Cogeneración: ¿qué es y cómo funciona?

¿Alguna vez has estado en Avedøre, un pequeño suburbio al sur de Copenhague? En medio de este paisaje repleto de agua destacan dos chimeneas altas en el horizonte: una de las plantas de cogeneración más avanzadas del planeta que abastece de calor a la capital danesa. ¿No sabes qué es la cogeneración?

La cogeneración , que es un sistema capaz de generar de manera simultánea energía eléctrica y térmica optimizando los recursos y reutilizando los residuos, se ha convertido en una solución clave para la eficiencia energética. En este sentido, en 2024, en nuestro país, ya hay 936 instalaciones de cogeneración energética, cuya potencia instalada total es de 5.481 MW, según datos de la Comisión Nacional de Los Mercados y la Competencia (CNMC) sobre la evolución anual de la producción de energía eléctrica a partir de fuentes de energía renovables, cogeneración y residuos en España.

¿Quieres saber más sobre la cogeneración? ¿Qué es, cómo se aplica y cuáles son sus ventajas? Sigue leyendo.

Cogeneración: ¿qué es?

La cogeneración, que es también denominada como sistema combinado de calor y electricidad o CHP, consiste en producir de forma conjunta energía mecánica y/o eléctrica y energía térmica útil en un proceso secuencial a partir de una fuente de energía primaria, como combustibles fósiles, biomasa o desechos de procesos industriales.

Este tipo de generación de energía supone una mejora en la eficiencia energética respecto a las centrales convencionales, ya que la temperatura que contienen los gases del proceso de combustión se aprovecha para calentar el agua en una caldera de recuperación. Además, dicha caldera genera energía térmica, la cual puede ser utilizada para otros procesos productivos o para la generación eléctrica. Este objetivo de la cogeneración de aprovechar al máximo los recursos y reutilizar los residuos que generan sigue los principios de la economía circular.

Además de su uso tradicional en el sector industrial (industria alimentaria, química, papelera, cerámica, etc.), la cogeneración es óptima para la calefacción de hospitales y hoteles o para los complejos deportivos, por ejemplo, para calentar piscinas), entre otros. Incluso, si se produce más energía de la que se utiliza, esta se puede verter a la red y venderla.

¿Qué es la cogeneración de alta eficiencia?

En España, la industria de la cogeneración lleva más de 30 años en funcionamiento. Sin embargo, no fue hasta 2012 cuando la Directiva 2012/27/UE introdujo el concepto de “cogeneración de alta eficiencia”. En el Anexo II, se establece el método vigente para evaluar la eficiencia del proceso de cogeneración.

Con base en el método establecido, la cogeneración de alta eficiencia es aquella que cumple con los siguientes criterios:

• “La producción de cogeneración a partir de unidades de cogeneración deberá aportar un ahorro de energía primaria, calculado con arreglo a la letra b), de al menos el 10% con respecto a los datos de referencia de la producción por separado de calor y electricidad.”
• “La producción de las unidades de cogeneración a pequeña escala y de microcogeneración que aporten un ahorro de energía primaria podrá considerarse cogeneración de alta eficiencia.”

Un aspecto importante a tener en cuenta es que la Directiva 2012/27/UE también estipula que los valores de referencia de la eficiencia de la cogeneración deben ajustarse en función de las condiciones climáticas específicas de cada Estado miembro.

¿Cómo funciona una planta de cogeneración?

En términos generales, una planta de cogeneración tiene motores alternativos, como las turbinas de gas o vapor, que convierten la energía que contiene el combustible en energía mecánica y térmica residual. Después, esta energía mecánica, a través de un alternador, pasa a ser energía eléctrica.

Una vez que se ha completado el proceso, a diferencia de una combustión tradicional, la cogeneración aprovecha todos los residuos y los transforma en energía útil. Y es que el calor que se ha generado en este proceso se recupera en forma de vapor, agua caliente, aceites térmicos y gases.

