultan su desarrollo y de las medidasnecesarias para facilitar el acceso a la red de unidadesde cogeneracin y centrales de microgeneracin ycogeneracin a pequea escala, al tiempo que se definenlos mtodos de determinacin del ahorro energticopara las unidades de cogeneracin de alta eficiencia.

Adems, y con el objetivo de aumentar la potenciainstalada en los distintos sectores de actividad, se estnllevando a cabo diversas actuaciones incluidas en laEstrategia de Eficiencia Energtica en Espaa (E4) dentrode los planes de accin 2005-2007 y 2008-2012 de lareferida E4. En esta lnea se enmarcan las medidas,donde se habilitan ayudas para las siguientesactuaciones:

Estudios de viabilidad. El objetivo de esta medida es analizar la viabilidad econmica del nuevo potencial de cogeneracin de alta eficiencia existente en Espaa, mediante la identificacin y la realizacin de estudios en nuevos emplazamientos del sector industrial, servicios y tratamiento de residuos, en los cuales la existencia de una demanda de calor til permita la aplicacin de esta tecnologa segn los criterios planteados en la Directiva 08/2004/CE de cogeneracin de alta eficiencia.

2.1

Mar

co d

e re

fere

nci

a

Fomento de nuevas instalaciones en instalaciones no industriales. El objetivo de esta medida es contribuir a desarrollar el potencial de cogeneracin existente en Espaa, apoyando a las Cogeneraciones de alta eficiencia en los subsectores en los que esta tecnologa tiene menor presencia como es la Cogeneracin en el sector Terciario mediante la promocin a la implantacin de nuevos sistemas de cogeneracin. Esta medida est orientada a plantas de cogeneracin de alta eficiencia de potencia superior a 150 kWe que utilicen como combustible gas natural o gasleo, incluyendo los sistemas de fro en los casos de plantas de trigeneracin.

Fomento de cogeneraciones de pequea potencia. La medida supone la realizacin de proyectos de demostracin y ejecucin de instalaciones de cogeneracin de reducida dimensin, entendiendo como tal los sistemas de cogeneracin con potencia elctrica no superior a 150 kWe.

Adems, para instalaciones ya existentes se pretendemejorar su eficiencia energtica utilizando nuevastecnologas con un mayor aprovechamiento de laenerga utilizada. Para ello se disean las siguientesmedidas:

Auditoras energticas. Estudios de tipo auditora individualizada para obtener informacin referente al potencial de mejora tanto desde el punto de vista de la eficacia energtica como de operacin frente al sistema elctrico en sistemas de cogeneracin operativos. Del mismo modo evaluarn la viabilidad tcnica, econmica y administrativa de modernizacin de la cogeneracin.

Plan renove de plantas existentes. Sustitucin de equipos en sistemas de cogeneracin instalados con

2.1

Mar

co d

e re

fere

nci

a14


2.2 Instalaciones existentes

15

En cuanto a la potencia de cogeneracin instalada enEspaa se tiene, en diciembre de 2006, un total de 6.467MW de los cuales 5.875 corresponden a 860 plantasconsideradas de autoproduccin y el resto, 592 MW, aplantas de tratamiento y valorizacin de residuos.

Estas plantas operan, como media, 5.485 horas anuales,con un rendimiento elctrico equivalente del 57,6%,una eficiencia elctrica del 29,7%, aprovechandoel 73,2% de la energa contenida en el combustibleutilizado.

En 2007 se alcanzaron los 6.600 MW, tal y como sepuede apreciar en la figura siguiente.

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Evolucin de la cogeneracin en Espaa

Pote

ncia

insta

lada

(MW

he)

Pote

ncia

acum

ulad

a (M

Whe

)1.200

1.000

800

600

400

200

0

7.000

5.000

4.000

3.000

2.000

1.000

0

6.000

1990Ao

1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007

356

241

51

290

502

319

591

378

960

549

797

492

399

174 176

76116 134

6.600Potencia instalada (MWe)

Potencia Acumulada (MWe)

Fuente IDAE

el objeto de adecuarse a las necesidades del proceso productivo, mejores tcnicas disponibles e incluso situacin normativa actual.

162.

2 In

stal

acio

nes

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sten

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Potencia instalada en cogeneracin en Espaa a diciembre de 2006. Fuente: CNE

ANDALUCA

ARAGN

ASTURIAS

BALEARES

CANARIAS

CANTABRIA

CASTILLA LA MANCHA

CASTILLA Y LEN

CATALUA

COMUNIDAD VALENCIANA

EXTREMADURA

GALICIA

LA RIOJA

MADRID

MURCIA

NAVARRA

PAS VASCO

TOTAL ESPAA

COMUNIDADAUTNOMA

606

523

67

6

33

288

419

498

1.169

635

9

637

50

249

220

111

354

5.875

Plantas deautoproduccin

POTENCIA(MWe)

146

43

6

-

-

-

-

110

144

2

4

-

-

42

70

15

10

692

Plantas detratamiento yvalorizacinde residuos

POTENCIA (MWe)

752

566

73

6

33

288

419

608

1.313

637

13

637

50

301

290

126

364

6.467

TOTAL

1 Fuente IDAE

Fundamentalmente, la mayor potencia instaladapertenece al sector industrial y, dentro de ste, a lossectores de alimentacin, qumica y papel y cartn,donde adems las horas medias anuales de utilizacin1alcanzan las 6.113, mientras que en el sector serviciosse sitan en 4.242.


Por comunidades autnomas, la distribucin de estasplantas es la siguiente:

17

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2.2

Inst

alac

ion

es e

xist

ente

s

Por tanto, del anlisis de los datos se observa, por unlado, que la mayor parte de las instalaciones decogeneracin se centran en el sector industrial, mientrasque la antigedad de las mismas hace que elrendimiento sea ms bajo del que sera posible alcanzarcon instalaciones ms nuevas, con valores de eficienciaenergtica superiores.

A nivel regional, las instalaciones de cogeneracinexistentes en Asturias, que se encuentran recogidas enel registro del Rgimen Especial a diciembre de 2008son las siguientes:.............

Otro dato importante que conviene tener en cuenta esla antigedad del parque cogenerador en Espaa, conun valor medio superior a los 10 aos.

Pote

ncia

inst

alad

a ca

da

ao

MW

Aos de antigedad

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1.000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

118

22

12682

233

415

740

523

939

378

591

319290

502

51

Fuente CNE. Ao base: 2007

241

18


2 Se incluyen aqu las instalaciones existentes en centros hospitalarios y en estaciones depuradoras de aguas residuales.3 Los datos de la situacin de la cogeneracin en Espaa se han tomado de la publicacin de IDAE Anlisis del potencial decogeneracin de alta eficiencia en Espaa 2010-2015-2020.

