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Microcogeneración

La microcogeneración , micro-CHP , μCHP o mCHP es una extensión de la idea de cogeneración a viviendas unifamiliares/multifamiliares o pequeños edificios de oficinas en el rango...

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La microcogeneración , micro-CHP , μCHP o mCHP es una extensión de la idea de cogeneración a viviendas unifamiliares/multifamiliares o pequeños edificios de oficinas en el rango de hasta 50 kW . [ 1 ] Las tecnologías habituales para la producción de calor y electricidad en un proceso común son, por ejemplo, motores de combustión interna , microturbinas de gas , motores Stirling o pilas de combustible .

La generación local tiene el potencial de ser más eficiente que los generadores tradicionales conectados a la red, ya que no sufre las pérdidas de energía del 8-10% que se producen al transportar electricidad a largas distancias. Tampoco sufre las pérdidas de energía del 10-15% que se producen al transportar calor en las redes de calefacción debido a la diferencia entre el fluido caloportador (agua caliente) y el entorno exterior más frío.

Los sistemas más comunes utilizan gas natural como fuente de energía principal y emiten dióxido de carbono ; sin embargo, la eficiencia efectiva de la producción de calor mediante cogeneración es mucho mayor que la de una caldera de condensación, lo que reduce las emisiones y los costes de combustible.

Descripción general

Un sistema de microcogeneración (micro-CHP) generalmente contiene un pequeño motor térmico como motor primario que hace girar un generador que proporciona energía eléctrica , aprovechando simultáneamente el calor residual del motor primario para la calefacción de un edificio y el suministro de agua caliente sanitaria . [ 2 ] Con las pilas de combustible no hay maquinaria rotativa, pero el conjunto de pilas de combustible y, cuando corresponda, también el reformador , proporcionan calor útil. El conjunto genera energía de CC que un inversor CC/CA convierte en tensión de red. La UE define la microcogeneración como una  potencia eléctrica de salida inferior a 50 kW, [ 1 ] sin embargo, otros países tienen definiciones más restrictivas, llegando incluso a <5 kWe. [ 3 ]

Un generador de microcogeneración puede satisfacer principalmente la demanda de calor, generando electricidad como subproducto, o bien, puede seguir la demanda eléctrica para generar electricidad , con el calor como subproducto. Cuando se utiliza principalmente para calefacción, los sistemas de microcogeneración pueden generar más electricidad de la que se demanda instantáneamente; el excedente se inyecta a la red eléctrica.

El objetivo de la cogeneración es aprovechar mejor la energía química del combustible. La razón para utilizar sistemas CHP es que las grandes centrales térmicas que generan electricidad mediante la combustión de combustible producen entre un 40 % y un 60 % de calor residual a baja temperatura , debido al teorema de Carnot . [ 4 ] La temperatura producida por este calor residual (alrededor de 80  °C - 150  °C) permite su uso para la calefacción de espacios, por lo que en algunas zonas urbanas se han instalado redes de calefacción urbana. Las redes de calor tienen un alcance limitado, ya que no es económico transportar calor a largas distancias debido a las pérdidas de calor en las tuberías, y no llegan a zonas de baja densidad de población, ya que los ingresos por CAPEX disminuirían. Cuando no es posible la calefacción urbana debido a la baja densidad de demanda de calor o porque la empresa de servicios públicos local no ha invertido en costosas redes de calor, esta energía térmica generalmente se desperdicia a través de torres de refrigeración o se descarga en ríos, lagos o el mar.

Los sistemas de microcogeneración permiten una cogeneración altamente eficiente aprovechando el calor residual, incluso con una carga térmica relativamente baja. Esto posibilita su uso fuera de los centros urbanos, o incluso en ausencia de una red de calefacción centralizada. Resulta eficiente generar electricidad cerca del lugar donde también se puede aprovechar el calor. Las pequeñas centrales eléctricas (μCHP) se ubican en edificios individuales, donde el calor se utiliza para complementar el sistema de calefacción y recargar el depósito de agua caliente sanitaria, ahorrando así gasóleo o gas natural. Los sistemas de cogeneración permiten aumentar el aprovechamiento energético total de las fuentes de energía primaria. Por ello, la cogeneración ha ido ganando popularidad en todos los sectores de la economía energética, debido al aumento de los costes de la electricidad y el combustible, especialmente los combustibles fósiles, y a la preocupación por el medio ambiente, en particular el cambio climático . [ 5 ]