En definitiva, para funcionar, una planta de cogeneración necesita:

• Energía primaria para funcionar, como los combustibles fósiles (petróleo o gas) o la biomasa.
• Motor para quemar el combustible utilizado, cuya función es la de convertir la energía química del combustible en energía mecánica. Dependiendo del tipo de planta, podemos encontrar turbinas de gas, turbinas de vapor o motor alternativo.
• Generador de energía eléctrica, para convertir la energía mecánica en eléctrica.
• Sistema de aprovechamiento de energía térmica, específico para contener el calor generado en el proceso de producción de energía anterior.
• Sistema de enfriamiento , para expulsar y enfriar el calor que se ha utilizado, de manera que no se recaliente el sistema.
• Sistema de tratamiento de agua, para el proceso de calentamiento de la misma.

Tipos de cogeneración

Ahora que ya sabes qué es la cogeneración, es importante mencionar que, según el tipo de planta, podemos encontrar varios tipos:

• Cogeneración con motor de gas: funciona con gas, siendo más eficiente para generar electricidad, pero no tanto para producir calor.
• Cogeneración con turbina de gas: funciona con gas. Este tipo de cogeneración es menos eficiente para generar electricidad, pero recupera el calor de una manera más sencilla.
• Cogeneración con motor de biocombustible: consiste en centrales de gas o petróleo que han sido adaptadas para funcionar con biocombustibles.
• Cogeneración con turbina de vapor: fue el primer tipo de cogeneración y su principal beneficio es que puede ser utilizada con cualquier tipo de combustible, ya sea gas natural, biomasa, carbón o residuos sólidos urbanos.
• Cogeneración turbina de gas y vapor: con este sistema, se aprovecha más la energía eléctrica, ya que los gases generados por la turbina de gas alimentan una turbina de vapor, lo que provoca que se genere más energía. 

¿Qué ventajas aporta la cogeneración?

La cogeneración cubre el 15% de las necesidades de calor y más del 10% de la energía eléctrica total producida en la Unión Europea, según datos de European Association for the Promotion of Cogeneration (COGEN). Y es que apostar por este sistema supone ventajas como las siguientes:

• Eficiencia energética: de acuerdo con estas mismas instituciones, las centrales de cogeneración tienen una eficiencia de entre el 50 y el 70% más que las centrales tradicionales. Por esta razón, la Unión Europea ha incorporado este sistema a su política energética para reducir los gases de efecto invernadero y conseguir la neutralidad de carbono para el año 2050.
• Reducción de costes: con la misma inversión de materia prima e infraestructura, se produce más energía. Además, en caso de no aprovecharla por completo, se puede vender el sobrante. Asimismo, al poseer una mayor eficiencia, las facturas energéticas de las empresas se reducen, lo que las hace más competitivas.
• Versatilidad: la cogeneración puede combinarse con otros tipos de energía renovable, como la biomasa, lo que la convierte en una energía potencialmente verde.
• Flexibilidad: se adapta a las necesidades que tenga el entorno, controlando la producción de calor o electricidad según sea necesario.
• Independencia: al tener su propia autonomía energética, puede utilizar distintas fuentes de energía para la producción y así reducir la dependencia energética y la posibilidad de corte de suministro.
• Circularidad: aprovecha al máximo todos los recursos, aplicando los principios de la economía circular.
• Generación de empleos : de acuerdo con la Asociación Española de Cogeneración (ACOGEN), el sector de la cogeneración produce más de 200.000 empleos directos en nuestro país.

Ejemplos de cogeneración de energía

La cogeneración se aplica en diversos sectores industriales, comerciales e institucionales que requieren tanto electricidad como calor de manera continua. A continuación, te presentamos dos ejemplos de su uso:

Ejemplo de cogeneración en la industria papelera

La producción de papel demanda grandes cantidades de vapor y electricidad para procesos críticos, como el secado y la operación de maquinaria.

Las plantas papeleras suelen emplear sistemas de cogeneración basados en la biomasa o en residuos de madera como combustible primario, aprovechando su fácil acceso a residuos orgánicos. 

Dependiendo del tamaño de la planta, estas instalaciones pueden alcanzar capacidades de cogeneración que superan los 5 MW de electricidad, con una capacidad térmica equivalente.

En el plano tecnológico, estas instalaciones de cogeneración utilizan calderas de biomasa que generan vapor a alta presión. El vapor resultante alimenta una turbina que genera electricidad , mientras que el vapor de escape se utiliza para el secado del papel.