2.3 Potencial de la cogeneracin en Espaa3

Teniendo en cuenta lo indicado en captulos anterioresen relacin a los beneficios de distinta ndole que suponela cogeneracin y las actuaciones puestas en marchapara su desarrollo, se considera que tanto la potenciainstalada como la produccin de energa de estasinstalaciones en Espaa va a ir creciendo de manerasignificativa en los prximos aos. En este sentido, lasprevisiones se recogen en las siguientes tablas:

Cogeneraciones con gasleo y fuelleo Potencia elctrica (kWe)

Instalaciones industriales 26,3

Instalaciones no industriales 0,0

TOTAL 26,3

Centrales de valoracin energtica Potencia elctrica (kWe)


Instalaciones no industriales 0,0

TOTAL 30,9

Cogeneraciones con gas natural Potencia elctrica (kWe)


Instalaciones no industriales 2 12,0

TOTAL 46,5

Pote

ncia

inst

alad

a (M

We)

0

500

1.000

1.500

2.000

2.500

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9019

9119

9219

9319

9419

9519

9619

9719

9819

9920

0020

0120

0220

0320

0420

0520

0620

0720

0820

0920

1020

1120

1220

1320

1420

1520

1620

1720

1820

1920

20

3.000

Escenario de crecimiento vegetativoDatos histricosEscenario optimista con polticas de impulso

591

650 652

2.026

2.317

Escenarios tendenciales para tratamiento y valorizacin de residuos

Pote

ncia

inst

alad

a (M

We)

0

2.000

4.000

6.000

8.000

10.000

Ao19

9019

9119

9219

9319

9419

9519

9619

9719

9819

9920

0020

0120

0220

0320

0420

0520

0620

0720

0820

0920

1020

1120

1220

1320

1420

1520

1620

1720

1820

1920

20


5.875

7.552

7.098

8.831

9.936

Escenarios tendenciales con sistemas de cogeneracin que aportan calor til

19

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2.3

Po

ten

cial

de

la c

og

ener

aci

n e

n E

spa

a3

Para la cuantificacin del potencial de cogeneracinen Asturias indicada en la Estrategia Energtica delPrincipado de Asturias 2005-2012 se parte de lametodologa empleada en la Estrategia de EficienciaEnergtica en Espaa 2004-2012 desarrollada por elIDAE, aplicndose al sector industrial y al de servicios.Con todo ello, y tal como se observa en la siguientetabla, se obtendra un aumento de la potencia elctricainstalada en cogeneracin para el ao 2012 de 81,8MW, lo que supondra una generacin anual de unos1.265.670 MWh.....................

2.3

Po

ten

cial

de

la c

og

ener

aci

n e

n E

spa

a3

Pote

ncia

inst

alad

a (M

We)

1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

2008

2009

2010

2011

2012

2013

2014

2015

2016

2017

2018

2019

2020

Ao


0

2.000

4.000

6.000

8.000

10.000

12.000

14.000

6.466

9.579

7.745

9.483

12.253

Escenarios tendenciales para todas las cogeneraciones

4 Realizando acciones de promocin de esta tecnologa.5 nicamente se incluyen las instalaciones de cogeneracin que trabajen con combustible gas natural, fuelleo y gases residuales.

20


Industria5

SECTORInstalacioneshasta 2004

(MW)

Potencial aalcanzar

en 2012 4 (MW)

Valoracinentre 2004 y2012 (MW)

Generacin elctricaanual con la

ampliacin indicada(MWh)

Servicios yresidencial

TOTAL

115,9

8,1

124

187

18,8

205,8

71,1

10,7

81,8

1.150.050

115.620

1.265.670

21

Simplemente recuperando el calor de la unidad deproduccin de electricidad tradicional se puede producircalor til y electricidad simultneamente con diferentestecnologas. Como el calor debe utilizarse cercano alconsumidor, las unidades de cogeneracin deben tenerel tamao adecuado para el consumo esperado.

El siguiente grfico ilustra este principio: en la mitadsuperior, se muestra cuanta electricidad y calor produceuna cogeneracin a pequea escala con un nmerodado de entrada de energa. En este ejemplo, la unidadde cogeneracin tiene una eficiencia del 89%. En elcaso de produccin independiente de calor (en lacaldera) y electricidad (en la central elctrica) laeficiencia es mucho menor.

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3. TECNOLOGAS DISPONIBLES

La gama de tecnologas disponibles es bastante amplia.Debe elegirse la tecnologa de cogeneracin conformea algunos criterios especficos a su actividad y a lademanda de calor. El cuadro siguiente enumera lastecnologas: "++" significa que la tecnologa es muyadecuada para producir el calor que necesita, y "+"significa menos adecuada. Ninguna anotacin significaque la tecnologa no puede producir el calor que necesita.

A continuacin se ampla la informacin para cada unade estas tecnologas usadas en cogeneracin.................

Turbina de gas

Las turbinas de gas se han convertido en la tecnologams extendida para la cogeneracin a gran escala enlos ltimos aos. Sin embargo, las turbinas de gas nosolo se usan en aplicaciones de gran tamao. En elmercado hay disponibles unidades ms pequeascomenzando desde unos pocos kWe.................

Desde la dcada de los 90 ha habido disponibilidad demicroturbinas. Se derivan de los sobrealimentadoresde vehculos y se encuentran desde 30 kWe. e inclusomenores. Las microturbinas necesitan menos espacioque los motores convencionales y los costes de

223.

Tec

no

log

as

dis

po

nib

les

Turbina de gas

Tecnologascogeneracin

Combustibles(no exhaustivo)

Necesita aguacaliente?

Necesitavapor?

Necesitaaire?

Gas natural, biogs, gasleo

Motor de gas

Turbina de vapor

Motor de gasleo

Motor Stirling

Pila deCombustible

Hidrgeno o, va conversin, restode combustibles

Gas natural, biogs, gasleo, aceitevegetal, lea

Gas natural, biogs, gasleo, aceitevegetal, lea

Gas natural, biogs, gasleo, aceitevegetal, lea, etc.

Gas natural, biogs, gasleo, lea

++

++

++

++

++

++

++

+

+

++

+

+

+

+


23

3. T

ecn

olo

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isp

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ible

smantenimiento son inferiores. Adems, la emisin degases contaminantes se reduce, especialmenteaquellos que provocan la lluvia cida y la reduccin dela capa de ozono. Las eficiencias elctricas sontpicamente inferiores a las de los motores decombustin interna..............

A continuacin se incluye un cuadro con lascaractersticas principales de unidades de cogeneracininferiores a 500 kWe.

Potencia elctrica:

Eficiencia elctrica:

Energa trmica:

Eficiencia trmica:

Emisin de NOx:

Emisin de CO:

Tamao (L x An x Al):

Peso:

Inversin:

Unidades ms pequeas Unidad tpica pequea escala

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243.

Tec

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Potencia elctrica:


Energa trmica:

Eficiencia trmica:

Emisin de NOx:

Emisin de CO:


Peso:

Inversin:



Motor de gas

La mayora de las unidades de cogeneracin a pequeaescala son motores de combustin interna que funcionancon los mismos principios que sus equivalentes devehculos de gasolina y disel. Los motores funcionancon combustibles lquidos o gaseosos, como el gasleo,gas natural o biogs, y hay disponibles desde 5 kWe ams de 1.000 kWe.

Los motores de combustin interna tienen una eficienciaelctrica superior a las turbinas, pero la energa trmicaque producen es generalmente de temperaturasinferiores y as son mucho ms adecuados paraaplicaciones de edificios. El ratio de calor utilizable paraenerga est normalmente en el rango de 1:1 a 2:1.

En el cuadro siguiente se incluyen las caractersticasprincipales de unidades de cogeneracin de este tipopara pequeas potencias.

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3. T

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Motor de gasleo

Cuando no hay disponible gas natural o el biogs, sepuede elegir un motor de gasleo. Teniendo en cuentaeste combustible, se modifican algunos valores de suscaractersticas principales.

