Una alternativa para el incremento de la eficiencia en la industria de la climatización y el uso racional de la energía.
por Camilo Botero*
La Cogeneración como alternativa Energética Sostenible: Gracias a la necesidad de mejorar la eficiencia energética en la industria. la UPME (Unidad de Planeación Minero Energética) ha desarrollado varias estrategias para promover proyectos con relación al sector energético a nivel de estudio y financiación, y presenta las perspectivas de la cogeneración y trigeneración, para la industria, lo cual es una gran herramienta para nosotros como especialistas en climatización, ya que es una ayuda para plantear nuevos proyectos que conduzcan a mejorar la eficiencia de los sistemas centralizados de agua fría.
Hace poco tuve la oportunidad de visitar y conocer todos los aspectos técnicos, constructivos y de operación, del Distrito Térmico de Medellín, el cual resulta impresionante por su dimensión y calidad en el montaje y control centralizado. Está operando a carga parcial y, según el ingeniero de EPM que tuvo la gentileza de dirigir mi visita, con una alta eficiencia, de lo cual estaré muy atento al momento que todo el Distrito Térmico, esté a plena operación. Este proyecto incluye cogeneración con microturbinas a gas.
La UPME, la UTO y la ANDI han promovido en el país la tecnología de la cogeneración, como una alternativa conveniente para aumentar la eficiencia energética en los procesos y en la climatización. Se están estudiando alrededor de 20 posibilidades de Distritos Térmicos en cinco ciudades del país, posiblemente algunos con cogeneración como el de Medellín. Por otro lado he estado involucrado en el diseño de un Distrito de Enfriamiento para la PUJ Cali (Ver ediciones 1 y 2 de 2017 de ACR), de una magnitud considerable, en el cual una firma de gas de la localidad propuso que se hiciera también con cogeneración pero no resultó viable; anoto esta consideración, para enfatizar que no siempre la escogencia de la cogeneración es la mejor opción.
Es de gran importancia que los empresarios tomen conciencia de las grandes ventajas que ofrece dicha tecnología, donde verdaderamente haya posibilidad de utilizarla, siempre y cuando realmente se incremente la eficiencia energética en cada caso particular, lo cual requiere estudios serios de balances de masa y energía y retornos de la inversión.
Con la Cogeneración se aprovecha la energía térmica sobrante del proceso de la generación de energía eléctrica, ocasionando con ello una mejor utilización de los recursos energéticos y en consecuencia mejorando notablemente la eficiencia de los procesos productivos de la industria. Se debe tener en cuenta que la cogeneración no solo beneficia a los empresarios para ahorrar dinero en cuanto a sus energéticos, sino que además tiene un gran beneficio sobre el medio ambiente, ya que se genera a partir de los gases y las emisiones producidas por los generadores térmicos, con la disminución de la temperatura de salida de sus chimeneas. Como contrapartida, es que sigue siendo generación con combustibles hidrocarburos, los cuales son de un gran potencial de contaminación ambiental.
También con la implementación de los acuerdos logrados en el COP 21 de París y los protocolos de Kioto y Montreal, las empresas están en la obligación de mejorar los procesos que perjudican el medio ambiente y para poder tener una garantía de exportación deben hacer lo posible por obtener estos certificados que los acrediten como empresas responsables con la ecología. Sin embargo, para crear un escenario que facilite el auge de la Cogeneración y la Trigeneración, es decir climatización usando los calores residuales en chillers de absorción, es necesario establecer un marco legal adecuado en el cual, el sector productivo y el gobierno nacional se comprometan en el desarrollo de la reglamentación de la leyes que promuevan el uso racional de la energía. Países como España, Brasil y México, tiene ya legislaciones que favorecen las inversiones en Cogeneración.
La cogeneración permite la producción simultánea de energía eléctrica y energía térmica útil. Un proyecto de cogeneración reporta beneficios a los industriales por ahorros en compras de electricidad y mejora la confiabilidad del suministro de energía eléctrica. Así mismo, significa un mejor uso de los combustibles, dada la alta eficiencia de los sistemas de cogeneración y se aprovecha la energía térmica para climatización.
La UPME (unidad de planeación minero-energética) presentó un estudio (adjunto) para el desarrollo de una metodología de estimación del potencial de cogeneración en Colombia. Con base en esta metodología y la realización de encuestas se determinó un potencial de cogeneración de 264 MW para todo el país, distribuido como se muestra en la gráfica 1.
Potencial de Cogeneración Estimado
Gráfica 1.
La Cogeneración una alternativa para mejorar los procesos de Generación de Potencia: La Cogeneración es reconocida como una de las principales alternativas para usar racionalmente la energía que no solo toca aspectos de eficiencia energética si no que se convierte en una forma estratégica de generación distribuida que alivia las presiones sobre la red de transmisión y coadyuvan a alejar el fantasma del racionamiento.
Por otra parte, se recomienda estudiar el diseño de esquemas de desarrollo de proyectos de cogeneración por parte de terceros. Los proyectos de cogeneración en parques industriales que permitan optimizar los ciclos térmicos y aprovechar las economías de escala, pueden construir una alternativa atractiva para los inversionistas privados.
Ver gráfico 2.
