LA COGENERACION: UNA ALTERNATIVA PARA LA INDUSTRIA DE LA CLIMATIZACION Y EL USO RACIONAL DE LA ENERGIA. La Cogeneracin como alternativa Energtica Sostenible Gracias a la necesidad por mejorar la eficiencia energtica en la industria se han creado convenios entre la ANDI y la UPME (Unidad de Planeacin Minero Energtica) para promover proyectos con relacin al sector energtico a nivel de estudio y financiacin, lo cual es una gran herramienta para nosotros como especialistas en climatizacin, ya que es una ayuda para plantear nuevos proyectos con buenos resultados econmicos. La ANDI est promoviendo en el pas fuertemente la industria de la cogeneracin, como una alternativa viable. Esto es de gran importancia para que los empresarios tomen conciencia de las grandes ventajas que ofrece dicha tecnologa. Con la Cogeneracin se aprovecha la energa trmica sobrante del proceso de la generacin de energa elctrica, ocasionando con ello una mejor utilizacin de los recursos energticos y en consecuencia mejorando notablemente la eficiencia de los procesos productivos de la industria. Se debe tener en cuenta que la cogeneracin no solo beneficia a los empresarios para ahorrar dinero en cuanto a sus energticos, sino que adems tiene un gran beneficio sobre el medio ambiente, ya que se genera a partir de los gases y las emisiones producidas por los generadores trmicos, con la disminucin de la temperatura de salida de sus chimeneas. Tambin con la implementacin de la ISO 14000 (protocolo de Kyoto), las empresas estn en la obligacin de mejorar los procesos que perjudican el medio ambiente y para poder tener una garanta de exportacin deben hacer lo posible por obtener estos certificados que los acrediten como empresas responsables con la ecologa. Sin embargo, para crear un escenario que facilite el auge de la Cogeneracin es necesario establecer un marco legal adecuado en el cual, el sector productivo y el gobierno nacional se comprometan en el desarrollo de la reglamentacin de la Ley 697 que promueva el uso racional de la energa. Pases como Espaa, Brasil y Mxico, tiene ya legislaciones que favorecen las inversiones en Cogeneracin. Nivel Nacional de Potencial de Cogeneracin La cogeneracin permite la produccin simultnea de energa elctrica y energa trmica til. Un proyecto de cogeneracin reporta beneficios a los industriales por ahorros en compras de electricidad y mejora la confiabilidad del suministro de energa elctrica. As mismo, significa un mejor uso de los combustibles, dada la alta eficiencia de los sistemas de cogeneracin y se aprovecha la energa trmica para climatizacin. La UPME (unidad de planeacin minero-energtica) realiz un estudio para el desarrollo de una metodologa de estimacin del potencial de cogeneracin. Con base en esta metodologa y la realizacin de encuestas se determin un potencial de cogeneracin de 423 MW para todo el pas, distribuido como se muestra en el cuadro 6.4 (sin incluir azcar).

Potencial de Cogeneracin Estimado

La Cogeneracin una alternativa para mejorar los procesos de Generacin de Potencia La Cogeneracin es reconocida como una de las principales alternativas para usar racionalmente la energa que no solo toca aspectos de eficiencia energtica si no que se convierte en una forma estratgica de generacin distribuida que alivia las presiones sobre la red de transmisin y coadyuvan a alejar el fantasma del racionamiento. Por otra parte se recomienda estudiar el diseo de esquemas de desarrollo de proyectos de cogeneracin por parte de terceros. Los proyectos de cogeneracin en parques industriales que permitan optimizar los ciclos trmicos y aprovechar las economas de escala, pueden construir una alternativa atractiva para los inversionistas privados.