Potencia elctrica:


Energa trmica:

Eficiencia trmica:

Emisin de NOx:

Emisin de CO:


Peso:

Inversin:


Fuente: 5 kWe motor degasleo en una vivienda de unmunicipio (Amel - Blgica)

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Motor de biogs

En el caso de utilizar un motor de biogs, los valorestpicos son:

Potencia elctrica:


Energa trmica:

Eficiencia trmica:

Emisin de NOx:

Emisin de CO:


Peso:

Inversin:


Fuente: 1.25 MW motor de biogs dela Industria de la Alimentacin Lutosa(Electrabel - Blgica)

Fuente: 102 KW motor de biogsen un pueblo pequeo

(La Surize - Blgica)

263.

Tec

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3. T

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sTurbina de vapor

Las turbinas de vapor se han utilizado como motorprincipal para sistemas de cogeneracin a gran escaladurante muchos aos. Tpicamente, las turbinas devapor estn asociadas a centrales energticas msgrandes, pero tambin hay unidades ms pequeas apartir de 200 kWe que se utilizan frecuentemente.

La eficiencia total es muy alta, llegando hasta el 84%.Las turbinas de vapor funcionan con combustiblesslidos, lquidos o gaseosos, tanto fsiles comorenovables. El ratio de calor tpico para energa de lasturbinas de vapor es alrededor de 6:1.

Potencia elctrica:


Energa trmica:

Eficiencia trmica:

Emisin de NOx:

Emisin de CO:


Peso:

Inversin:

Unidad tpica pequea escala

500 kWe

10%

3.000 kWth

70%

Depende de la caldera

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Potencia elctrica:


Energa trmica:

Eficiencia trmica:

Emisin de NOx:

Emisin de CO:


Peso:

Inversin:


283.

Tec

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les


Canlentador

Cilindro deexpansin

Pistn deexpansin

Generador

Regenerador

Agua refrigeracin

Refrigerante

Cilindro decompresin

Pistn decompresin

Motor Stirling

Para aplicaciones a escala pequea con una capacidadentre 0,2 kWe y 9 kWe, se pueden utilizar motoresStirling. Estos motores son dispositivos de combustinexterna y por tanto, difieren sustancialmente de losmodelos convencionales. El motor Stirling tiene menospiezas mviles que los motores convencionales, yninguna vlvula, balancines, inyectores de combustibleo sistemas de encendido por chispa. Los motores Stirlingtambin requieren menos mantenimiento y la emisinde contaminantes es baja.

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Pila de combustible

Un nuevo avance es el uso de pilas de combustiblepara la cogeneracin. Es necesario decir sin embargoque las pilas de combustible estn en fase deexperimentacin, aunque existen algunas ya en elmercado. Convierten la energa qumica del hidrgenoy oxgeno directamente en electricidad, sin combustinni trabajo mecnico como en las turbinas o motores.El hidrgeno se produce normalmente del gas naturalmediante un proceso de reformado cataltico, quepermite liberar el hidrgeno que forma parte de lasmolculas del agua y de los hidrocarburos del gasnatural.

Las eficiencias totales de los sistemas de cogeneracinalcanzan el 85-90%, mientras que el ratio decalor/electricidad est en el rango de 5:4 y tiende al 1:1.Las pilas de combustible con una capacidad de 1 kWepueden proporcionar calor y electricidad a viviendasunifamiliares, y se pueden utilizar en aplicaciones mayoresde unos 200 kWe como por ejemplo en hospitales................

Potencia elctrica:


Energa trmica:

Eficiencia trmica:

Emisin de NOx:

Emisin de CO:


Peso:

Inversin:


3. T

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Hospital Valle del Naln (Langreo, Espaa)

El Hospital Valle del Naln es una instalacin situadaen la zona central de Asturias que cuenta con 232camas, 5 quirfanos, paritorios y distintas zonas deconsultas externas..........

Para sus necesidades energticas dispone desde elao 1996 de una planta de cogeneracin compuestapor dos motores de combustin interna que quemangas natural con las siguientes caractersticas:

Marca y modelo: GUASCOR FGLD 360

3.1 Ejemplos de instalaciones existentes


CtodoElectrlito

nodo

Combustible

Salida agua Calor

Aire

Corriente CC

Fuente: Fuel Cell Hand

31

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12 cilindros en V

Potencia elctrica: 954 kW

Potencia trmica: 4.000 kW

Eficiencia elctrica: 36,2%

EREN (Castilla y Len, Espaa)

El Ente Regional de la Energa de Castilla y Len cuentacon un edificio bioclimtico en el que se incorporannumerosas medidas de ahorro energtico y deaprovechamiento de fuentes de energa renovables,entre las que se pueden destacar:

Diseo arquitectnico de alta eficiencia energtica.

Instalacin de aprovechamiento de energa solar trmica.

Instalacin de aprovechamiento de energa solar fotovoltaica.

Instalacin de micro-cogeneracin.

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Centrndose en esta ltima, la planta de cogeneracinutilizada como apoyo para la climatizacin del edificioconsta de un motor de combustin modelo SENERTECDACHS HKA, de 5,5 kW de potencia elctrica y 12,5 kWde potencia trmica.

El ahorro de energa primaria que se produce por lautilizacin de este equipo es del 36,25%, muy similaral ahorro econmico (36%). Con ello, el EREN consigueel objetivo doble de disminuir el consumo de energaen sus propias instalaciones y el de disponer de unainstalacin de demostracin sobre una tecnologaeficiente como es la cogeneracin.

Masa Ferrer (Catalua, Espaa)

En una casa rural de Segorbe (Catalua, Espaa) llamadaMassia Ferrer, se estudi la viabilidad de instalar unacogeneracin a pequea escala para cubrir susnecesidades elctricas y trmicas.

Despus del anlisis correspondiente, se opt por una

32


33

microturbina con GLP para producir la electricidad y elcalor para climatizacin y ACS.

En 2006 se ejecut la instalacin a travs de la empresapromotora PRIMAGAZ. El fabricante de la turbina fueCapstone, con la particularidad que sta es la primeramicroturbina instalada con gas propano en Espaa. Lacapacidad elctrica de la unidad es de 30 kW, mientrasque su capacidad calorfica alcanza los 66 kW.............

Con unas 8.500 horas anuales de operacin se cubreprcticamente la demanda anual de calor (225.000 kWh)al obtenerse 200.000 kWh de energa trmica. Porotra parte, la produccin anual de electricidad porcogeneracin es de 150.000 kWh. Hay que tener encuenta que esta planta no trabaja conectada a red, loque en un principio fue considerado una barrera a suimplantacin. No obstante, conviene indicar que el costede la energa elctrica generada es inferior a otrossistemas alternativos a la cogeneracin.

La inversin total de esta unidad fue de 48.000 , noexistiendo en este caso financiacin por terceros.

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Restaurante Caada Real

El restaurante Caada Real en Santa Mara del Titar(vila) opt para la satisfaccin de sus necesidadesenergticas por una instalacin de microcogeneracinaislada. Dicha instalacin fue proyectada y ejecutadapor la empresa BESEL.

Cuenta con cuatro motores Senerteccon las siguientes caractersticas:

Potencia elctrica pico: 26 kW

Potencia trmica pico: 50 kW

Dispone de un almacenamiento de energa elctricacon una capacidad de bateras (en C100) de 1.250 Ah.


Otros aspectos destacados de esta instalacin son lossiguientes:

Uso calor: Suelo radiante y ACS

Horas de funcionamiento: 3.200 h.

