Introduction to Combined Cooling, Heating & Power

Análisis del Proyecto de Energía Limpia de Cogeneración

Resumen de la Sección: En esta sección, se aborda el análisis del proyecto de energía limpia de cogeneración dentro del curso de análisis de proyectos de energía limpia de RETScreen. Se exploran los sistemas combinados de calor y energía, sus objetivos y beneficios.

Objetivos

• Los objetivos principales son:

• Revisar los conceptos básicos de los sistemas combinados de calor y energía (CHP).

• Ilustrar consideraciones clave en el análisis de proyectos CHP.

• Presentar el modelo del proyecto CHP en RETScreen.

Sistemas CHP: Beneficios y Funcionamiento

• Los sistemas CHP proporcionan electricidad y calor, a veces llamados sistemas de cogeneración.

• Atributos atractivos incluyen mayor eficiencia, reducción de desperdicio y emisiones reducidas.

• La generación distribuida puede reducir pérdidas en la transmisión eléctrica.

Motivación y Concepto CHP

• La generación eléctrica es inherentemente ineficiente, lo que motiva los sistemas CHP para aumentar la eficiencia global.

• La eficiencia total puede mejorar significativamente al utilizar el calor residual para usos adicionales como calefacción o refrigeración.

Equipamiento y Tecnologías en Sistemas CHP

• Los sistemas CHP aprovechan el calor residual generado por equipos de generación eléctrica.

Tecnologías de Generación de Energía y Plantas CHP

Resumen de la Sección: En esta sección, se discute sobre las tecnologías de generación de energía, en particular los motores alternativos y las plantas combinadas de calor y energía (CHP por sus siglas en inglés), así como la recuperación de calor residual.

Tecnologías de Generación de Energía

• Los motores alternativos, como los utilizados en automóviles y camiones, funcionan mediante ciclos autoignición o ignición por chispa.

• Las plantas CHP incluyen unidades de recuperación de calor para aprovechar el calor residual y suministrarlo a cargas térmicas.

• Para aplicaciones que requieren altas temperaturas, se utiliza vapor producido a partir de gases calientes o motores alternativos.

• El calor residual puede ser utilizado directamente para agua caliente sanitaria o calefacción espacial, e incluso aumentar su temperatura con bombas de calor si es necesario.

Tipos de Combustibles

• Las plantas CHP pueden operar con una variedad amplia de combustibles, desde fósiles como gas natural hasta biomasa y biogás.

• La biomasa incluye desechos orgánicos como madera o bagazo, mientras que el metano proveniente de vertederos también puede ser utilizado.

Aplicaciones y Costos del Sistema CHP

Resumen de la Sección: Aquí se aborda la diversidad en las escalas y aplicaciones del sistema CHP, así como los costos asociados con su implementación.

Escalas y Aplicaciones

• Los sistemas CHP varían en tamaño desde edificios individuales hasta complejos industriales o comunidades enteras.

• Grandes sistemas sirven a cargas térmicas importantes como procesos industriales o distritos completos con sistemas energéticos integrados.

Costos del Sistema CHP

Presentación del Sistema de CHP

Resumen de la Sección: En esta sección, se discute la importancia de considerar los costos recurrentes en un proyecto de CHP, así como diversos factores que influyen en el éxito de dicho proyecto.

Equipamiento y Costos Recurrentes

• Los costos iniciales no reflejan los costos recurrentes significativos como combustible, operación, mantenimiento y reemplazo de equipos.

Factores de Éxito del Proyecto CHP

• El éxito del proyecto está influenciado por factores como el suministro confiable a largo plazo del combustible, una gestión cuidadosa de la construcción para controlar los costos y una demanda positivamente correlacionada de calor y energía.

Consideraciones del Proyecto CHP

• Es crucial que la demanda de calor y energía esté relacionada positivamente para aprovechar eficientemente el calor residual.

• La planta debe dimensionarse adecuadamente para satisfacer las cargas base de calefacción y producir suficiente calor incluso durante periodos con menor demanda.

