La Cogeneración se define como la generación conjunta de energía eléctrica y energía térmica a través de un proceso altamente eficiente (85%- 89%), la cual se realiza generalmente muy cerca de los lugares de demanda de calor y electricidad.

El primer concepto de Cogeneración (o CHP, de “Combined Heat and Power”), fue aplicado en 1882 en la planta eléctrica de Pearl Street en Nueva York, perteneciente a Thomas Alva Edison, la que era capaz de entregar electricidad y calor conjuntamente a un sector de la ciudad.

Gracias a esto, la eficiencia era de un 50%, muy elevada para ese tiempo. Sin embargo, a comienzos del siglo XX, las centrales eléctricas fueron trasladas a las afueras de las ciudades y así se limitó el uso del calor residual, disminuyendo los beneficios de cogenerar energía térmica y energía eléctrica.

No obstante, a partir del año 2000, el desarrollo y el uso de la Cogeneración alcanzan gran importancia, sobre todo en países europeos, como Dinamarca, donde más del 50% de la energía total es generada por medio de esta tecnología.

Una planta de cogeneración está compuesta por los siguientes elementos principales:

1. Fuente de energía primaria: suele ser gas natural, gas licuado, biogás, diésel, etc.

2. Motor: el elemento encargado de convertir energía química o térmica en energía mecánica. Dependiendo del tipo, pueden ser turbinas a vapor, turbinas a gas y motores de combustión.

3. Generador eléctrico: capaz de transformar la energía mecánica en electricidad.

4. Sistema de aprovechamiento de calor: unidades que recuperan el calor de los gases de escape. También pueden ser intercambiadores de calor para agua.

5. Convertidor catalítico: al igual que los automóviles, estas plantas también poseen convertidores catalíticos para purificar los gases residuales, antes de enviarlos al ambiente.

6. Sistema de control: se encarga de monitorear y controlar el funcionamiento correcto de la planta de cogeneración, para que funcione de forma automatizada.

7. Sistema de protección: la planta debe estar protegida en caso de fallas eléctricas o de otro tipo.

Básicamente, las plantas de cogeneración se pueden clasificar en cuatro tipos:

A. Con motor de combustión interna: Estos motores están basados en motores de automóviles y optimizados con la incorporación de un sistema de recuperación de calor y otros accesorios, según los requerimientos del usuario. El rango de capacidad se encuentra desde 1 kWe hasta 2 MWe, aproximadamente.

B. Con turbina de vapor: Generalmente, los sistemas de cogeneración por turbina de vapor se caracterizan por una baja proporción entre potencia y calor generado. Esto se debe a que las turbinas de vapor usualmente generan electricidad como un co-producto de la generación de vapor. Esta tecnología es frecuentemente utilizada en aplicaciones donde la demanda térmica solicita vapor de muy alta temperatura y presión. Su capacidad se encuentra entre 300 kWe y 50 MWe.

C. Con turbina de gas: La operación básica de la turbina de gas es similar a la máquina de vapor. El aire fresco de la atmósfera fluye a través de un compresor que lo eleva a una alta presión. Luego se añade combustible de tal forma que la combustión genera un flujo de alta temperatura. Este gas de alta temperatura y presión entra a una turbina, donde se expande disminuyendo la presión de salida, produciendo el movimiento del eje durante el proceso. El trabajo de este eje de la turbina es mover el generador eléctrico acoplado. La energía que no se usa sale en forma de gases, los que tendrán una alta temperatura o una alta velocidad, la cual es recuperada y reutilizada en forma de calor. Su capacidad se encuentra entre 200 kWe y 100 MWe.

D. Ciclo combinado: Este es el tipo de proceso que emplean las grandes centrales termoeléctricas, donde el gas es transformado en energía eléctrica a través de dos ciclos termodinámicos: turbina de gas mediante combustión y turbina de vapor. Su capacidad se encuentra entre los 500 kWe y los 100 MWe.

El tipo de cogeneración que más aplicaciones tiene, debido a su capacidad para potencias medianas y bajas, es con motor de combustión interna, generalmente con gas natural, gas licuado o biogás. Los distintos tipos de aplicaciones que pueden aprovechar los beneficios de esta tecnología, se instalan generalmente donde existe una demanda constante de energía eléctrica y térmica, como hospitales, edificios, industrias manufactureras, industrias alimenticias, supermercados, centros comerciales, plantas de biogás y calefacción distrital. En este aspecto, se recomienda más de 5.000 horas anuales de operación.

En Chile, existen cogeneradores en el Hospital Regional de Coyhaique, en el Hospital Clínico de Magallanes y en el HUAP (Hospital de Urgencia Asistencia Pública) de Santiago, ambos operando sin problemas y generando importantes ahorros de consumos de energía.