Energa/da mxima: 240 kWh/da

Edificio de oficinas (Valladolid)

En este caso se trata de una instalacin de un sistemade microtrigeneracin para el sector residencial, conmotor a gas y equipo de acumulacin y climatizacinmediante solucin de cloruro de litio-agua. Se encuentraen el Edificio del Centro Europeo de Empresas eInnovacin (CEEI) en el Parque Tecnolgico de Boecillo(Valladolid) y lleva operativa desde 2005......................

El proyecto consiste en la instalacin de un sistemaintegrado y altamente eficiente de microtrigeneracin,que suministra electricidad para el autoconsumo deledificio CEEI y climatizacin para una sala de usoscomunes-cafetera y para la oficina de recepcin deledificio.

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El diseo ejecutado permite que un nico sistemasuministre al usuario electricidad, calefaccin eninvierno, aire acondicionado en verano y agua calientesanitaria todo el ao.

El sistema incluye las tecnologas siguientes:

Una planta de micro-trigeneracin, que combina un equipo compacto de cogeneracin que lleva un motor de gas natural, con una nueva tecnologa de climatizacin con almacenamiento de energa, basada en el ciclo frigorfico de absorcin.

Una estacin de produccin de fro solar, a partir de colectores solares planos y equipo de enfriamiento basado en ciclo frigorfico de absorcin.

BESEL S.A. ha sido la encargada del diseo de la plantade trigeneracin, as como de la instalacin de todos suscomponentes, pruebas, puesta en marcha y operacinde la misma.

Un spa y centro turstico in Ljubljana (Eslovenia)

El centro turstico Laguna Ljubljana dispone de uncamping y un hotel con un complejo de piscinas abiertasy un polideportivo.

La unidad de cogeneracin a pequea escala instaladacon una potencia de 230 kWe (motor a gas) suministrala mayor parte de la electricidad y un alto porcentaje

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de la demanda total de calor del centro turstico durantetodo el ao. Comparado con la produccin de calor yelectricidad separadas, la instalacin ahorra alrededorde 110 toneladas de emisiones de dixido de carbonoanualmente.

Clnica Bains en Grenoble (Francia)

La Clnica "Bains" est en Grenoble (Francia) y tieneuna planta de calor desde 1964, con tres calderas de 17aos cada una, donde la produccin de agua calienteest llegando al final de su vida de servicio (con riesgosde polucin bacteriolgica) y utiliza una unidad degasleo EJP (que no llega a satisfacer la demanda enlos das pico) encargando a Gaz Electricit de Grenoble(GEG) la modernizacin de sus instalaciones.

Se llev a cabo una renovacin completa de la plantade calor y de su regulacin y llev a una reduccin delconsumo de energa de un 10%.

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En paralelo el gasleo EJP se sustituy por gas naturaly se renovaron dos calderas. Se instal un modulo decogeneracin de gas natural, uno de los primerosinstalados en Francia de este tamao (300 kW elctricos,420 kW trmicos). Sus caractersticas principales sonlas siguientes:

Unidad de cogeneracin de gas natural con un motor Waukesha, de 8 cilindros en lnea / turbocompresor

Potencia til de: 300 kW potencia elctrica, 420 kW trmica

Eficiencia Global: 84%

2 calderas de gas de apoyo, de 800 y 600 kW

Un contador de calor en cada caldera y en la cogeneracin

Unidad de seguridad para eliminar el exceso de calor

La electricidad generada se inyecta en media tensin en la red de GEG.

Gaz Electricit de Grenoble financi la operacin, lainstalacin y su gestin. La puesta en marcha y elmantenimiento de la instalacin fueron asignadas porGEG a la compaa Dalkia. Por lo tanto la Clnica Bainstiene un contrato llave en mano y un interlocutor nicopara sus necesidades en calefaccin, agua caliente yelectricidad.

Existieron cuatro razones fundamentales para decantarsepor esta instalacin de cogeneracin:

Eficiencia energtica: ahorros de 20 a 30% en energa primaria,

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Reduccin de emisiones: gracias al uso de gas natural, las emisiones de NOx se han reducido un 30% tras la eliminacin de la unidad de gasleo,

Confort: los pacientes de la clnica (100 camas y 24 unidades de ambulatorio) y los usuarios de los edificios prximos se benefician de ms confort desde que la cogeneracin se implant ya que no produce ruidos adicionales, polvo, SOx, o humos. Es ms, el control remoto hace que sea posible usar la instalacin mejorando su funcionamiento,

Control de costes: la clnica ahora es capaz de gestionar las facturas de energa durante el ao, con ahorros considerables sobre los costes de la instalacin original. Adems no paga los gastos de la inversin, ni los de mantenimiento.

En este proyecto puede destacarse este servicio llaveen mano y la lgica de "todos ganan" que se esperase generalice en toda la regin de Rhne-Alpes.

Una escuela en Dinamarca (Sydvestjyllands Efterskole)

En la Sydvestjyllands Efterskole, una escuela cerca dela ciudad danesa de Bramminge, la cogeneracin se haconvertido en una realidad mediante la instalacin en2002 de un mdulo que funciona con un motor DieselkVA en el edificio....................

Este mdulo de cogeneracin a pequea escala tieneuna potencia elctrica de 58 kW y una potencia trmicade 87 kW. Est casi todo el ao funcionando llegandoa alcanzar unas 6.000 horas a plena carga al ao. Lademanda anual de calor de la escuela es de 700.000kWh mientras que la produccin de calor de la unidades de 336.000 kWh. La produccin anual de electricidades de 190.000 kWh. Cualquier extra en la electricidadgenerada podra no ser beneficioso para el edificio ya

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s que en Dinamarca la electricidad no puede venderse sila planta de cogeneracin funciona con diesel..................

La instalacin de esta unidad de cogeneracin a pequeaescala requiri de una inversin de 400.000 Dkr( 55.000). El dinero invertido permiti un ahorroeconmico de unos 100.000 Dkr ( 13.500) al ao.

Una escuela en Frankfurt (Alemania)

En Frankfurt, un gran nmero de escuelas cubren unaparte de sus necesidades de calor con unidades decogeneracin a pequea escala.

Se instalaron dos unidades de cogeneracin a pequeaescala de 50 kWe (motores a gas) en la escuela de CarlSchurz en 1993. Producen el 80% de la demanda anualde calor de la escuela, el gimnasio y piscina, reduciendoen unas 50 toneladas las emisiones de dixido decarbono al ao.

Un hotel en Londres (Reino Unido)

El Heathrow Marriott es un gran hotel de lujo con 390habitaciones, una piscina cubierta y un gimnasio.

La unidad de cogeneracin instalada de 400 kWe en2001, funciona una media de 17 horas al da conuna disponibilidad del 97,5%. El ahorro del coste

40


41

anual calculado por la administracin del hotel alcanzlos 75.700 durante el primer ao de funcionamiento,y evit la emisin de unas 250 toneladas de dixido decarbono durante el mismo periodo.

Un vertedero en Thieulloy (Francia)

En 2004, se instalaron ocho microturbinas de 30 kWecada una en un vertedero cerca de Pars..........................

Esta planta de cogeneracin utiliza la mayor parte delbiogs producido en el vertedero. La electricidadgenerada se vende a la compaa energtica francesaEDF a un precio de 120.000 euros/ao. Se suministracalor a un invernadero cercano y se estima que cadaao el dixido de carbono se reducir alrededor de 130toneladas gracias al uso del biogs para producirelectricidad y calor.