Sistemas Tradicionales de Potencia

100Und

Caldera

(eficiencia : 83%)

Presin de gas caliente

Turbina de vapor Generador Sistema de

Distribucin

Condensador

83 Und

Eficiencia=42%

35

Und

33

Und

30 Und

Caldera

Eficiencia

= 80 %)

50Und

Calor a Proceso 40Und

1. Potencia comprada a los sevicios pblicos (30% eficiencia)

2. Vapor Generado en Sitio (80% Eficiencia

70 Und Salida

Eficiencia Total = ----------------- = 47%

150 Und Entrada

Sistema de Cogeneracin con Motor y

Generador

Vapor Caldera de

calor residual

Chimenea de gas

Combustible Motor

Diesel

Generador

Electricidad

Agua caliente de

la camisa

40 Und

100Und

33 Und

30 Und

70 Und salida

Eficiencia Total = ----------------- = 70%

100 Und entrda

Aspectos de la Ley 697 del 2001 Con el fin, de fomentar el uso racional y eficiente de la energa (URE) El objetivo de esta Ley es ampliar el uso y cobertura de la energa fomentando el desarrollo sostenible, mediante la eficiencia energtica, el uso de energas renovables y el uso de avanzadas tecnologas para procesos termodinmicos:

Desarrollar un nuevo mercado de servicios energticos, como instrumento esencial para remover las barreras de mercado y fomentar el desarrollo de proyecto de URE y promover la creacin de mecanismos de financiamiento para desarrollar dichos proyectos.

Establecer estndares de eficiencia energtica, especialmente para el etiquetado de equipos de uso residencial y comercial e instaurar mecanismos de promocin para insertar las polticas de eficiencia energtica, en el contexto de las acciones empresariales para mejorar la competitividad y productividad particularmente en la industria.

Desarrollar estmulos e incentivos a grupos objetivos especficos para el fomento de programas de eficiencia energtica, entre los que se podran analizar el establecimiento de facilidades fiscales y el otorgamiento de crditos con condiciones preferenciales.

Disear programas de asistencia tcnica y capacitacin, que proporcionen una amplia gama de servicios de informacin tcnica y gerencial con respecto a la mejora de la eficiencia energtica principalmente de sectores productivos.

La ANDI dice que hay urgencia de promover el desarrollo de la cogeneracin para mejorar la posicin de nuestros productos y servicios para el fortalecimiento de nuestra economa. Acaire ha iniciado la divulgacin de la Cogeneracin para procesos de climatizacin, a travs de cursos. La capacidad total instalada de autogeneracin y cogeneracin es del orden de 600 MW, cifra que representa menos de un 5% de la capacidad total instalada en todo el pas, adicionalmente el potencial existente puede llegar a ser de 500 MW. Es indudable que el desarrollo de este potencial permitir mejorar los indicadores nacionales de eficiencia energtica y ser un aporte importante para sostener la capacidad instalada. La ANDI en convenio con la UPME, ofrece su colaboracin para la actualizacin del inventario de las plantas existentes de Autogeneracin y Cogeneracin. Una de las Barreras existentes para implementar proyectos URE (uso racional de la energa) en el pas, es la ausencia de mercado de empresas de servicios energticos. Hay carencia de mecanismos de financiacin, inadecuada estructura organizacional y falta de estmulos econmicos.

Con cogeneracin (produccin simultnea)

Prdidas totales

5-10%

Energa Trmica

60-65%

Energa elctrica

a

30-35% Combustible

Sistema convencional Generacin electricidad

Prdidas totales

50 %

Energa

elctrica 50 %

Energa elctrica

Combustible

Hay un gran derroche de los recursos energticos por ausencia de uso racional de la energa y falta de personal capacitado e informacin en estas tecnologas. Es notaria la ausencia del marco legal adecuado para promover proyectos URE y adems falta normalizacin para equipos, en lo que respecta a la utilizacin de la energa. Inversiones requeridas en Sistemas de Cogeneracin Una evaluacin correcta de las inversiones tiene la misma importancia que un anlisis exhaustivo de los consumos, unas cifras preliminares seran:

1. El grupo motor-alternador: esta es lgicamente la partida ms importante en una instalacin de cogeneracin. En trminos generales el costo por kW de capacidad desciende, en el caso de las turbinas de gas y de las turbinas de vapor, a medida que aumenta la capacidad requerida, estando por debajo el de las turbinas de vapor con respecto al de las turbinas de gas. Las inversiones estaran entre los siguientes valores: * Turbina de gas: 850 270 USD / kW * Turbina de vapor: 400 150 USD / kW * Motores Diesel o gas: 650 300 USD / kW Estos valores no consideran ningn elemento adicional requerido en el sistema de cogeneracin.