En una central eléctrica tradicional que suministra electricidad a los consumidores, aproximadamente el 34,4 % de la energía primaria del combustible de entrada, como carbón , gas natural , uranio , petróleo , energía solar térmica o biomasa , llega al consumidor en forma de electricidad, [ 6 ] aunque la eficiencia puede ser del 20 % para centrales muy antiguas y del 45 % para centrales de gas más nuevas. En cambio, un sistema de cogeneración convierte entre el 15 % y el 42 % del calor primario en electricidad, y la mayor parte del calor restante se aprovecha para agua caliente o calefacción de espacios . En total, se puede utilizar más del 90 % del calor de la fuente de energía primaria (basado en el poder calorífico inferior) cuando la producción de calor no supera la demanda térmica. [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]

Desde el año 2000, la microcogeneración se ha vuelto rentable en muchos mercados del mundo debido al aumento de los costos de la energía. El desarrollo de los sistemas de microcogeneración también se ha visto facilitado por los recientes avances tecnológicos en motores térmicos pequeños. Esto incluye una mejora en el rendimiento y la rentabilidad de las pilas de combustible , los motores Stirling , las máquinas de vapor , las turbinas de gas , los motores diésel y los motores Otto .

Los sistemas combinados de calor y electricidad (CHP) para hogares o pequeños edificios comerciales suelen alimentarse con gas natural para producir electricidad y calor. [ 12 ] Si no se dispone de acceso a la red de gas natural, que generalmente es la alternativa más económica, el GLP , el GNL o el combustible para calefacción (diésel) podrían ser una alternativa. La pila de combustible PEMFC mCHP funciona a bajas temperaturas (50 a 100  °C) y necesita hidrógeno de alta pureza. Es propensa a la contaminación; se están realizando cambios para operar a temperaturas más altas y mejoras en el reformador de combustible. La pila de combustible SOFC mCHP funciona a alta temperatura (500 a 1000  °C) y puede manejar diferentes fuentes de combustible bien, pero la alta temperatura requiere materiales costosos para manejarla; se están realizando cambios para operar a una temperatura más baja. Debido a la temperatura más alta, la SOFC generalmente tiene un tiempo de arranque más largo y necesita una salida de calor continua incluso cuando no hay demanda térmica.

Los sistemas de cogeneración conectados a enfriadores de absorción pueden utilizar el calor residual para la refrigeración . [ 13 ]

Un informe británico de 2013 de Ecuity Consulting afirmó que MCHP es el método más rentable de utilizar gas para generar energía a nivel doméstico. [ 14 ] [ 15 ]

La revisión de la industria de pilas de combustible afirmó en 2013 que, con el 64 % de las ventas mundiales, los sistemas de microcogeneración de calor y electricidad basados ​​en pilas de combustible habían superado en ventas a los sistemas de microcogeneración convencionales basados ​​en motores en 2012. [ 16 ]

Tecnologías

Los sistemas de motores de microcogeneración se basan actualmente en varias tecnologías diferentes: [ 17 ]

Combustibles

Existen muchos tipos de combustibles y fuentes de calor que pueden considerarse para la microcogeneración. Las propiedades de estas fuentes varían en términos de costo del sistema, costo del calor, efectos ambientales, conveniencia, facilidad de transporte y almacenamiento, mantenimiento del sistema y vida útil del sistema. Algunas de las fuentes de calor y combustibles que se están considerando para su uso con microcogeneración incluyen: gas natural , GLP , biomasa , aceite vegetal (como el aceite de colza ), gas de madera , energía solar térmica y, últimamente, también hidrógeno , así como sistemas multifuel. Las fuentes de energía con las menores emisiones de partículas y dióxido de carbono neto incluyen energía solar, hidrógeno, biomasa (con gasificación en dos etapas para producir biogás ) y gas natural. Debido a la alta eficiencia del proceso de cogeneración, esta presenta emisiones de carbono aún menores en comparación con la transformación de energía en calderas o centrales térmicas alimentadas con combustibles fósiles. [ 19 ] [ 20 ]