Ejemplo de cogeneración en edificios comerciales y complejos residenciales

Los grandes edificios comerciales, hoteles y complejos residenciales requieren un suministro constante de electricidad, calefacción, refrigeración y agua caliente. Los sistemas de cogeneración son ideales para estas aplicaciones, ya que proporcionan energía de forma eficiente y continua.

En estos casos, se suele utilizar el gas natural o biogás como combustible para la energía primaria, y las instalaciones de cogeneración están diseñadas para capacidades superiores a 0.5 MW, generalmente. Estos sistemas emplean motores de combustión interna o pequeñas turbinas de gas. El calor residual se aprovecha para producir aire acondicionado mediante sistemas de absorción, agua caliente para calefacción y, en algunos casos, también generar agua caliente sanitaria.

Situación de la cogeneración en España

Para conocer cuál es la situación actual de la cogeneración en España , veamos los siguientes datos claves aportados por la ACOGEN en su informe Cogeneración 2024: gestión y transformación:

• Actualmente, el 11% de la electricidad del país proviene de la cogeneración, que, además, permite un ahorro significativo, equivalente a 14 millones de barriles de petróleo al año, y evita la emisión de 4 millones de toneladas de CO₂. Este modelo energético contribuye al 20% del PIB industrial español, lo que representa unos 25 mil millones de euros anuales.
• Un dato relevante es que más del 60% de las empresas que utilizan cogeneración en el país son pymes , aunque estas solo generan el 44% de la potencia instalada, mientras que las grandes compañías aportan el 54%. Además, el 60% de las industrias cogeneradoras son multinacionales, y un 52,4% de la energía generada mediante este sistema se destina al autoconsumo industrial, mientras que el resto abastece a las zonas cercanas.
• En cuanto a las instalaciones, aunque España cuenta con 937 plantas de cogeneración, la mitad están inactivas, principalmente por el fin de su vida útil, la falta de incentivos económicos, inactividad industrial y obsolescencia tecnológica. El tamaño promedio de estas instalaciones es de 5,8 MW, y el 85% de la potencia instalada, así como el 87% de las plantas, utilizan gas natural como fuente de energía. Cabe destacar que el mercado de referencia para el 75% de la cogeneración es el Mercado Ibérico del Gas (MIBGAS).
• Respecto a la flexibilidad operativa, el 20% de las empresas no pueden detener sus sistemas de cogeneración sin afectar su producción industrial, mientras que el 54% tiene la capacidad de detener sus plantas por completo, y el 25% solo de manera parcial. La confianza en las previsiones económicas es alta , ya que el 70% de las empresas se basan en las previsiones retributivas de ACOGEN, y un 52% valora positivamente la nueva Metodología de Actualización de la Retribución a la Operación (Ro). Además, el 81% de las empresas considera fundamental la digitalización sostenible en este ámbito.
• Por último, los sectores industriales que más contribuyen a la producción de cogeneración en el país son la industria alimentaria y papelera, con un 17,2% cada una, seguidos de la industria química, con un 15,2%, y el sector comercial e industrial, con un 10,1%.

Fuente: ACOGEN. Potencia de Cogeneración en España por Sectores Industriales.

El futuro requiere de alternativas a las formas tradicionales de obtención de energía

Para alcanzar el objetivo de reducir los gases de efecto invernadero antes del año 2050 con el fin de frenar el cambio climático, es necesario incorporar prácticas sostenibles en nuestro día a día y fomentar el consumo y la generación de una energía limpia y renovable.

En el caso de la cogeneración , el uso de la biomasa como recurso y su sistema circular de aprovechar todos los recursos y residuos al máximo, sin duda, es una manera de ser respetuoso con el medioambiente y de buscar las mejores maneras de ahorrar, tanto energía como dinero.

Y es que el futuro de la energía pasa por innovar, y buscar nuevas y mejores maneras de entender y trabajar la energía. En Cuerva, somos conscientes de ello y contamos con una historia de más de 80 años en los que siempre hemos apostado por ir más allá y hacerlo de la mano de las energías renovables. Para nosotros la sostenibilidad no es una promesa de futuro, sino un legado que hemos sido capaces de mantener a lo largo del tiempo y que nos permite afrontar mejor las exigencias y desafíos que plantea el futuro del sector. ¿Te gustaría saber más?

Publicado originalmente el 17 de marzo de 2023 y actualizado el 4 de noviembre de 2024.