En esta revisión se presentará una visión general del porqué la calefacción urbana de baja temperatura es una tecnología atractiva para Europa, desvelándose para ello las potenciales pérdidas energéticas en las que incurren las centrales eléctricas sitas en la Unión Europea; se expondrá que buena parte de las mismas podrían sustituirse progresivamente por plantas cogeneradoras (que intrínsecamente proporcionan calor con una considerable reducción de las emisiones a la vez de ser ventajosas desde una perspectiva económica).
Se discutirá la visión danesa en cuanto a redes de calefacción urbana se refiere, evaluándose cuánto de la misma puede aplicarse al resto de Europa. La visión danesa considera a las redes de calefacción urbana como un compañero técnico capital para conseguir elevadas penetraciones de energía eólica (las centrales eléctricas de cogeneración son capaces de absorber elevados excedentes de energía eólica y almacenarlos en forma de calor, pudiendo éste ser entregado a los consumidores sin la necesidad de llevar a cabo inversiones en la modernización de la red eléctrica).
Índice de contenidos
INTRODUCCIÓN
1. DIRECTIVAS COMUNITARIAS Y EFICIENCIA ENERGÉTICA
1.1 MÉTODO DANÉS
1.2 MÉTODO GENERAL PARA CALCULAR EL AHORRO ENERGÉTICO DEBIDO A LA COGENERACIÓN
1.3. CONSECUENCIAS DE LA UTILIZACIÓN DE BOMBAS DE CALOR INDIVIDUALES CON FINES DE CALEFACCIÓN
2. IDONEIDAD DE LA UTILIZACIÓN CONJUNTA DE LA COGENERACIÓN Y LA CALEFACCIÓN URBANA EN EUROPA
2.1. REVISIÓN DE ESTUDIOS QUE HACEN REFERENCIA A LA UTILIZACIÓN DE LA CALEFACCIÓN URBANA DESDE UNA PERSPECTIVA ECONÓMICA
2.2. COMBINED HEAT AND ELECTRICAL POWER GENERATION IN THE UNITED KINGDOM
2.2.1 Analysis of the UK potential for combined heat and power
2.2.2. An assessment of the present and future opportunities for combined heat and power with district heating (CHP-DH) in the United Kingdom
2.2.3. Urban community heating and cooling: the Southampton district energy scheme
2.2.4. Smart heat grids – the potential for district heating to contribute to electricity demand management to facilitate renewable and nuclear electricity generation
2.3. BENEFICIOS DE LA UTILIZACIÓN CONJUNTA DE LA COGENERACIÓN Y LA CALEFACCIÓN URBANA
3. PÉRDIDAS ENERGÉTICAS EN LAS CENTRALES ELÉCTRICAS SITAS EN LA UNIÓN EUROPEA
4. EXPECTATIVAS LA UTILIZACIÓN CONJUNTA DE LA COGENERACIÓN Y LA CALEFACCIÓN URBANA EN EUROPA
4.1. EFICIENCIA ENERGÉTICA Y CALEFACCIÓN URBANA
4.2. VARIABILIDAD DE LAS CARGAS TÉRMICAS
4.3. TIPO DE EDIFICACIONES APROPIADAS PARA EL EMPLEO DEL CALOR RESULTANTE DE LA UTILIZACIÓN CONJUNTA DE LA COGENERACIÓN Y LA CALEFACCIÓN URBANA
4.4. PREVISIONES DE CRECIMIENTO Y CIFRAS SOBRE LA UTILIZACIÓN CONJUNTA DE LA COGENERACIÓN Y LA CALEFACCIÓN URBANA EN EUROPA
5. PAPEL DE LA UTILIZACIÓN CONJUNTA DE LA COGENERACIÓN Y LA CALEFACCIÓN URBANA EN CIUDADES INTELIGENTES
5.1. LA CIUDAD INTELIGENTE DE COPENHAGUE
6. CONCLUSIONES
Objetivos y temas de la investigación
El objetivo principal de esta revisión es analizar el potencial y la viabilidad de la calefacción urbana de baja temperatura integrada con sistemas de cogeneración en Europa. La investigación se centra en cómo esta combinación tecnológica permite aprovechar el calor residual de las centrales eléctricas para mejorar la eficiencia energética, reducir las emisiones contaminantes y facilitar la integración de fuentes de energía renovables intermitentes en la red eléctrica.
- Análisis comparativo de la eficiencia de la cogeneración frente a métodos de calefacción individuales.
- Evaluación del impacto económico y ambiental de las redes de calefacción urbana en diferentes contextos europeos.
- Estudio del papel de los sistemas de calefacción urbana en la gestión de la demanda eléctrica y el almacenamiento térmico.
- Revisión de casos de estudio sobre ciudades inteligentes (como Copenhague) como modelos para el desarrollo de infraestructuras energéticas.
- Previsiones de crecimiento y perspectivas futuras de estas tecnologías en el marco de las directivas energéticas de la UE.
Auszug aus dem Buch
1.1 Método danés
En este apartado se presentará el método danés (DYRELUND, 2011) para analizar cuánto combustible es necesario para producir calor. En (Tabla 1) se muestra una estimación simple de cuánto combustible se necesita para producir calor a partir de electricidad, calderas, bombas de calor y plantas de cogeneración. A partir de los resultados que están resaltados en rojo se puede concluir que si se compara una planta cogeneradora basada en un ciclo combinado a turbina de gas con una caldera de gas, se puede observar que para generar cada unidad de calor, la unidad cogeneradora utiliza 0.27 unidades de energía mientras que la caldera necesita 1.11 unidades (un factor 4 veces superior). Por su parte, la bomba de calor emplea 0.66 unidades (un factor 2.44 veces superior) y la calefacción eléctrica 1.98 (un factor 5 veces superior). Por lo tanto, se puede concluir que el calor procedente de una planta cogeneradora es una fuente energética con unas bajas necesidades energéticas y unas muy bajas emisiones contaminantes.