La mayoría de los sistemas de cogeneración utilizan gas natural como combustible, porque el gas natural arde de forma fácil y limpia, puede ser económico, está disponible en la mayoría de las zonas y se transporta fácilmente a través de gasoductos que ya existen para más de 60 millones de hogares. [ 21 ]

Tipos de motor

Los motores de combustión interna alternativos son el tipo de motor más popular utilizado en sistemas de microcogeneración. [ 12 ] Los sistemas basados ​​en motores de combustión interna alternativos pueden dimensionarse de manera que el motor funcione a una velocidad fija, lo que generalmente resulta en una mayor eficiencia eléctrica o total. Sin embargo, dado que los motores de combustión interna alternativos tienen la capacidad de modular su potencia de salida cambiando su velocidad de operación y el consumo de combustible, los sistemas de microcogeneración basados ​​en estos motores pueden tener una salida eléctrica y térmica variable diseñada para satisfacer la demanda cambiante. [ 22 ]

El gas natural es adecuado para motores de combustión interna , como el motor Otto y los sistemas de turbinas de gas . Las turbinas de gas se utilizan en muchos sistemas pequeños debido a su alta eficiencia, tamaño reducido, combustión limpia, durabilidad y bajos requisitos de mantenimiento. Las turbinas de gas diseñadas con cojinetes de lámina y refrigeración por aire funcionan sin aceite lubricante ni refrigerantes. El calor residual de las turbinas de gas se concentra principalmente en los gases de escape, mientras que el calor residual de los motores de combustión interna alternativos se distribuye entre los gases de escape y el sistema de refrigeración.

Los motores de combustión externa pueden funcionar con cualquier fuente de calor de alta temperatura. Entre estos motores se incluyen el motor Stirling , el turbocompresor de gas caliente y la máquina de vapor . Su eficiencia oscila entre el 10 % y el 20 %, y desde 2014 se fabrican pequeñas cantidades para sistemas de microcogeneración.

Otras posibilidades incluyen el ciclo Rankine orgánico , que funciona a temperaturas y presiones más bajas utilizando fuentes de calor de baja calidad. La principal ventaja es que el equipo es esencialmente una unidad de aire acondicionado o refrigeración que funciona como un motor, por lo que las tuberías y otros componentes no necesitan diseñarse para temperaturas y presiones extremas, lo que reduce el costo y la complejidad. La eficiencia eléctrica se ve afectada, pero se presume que dicho sistema utilizaría calor residual o una fuente de calor, como una estufa de leña o una caldera de gas, que ya existiría para la calefacción de espacios.

El futuro de la cogeneración, especialmente para hogares y pequeñas empresas, seguirá viéndose afectado por el precio del combustible, incluido el gas natural. A medida que los precios del combustible continúen subiendo, resultará más favorable la adopción de medidas de ahorro energético y un uso más eficiente de la energía , como la cogeneración y la microcogeneración.

pilas de combustible

Las pilas de combustible generan electricidad y calor como subproducto. Las ventajas de una aplicación de pila de combustible estacionaria frente a la cogeneración Stirling son la ausencia de piezas móviles, un menor mantenimiento y un funcionamiento más silencioso. El excedente de electricidad puede devolverse a la red. [ 23 ]

Las celdas de combustible PEMFC alimentadas con gas natural o propano utilizan un reformador de vapor para convertir el metano del suministro de gas en dióxido de carbono e hidrógeno; el hidrógeno luego reacciona con el oxígeno en la celda de combustible para producir electricidad. [ 24 ] Un micro-CHP basado en celda de combustible PEMFC tiene una eficiencia eléctrica de 37 % LHV y 33 % HHV y una eficiencia de recuperación de calor de 52 % LHV y 47 % HHV con una vida útil de 40 000 horas o 4000 ciclos de arranque/parada, lo que equivale a 10 años de uso. Se estima que a finales de 2014 se habían instalado en Japón 138 000 sistemas de CHP de celda de combustible de menos de 1 kW. [ 17 ] La mayoría de estos sistemas de CHP se basan en PEMFC (85 %) y el resto son sistemas SOFC. 