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4.1. Consideraciones econmicas

Para determinar el tamao ptimo de la unidad decogeneracin, las necesidades de calor son, en general,el factor ms importante al definir la potencia correcta.Otros factores incluyen el tipo de unidad decogeneracin, el patrn de consumo (curva de carga)y la presencia (o ausencia) de los mecanismos de ayudaspblicas para la cogeneracin.

El ejemplo A muestra una unidad de cogeneracin quecalcula el tamao de modo que permite muchas horasde funcionamiento. La cantidad total de 6.800 horas defuncionamiento significa que la unidad funciona durantems de nueve meses al ao. Solo cuando la demandade calor es ms baja (normalmente en verano) estdesconectada la mquina. La base lgica de este estudioes que una inversin en cogeneracin se amortiza

Demandacalor

kWh (th)

Ejemplo A

2000h 2500h 3000h 3500h 4000h 4500h 5000h 5500h 6000h 6500h 7000h 7500h

4. GUA BSICA SOBRE LOSPRINCIPIOS Y RENTABILIDADDE LA COGENERACIN APEQUEA ESCALA


ms rpido, cuanto ms tiempo funcione la unidad.Sin embargo, en este caso solo una parte relativamentepequea de la demanda de calor se proporcionamediante la unidad de cogeneracin. El resto losuministrarn las calderas u otros sistemas adicionales.

El ejemplo B muestra otra posibilidad para determinarel tamao correcto de la unidad de cogeneracin. Aqu,la planta funciona solo durante un cierto periodo detiempo, ms corto que en el ejemplo A. Por consiguiente,la potencia puede ser mayor, incluso si las necesidadesde calor son idnticas al caso anterior. Esta opcin seescoge en casos en los que el funcionamiento en horasnocturnas no es econmico.

4.1.1. Costes

El propietario de una planta de cogeneracin debecalcular dos tipos de costes: los costes iniciales para lainstalacin de la planta de cogeneracin (compra de launidad de cogeneracin, conexin a la red elctrica, elsistema de combustible, y otros elementos auxiliares,construccin e ingeniera) y los costes a largo plazopara el combustible y para el mantenimiento del sistema.

4.1.

Co

nsi

der

acio

nes

eco

n

mic

as

Demandacalor

kWh (th)

Ejemplo B

2000h 2500h 3000h 3500h 4000h 4500h 5000h 5500h 6000h 6500h 7000h 7500h

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4.1.

Co

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Costes iniciales de la inversin de cogeneracin. Fuente: ASUE 2005

IngenieraConexin a la redEscapeConexin al sistemaConstruccinUnidad CHPt

5 15 30 50 65 100 150 250 300 350 400 500 600 700 800 900 1000

Inve

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tal (

)

kWe de la planta CHP

800.000

700.000

600.000

500.000

400.000

300.000

200.000

100.000

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Junto a los costes de combustible estn los costes alargo plazo debido a necesidades de mantenimiento yservicio. La mayora de distribuidores de unidades decogeneracin ofrece un contrato de servicio completo:esencialmente una garanta de vida til de la unidad decogeneracin. Los contratos de servicio completo tienenuna duracin de diez aos o ms y deberan cubrir loscostes de lubricacin, filtros, bujas de encendido (paramotores), etc.

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Composicin de costes iniciales tpicos

Atendiendo exclusivamente a los costes iniciales, lainversin en la cogeneracin es ms capital intensivoque en la inversin de una caldera, que produce calory no electricidad. El grfico muestra que la unidad decogeneracin constituye la mayor parte de toda lainversin. Generalmente, las unidades de cogeneracinms pequeas tienen un precio mayor por kWe, as queel total de los costes iniciales varan desde 700 a 3.000 por kWe.

Calcular tamao de la unidad de cogeneracin........

Si un proyecto de cogeneracin est bien diseado, sepuede obtener, al menos, un ahorro de energa primariadel 10 al 25%. Con el fin de alcanzar estos resultados,se debe garantizar que se desperdicia el mnimo deenerga. Esto se puede realizar usando la cantidadcompleta de calor y electricidad producida por la unidadde cogeneracin de un modo eficiente......................

El primer gran reto para la realizacin de un proyectode cogeneracin de alta eficiencia es dimensionar lapotencia correcta de la unidad de cogeneracin. Si launidad es demasiado pequea, la oportunidad deahorrar ms energa se pierde. Si la unidad es demasiadogrande, la energa se desperdiciar en ciertos momentoscon demandas ms bajas. Los promotores del proyectodeterminan el tamao de una unidad siempre conformea varios criterios como las necesidades de calor, lasnecesidades de electricidad y el marco regulador. Otro

4.2 Fases bsicas de un proyecto de cogeneracin

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kWe de la planta de cogeneracin

0,00

0,50

1,50

1,00

2,00

2,50

3,00

3,50

4,00

0 200 400 600 800 1.000

Los costes unitarios disminuyen conla potencia de la instalacin (Ct/kWhe)

Cost

e d

el s

ervi

cio

(c/

kWhe

)

4.2

Fase

s b

sic

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e u

n p

roye

cto

de

cog

ener

aci

n46


aspecto importante es la cuestin de si es posible venderla electricidad excedentaria.

La compra y la instalacin de una unidad de coge-neracin es una inversin considerable que puede seramortizada ms rpidamente cuantas ms horas al aoest en funcionamiento. Por tanto, los promotores delproyecto, escogen un tamao para la unidad decogeneracin que no cubra las necesidades de calorms altas posibles, sino solo la carga base que seaestable durante el ao y que permita un nmero dehoras de funcionamiento elevado.

Realice la primera estimacin

Dependiendo de las necesidades de energa existentesy los requisitos operacionales, una gama de expertosen energa le pueden ayudar a realizar el tamao correctode proyecto de cogeneracin. Estos pueden ser eldistribuidor de la unidad de cogeneracin, un asesorde energa o las denominadas empresas de serviciosenergticos (ESE). Con un estudio de viabilidad losexpertos pueden conocer el consumo de combustiblepara generar calor y electricidad y simular (con unaherramienta informtica compleja) tamaos diferentesde unidades de cogeneracin. Pueden calcular larentabilidad para cada tamao y luego proponer lamejor opcin estimando los beneficios econmicos, laenerga y el equilibrio medioambiental, y la integracintcnica en el edificio.

El equipo de COGENchallenge le recomienda comenzarhaciendo la primera estimacin usted mismo. Por ello,ha creado, una versin simplificada de la mismaherramienta informtica que los profesionales de laenerga utilizan en su trabajo. El programa en ExceleasyCOGEN.xls permite a los no expertos realizar unprimer clculo aproximado sobre si la instalacin de laplanta de cogeneracin es una buena opcin o no.

A continuacin se indican una serie de tareas que seplantean necesarias para el desarrollo de un proyectode cogeneracin.

4.3 Listas de tareas

easyCOGEN.xls

Estudio de viabilidad

Conexin a la red

Operador distribuidor de red

Contrato combustible

Permisos de construccin

Trmites administrativos

Normativa sobre emisiones

Mantenimiento

Mecanismos de ayudas pblicas

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Elija su opcin de financiacin

Como en el resto de las inversiones la rentabilidad dela inversin en cogeneracin depende del nivel de riesgoque est dispuesto a asumir. Tiene diferentes opcionesen relacin a cmo financiar este proyecto: gestionarla inversin completa usted mismo, firmar un "contratode asociacin" con un distribuidor de energa, utilizarel denominado contrato de financiacin por terceros(FPT) o mediante una empresa de servicios energticos(ESE). En este ltimo caso, un tercer socio realizar lainversin y el mantenimiento de la unidad. Deberavalorar con detalle, qu opcin se ajusta mejor a suplan de financiacin.....................

