Como ya comentamos en anteriores entradas, la trigeneración es útil en aquellas aplicaciones en las que además de calefacción y agua caliente se requiere también una importante cantidad de frío, por ejemplo para climatización o refrigeración.
Las máquinas de absorción se incorporan en el sistema de cogeneración cuando existe una demanda de frío, bien sea para algún proceso de fabricación, climatización, congelación o conservación, y existe una energía residual. Este calor residual puede ser aportado por diferentes fluidos térmicos, como vapor, agua caliente, agua sobrecalentada o gases calientes.
Se distinguen dos tipos de sistemas típicos de cogeneración donde se integran máquinas de absorción para producción de frío, en función de qué tipo de máquina empleen para producir la electricidad y el calor:
- Instalaciones que emplean motores alternativos.
- Instalaciones que emplean turbinas de gas, tanto en ciclo simple como combinado.
Hoy nos centramos en las plantas con motores alternativos y más adelante estudiaremos las que emplean turbinas de gas.
Motores alternativos
La figura siguiente muestra un esquema de una instalación de este tipo. En ella se observan los componentes principales: el motor (a la izquierda), la caldera para producir agua caliente (en el centro) y la máquina de absorción (a la derecha).
Los motores alternativos usados son motores de combustión interna, que generan energía mecánica a partir de la energía desprendida en la reacción de combustión de un combustible. Normalmente se emplean los de ciclo Diesel, aunque también se emplean a veces otros ciclos más complejos.
El rango de potencias más usual de estos motores en sistemas de cogeneración en el sector industrial es de 100 kW a 1.000 kW. El rendimiento de estos motores suele estar en torno al 30 %-35 %. Presentan una gran flexibilidad en su funcionamiento.
El motor mueve el generador directamente, produciendo electricidad, generando así el primer producto de la trigeneración.
Por otra parte el motor, durante su funcionamiento produce calor residual, en tres zonas distintas.
En primer lugar están los gases de escape, que están muy calientes, y son la principal fuente de calor residual. Estos gases de escape calientes se hacen pasar por un intercambiador aire – agua, que funciona como una caldera, produciendo agua caliente. De esta forma se produce el segundo producto de la trigenereación.
También se produce calor residual en el motor en otras dos zonas:
- La refrigeración del bloque y la culata del motor, donde están las cámaras de combustión.
- La refrigeración del aceite de lubricación, en el cárter del motor.
Mediante circuitos de agua adecuados situados en el motor, se extrae el calor de estos dos focos, y se lleva a un cambiador de calor, donde el calor extraído del motor se emplea para calentar agua. El agua caliente así producida se añade a la producida mediante los gases de escape.
La energía térmica generada por el motor alternativo es del orden del 60 %-70 %, mientras que la energía eléctrica supone aproximadamente un 30 %.
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