En 2013, la vida útil era de aproximadamente 60.000 horas. Para las unidades de pilas de combustible PEM, que se apagan por la noche, esto equivale a una vida útil estimada de entre diez y quince años. [ 25 ]

Objetivos técnicos del Departamento de Energía de los Estados Unidos (DOE)  : pilas de combustible de cogeneración residenciales de 1 a 10 kW que funcionan con gas natural . [ 26 ]

1 Gas natural estándar suministrado a presiones típicas de la línea de distribución residencial. 2 Valor calorífico inferior/neto de CA regulado del combustible. 3  Solo se incluye el calor disponible a 80 °C o más en el cálculo de la eficiencia energética de la CHP . 4 El costo incluye los costos de materiales y mano de obra para producir la chimenea, más cualquier balance de planta necesario para el funcionamiento de la chimenea. Costo definido en una producción de 50 000 unidades/año (250 MW en  módulos de 5 kW). 5 Basado en el ciclo operativo que se publicará en 2010. 6 Tiempo hasta una degradación de potencia neta >20 %.

Termoeléctricos

Los generadores termoeléctricos que funcionan mediante el efecto Seebeck resultan prometedores debido a la ausencia total de piezas móviles. Sin embargo, la eficiencia es la principal preocupación, ya que la mayoría de los dispositivos termoeléctricos no alcanzan el 5 % de eficiencia, incluso con grandes diferencias de temperatura.

Microcogeneración solar

CPVT

Esto se puede lograr mediante un colector solar híbrido fotovoltaico-térmico . Otra opción es la energía fotovoltaica concentrada y térmica ( CPVT ), también conocida como cogeneración solar ( CHAPS ). Esta tecnología de cogeneración se utiliza en sistemas fotovoltaicos concentrados que producen electricidad y calor en el mismo módulo. El calor se puede emplear en calefacción urbana , calentamiento de agua y aire acondicionado , desalinización o como calor de proceso .

Los sistemas CPVT se producen actualmente en Europa, [ 27 ] y Zenith Solar está desarrollando sistemas CPVT con una eficiencia declarada del 72%. [ 28 ]

Sopogy fabrica un sistema de energía solar microconcentrada (microCSP) basado en colectores parabólicos que se puede instalar sobre edificios o viviendas. El calor se puede utilizar para calentar agua o para la climatización solar , y también se puede instalar una turbina de vapor para producir electricidad.

Cogeneración + Fotovoltaica

El reciente desarrollo de sistemas de cogeneración a pequeña escala ha brindado la oportunidad de respaldo de energía doméstica para conjuntos fotovoltaicos (PV) residenciales. [ 29 ] Los resultados de un estudio reciente muestran que un sistema híbrido PV+CHP no solo tiene el potencial de reducir radicalmente el desperdicio de energía en los sistemas eléctricos y de calefacción actuales, sino que también permite expandir la participación de energía solar fotovoltaica en aproximadamente un factor de cinco. [ 29 ] En algunas regiones, para reducir el desperdicio de calor excesivo, se ha propuesto un enfriador de absorción para utilizar la energía térmica producida por la cogeneración para enfriar el sistema PV-CHP. [ 30 ] Estos sistemas trigen +PV tienen el potencial de ahorrar aún más energía.

Medición neta

Hasta la fecha, los sistemas de microcogeneración logran gran parte de sus ahorros, y por lo tanto su atractivo para los consumidores, gracias al valor de la energía eléctrica que se reemplaza con la electricidad autogenerada. Un modelo de "generación y reventa" o de medición neta respalda esto, ya que la energía generada en el hogar que excede las necesidades instantáneas se vende a la compañía eléctrica. Este sistema es eficiente porque la energía utilizada se distribuye y se usa instantáneamente a través de la red eléctrica . Las principales pérdidas se producen en la transmisión desde la fuente hasta el consumidor, que generalmente serán menores que las pérdidas ocasionadas por almacenar energía localmente o generar energía a una eficiencia inferior a la máxima del sistema de microcogeneración. Por lo tanto, desde un punto de vista puramente técnico, la gestión dinámica de la demanda y la medición neta son muy eficientes.

