Sistemas de cogeneración aumentan la competitividad

Por David Cedillo Hernández y Edén Trujillo Rodríguez*

La cogeneración es la generación simultánea de energía eléctrica y calor útil a partir de un único proceso de consumo energético primario. Engloba todos los conceptos y tecnologías en las cuales el calor y la energía eléctrica son generados conjuntamente por una sola unidad y utilizados por uno o varios consumidores. Los altos niveles de eficiencia de esta tecnología se deben a que utiliza la energía residual como un coproducto de la generación de energía. Se trata de un proceso más eficiente que la producción de electricidad y calor por separado, aportando en promedio más de 30% a la eficiencia del sistema en conjunto y reduciendo el consumo de combustible en un promedio de más del 50%.

Antecedentes

Fundilag Hierro, S.A de C.V. es una empresa con diversas actividades, siendo la principal la fundición de piezas para la industria en general y, de forma más específica, para la industria automotriz. Se ubica en la ciudad de Torreón, Coahuila, en el Parque Industrial Mieleras. Sus instalaciones abarcan aproximadamente 200 hectáreas de terreno, contando con varias naves que albergan los diversos procesos de fabricación. Su superficie techada de manufactura es de aproximadamente 150 mil metros cuadrados. Recibe el suministro de energía eléctrica de la Comisión Federal de Electricidad (CFE) mediante un contrato en tarifa HS, cuya acometida se encuentra en la línea de 115 kV, perteneciendo al anillo de dicho voltaje de la región Lagunera, con una carga contratada de 16 875 kW.

Antes de la realización del proyecto, la empresa facturaba una demanda promedio de 2 932 kW, con un consumo de energía de 3 925 928 kWh al mes, lo que representaba un costo mensual de 4 972 832 pesos, con un precio medio de la energía de 1.51 pesos/kWh.

Proyecto de cogeneración

El proyecto consistió en instalar un motogenerador (CHP, del inglés Combined Heat and Power) marca General Electric Jenbacher, modelo JMS 624 GS-N.L. H 01 de 4 300 kW de capacidad nominal. El desempeño del equipo, de acuerdo con el cálculo realizado por el fabricante para las condiciones de operación del sitio en donde se instalaría (una temperatura de 35 °C y a 1900 metros sobre el nivel del mar), especifica que el equipo otorgaría 4 100 kW de potencia eléctrica real, así como la energía del combustible requerida, la energía térmica aprovechada en el proceso y las pérdidas, entre otros valores.

El sistema de cogeneración propuesto tendría la función de generar 4100 kW de energía eléctrica y contribuir con 39 678 GJ anuales de energía térmica para el proceso de fabricación de piezas de poliestireno expandido.

La instalación de un sistema de cogeneración eficiente de 4.3 MW permitió que una empresa fundidora lograra una reducción de 31.8 % en el costo de los energéticos.

Resultados energéticos y económicos

Una vez analizada cada parte del proceso, se estudiaron los beneficios obtenidos por la generación eléctrica y la recuperación de energía térmica. Ver Tabla 1.

Tabla 1. Comparación de energía y costos del sistema antes y después de implementar el sistema de cogeneración

Antes de ejecutar el proyecto de cogeneración, Fundilag Hierro tenía una facturación por concepto de energía eléctrica de 59 673 986.06 pesos/año, y un costo por consumo de combustible de 6 130 961.95 pesos/año, lo que significa un total de 65 804 948.01 pesos/año por concepto de energía eléctrica y térmica. La propuesta de instalar un CHP de 4 300 kW permitió obtener una facturación de energía eléctrica por un monto de 16 465 970.68 pesos/año y una facturación por consumo de combustible de 22 574 918.31 pesos/año, lo que representa un monto total de 39 040 888.98 pesos/año por concepto de energéticos.

Al considerar esta diferencia de costos energéticos y el costo por mantenimiento de 5 823 853.20 pesos/año, se obtiene que el ahorro total por la implementación del proyecto de cogeneración es de 20 940 205.82 pesos/año. Para la realización del proyecto, se requirió de una inversión de 59 622 556.03 pesos, misma que con los ahorros generados tendrá un tiempo simple de recuperación de 2.85 años y permitirá dejar de emitir al medioambiente 5 003 t CO2 / año. Por todo lo anterior, el proyecto se define como un proyecto altamente rentable que apoya la mitigación del cambio climático.

David Cedillo Hernández es ingeniero en Energía por la Universidad Autónoma Metropolitana y se desempeña como gerente de Evaluación Técnica Económica de Proyectos del FIDE. david.cedillo@cfe.gob.mx
Edén Trujillo Rodríguez es ingeniero Electricista por el Instituto Politécnico Nacional y tiene el cargo de coordinador de Proyectos del FIDE. eden.trujillo@cfe.gob.mx