Feria nacional de Clubes de Ciencia

Feria nacional de Clubes de Ciencia.
Liceo Nº1
“En busca de la soberanía energética”
Categoría: Chajá
Área: Social
Departamento: Tacuarembó.
Año: 2007
Resumen.
En nuestro trabajo planteamos la posibilidad de utilizar los residuos forestales, los cuales
están disponibles en abundancia en la zona de influencia de Tacuarembó para generar energía de
forma rentable. Motivados por la situación actual de Uruguay de déficit energético; pero sobre
todo por las consecuencias que ya estamos viviendo sobre el calentamiento global por el uso de
combustibles fósiles para generación de energía como en las Centrales Batlle y La Tablada; los
cambios que están sucediendo en todo el mundo debido a este fenómeno, y la necesidad y
responsabilidad que tenemos de encontrar nuevas energías renovables que no contribuyan a
dicho efecto. Teniendo en cuenta estos dos puntos encontramos un recurso renovable que
propende el desarrollo local, dentro del Mecanismo de Desarrollo Limpio del Protocolo de
Kyoto. Utilizando este tipo de energía obtenida a partir de los residuos forestales lograríamos
acercarnos a la soberanía energética, dejaríamos de usar otros tipos de energía no renovables,
que son costosas y contribuyen al cambio climático.
Introducción
Sensibilizados por la situación actual del mundo, viviendo los cambios que ya están
sucediendo, y temiendo más aún los que vendrán decidimos analizar los recursos que nos
rodean, intentamos buscar una solución a un problema diario, como el de la crisis energética.
Al mundo no se le están agotando las fuentes de energía y materias primas no renovables
que se comercializan, pero si están adquiriendo caracteres preocupantes los efectos relacionados
con su extracción y consumo. En el caso de los combustibles fósiles, el verdadero problema no
es su posible escasez, sino las consecuencias ambientales de su uso, en particular la
contaminación del aire y las emisiones de dióxido de carbono (CO2).
La contaminación del medio ambiente se ha ido agravando hasta adquirir enormes
proporciones en cuanto a intensidad y extensión, se inició con aglomeraciones humanas en las
ciudades, se intensificó con el desarrollo industrial y posteriormente con la explosión
demográfica. Todo proceso de crecimiento económico involucra un aumento de la actividad
Industrial y ésta a su vez conlleva a un mayor uso energético. Cuando estos parámetros marchan
en forma aislada, sin ningún control, conducen a un desarrollo económico con devastadoras
consecuencias para el medio ambiente.
Se ha establecido en el Protocolo de Kyoto consideraciones del cambio climático;
“investigación, promoción, desarrollo y aumento del uso de formas Nuevas y renovables de
energía, de tecnologías de secuestro del Dióxido de carbono y de tecnologías avanzadas y
novedosas que sean Ecológicamente racionales”
Uruguay ha avanzado en la creación de normas sobre cambio climático, principalmente
ratificando el Protocolo de Kyoto el 5 de Febrero de 2001. Dicha Convención establece que
"…las partes deberían tomar medidas de precaución para prever, prevenir o reducir al mínimo
las causas del cambio climático y mitigar sus efectos adversos…"
De acuerdo al Inventario Nacional de GEI (Gases con Efecto Invernadero, o sea aquellos
gases que causan la polución y el calentamiento de la atmósfera) de Uruguay (MVOTMA
2001), la mayor parte de las emisiones de dióxido de carbono, que contaminan al ambiente en
nuestro país, provienen de las actividades del sector energético. A su vez, el sector cambio en el
uso de la tierra y la silvicultura capturó más del 66% de las emisiones de dióxido de carbono del
sector energético y procesos industriales.
El PK ha sido el primer acercamiento para poder llevar a cabo medidas de mitigación del
cambio climático, aspirando a promover el desarrollo sustentable, la eficiencia energética, la
utilización de energía renovable y el aumento de los sumideros y reservorios de carbono.
El desarrollo forestal en Uruguay
El desarrollo de la forestación promovido por la Ley 15939, durante los últimos
años hizo que en Uruguay exista una mayor captura de dióxido de carbono en el balance
nacional de GEI. Dicha masa forestal además de aumentar el reservorio de carbono en
forma sustentable, generará una cantidad considerable de residuos de manejo y de la
industria que actualmente no son utilizados.
Principalmente la biomasa forestal juega un doble rol en la mitigación de GEI en
relación a los objetivos de la CMNUCC, como fuente de energía sustitutiva de
combustibles fósiles y como reservorio de carbono en el largo plazo (IEA 1998).
Existen diversos obstáculos para el aprovechamiento de residuos forestales como fuente
de energía ya que estos están generalmente más dispersos que los combustibles fósiles,
incrementando los costos (cosecha y transporte). Sin embargo, las opciones modernas
de transformación de energía tienen el potencial de generar empleo e ingresos
adicionales en las zonas rurales, y lo que es aún más significativo, incrementar la
autosuficiencia energética del país (IEA, 1998). Además de generar residuos
aprovechables, la forestación genera productos de larga vida útil que pueden: (i)
sustituir productos intensivos en el uso de energía como el hierro o cemento; (ii)
aumentar el stock de carbono al aumentar el uso de dichos productos; (iii) ser utilizados
como fuente de energía al final de su vida útil.