Otra ventaja de la medición neta es su relativa facilidad de configuración. El contador eléctrico del usuario puede registrar fácilmente la energía eléctrica que entra y sale de la vivienda o el negocio. Para una red con relativamente pocos usuarios de microcogeneración, no es necesario realizar cambios en el diseño de la red eléctrica. Además, en Estados Unidos, las regulaciones federales y ahora también las de muchos estados exigen que las compañías eléctricas compensen a quienes aporten energía a la red. Desde la perspectiva del operador de la red, estos aspectos presentan cargas operativas, técnicas y administrativas. En consecuencia, la mayoría de los operadores de red compensan a los contribuyentes de energía que no pertenecen a la red eléctrica con una tarifa inferior o igual a la que cobran a sus clientes. Si bien este esquema de compensación puede parecer justo a primera vista, solo representa el ahorro que obtiene el consumidor al no comprar energía de la red eléctrica, en comparación con el costo real de generación y operación para el operador de microcogeneración. Por lo tanto, desde la perspectiva de los operadores de microcogeneración, la medición neta no es ideal.

Si bien la medición neta es un mecanismo muy eficiente para aprovechar el exceso de energía generada por un sistema de microcogeneración, presenta algunas desventajas: mientras que la principal fuente de generación en la red eléctrica es un gran generador comercial, los generadores con medición neta "derraman" energía a la red inteligente de forma irregular e impredecible. Sin embargo, el efecto es insignificante si solo un pequeño porcentaje de clientes genera electricidad y cada uno de ellos genera una cantidad relativamente pequeña. Al encender un horno o un calefactor, se extrae de la red aproximadamente la misma cantidad de electricidad que la que produce un generador doméstico. Si el porcentaje de hogares con sistemas de generación aumenta, el impacto en la red puede ser significativo. La coordinación entre los sistemas de generación domésticos y el resto de la red puede ser necesaria para un funcionamiento fiable y para evitar daños a la red.

Situación del mercado

Japón

El mayor despliegue de micro-CHP se encuentra en Japón en 2009 con más de 90.000 unidades instaladas, [ 17 ] siendo la gran mayoría del tipo "ECO-WILL" de Honda. [ 31 ] Seis compañías energéticas japonesas lanzaron el producto ENE FARM de 300 W a 1 kW  PEMFC  / SOFC [ 33 ] [ 34 ] en 2009 , con 3.000 unidades instaladas en 2008, un objetivo de producción de 150.000 unidades para 2009-2010 y un objetivo de 2.500.000 unidades en 2030. [ 35 ] En 2012 se vendieron 20.000 unidades en total dentro del proyecto Ene Farm, lo que representa un total estimado de 50.000 instalaciones de PEMFC y hasta 5.000 de SOFC. [ 36 ] Para 2013, existe un subsidio estatal para 50.000 unidades. [ 25 ] El proyecto ENE FARM superará los 100.000 sistemas en 2014; se instalaron 34.213 PEMFC y 2.224 SOFC en el período 2012-2014, 30.000 unidades de GNL y 6.000 de GLP . [ 37 ]

ECOVOLUNTAD

Comercializado por varias compañías de gas y, a fecha de 2013, instalado en un total de 131 000 hogares. Fabricado por Honda con su motor monocilíndrico EXlink, capaz de funcionar con gas natural o propano. Cada unidad produce 1  kW de electricidad y 2,8  kW de agua caliente. [ 38 ]

PEMFC

  • En diciembre de 2012, Panasonic y Tokyo Gas Co., Ltd. vendieron aproximadamente 21.000 unidades PEM Ene-Farm en Japón a un precio de 22.600 dólares antes de la instalación. [ 39 ] [ 40 ]
  • Toshiba y Osaka Gas Co., Ltd./Nichigas [ 41 ] instalaron 6.500 unidades PEM ENE FARM (fabricadas por CHOFU SEISAKUSHO Co., Ltd. [ 42 ] ) hasta noviembre de 2011. [ 43 ]

