Energía

A vueltas con la cogeneración

En tiempos tan convulsos como los que vivimos actualmente, con la disparada escalada de precios en la energía y los vaivenes sociopolíticos que sacuden la economía y que repercuten tanto en las industrias como en toda la sociedad, en este artículo, elaborado por un equipo de investigación con amplia experiencia en este tema, se explica qué es la cogeneración, los principales aspectos que tener en cuenta en relación con su aplicación en la industria cerámica y por qué es la mejor tecnología disponible actualmente para este sector, además de ser una tecnología necesaria para facilitar la transición energética, diversificar las fuentes de energía y reducir la dependencia energética de otros países.

Área de Sostenibilidad del ITC-AICE

❖ ¿Qué es la cogeneración y por qué es una tecnología de alta eficiencia energética?

Los sistemas de cogeneración son tecnologías que, a partir de una única fuente de energía primaria (normalmente gas natural), generan simultáneamente dos tipos de energía: energía mecánica, que se utiliza para generar electricidad, y energía térmica contenida en los gases de escape, que se utiliza como fuente de calor (en las centrales térmicas esta energía se desaprovecha, por ello los sistemas de cogeneración tienen un mayor rendimiento). En el caso del sector de baldosas cerámicas los sistemas de cogeneración implantados son mayoritariamente turbinas de gas natural, que producen energía eléctrica, cuyos gases de escape (energía térmica), se emplean como gases de secado en los atomizadores, pues son gases limpios, con un contenido elevado de oxígeno, y con una temperatura cercana a la requerida por el proceso, en el intervalo 450 - 600 °C. La electricidad producida se utiliza en el proceso productivo, asegurándose el suministro y evitando cortes eléctricos procedentes de la red eléctrica. Los excedentes de la electricidad cogenerada se vierten a la red eléctrica general, generando un beneficio económico para la instalación, así como beneficios al sistema eléctrico nacional derivados de la generación distribuida (reducción de pérdidas en la red, ahorro de energía primaria, reducción de emisiones de CO2, etc.).

La cogeneración se puede considerar como la mejor tecnología disponible para industrias que necesitan un suministro continuo de calor en sus procesos de fabricación, como es el caso de las industrias cerámicas, ya que es la tecnología para suministro de calor y electricidad más eficiente.

Las primeras instalaciones de cogeneración en el sector cerámico de fabricación de baldosas datan de finales de los 80, pero fue en la década de los 90 cuando se instalaron un mayor

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número de sistemas de cogeneración. Se estima que en 2020 la potencia total instalada era de unos 234 MW.

La cogeneración implementada en el sector cerámico se considera de alta eficiencia por el elevado grado de aprovechamiento de los gases de escape en el proceso productivo que les permite cumplir con el nivel mínimo de ahorro de energía primaria del 10% establecido por la normativa europea (Directiva Europea 2004/8/CE y RD 616/07 sobre fomento de la cogeneración).

Por esta razón, generar de manera separada el calor para el atomizador, y la electricidad en una central térmica, consume más energía primaria, y produce más emisiones, que generarlo de manera simultánea con un sistema de cogeneración. A modo de ejemplo, tal y como se muestra en la Figura 1, una central térmica de ciclo combinado tiene un rendimiento situado alrededor del 55-60% [1], mientras que, en un sistema de cogeneración, este rendimiento es aproximadamente del 80-90% [2], precisamente por el aprovechamiento de los gases calientes de escape en las propias instalaciones industriales, calor que en las centrales térmicas se pierde, al verter los gases calientes a la atmósfera.

❖ Si son eficientes y ya están instaladas ¿por qué han dejado de ser rentables?

Al ser el mercado energético un sistema regulado, la rentabilidad de las instalaciones de cogeneración depende no solo de la amortización de las inversiones y del coste del gas natural, sino también de los ingresos obtenidos por la venta de la electricidad generada, aspecto que está regulado legislativamente. En este sentido la normativa vigente actualmente (Real Decreto 413/2014) ha modificado la retribución recibida por las empresas en la venta de la electricidad, en aquellas instalaciones que superen su tiempo de vida útil, establecido en 25 años. Dado que muchas de las instalaciones del sector cerámico se implementaron entre 1990 y 2000, actualmente ya son varias las instalaciones que han superado estos 25 años de funcionamiento, y por tanto han visto reducidos los ingresos por la venta de la electricidad, hasta tal punto que algunas incluso han tenido que parar la actividad.

A esta situación se suma el aumento del coste del gas natural [3], parámetro clave en la rentabilidad de estas instalaciones, cuyo coste ha aumentado un 130% desde septiembre de 2021, de 55 EUR/MWh a los 130 EUR/MWh actuales) y un 980% desde septiembre de 2020, cuando el coste medio se situaba en torno a 12 EUR/MWh.