Ejemplos Prácticos: Canadá, Suecia, EE. UU.

Resumen de la Sección: Se presentan ejemplos concretos donde edificios individuales o conjuntos son candidatos ideales para plantas CHP, destacando aplicaciones en hospitales, escuelas y complejos comerciales.

Ejemplos en Canadá

• Edificios individuales con necesidades combinadas de calefacción y suministro eléctrico son excelentes candidatos para plantas CHP.

Ejemplos en Suecia y EE. UU.

• Conjuntos de edificios pueden ser abastecidos por una única planta central que provee calefacción, refrigeración y electricidad.

Aplicaciones Industriales: Brasil, Canadá, Suecia

Resumen de la Sección: Se exploran aplicaciones industriales específicas donde el sistema CHP es beneficioso debido a altas demandas constantes de calefacción o refrigeración.

Ejemplo en Brasil

• Industrias con alta demanda constante son ideales para desarrollos CHP si cuentan con material residual utilizable como combustible.

Ejemplos en Canadá y Suecia

• El gas metano proveniente de vertederos puede utilizarse como combustible en proyectos energéticos.

Modelo del Proyecto CHP RetScreen

Resumen de la Sección: Se introduce el modelo RetScreen para analizar proyectos CHP a nivel mundial, permitiendo evaluar diferentes combinaciones tecnológicas y estrategias operativas.

Modelo RetScreen

• Permite analizar sistemas CHP ubicados globalmente e incluye diversas tecnologías generadoras permitiendo cambiar entre idiomas fácilmente.

Modelo del Proyecto CHP RetScreen (Continuación)

Resumen de la Sección: El modelo RetScreen ofrece herramientas detalladas para modelar sistemas basados en múltiples fuentes energéticas tanto para calefacción como refrigeración.

Modelado del Sistema

• El modelo permite incorporar múltiples fuentes térmicas adaptándose a las variaciones estacionales tanto para carga térmica como eléctrica.

Modelo del Proyecto CHP RetScreen: Sistemas Refrigerantes

Resumen de la Sección: El modelo RetScreen es versátil al poder simular sistemas con distintas cargas térmicas según las estaciones climáticas.

Sistemas Térmicos

• Diferentes sistemas térmicos pueden ser modelados considerando cargas base e intermitentes optimizando así los costos operativos.

Modelo del Proyecto CHP RetScreen: Sistemas Refrigerantes (Continuación)

Resumen de la Sección: El modelo RetScreen también permite simular múltiples fuentes generadoras eléctricas adaptándose a distintos niveles operativos según las necesidades específicas.

Generación Eléctrica

Análisis de Proyecto de Energía Combinada de Calor y Potencia

Resumen de la Sección: En esta sección, se aborda el cálculo de energía CHP en RetScreen, comenzando con la estimación de curvas de carga y demanda a lo largo del año, seguido por la definición de las características del equipo y los requisitos de combustible. Se destaca la validación del modelo del proyecto CHP en RetScreen.

Sistema CHP en RetScreen

• El usuario puede requerir que el generador de potencia intermedia opere a máxima potencia todo el tiempo para satisfacer la carga que excede la carga base o para satisfacer la carga térmica.

Características del Equipo y Validación

• Se definen las características del equipo y los requisitos de combustible por unidad de carga.

• La validez general del modelo CHP en RetScreen fue establecida mediante pruebas realizadas por consultores independientes y beta testers.

Conclusiones sobre Sistemas CHP

• Los sistemas CHP aprovechan eficientemente el calor que normalmente se desperdiciaría, reduciendo así las emisiones de gases de efecto invernadero al disminuir el combustible requerido para satisfacer cargas térmicas y eléctricas.

Eficiencia y Reducción de Costos

• RetScreen permite determinar curvas de duración de demanda y carga, consumo energético y combustible necesario para diversas combinaciones de sistemas térmicos, reduciendo significativamente el tiempo, esfuerzo y costos asociados a estudios preliminares.