Aspectos de la Ley 1715 del 2014, con el fin, de fomentar el uso racional y eficiente de la energía (URE): El objetivo de esta Ley es ampliar el uso y cobertura de la energía fomentando el desarrollo sostenible, mediante la eficiencia energética, el uso de energías renovables y el uso de avanzadas tecnologías para procesos termodinámicos:
Desarrollar un nuevo mercado de servicios energéticos, como instrumento esencial para remover las barreras de mercado y fomentar el desarrollo de proyecto de URE y promover la creación de mecanismos de financiamiento para desarrollar dichos proyectos.
Establecer estándares de eficiencia energética, especialmente para el etiquetado de equipos de uso residencial y comercial e instaurar mecanismos de promoción para insertar las políticas de eficiencia energética, en el contexto de las acciones empresariales para mejorar la competitividad y productividad particularmente en la industria. Ya está en vigencia el RETIQ, y en ACAIRE se está promocionando el uso del RITE, que aun no tiene aprobación del estado.
Desarrollar estímulos e incentivos a grupos objetivos específicos para el fomento de programas de eficiencia energética, entre los que se podrían analizar el establecimiento de facilidades fiscales y el otorgamiento de créditos con condiciones preferenciales. ASHRAE tiene para ello el BALANCE DE ENERGÍA CERO y el BEQ (Building Energy Quotient)
Diseñar programas de asistencia técnica y capacitación, que proporcionen una amplia gama de servicios de información técnica y gerencial con respecto a la mejora de la eficiencia energética principalmente de sectores productivos. ACAIRE tiene una amplia oferta en este sentido y obviamente ASHRAE y ATECYR también
Una de las Barreras existentes para implementar proyectos URE (uso racional de la energía) en el país, es la baja presencia de mercado de empresas de servicios energéticos. Hay carencia de mecanismos de financiación, inadecuada estructura organizacional y falta de estímulos económicos, aun cuando han aparecido algunos como el de PROEXPORT. Hay un gran derroche de los recursos energéticos por ausencia de uso racional de la energía y falta de personal capacitado e información en estas tecnologías. Es notaria la ausencia del marco legal adecuado para promover proyectos URE y además falta normalización para equipos, en lo que respecta a la utilización de la energía.
Inversiones requeridas en Sistemas de Cogeneración
Una evaluación correcta de las inversiones tiene la misma importancia que un análisis exhaustivo de los consumos, unas cifras preliminares serían:
1. El grupo motor-alternador: esta es lógicamente la partida más importante en una instalación de cogeneración.
En términos 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 estarían 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 ningún elemento adicional requerido en el sistema de cogeneración y son citado únicamente como un orden de magnitud.
2. Los sistemas de recuperación de calor constituyen la otra gran partida que debe considerarse en los grupos de cogeneración; estos valores son del siguiente orden:
* Sistemas de recuperación de calor a partir de los motores diesel y a gas: 700-600 USD/kW
* Calderas de alta presión para alimentación de turbinas de vapor a contrapresión:400-200 USD/kW
* Calderas de recuperación 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 prefactibilidad, la inversión requerida por un sistema de cogeneración 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 cogeneración. El orden de magnitud del costo de operación y mantenimiento para los sistemas de cogeneración es (cada caso en particular debe calculársele sus propios costos de inversión y operación):
Tabla 1.
Financiación
En el caso de los Proyectos de Cogeneración, la financiación es fundamental, más aún 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 métodos tradicionales, o por alternativas de financiamiento no tradicionales como ‘’Financiamiento por Terceros’’, en donde una compañía energética (tercero) asume los riesgos tecnológicos y financieros del proyecto, desarrollándolo en sus fases de construcción y explotación.
Utilización de Recursos Propios
En este caso, el desarrollo del proyecto será 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 está realizando con recursos propios, no incrementa su endeudamiento. La propiedad de los equipos e instalaciones pasa formar parte de sus activos de inmediato, y podrá iniciar su depreciación conforme a la legislación correspondiente.
Financiamiento con Créditos
En este caso se agregarían dos elementos adicionales a los contemplados en la alternativa anterior: una institución 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 tendría el control total del proyecto. Sin embargo, en este si incrementaría su endeudamiento. La responsabilidad del proyecto de cogeneración y las gestiones para su establecimiento serán del usuario.
Arrendamiento Financiero
Una de las alternativas más prácticas, cuando no se cuenta con recursos propios o crédito, 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.
Otras Alternativas de Financiamiento
Entre otras, existe la llamada asociación en participación, 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 Cogeneración, el fabricante del equipo, el desarrollador y otros inversionistas y de considerarse conveniente o necesario, también participa el usuario o los usuarios.
Referencias
Documentos de
EPM
UTO
ANDI.
UPME
CONAE
Presentaciones en Power Point de las firmas:
TRANE DE COLOMBIA
YORK DE COLOMBIA
* Camilo Botero es el actual Secretario de la Federación de Asociaciones Iberoamericanas del Aire Acondicionado y la Refrigeración - FAIAR; fue presidente de ACAIRE y es presidente de Camilo Botero Ingenieros Consultores Ltda. Se ha desempeñado como docente en varias universidades colombianas, gremios y actualmente en ACAIRE en cursos de diplomado de proyectos de aire acondicionado, eficiencia energética en aire acondicionado y refrigeración, cogeneración y trigeneración, psicometría aplicada, termodinámica, mecánica de fluídos, transferencia de calor y turbomaquinaria. ([email protected]).