El proyecto COGEN CHALLENGE ha desarrollado unaherramienta muy sencilla en formato Excel denominadaeasyCOGEN que permite hacer un primer clculo muyaproximado sobre si la instalacin de la unidad decogeneracin es una opcin para usted o no. Puededescargarse este archivo Excel en www.faen.es Alintroducir los datos clave de su proyecto (edificios,empresa, oficinas, etc.) en las celdas azules puedecalcular fcilmente el tamao y la rentabilidad de unaunidad de cogeneracin adecuada (los resultados semuestran en las celdas grises).

Tenga en cuenta que esto es solo un indicadoraproximado sobre si el proyecto de cogeneracin esrentable o no. Si las "conclusiones" al final del programaaparecen en verde, debera consultar con un experto(ej., un distribuidor, promotor, facilitador de cogene-racin) para realizar un estudio de viabilidad................

Si el anlisis tcnico y econmico es positivo para unaplanta de cogeneracin, se deben tener en cuentaalgunos aspectos y otras cuestiones legales...................

En primer lugar est el apartado de conexin de lainstalacin a la red. Los procedimientos para el accesoy la conexin a la red de transporte de instalaciones degeneracin, consumo o distribucin se establecen enel Real Decreto 1955/2000, por el que se regulan lasactividades de transporte, distribucin, comercializacin,suministro y procedimientos de autorizacin deinstalaciones de energa elctrica, mientras que losaspectos tcnicos de dichos procedimientos sedesarrollan en los procedimientos de operacin P.O.12.1 y P.O. 12.2 publicados en el BOE de 1 de marzo de2005. Entre otros aspectos destacables se indica en eseRD que el operador del sistema establecer la capacidadde acceso en un punto de la red como la produccintotal simultnea mxima que puede inyectarse en dicho

4.3

List

as d

e ta

reas

48


punto con la red en condiciones de disponibilidad totaly el consumo previsto para el horizonte de estudio.

No obstante, como se ha detectado que el procedimientode conexin a red es una de las barreras de tipoadministrativo que dificultan las instalaciones decogeneracin, en el Plan de Accin 2008-2012 de lareferida Estrategia E4 se propone desarrollar una normade interconexin a red de cogeneraciones de pequeapotencia. Esta norma modificar y facilitar y reducirlos trmites necesarios para la obtencin del punto deconexin a red de la instalacin de cogeneracin.

En relacin a la compra de energa elctrica y combus-tible que se consuman hay que tener en cuenta quedisponer de una unidad de cogeneracin puede tenerun efecto en el precio que paga por la energa elctrica.Incluso si la factura elctrica disminuye despus deinstalar una unidad de cogeneracin, el precio unitariode la electricidad podra incrementarse porque compraunidades menores. Este efecto debe tenerse en cuentaen el estudio de viabilidad antes de decidir si instalauna unidad de cogeneracin o no. El caso contrario seda con la compra del combustible ya que el consumode ste se incrementar. Por tanto, debera consultarcon un distribuidor de combustible para modificar elcontrato, si es necesario.

Adicionalmente a ello existen una serie de trmitesadministrativos que hay que tener en cuenta a la horade ejecutar el proyecto.

Por ltimo, es conveniente conocer los mecanismos deayuda existentes para financiar el proyecto, tal y comose coment anteriormente.

Herramienta easyCOGEN

Para utilizar esta herramienta hay que seguir lossiguientes pasos:

4.3

List

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reas

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* Paso 1: Localizacin del proyecto: Seleccione el pas(y regin) en la que quiere realizar el proyecto decogeneracin. Debido a las diferencias geogrficascomo las condiciones climticas y mecanismos paraayudas pblicas, la localizacin tiene un impactoimportante en el clculo de la rentabilidad.................

* Paso 2: Determine la demanda de calor neto. Lademanda de calor neto es el valor nico ms importanteque determina el tamao de la unidad de cogeneracinde alta eficiencia. Con el fin de calcular la demanda decalor neto, elija primero el combustible a utilizar. Siutiliza gas o gasleo para calentar el edificio, introduzcael consumo anual (en kWh de gas, en litros para gasleo)de combustible para generar calor. Encontrar estainformacin en la factura de su distribuidor de energa.

* Paso 3: Elija un perfil trmico especfico. Al seleccionaruna de las seis actividades del men desplegable sabeel valor ptimo de la demanda de calor que podracubrir por una unidad de cogeneracin. Ver auto-mticamente: cuantas horas del ao estara enfuncionamiento la unidad, la potencia trmica (en kW),y un grfico con la produccin de calor (cogeneraciny caldera) al mes.

* Paso 4: Elija la tecnologa de la cogeneracin. Si utilizagas natural como combustible para la caldera, elegirautomticamente el motor de gas natural comotecnologa de cogeneracin para su proyecto. En elcaso de que tenga una caldera de gasleo, tiene queoptar bien por un motor disel o por un motor de gasnatural.

* Paso 5: Determine la rentabilidad de la produccin deelectricidad. Introduzca la cantidad de consumo anualde electricidad y la factura anual de electricidad. Elprograma calcular el precio de electricidad medio que

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6 Valores aproximados que dependen del proyecto y tecnologa a utilizar.

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paga y lo multiplica por la cantidad de electricidadproducida en la unidad de cogeneracin. Ms adelante,encontrar los beneficios anuales debidos a laproduccin propia de energa.

* Paso 6: Determine los beneficios de la produccin decalor. Introduzca cuanto paga al ao por gasleo/gas.El programa calcular automticamente el preciomedio de combustible y determinar el valor del calorque produce con la unidad de cogeneracin.................

* Paso 7: Determine los costes a largo plazo de la plantade cogeneracin. La herramienta de clculoeasyCOGEN.xls calcula automticamente la cantidadde combustible consumido por la planta de cogeneracinal ao y el nivel de los costes de mantenimiento anuales.Al introducir los costes unitarios (por kWh en el casode gas natural, por litro en el caso de gasleo) puedeestimar cmo ser la factura del combustible si deciderealizar el proyecto.

* Paso 8: Determine la rentabilidad de su proyecto decogeneracin. easyCOGEN.xls le calcula la "Inversintotal inicial" que es la suma de la unidad decogeneracin (72%), los costes de instalacin (7%),costes adaptacin del edificio (7%), costes del estudio(5%), costes de conexin de red (3%), y otros costes(6%)6.

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List

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reas A continuacin se incluye un ejemplo de utilizacin de

esta herramienta.