La evolución al alza del coste del gas natural, factor unido a la reducción de la retribución por venta de electricidad en las instalaciones que ya han cumplido su vida útil, ha provocado la

Figura 2. Evolución del precio del gas natural en España desde 2020 (fuente: www.mibgas.es)

disminución de instalaciones de cogeneración en funcionamiento. Efectivamente, en el año 2013, el sector de fabricación de baldosas cerámicas contaba con 53 instalaciones de cogeneración, cuya potencia total instalada ascendía a 254 MW; en 2020 se observa una disminución de la potencia instalada del 8% (234 MW), y una reducción en el número de equipos de hasta el 21% (42 equipos), respecto de los datos de 2013.

Figura 3: Potencia instalada y nº de equipos de sistemas de cogeneración en el sector de las baldosas cerámicas (fuente: ASCER)

En 2020, según datos proporcionados por ASCER, el consumo de gas natural en instalaciones de cogeneración ascendió a 5.072 GWh, y la cantidad de energía eléctrica generada en estas instalaciones fue de 1.100 GWh.

Además de los factores mencionados, en la rentabilidad de las instalaciones influye también el coste de las emisiones de CO2. Antes de la pandemia de la covid-19, el precio de la tonelada de CO2 rondaba los 20 EUR. En el año 2020, el precio se mantuvo en torno a 25 EUR, pero en diciembre de 2020 superó por primera vez los 35 EUR. La tendencia fue al alza durante todo 2021 y ya en 2022, en agosto alcanzó su precio máximo llegando a rozar los 98 EUR por tonelada de CO2.

Figura 4: Evolución del precio de las emisiones de CO2 en Europa (fuente: sende CO2)

❖ Presente y futuro de la cogeneración en la industria cerámica

En 2020, en España, el Gobierno presentó el “Plan Nacional Integrado de Energía y Clima 2021-2030” (PNIEC) que prevé para 2030 reducir la cogeneración a 3.670 MW y al 5% de la generación nacional (16 TWh/año), lo que implica en la práctica cerrar una de cada tres cogeneraciones en funcionamiento y reducir la producción de cogeneración actual en un 40%.

El planteamiento subyacente es que estos sistemas emiten gases con efecto invernadero al consumir combustibles fósiles, no obstante, a medio plazo no es previsible que puedan sustituirse completamente por fuentes renovables libres de emisiones de gases con efecto invernadero, sino que cuando no están operativos (como se ha demostrado en estos últimos meses), lo que ocurre es que las centrales térmicas (menos eficientes) deben cubrir la electricidad dejada de aportar por los sistemas de cogeneración, reduciéndose la eficiencia energética global, siendo este a su vez, un aspecto clave en todos los PNIEC aprobados en los diferentes estados miembros de la UE, en los que se establece como principio el aumento de la eficiencia energética. Por ello, este planteamiento de reducción de instalaciones difiere del establecido en otros países europeos, en los que se prevé un aumento de las instalaciones de cogeneración para facilitar la transición energética, al ser una tecnología de elevada eficiencia energética.

En el presente inmediato, el gobierno español ha anunciado recientemente que se va a modificar la regulación del régimen retributivo de la cogeneración y que las instalaciones puedan percibir el ajuste del mecanismo ibérico, de idéntica manera que las centrales convencionales de gas. Ambas medidas, ampliamente reclamadas por la industria cerámica, han sido muy bien acogidas, ya que se espera que contribuyan a mantener las instalaciones en marcha y, por tanto, a mantener el tejido productivo industrial ligado a las instalaciones de cogeneración.

Desde el punto de vista ambiental el aspecto clave para mantener los sistemas de cogeneración es alcanzar mayores cotas de reducción de las emisiones de gases con efecto invernadero. Por ello, para poder aprovechar al máximo sus virtudes en un futuro, estos sistemas deberán adaptarse integrando cada vez en mayor medida combustibles renovables, como biomasa, biogás e incluso hidrógeno; de hecho, existen iniciativas en el sector cerámico en este sentido, que pueden dar sus frutos a medio plazo y contribuir decisivamente a la necesaria transición energética. ◆

Referencias

[1] https://www.eleconomista.es/empresas-finanzas/noticias/474785/04/08/Iberdrola-pone-en-marcha-el-ciclo-combinado-de-Castellon-4-de-850-megavatios-de-potencia-instalada.html [2] https://www.idae.es/sites/default/files/imagenes/idae/areas_de_actividad/ahorro_y_eficiencia_energetica/transformacion_de_la_energia/guia_calor_util_-_casos_practicos.pdf [3] https://www.mibgas.es/