La asunción que se hace en (Tabla 1) es que cuando la central empieza a operar como planta cogeneradora y cae su producción eléctrica, otra planta de condensación (que no esté operando a su potencia de salida máxima) en el sistema será la encargada de aumentar su potencia de salida con el objeto de compensar dicho cambio, produciéndose por tanto una modificación del consumo de combustible (éste se le asignará al calor producido por la planta cogeneradora, debido a que es el único incremento en el sistema en cuanto a consumo de combustible se refiere) (FAHLEN ET AL, 2010).
Resumen de capítulos
INTRODUCCIÓN: Define el concepto de cogeneración y el papel fundamental del calor residual en la eficiencia energética de las centrales eléctricas convencionales.
1. DIRECTIVAS COMUNITARIAS Y EFICIENCIA ENERGÉTICA: Presenta el método danés de cálculo de ahorro de combustible y analiza las implicaciones de utilizar bombas de calor individuales.
2. IDONEIDAD DE LA UTILIZACIÓN CONJUNTA DE LA COGENERACIÓN Y LA CALEFACCIÓN URBANA EN EUROPA: Revisa estudios económicos que validan la rentabilidad de estas infraestructuras, destacando casos en el Reino Unido.
3. PÉRDIDAS ENERGÉTICAS EN LAS CENTRALES ELÉCTRICAS SITAS EN LA UNIÓN EUROPEA: Examina el gran volumen de calor desperdiciado en las centrales europeas que podría ser reutilizado para reducir la demanda de gas natural.
4. EXPECTATIVAS LA UTILIZACIÓN CONJUNTA DE LA COGENERACIÓN Y LA CALEFACCIÓN URBANA EN EUROPA: Evalúa la eficiencia energética, la variabilidad de cargas térmicas y las proyecciones de crecimiento para estas tecnologías.
5. PAPEL DE LA UTILIZACIÓN CONJUNTA DE LA COGENERACIÓN Y LA CALEFACCIÓN URBANA EN CIUDADES INTELIGENTES: Explora cómo las redes de calor integradas contribuyen a las ciudades inteligentes, usando Copenhague como referente principal.
6. CONCLUSIONES: Resume los beneficios económicos y ambientales de la calefacción urbana y reafirma su estatus como tecnología clave para la transición energética en Europa.
Palabras clave
Cogeneración, calefacción urbana, eficiencia energética, energía primaria, emisiones de CO2, ciudades inteligentes, red eléctrica, almacenamiento térmico, energía eólica, residuos, sostenibilidad, política energética, Unión Europea, calor residual, demanda térmica.
Preguntas frecuentes
¿Cuál es el propósito fundamental de esta investigación?
El trabajo analiza la viabilidad y los beneficios técnicos y económicos de integrar sistemas de cogeneración con redes de calefacción urbana, con el fin de mejorar la eficiencia energética en Europa y reducir el desperdicio de calor industrial.
¿Qué temas principales se abordan en el estudio?
Se tratan el cálculo de ahorros energéticos mediante el método danés, la viabilidad económica en distintos contextos climáticos, el impacto en la reducción de emisiones de CO2 y la contribución al almacenamiento de energía para integrar fuentes renovables.
¿Qué objetivo principal persigue el uso de la cogeneración?
El objetivo es maximizar el uso de la energía primaria. En lugar de producir calor y electricidad de forma separada, la cogeneración aprovecha el calor residual de la generación eléctrica para satisfacer necesidades de calefacción, reduciendo significativamente el consumo de combustible.
¿Qué metodología científica se emplea en el análisis?
La investigación se basa en una revisión técnica y bibliográfica exhaustiva de estudios europeos existentes, comparando datos de eficiencia de diversas tecnologías energéticas y analizando indicadores de mercado y proyecciones hacia el año 2050.
¿Qué contiene el capítulo principal sobre ciudades inteligentes?
Se analiza el caso de Copenhague como modelo de éxito, donde el 98% de la población utiliza calefacción urbana, logrando una integración eficiente entre electricidad, gas, residuos y calor a través de una planificación urbana cooperativa.
¿Cuáles son las palabras clave que definen el contenido?
Las palabras clave incluyen cogeneración, calefacción urbana, eficiencia energética, ciudades inteligentes, reducción de emisiones y almacenamiento térmico, entre otras relacionadas con la gestión sostenible de la energía.
¿Por qué la calefacción urbana es superior al uso de bombas de calor individuales?
El estudio indica que, mientras que las bombas de calor pueden estresar la red eléctrica durante picos de frío extremo, la calefacción urbana permite un almacenamiento térmico masivo y una mayor flexibilidad en la gestión de la demanda energética.
¿Es aplicable la experiencia danesa al resto de Europa?
El documento argumenta que, aunque las condiciones climáticas varían, el modelo danés de planificación centralizada y uso de redes de calor es una estrategia exportable y necesaria para alcanzar los objetivos de descarbonización de la Unión Europea.
- Quote paper
- Enrique Rosales Asensio (Author), 2015, Redes de calefacción urbana y cogeneración. Revisión sobre la utilización actual y perspectivas de evolución en la UE-28, Munich, GRIN Verlag, https://www.hausarbeiten.de/document/303352