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kWh PCI/ao

Pre-anlisis de viabilidad de una instalacin de cogeneracin

Versin: 17/01/06easyCOGEN, xls

Introducir datos en las celdas azulesLos resultados se ofrecen en las celdas amarillasNombre del proyecto

Emplazamiento

Nombre

Espaa

Predimensionamiento de la unidad de cogeneracin

Primer paso: Obtencin de la demanda calorfica neta

Consumo anual de combustibles para generacin de calor

Eficiencia energtica trmica de la instalacin

Demanda calorfica neta

Segundo paso: Escoger un perfil de demanda trmica (curva de carga)

%

kWh PCI/ao

4.100.000

85%

3.485.000

Perfl de demanda trmica

4.217

340

1.434.769

horas/ao

kWi

kWhi/ao

Horas de funcionamiento de la cogeneracin a potencia nominal

Potencia trmica de la planta de cogeneracin

Produccin trmica de la planta de cogeneracin

Resultados de la demanda y produccin de cogeneracin mensual

Tercere paso: Escoger la tecnologa apropiada

Tipo de instalacin

Potencia elctrica de la planta de cogeneracin

Eficiencia elctrica

Eficiencia trmica

Produccin elctrica de la planta de cogeneracin

235,9

36%

51%

kW

%

%

994.803 kWhi/ao

Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic

100.000

0

200.000

300.000

400.000

500.000

600.000

B - Diario, 6 d / 7 (negocios, edificios culturales)

Motor gas natural

Demanda neta calor

Produccin trmica cogeneracin

KWht/mes

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Si la CONCLUSIN al final del programaaparece en verde, debera consultar con un

experto para realizar un estudio de viabilidad

CONCLUSIN

La cogeneracin puede ser una buena opcin por su rentabilidad.Para seguir adelante es conveniente hacer un estudio de viabilidad con mayor detalle.

Viabilidad de la planta de cogeneracin

Primer paso: Obtencin de los datos elctricos

Consumo elctrico anual

Coste elctrico anual

Coste medio de la electricidad

Beneficios con la produccin elctrica

Segundo paso: Obtencin de los datos trmicos

Consumo energtico anual (combustibles)

Coste anual combustibles

Media costes combustibles

Beneficios con la produccin trmica

Tercer paso: Costes de la planta de cogeneracin

Consumo anual de combustibles de la planta de cogeneracin

Coste medio del combustible para la planta de cogeneracin

Gastos de combustibles para la planta de cogeneracin

Costes de mantenimiento para la planta de cogeneracin

Cuarto paso: Viabilidad de la planta de cogeneracin

Inversin

Porcentaje de ayudas a la inversin

Inversin neta (inversin - ayudas)

Ayudas anuales adicionales

Beneficio anual

Periodo de retorno simple de la planta de cogeneracin

3.014.256

5

271.283

9,0

89.532

4.100.000

33.621

2,4

41.014

2.735.016

2,50

-63.875

-13.381

237.381

0%

237.381

0

47.290

kWh./ao

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cl/kWh.

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l/ao

l/ao

kWh PCI/ao

cl/kWhprinPCI

kWh PCI/ao

cl/kWhprinPCI

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I

%

I/ao

I/ao

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Debido a la menor experiencia que se dispone alrespecto, la cogeneracin es una tecnologa mscompleja que la solucin tradicional para personas noexpertas. En lo que se refiere al plan, diseo, eleccinde productos y funcionamiento de una instalacin, esnecesaria experiencia profesional.....................

Existen diversas opciones para proveerse de esa ayudaprofesional. Una de ellas es hacerse con los serviciosde una empresa especializada en estas instalaciones yque pueda realizar el proyecto de manera completa,bajo la modalidad "llave en mano".

Tambin se puede llegar a un acuerdo con una empresade servicios energticos (ESE). sta es una empresaespecializada que dispone de todos los conocimientosnecesarios para implementar un proyecto decogeneracin. Nos referiremos en este captulofundamentalmente a esta posibilidad ya que quiz seala menos conocida.

Hay muchos oficios diferentes que confluyen(proyectista, electricista, fontanero, constructor) ademsde lo que tiene que ver con la redaccin del proyecto,gestin e inversin. Una ESE combina todos estosaspectos y resuelve un apartado fundamental, comoes la financiacin del proyecto.

En lo que se refiere a gestionar una planta decogeneracin sin ayuda profesional, existe cierto riesgorespecto a la inversin, funcionamiento sin problemas

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5. GESTIN Y FINANCIACINPARA UN PROYECTO DECOGENERACIN


o costes de la energa. Con una ESE, el cliente tienegarantizado un precio de energa con lo que puedecalcular la rentabilidad del proyecto desde el inicio.Los precios de energa garantizados se fijancontractualmente entre la empresa y la ESE. sta puedeacordar un paquete de servicios hecho a medidaindividualmente para cada cliente.

En cuanto a la financiacin del proyecto, se puederealizar de diversas formas. Existen instalacionesfinanciadas directamente por el usuario final de lasmismas, con o sin obtencin de lneas de crdito paradicho fin.

Pero en muchos casos, existe poca disponibilidadfinanciera para invertir en medidas fuera del negocioprincipal del cliente. Con la ayuda de una ESE, lafinanciacin se puede facilitar y se puede incluir en elprecio de energa convenido, si fuera el deseado.

Teniendo en cuenta que en algunos casos la ejecucinde un proyecto de cogeneracin supone inversionesiniciales importantes, en esta publicacin se recogenotras opciones como son la financiacin por terceros,o la posibilidad de utilizar empresas de serviciosenergticos.

Financiacin por terceros

La Financiacin por Terceros (FPT) es til para cualquierproyecto de cogeneracin en el que sea necesariaexperiencia sobre tecnologa energtica, y ello no seaposible para el cliente o le suponga relativamente unaimportante inversin inicial. Por tanto, el usuario (delsector privado o pblico) involucrar a un experto delexterior, que aportar el conocimiento necesario parael desarrollo del proyecto, la inversin necesaria parallevarlo a cabo y, en general se hace cargo del mismo.

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Las ventajas que supone se pueden resumir en:

No hay requisito inicial de capital: los costes totales los financia un tercero en vez del cliente;

El usuario tiene una persona de contacto que tiene la experiencia financiera y tcnica necesarias;

El cliente paga por los servicios garantizados de la ESE (dependiendo del tipo de contrato, por ejemplo, la energa entregada).

El contrato, negociado entre la entidad que ofrece lafinanciacin por terceros y el cliente, ha de tener encuenta las circunstancias particulares y requisitos delemplazamiento, por ejemplo, el tipo de instalacin, lapoltica de inversin del cliente y rentabilidad financierarequeridos. La duracin del proyecto de una FPT (ocontratacin) depende de estas circunstancias y estpicamente superior a cinco aos. Los costes pagadospor el cliente para la inversin, el contrato, as como elservicio y las garantas de la entidad estn incluidos enel precio convenido para la energa y calor de la plantade cogeneracin.

En resumen, la empresa que realiza la financiacin porterceros gestionar la instalacin de cogeneracin y, almismo tiempo, financiar (y podr ser propietaria) deesa instalacin. Puede proporcionar una amplia gamade servicios, desde el diseo, financiacin e instalacinhasta el funcionamiento, mantenimiento y monito-rizacin. Tambin garantiza al usuario cierta produccintrmica y elctrica durante la vigencia del contrato aprecios convenidos.

Empresas de servicios energticos

La Directiva de la UE define "Empresa de servicioenergtico" (ESE) a la empresa que proporciona servicios

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energticos, programas de eficiencia de energa y otrasmedidas de eficiencia energtica en la instalacin delusuario, y acepta algn nivel de riesgo tcnico y a vecesfinanciero al hacerlo. El pago por los servicios entregadosse basa (bien completamente o en parte) en cumplirlos estndares de rendimiento de calidad y/o mejorasde eficiencia de energa. Un servicio energtico es unpaquete individual que consiste en instalaciones,construccin y servicios (diseo, financiacin, gestin)en base a un contrato entre cliente y una ESE...........