2. Los sistemas de recuperacin de calor constituyen la otra gran partida que debe considerarse

en los grupos de cogeneracin; estos valores son del siguiente orden:

* Sistemas de recuperacin de calor a partir de los motores diesel y a gas: 700-600 USD/kW * Calderas de alta presin para alimentacin de turbinas de vapor a contrapresin: 400-200 USD/kW * Calderas de recuperacin de calor de gases de escape: 150-75 USD/kW

De los costos antes mencionados, se puede concluir que a nivel de estudio preliminar o de prefctibilidad, la inversin requerida por un sistema de cogeneracin es en promedio de 1300-800 USD/KW instalado. El mantenimiento tiene una importancia decisiva en la confiabilidad de los equipos que componen la planta de cogeneracin. El costo de operacin y mantenimiento para los sistemas de cogeneracin es: Sistema de Cogeneracin USD/MWh Motor Alternativo 7.28 Combustible diesel Motor Alternativo 5.18 Combustible gas Turbina de Vapor 1.63 Turbina 3.08 Combustible gas

Financiacin En el caso de los Proyectos de Cogeneracin, la financiacin es fundamental, ms an si se toma en cuenta que las inversiones en estos son importantes y que generalmente se consideran como proyectos colaterales. El Desarrollo del Proyecto se puede financiar, ya sea por los mtodos tradicionales, o por alternativas de financiamiento no tradicionales como Financiamiento por Terceros, en donde una compaa energtica (tercero) asume los riesgos tecnolgicos y financieros del proyecto, desarrollndolo en sus fases de construccin y explotacin.

Mtodos Tradicionales Utilizacin de Recursos Propios En este caso, el desarrollo del proyecto ser tan complicado o tan sencillo como lo desee el USUARIO, ya sea que asuma toda la responsabilidad, o que se contrate a una empresa administradora de proyectos. En ambos casos el USUARIO tiene el control total del proyecto, y dado que lo est realizando con recursos propios, no incrementa su endeudamiento. La propiedad de los equipos e instalaciones pasa formar parte de sus activos de inmediato, y podr iniciar su depreciacin conforme a la legislacin correspondiente. Financiamiento con Crditos En este caso se agregaran dos elementos adicionales a los contemplados en la alternativa anterior: una institucin financiera y una aseguradora. La primera para aportar los fondos necesarios para el proyecto, y la segunda, para garantizar a la primera, el pago del capital y los intereses. Por otro lado, al igual que en el caso anterior, el usuario tendra el control total del proyecto. Sin embargo, en este si incrementara su endeudamiento. La responsabilidad del proyecto de cogeneracin y las gestiones para su establecimiento sern del usuario.

Mtodos No Tradicionales Arrendamiento Financiero Una de las alternativas ms prcticas, cuando no se cuenta con recursos propios o crdito, o cuando no se requiere destinar los anteriores al desarrollo de proyectos no relacionados con la actividad industrial de la empresa, es el llamado Arrendamiento Financiero. El arrendador, se encarga de llevar a cabo todas las tareas necesarias para el desarrollo del nuevo proyecto. Leasing Una de las principales compaas de aire acondicionado y refrigeracin, cuenta en la actualidad con una alternativa local y con una alianza estratgica con una compaa de Leasing. Esta alianza permite presentar unas tasas bien competitivas y en muchos casos, por debajo de lo que se est ofreciendo en el mercado. Las Caractersticas son: - El cliente tiene que pasar los filtros de crdito del Leasing - Ocupa lnea de crdito - Prstamo en pesos - Tasas por debajo del DTF + 6 - Financiaciones entre 4 y 5 aos - Beneficios tributarios

Otras Alternativas de Financiamiento Entre otras, existe la llamada asociacin en participacin, la cual consiste en el establecimiento de una nueva sociedad en la que participan, una empresa promotora de proyectos industriales, en este caso Proyectos de Cogeneracin, el fabricante del equipo, el desarrollador y otros inversionistas y de considerarse conveniente o necesario, tambin participa el usuario o los usuarios. Por ejemplo existe un programa enfocado a clientes que necesitan comprar equipos cuyo monto supere los USD 60.000. con las siguientes ventajas: - Fcil aprobacin - No tiene filtros crediticios tan estrictos como con las entidades financieras locales. - No ocupa lnea de crdito local (ya que es un prstamo en el exterior) - Se financia entre el 15 al 20% del valor de los equipos - Financiaciones desde 2 aos hasta 5 aos, dependiendo del monto a solicitar. - Tasas que varan entre Libor + 3,2 a Libor + 4, dependiendo de los balances del cliente - Se financia en Dlares o en Euros nicamente - Se le solicita al cliente un pago inicial entre el 15 al 20% del valor de los equipos