SOFC

Corea del Sur

En Corea del Sur , los subsidios comenzarán en el 80 por ciento del costo de una pila de combustible doméstica. [ 49 ] El programa Estándar de Cartera Renovable con certificados de energía renovable se extiende de 2012 a 2022. [ 50 ] Los sistemas de cuotas favorecen a los grandes generadores integrados verticalmente y a las empresas eléctricas multinacionales, aunque solo sea porque los certificados generalmente se denominan en unidades de un megavatio-hora. También son más difíciles de diseñar e implementar que una tarifa de alimentación . [ 51 ] Alrededor de 350 unidades residenciales de mCHP se instalaron en 2012. [ 52 ]

Europa

El proyecto ene.field, una asociación público-privada europea del Séptimo Programa Marco de la Empresa Común de Pilas de Combustible e Hidrógeno, tiene como objetivo desplegar para 2017 [ 59 ] hasta 1.000 instalaciones residenciales de cogeneración de calor y electricidad (micro-CHP) con pilas de combustible en 12 estados miembros de la UE.

  • El programa reúne a nueve fabricantes europeos consolidados de microcentrales de cogeneración con pilas de combustible en un marco de análisis común para realizar ensayos con todas las tecnologías de cogeneración disponibles. Se instalarán y monitorizarán activamente microcentrales de cogeneración con pilas de combustible en viviendas de diversos mercados de calefacción doméstica, tipos de vivienda y zonas climáticas europeas , lo que generará un valioso conjunto de datos sobre el consumo energético doméstico y la aplicabilidad de la microcogeneración en toda Europa.
  • El proyecto ene.field también reúne a más de 30 empresas de servicios públicos, proveedores de vivienda y municipios para llevar los productos al mercado y explorar diferentes modelos de negocio para el despliegue de micro-CHP. [ 60 ] [ 61 ] [ 62 ]

Suecia

Powercell Sweden es una empresa de pilas de combustible que desarrolla generadores eléctricos respetuosos con el medio ambiente, utilizando una tecnología única de pila de combustible y reformador apta tanto para los combustibles actuales como para los futuros.

Alemania

 En Alemania, se instalaron aproximadamente 50 MW de unidades de microcogeneración (mCHP) de hasta 50 kW en 2015. [ 63 ] El gobierno alemán ofrece grandes incentivos para la cogeneración, incluyendo una prima de mercado para la electricidad generada por cogeneración y una bonificación a la inversión para unidades de microcogeneración. El proyecto de prueba alemán Callux cuenta con 500 instalaciones de mCHP para noviembre de 2014. [ 37 ] Renania del Norte-Westfalia lanzó un programa de subsidios de 250 millones para unidades de hasta 50  kW que se extenderá hasta 2017. [ 64 ]

PEMFC

SOFC

Reino Unido

Se estima que en 2002 había alrededor de 1000 sistemas de microcogeneración en funcionamiento en el Reino Unido. Estos son principalmente de la marca Whispergen, que utiliza motores Stirling , y de la marca Senertec, que utiliza motores alternativos . El mercado cuenta con el apoyo del gobierno a través de la regulación y de fondos públicos destinados a la investigación mediante el Energy Saving Trust y el Carbon Trust , organismos públicos que promueven la eficiencia energética en el Reino Unido. [ 77 ] A partir del 7 de abril de 2005, el gobierno británico redujo el IVA del 17,5 % al 5 % para los sistemas de microcogeneración, con el fin de impulsar la demanda de esta tecnología emergente en detrimento de las tecnologías existentes, menos respetuosas con el medio ambiente. De los 24 millones de hogares en el Reino Unido, se estima que entre 14 y 18 millones son aptos para la instalación de unidades de microcogeneración. [ 78 ]

PEMFC

SOFC

Dinamarca

El proyecto danés mCHP de 2007 a 2014 con 30 unidades está en la isla de Lolland y en la ciudad occidental de Varde . [ 82 ] Dinamarca es actualmente parte del proyecto Ene.field.