En definitiva, se trata de un mecanismo de externa-lizacin de servicios energticos que modifica lasrelaciones habituales entre cliente suministrador deenerga y mantenedor en base a un contrato de"Servicios Energticos", proporcionados por unaempresa de servicios energticos, que asume lasfunciones de compra y gestin de la energa y demantenimiento y reparacin de la instalacincorrespondiente, a travs de un "contrato de serviciosenergticos", en el que esta nueva figura, condicionael pago de los servicios prestados, a la obtencion deun bienestar trmico por un lado y de ahorro y eficienciaenergtica verificable.

Caractersticas

Los servicios que se suelen incluir para cada clienteestn formados de varios elementos:

Garantas de funcionamiento, rendimiento, precio;

Externalizacin de riesgos tcnicos y econmicos;

Soluciones innovadoras por parte del ESE;

Soluciones individuales para cada cliente;

Servicio financiero.

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Adems, existen otras dos caractersticas, que son parteobligatoria del paquete. En primer lugar, el clientesubcontrata el riesgo del rendimiento econmico ytcnico de una instalacin. En segundo lugar, el clientetiene el funcionamiento garantizado y el rendimientode la instalacin, as como el nivel de costes (inversin,funcionamiento).

Realizar un proyecto de cogeneracin con la ayudade una ESE tiene muchas ventajas respecto a unasolucin interna:

Existe poco o ningn coste de inversin inicial a travs de la financiacin de terceros;

El cliente puede derivar los riesgos tcnicos y econmicos hacia la ESE;

Los precios de energa estn garantizados, basndose en diversos indicadores;

El funcionamiento y el rendimiento de la instalacin est garantizada;

Se mejora la eficiencia energtica de la instalacin en su conjunto;

El cliente puede encontrar y ordenar a una ESE mediante un anlisis de coste y beneficio, que optimice y planifique el proyecto completo y ofrezca la mejor solucin tcnica;

El cliente puede centrarse en la actividad principal de su negocio;

Hay una persona de contacto (de la ESE) para todas las cuestiones;

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El cliente puede utilizar la experiencia de las ESE en cuestiones de diseo, construccin, gestin y mantenimiento de la planta de cogeneracin, beneficindose de ello:

+ El proyecto ser ejecutado con las mximas garantas tcnicas, ya que la ESE dispone de un equipo tcnico muy cualificado y con amplia experiencia en proyectos del sector de la energa.

+ La ESE realizar el proyecto con la mejor solucin tcnico-econmica.

+ El industrial no tendr responsabilidad tcnica sobre el proyecto, con lo cual, si surge algn problema tcnico y no se produjeran los ahorros esperados, el industrial pagar menos, no teniendo por tanto perjuicio econmico.

+ La ESE consigue, normalmente por el volumen de compras que realiza, mejores condiciones de suministro, tanto tcnicas como econmicas. Se consigue un mejor proyecto por menos dinero.

Comparacin con una solucin interna

Con todo lo anterior, una de las dudas fundamentalesde quien pretende desarrollar un proyecto de instalacinde una cogeneracin est relacionada con la eleccinentre una implementacin interna o contratacin deuna ESE..................

El siguiente cuadro ofrece una visin global.

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Costes de inversin

Riesgos econmicos y tcnicos

Instalacin con funcionamientoy rendimiento ptimos

Garantas de rendimiento

Operacin garantizada

Lmite de costes

Obligacin contractual a largo plazo

Coordinacin del proyecto

Paquete de servicio

Interno Servicio energtico

100%

Propietario

Mediante compromisodel propietario

No

Slo periodo de garanta

No

No

Propietario + ingeniera

No

0-100%

Contratista

En inters delcontratista

S

Durante la vigencia total del contrato

S

S

Asesor + contratista

S

Criterios de decisin/xito

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La cogeneracin es una tecnologa ya madura que haprobado su eficiencia energtica desde hace aos. Sinembargo, la incorporacin de la misma, sobre todo lade pequea potencia y la microcogeneracin, en sectorescomo el residencial o el de servicios es muy escaso apesar del elevado potencial existente.

Existen dos barreras fundamentales para que eldesarrollo de esta tecnologa sea bajo. En primer lugarse encuentra el desconocimiento que de su posibleincorporacin se tiene en los sectores en los que podratener cabida. Para mitigar este problema se ha trabajadodesde FAEN en el proyecto europeo COGENCHALLENGE, donde se ofrece informacin sobrecogeneracin de pequea potencia, parte de ella incluidaen esta publicacin.

En segundo lugar est el apartado econmico. Unproyecto de cogeneracin ha de ser tcnica yeconmicamente viable. El marco econmico en el que


6. CONCLUSIONES

se mueve, es decir, los ingresos derivados de la ventaa la red de la energa elctrica sobrante, ha de serestable para que se puedan hacer previsiones deingresos a medio y largo plazo. La aprobacin del RealDecreto 661/2007 ha contribuido a ello, permitiendo laventa de toda o parte de la energa elctrica producidamediante dos opciones:

Ceder la electricidad al sistema a travs de la red de transporte o distribucin, percibiendo por ella una tarifa regulada, nica para todos los periodos de programacin, expresada en cntimos de euro por kilovatiohora.

Vender la electricidad en el mercado de produccin de energa elctrica. En este caso, el precio de venta de la electricidad ser el precio que resulte en el mercado organizado o el precio libremente negociado por el titular o el representante de la instalacin, complementado, en su caso, por una prima en cntimos de euro por kilovatiohora.

Otro aspecto fundamental es la financiacin del proyecto.El usuario puede elegir entre realizar el proyectoasumiendo los costes del mismo con recursos propioso decantarse por una financiacin por terceros.

Tambin se puede encontrar la posibilidad de utilizarlos servicios de una empresa de servicios energticos.

Esta ltima opcin se ha desarrollado a partir de laDirectiva Europea 2006/32 sobre la eficiencia del usofinal de la energa y los servicios energticos. Lasactuaciones que una ESE puede llevar a cabo en todoeste proceso son las siguientes:

La ESE disea, construye, gestiona y financia la planta de CHP (incorporando requisitos legales, subvenciones, negociaciones con las instalaciones);

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La ESE es responsable de la compra del combustible (como el gas natural);

La ESE garantiza el funcionamiento y el rendimiento de la CHP (energa, calor, horas de funcionamiento,...);

La ESE se ocupa de la reparacin y mantenimiento de la instalacin de cogeneracin durante la vigencia del contrato (incluido en el precio garantizado);

La ESE entrega la energa til (calor, electricidad) a precios garantizados (todos incluidos).

Por tanto, en este caso la ESE es la que desarrolla elproyecto de cogeneracin si, a travs de los estudiospertinentes, se demuestra la rentabilidad energtico-econmica del mismo.

Adems, existen unos marcos regulatorios y econmicosestables y favorecedores de la incorporacin de lacogeneracin y, especialmente, de la cogeneracin depequea potencia.

Por ltimo se puede afrontar las necesidades definanciacin de esta tecnologa bien mediante recursospropios o ajenos.

En definitiva, la cogeneracin se presenta como unatecnologa madura, rentable, eficiente y que ha detenerse en cuenta en cualquier planteamiento quepretenda mejorar la eficiencia energtica de unainstalacin.

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Edita

Fundacin Asturiana de la Energa

Diseo y maquetacin

Visin Original, s.l.l.

Impresin

Grficas Asturias

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