Aplicaciones de la Cogeneracin a la Refrigeracin

1. Utilizando una Turbina de Vapor

FILTRO DE AIRE EXTERIOR

GENERADOR DE VAPOR CON RECUPERACION DE CALOR

GENERADOR

TURBI

NA DE GAS

QUEMADOR SUPLEMENTARIO

SILENCIADOR

VAPOR A ALTA PRESION

VAPOR A BAJA PRESION 15 psig

CCooggeenneerraacciinn ccoonn VVaappoorr

Cogeneracin con enfriadores por Absorcin

AIRE A LA ENTRADA

PROCESOS TERMICOS INDUSTRIALES

Utilizando un motor de combustin Interna

Absorcin

Evaporator

Condenser

Expansion Valve Motor

Cooling Tower Circuito de Agua

de Torre

Evaporador

Condensador

Vaco Absorbedor + Bomba

Torre de Enfriamiento

Lquido refrigerante Caliente

Lquido Refrigerante Fro

Circuito de Agua Fra

Vapor Refrigerante Fro

Vapor refrigerante caliente

Generador

Energia

Funcionamiento

Solucin Concentrada

Refrigerante lquido

Solucin Diluida

Agua Helada

Vapor o Agua Caliente

Agua Condensacin

Condensador

Generador

Evaporador

Absorbedor

El concepto de Cogeneracin :

Eficiencia: Ciclo Total (potencia+ener. Trmica / consummo

combustible) es hasta 80% Potencia Convencional (efic. al eje=salida de potencia/

consumo de combustible) es menos del 40%

Dos Formas Utiles :

Elctrica y Mecnica , ms .. Utilizacin de la energa Trmica

Energa de la Combustin :

Es mandatoria la recuperacin de calor Sin recuperacin de calor no hay cogeneracin

Hay dos tipos fundamentales de Sistemas de Cogeneracin :

Ciclo Topping Ciclo Bottoming

Definicin de Ciclo Topping : El orden de este ciclo, es primero potencia al eje seguido por la recuperacin de calor.

Combustible Potencia Recu. de Calor

EEnnffrriiaammiieennttoo ddeell aaiirree aa llaa eennttrraaddaa ddee llaa TTuurrbbiinnaa ppoorr CCooggeenneerraacciinn

RECUPERACION DE CALOR CON GENERADOR A VAPOR (HRSG)

TURBINA DE GAS GENERADOR

AIRE EXTERIOR ( ALTA TEMPERATURA)

Exhosto

VAPOR

REFRIGERACION POR ABSORCION

AIRE ENFRIADO PARA TURBINA DE

COMBUSTION INTERNA (CTIAC)

AGUA FRIA

CARGA DE ENFRIAMIENTO

Turbina de vapor Turbina de Gas

Combustible

Turbina de Gas

Electricidad

Gases de salida Caldera de

Calor residual

Generador Aire

Gen. Turbina

de vapor

Al condensador

Ejemplo de Ciclo Topping

Ciclo Combinado :

Definicin de Cilco Bottoming :

El orden del ciclo Bottoming es energa trmica primero, seguida de potencia

Combustible Recuper. de calor Potencia

Ejemplo de cilco Bottoming

Electricidad

Vapor de proceso

Turbina de

Gas Generado

r

Electricidad

Caldera

Caldera Turbina de

Vapor Generador

Vapor

Precalentamiento de aire

Proceso tpico

del horno

2,000~3,000 F Alta temp.

de salida Combustible

Topping o Bottoming ???

Ambos ciclos varan en tamao y equipo dependiendo de las necesidades elctricas y de energia trmica de cada usuario. La nica ventaja del cilco Bottoming es la alta temperatura disponible para potencia La eficiencia total del ciclo Topping es ms alta.