Los Países Bajos

El subsidio para micro-CHP finalizó en 2012. [ 80 ] Para probar los efectos de mCHP en una red inteligente , se instalarán 45 unidades SOFC de gas natural (1,5 kWh cada una) de Republiq Power ( celdas de combustible cerámicas ) en Ameland en 2013 para funcionar como una central eléctrica virtual . [ 83 ]

Estados Unidos

El gobierno federal ofrece un crédito fiscal del 10% para aplicaciones comerciales de cogeneración y microcogeneración a pequeña escala.

En 2007, la empresa estadounidense "Climate Energy" de Massachusetts presentó el "Freewatt, [ 84 ] un sistema de microcogeneración basado en un motor Honda MCHP combinado con un horno de gas (para sistemas de aire caliente) o una caldera (para sistemas de calefacción hidrónicos o de agua caliente forzada).

El Freewatt ya no está disponible comercialmente (desde al menos 2014). Mediante pruebas se determinó que operaba con una eficiencia del 23,4 % para la generación de electricidad y del 51 % para la recuperación de calor residual. [ 85 ] [ 86 ]

Marathon Engine Systems, una empresa de Wisconsin, produce un sistema de microcogeneración de potencia eléctrica y térmica variable llamado ecopower, con una potencia eléctrica de 2,2 a 4,7 kWe. Se midió de forma independiente que el ecopower opera con una eficiencia de recuperación de calor residual y eléctrica del 24,4 % y del 70,1 %, respectivamente. [ 85 ] [ 87 ]

Canadá

A través de un programa piloto programado para mediados de 2009 en la provincia canadiense de Ontario, el sistema Freewatt está siendo ofrecido por el constructor de viviendas Eden Oak [ 89 ] con el apoyo de ECR International, [ 90 ] Enbridge Gas Distribution y National Grid . [ 91 ]

Investigación

En Ameland , Países Bajos, se están llevando a cabo pruebas de campo de tres años, hasta 2010, de HCNG, donde se añade un 20 % de hidrógeno a la red de distribución local de GNC . Los aparatos implicados son cocinas , calderas de condensación y calderas de microcogeneración. [ 92 ] [ 93 ]

El Micro-CHP Accelerator, un ensayo de campo realizado entre 2005 y 2008, estudió el rendimiento de 87 dispositivos de motor Stirling y motor de combustión interna en viviendas residenciales del Reino Unido. Este estudio concluyó que los dispositivos generaron un ahorro promedio de carbono del 9 % para viviendas con una demanda de calefacción superior a 54 GJ/año. [ 94 ]

Un documento de la ASME (Sociedad Estadounidense de Ingenieros Mecánicos) describe en detalle el rendimiento y la experiencia operativa de dos unidades de cogeneración de tamaño residencial que estuvieron en funcionamiento desde 1979 hasta 1995. [ 95 ]

La Universidad Estatal de Oregón, financiada por la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada - Energía (ARPA-e) del Departamento de Energía de EE. UU., probó los sistemas de microcogeneración de última generación en Estados Unidos. Los resultados mostraron que el sistema de microcogeneración de última generación de 1 kWe nominal operó con una eficiencia eléctrica y total (basada en LHV) del 23,4 % y 74,4 %, respectivamente. [ 86 ] El sistema de última generación de 5 kWe nominal operó con una eficiencia eléctrica y total (basada en LHV) del 24,4 % y 94,5 %, respectivamente. [ 87 ] El generador de respaldo doméstico más popular de 7 kWe (no de cogeneración) operó con una eficiencia eléctrica (basada en LHV) del 21,5 %. El precio del generador de respaldo de emergencia fue un orden de magnitud menor que el del generador de 5 kWe, pero la vida útil proyectada del sistema fue más de dos órdenes de magnitud menor. Estos resultados muestran la relación de compromiso entre eficiencia, costo y durabilidad. [ 85 ]

La Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada - Energía (ARPA-e) del Departamento de Energía de EE. UU. ha financiado 25 millones de dólares para la investigación de mCHP en el programa GENerators for Small Electrical and Thermal Systems (GENSETS). [ 96 ] [ 97 ] Se han seleccionado 12 equipos de proyecto para desarrollar una tecnología mCHP de 1 kWe que pueda alcanzar una eficiencia eléctrica del 40 %, tener una vida útil del sistema de 10 años y costar menos de 3000 dólares.

Véase también

Referencias

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