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Cogeneración: ¿panacea o subterfugio?

El tema de la cogeneración está de moda y se pretende promoverla por diversas vías. Sin embargo, si las empresas llegan a utilizarla como subterfugio y así pueden maximizar sus utilidades, el país tendrá que pagar los costos del tratamiento preferencial en la operación de un sistema público que mantenga en operación el sistema eléctrico.

JOSÉ MIGUEL GONZÁLEZ SANTALÓ *

Lacogeneración es sin duda un tema de actualidad. Se debatió en el Senado de la República la posibilidad de que PEMEX produjera electricidad mediante esquemas de cogeneración. La industria privada, representada por la Asociación Mexicana de Energía Eléctrica (AMEE) tiene un grupo especial dedicado a promover este tipo de proyectos. La Comisión Nacional de Ahorro de Energía (Conae) también tiene un grupo de análisis para promoverlos y la Comisión Reguladora de Energía (CRE) ha otorgado múltiples permisos para cogeneración.

En otros países existen incentivos de todo tipo para cogenerar, incluyendo algunos como la obligación de las grandes empresas eléctricas de comprar la energía excedente de los cogeneradores, en algunos casos a precios preferenciales.

En México ha habido amplia discusión sobre el tema. Todos parecen estar de acuerdo en que la cogeneración es un esquema que tiene beneficios ambientales, que reduce el consumo de energéticos primarios y que es conveniente para el país promoverla. Sin embargo existen puntos de vista encontrados entre distintos sectores.

Un argumento frecuentemente planteado es que si otras compañías generan electricidad que la Comisión Federal de Electricidad (CFE) debe comprar, el precio a pagar debería ser el costo evitado para la CFE, y es fácil ver la racionalidad de esta postura.

Por otra parte, las empresas que quieren cogenerar, piden incentivos tales como precios preferenciales, pagos por capacidad, exención del regímen de despacho, todo fundamentado en que los sistemas de cogeneración son más eficientes y representan un ahorro de energéticos primarios para el país con sus efectos ambientales asociados, por lo que deben recibir tratamiento preferencial. La postura es también entendible, máxime que la función de una empresa es maximizar sus propias utilidades. Argumentan las empresas que si solamente se pagan los costos evitados, no sería rentable invertir en cogeneración.

Ante esta situación conviene analizar con detalle qué ventajas tiene la cogeneración, bajo qué condiciones se pueden aprovechar y establecer con claridad lo que realmente es cogeneración y lo que ya es generación comercial de energía eléctrica.

¿QUÉ ES LA COGENERACION?
La cogeneración se tiene que definir asociada a procesos industriales que utilizan tanto energía eléctrica como alguna otra forma de energía.

Un sistema de cogeneración es en realidad un equipo generador de energía eléctrica superpuesto a un proceso industrial, de manera que el mismo sistema suministre la energía eléctrica requerida y otro tipo de energía que generalmente es vapor.

Bajo condiciones normales, un proceso se abastece de energía eléctrica de la red y utiliza combustibles en algún tipo de caldera para generar el vapor requerido, tal como se ilustra en la figura 1. En la misma figura se muestra la relación entre la energía del combustible y las energías eléctrica y térmica producida.

Las eficiencias de los equipos involucrados se presentan en el cuadro 1.

Un sistema de cogeneración reemplaza la central generadora por un equipo generador, normalmente una turbina de gas, con lo que genera la energía eléctrica que requiere, y aprovecha el calor de los gases de escape de la turbina para generar vapor, tal como se muestra en la figura 2. En esta figura se muestran las relaciones entre los flujos de energía. Aunque existen distintos esquemas de cogeneración, el más común es el que utiliza como equipo generador la turbina de gas y esta discusión se limitará a estos sistemas.

Considerando las eficiencias del cuadro 1, y los arreglos de las figuras 1 y 2, se pueden obtener las eficiencias de los arreglos, considerando en un caso una turbina de gas de alta eficiencia y, en el otro, una turbina de gas de tipo industrial.

