Resumen histórico de la cogeneración

Aunque la palabra “cogeneración” fue inventada hasta finales de la década de 1970, la producción combinada de calor y potencia se remonta varios siglos atrás. Originalmente era utilizado como un dispositivo para economizar esfuerzos; esto, debido a la inherente eficiencia vanguardista del siglo XIX que significa la reducción del consumo de combustible. Más recientemente los beneficios ambientales derivados de la reducción del consumo de combustibles, han hecho de la cogeneración un factor representativo en las estrategias globales ambientales, mientras que tendencias en boga para la desregulación de las centrales generadoras y la generación distribuida continúan creando un sólido mercado para esta tecnología (o tecnologías).

Actualmente, la cogeneración comprende al menos cuatro procesos termodinámicos distintos de combinación de producción de calor y potencia: El primero, mediante aire; el segundo, con vapor; el tercero, mediante el calor rechazado en un proceso de combustión, como un motor de combustión interna; y el cuarto involucra procesos termodinámicos, como los encontrados en una celda de combustible. Aunque cada proceso es distinto, éstos son usados en forma combinada para maximizar la producción de energía en un sistema termodinámico.

La Smokejack

La más vieja forma de combinación de producción de calor y potencia es la smokejack (también conocida como la chimenea de Jack o la chimenea voladora), la cual fue originalmente desarrollada en el Tibet para mover las ruedas de oraciones durante las ceremonias religiosas. Este dispositivo se introdujo a Europa con la captura de esclavos Tártaros a inicios del siglo XIV, y Leonardo de Vinci dibujó un bosquejo de uno alrededor de 1480. Los comentarios al respecto son variados, como Montaigne (1580), John Evelyn (1675) y Benjamín Franklin (1758), refiriéndose a las smokejacks básicamente como pequeños molinos de viento instalados dentro de una chimenea y movidos por la ascendencia de los gases calientes del fuego. El movimiento rotatorio de las aspas era usado para mover un asador o un torno. La cantidad de movimiento dependía de la velocidad y masa del flujo de aire caliente y el diseño de las aspas; en general, el uso de la somkejack entregaba aproximadamente 1 dog-power (¡si! un perro de potencia). Los perros fue una raza comúnmente usada para mover asadores y otros aparatos que requerían movimiento rotatorio, además de niños, esclavos y sirvientes que fueron también utilizados para esta tarea, que básicamente era una versión gigante de una rueda de hámster. Anterior a la propagación de la electrificación de las granjas a finales de la primera mitad del siglo XX, algunas granjas americanas todavía tenían dispositivos similares que  empleaban a todos los miembros de la granja para contribuir con la carga de trabajo doméstico, lo que nos hace pensar que la vida comúnmente despreocupada de nuestros caninos amigos, es un fenómeno relativamente reciente.

Franklin comentó que la smokejack podría también ser movida por el tiro natural de los gases de la chimenea, bajo ciertas circunstancias, una idea recientemente promovida en la generación de potencia, usando un gran tiro de chimenea natural para los gases de la turbina.

En 1832, Charles Busby usó la smokejack para mover una bomba para circular agua a través de tuberías para calentar y enfriar el aire en el interior de edificios. Lo que no se sabe, es si la patente del circulador de Busby?s hubiera sido un éxito, si el flujo de gases calientes a través de la chimenea hubiera sido directamente relacionado con la cantidad de circulación necesaria.

Hacia finales de siglo XIX, la smokejack se desarrolló en su forma moderna de turbinas de aire caliente. Aún hoy en día, las turbinas de gas son tecnológicamente descendientes de las turbinas de aire caliente; y el turbocompresor es un ejemplo de la aplicación moderna de la turbina de aire caliente.

Otra aplicación es la turbina de gas LM2500 de General Electric que provee la potencia mecánica para cogeneración y muchas otras aplicaciones.

Otra aplicación o variación interesante de la cogeneración involucra el uso de aire comprimido para distribuir potencia hacia las áreas urbanas. También era empleada como una fuente de potencia, ya que varias ciudades al final de la primera mitad del siglo XIX tenían sistemas de compañías suministradoras de aire comprimido, como en el caso de la de París, que es tal vez el caso más representativo. Por ejemplo, simples motores a base de aire podían ser instalados para accionar una gran variedad de equipo. Se tiene conocimiento de que al menos una compañía textil utilizaba la salida de aire de sus motores de la máquina de hilar para dar ventilación a los operadores, ya que la expansión del aire que pasaba a través del motor suministraba algunos grados de frío.