Se observa en el cuadro 2, que la relación de energía eléctrica a energía térmica está definida por las eficiencias de los equipos. Es claro que en ambos casos del sistema de cogeneración se tienen ahorros de combustible con relación a lo que se utilizaría en un esquema en el que la electricidad se toma de la red y la energía térmica se produce en la planta industrial. En el caso de la turbina de alta eficiencia el ahorro es de 22.5% del consumo de combustible, y en el caso de utilizar turbinas industriales, el ahorro es de 16%. También es claro que en el caso de turbinas de alta eficiencia, la relación de energía eléctrica a energía térmica es de 1.0 a 1.0, lo cual es más alto que en el segundo caso, con turbina industrial, que es de 0.5 a 1.0.

En efecto se tienen ahorros significativos con la cogeneración, pero no son los que normalmente se manejan. En ocasiones solo se menciona que los sistemas de cogeneración duplican la eficiencia, y no se precisa que en realidad se logran ahorros decombustible primario del orden del 20%.

COGENERACION Y GENERACION ELECTRICA COMERCIAL:
¿REALIDAD O SUBTERFUGIO?

La cogeneración entonces es un sistema que suministra dos energéticos simultáneamente, a partir de un energético primario, que en los casos analizados es el gas.

Bajo esta definición, se pueden dimensionar los sistemas tomando los equipos que den la relación de tipos de energía más cercanos a los requerimientos del proceso, o se pueden dimensionar tomando como base las turbinas de gas de alta eficiencia, dimensionarlos para satisfacer la demanda térmica y, generalmente se tendrán volúmenes de energía producida mucho más altos que los requeridos necesitando descargar los excedentes a la red.

Incluso se pueden diseñar los sistemas esencialmente como un ciclo combinado, generando altos volúmenes de energía eléctrica y suministrado vapor a procesos, por ejemplo, de una extracción de la turbina de vapor.

Evitando el lenguaje técnico, lo anterior quiere decir que hay una gran flexibilidad en el dimensionamiento de los sistemas de cogeneración y que se puede ir desde un diseño que se aproxime lo más posible a los requerimientos energéticos del proceso industrial al que están acoplados, hasta diseños que fundamentalmente generan energía eléctrica y que como parte menor del sistema proporcionan la energía térmica.

Los primeros sistemas estarán motivados por el ahorro de energéticos global, dada la mejor eficiencia de los procesos de cogeneración, y los excedentes, si los hubiera serán secundarios. Los últimos sistemas estarán motivados por la venta de excedentes, y el suministro de otra energía al proceso será secundaria, aunque el hacerlo les permite clasificarse como cogeneración con lo que se trata de aprovechar los incentivos y ventajas que piden los cogeneradores.

Los sistemas motivados por la venta de excedentes son en realidad sistemas de generación comercial. Puede demostrarse fácilmente que se obtienen las mismas eficiencias con un sistema de cogeneración dimensionado para las necesidades del proceso y una central generadora. En este caso, se podrían considerar incentivos para la parte de cogeneración real y tratar como generación comercial el resto.

Dimensionar el sistema para las necesidades del proceso es una cogeneración real. Dimensionarlo para la venta de excedentes es un subterfugio para aprovechar las ventajas y tratamientos preferenciales de la cogeneración, en sistemas de generación comercial.

CONCLUSIONES

La cogeneración es un esquema de generación que produce ahorros significativos, del orden del 20 % del energético primario, lo que representa la realidad, contraria al mito de que el impacto sería de reducir a una tercera parte el consumo de energéticos primarios, como se insinúa al mencionar que se triplican las eficiencias.

La cogeneración se presta a ser utilizada como subterfugio para obtener las ventajas otorgadas a sistemas de cogeneración para los sistemas comerciales de generación. De dejarse abierta esta opción, las empresas, buscando maximizar sus propias utilidades, la utilizarán como subterfugio, pero el país tendrá que pagar los costos de estos tratamientos preferenciales en la operación de un sistema público que mantenga en operación el sistema eléctrico.

Siendo entonces útil pero no la panacea, y prestándose a ser utilizada como subterfugio para obtener ventajas especiales para sistemas de generación comercial, debe ser cuidadosamente evaluada para definir cuándo se justifican las condiciones especiales de interacción con la red eléctrica.

EQUIPO	EFICIENCIA
Turbina de gas de alta eficiencia	40 %
Turbina de gas de tipo industrial	25 %
Caldera industrial	75 %
Ciclo combinado	58 %

CUADRO 1. EFICIENCIAS DE EQUIPOS DE GENERACION

FIGURA 1. ENERGIA EN UN PROCESO INDUSTRIAL