Distribución de la forestación en Uruguay (Fuente: Dirección Forestal, MGAP).
Como se desprende de la Figura, el departamento de Tacuarembó y sus ciudades
aledañas, se encuentran en una región con un gran desarrollo forestal por lo que el
aprovechamiento de los desechos de esta actividad es viable, dejando a nuestra región
en condiciones ventajosas para el aprovechamiento de los mismos y la producción
sustentable de energías limpias.
La forestación existente manejada de manera de obtener un flujo de productos
forestales sustentable, es probable que contenga menos carbono que los bosques
protegidos como reservorio de carbono. Sin embargo, el desplazamiento sostenido del
uso de combustibles fósiles repetidamente, ofrece beneficios netos en el correr del
tiempo, combinando el uso del suelo para una actividad económica como lo es la
forestación con la producción de energía limpia.
Los lineamientos del Protocolo de Kyoto relacionados con proyectos forestales
podrían llegar a ser otro incentivo para mantener el stock de carbono presente en las
masas forestales del país y a su vez suministrar una fuente continua de energía
sustitutiva de combustibles fósiles para el futuro. La utilización de residuos forestales
permitirá contribuir al desarrollo sustentable de la región, generar empleo, incorporar
tecnologías limpias y eficientes, reducir emisiones de gases de efecto invernadero,
aumentar la autosuficiencia energética del país.
Las Energías Renovables
Se conocen como Energías Renovables aquellas que se producen de forma continua
y que son inagotables a escala humana. Son además, fuentes de abastecimiento
energético respetuosas con el medio ambiente.
Existen diferentes fuentes de energía renovables, dependiendo de los recursos
naturales utilizados para la generación de energía.
Protocolo de Kyoto.
El objetivo del Protocolo de Kioto es conseguir reducir un 5,2% las emisiones de
gases de efecto invernadero globales sobre los niveles de 1990 para el periodo 20082012. Este es el único mecanismo internacional para empezar a hacer frente al cambio
climático y minimizar sus impactos. Para ello contiene objetivos legalmente
obligatorios para que los países industrializados reducan las emisiones de los 6 gases de
efecto invernadero de origen humano como dióxido de carbono (CO2), metano (CH4) y
óxido nitroso (N2O), además de tres gases industriales fluorados: hidrofluorocarbonos
(HFC), perfluorocarbonos (PFC) y hexafluoruro de azufre (SF6).
FUENTE DE INFORMACION: http://archivo.greenpeace.org/Clima/Prokioto.htm
Experiencias en el Mundo
En el mundo existen diversas experiencias que demuestran la factibilidad de realización
de proyectos de generación de energía a partir de residuos forestales.
Ejemplo: ALEMANIA:(Altenstadt-Alta Baviera)
1. CENTRAL DE BIOMASA - Producción de energía 80.000 megavatios
anual(35Megavatio/hora) de electricidad.
2. Cantidad de operarios = 20 empleados + 1 Gerente.
3. Usuarios = 27.000 hogares tamaño medio
4. Fecha de inicio de producción : Setiembre de 1.999
5. Materia prima :80.000 toneladas /año(85% de RESIDUO de madera +15% de
Heno o pasto)
6. Cenizas: se usa como abono industrial y en la construcción por ejemplo: para
losas alivianadas.
7. Futuro de ESTAS CENTRALES DE BIOMASA: Proyectan colocar 50 centrales
en toda Alemania.
8. Fuente de información: revista NEW WORLD 4/99
Ejemplo España:
1. Lugar: Ayuntamiento de Cuellar(SEGOVIA)
2. Habitantes: 9.200 hab.
3. Fecha: 5/7/2000
4. Inversión: U$U:1.152.941(El Ayuntamiento :Gestiona la Planta de BIOMASA,
paga el combustible, cobra la energía a los usuarios y devuelve la inversión a 20
años)
5. Beneficio para los Usuarios: Baja del 10% en el monto que pagaban con la
anterior fuente de ENERGIA(hoy tienen electricidad y calefacción cada
vivienda )
6. Materia prima: 14.000 Ha. De monte comunitaria
7. Deposito: 30tn de biomasa(corteza de pino y cáscara de piña).
NOTA: Si los Españoles generan Electricidad y calefacción con 14.000ha. de monte
para 9.200 habitantes . Cuanto tendríamos que Generar nosotros con 100000 ha en
el área de influencia de Tacuarembo?
FUENTE DE INFORMACION: www.habitat.aq.upm.es
Ejemplo Chile
Planta Termoeléctrica .Lugar: CONSTITUCION LA LAJA
Potencia instalada: 9.200kW 9.200KW .Generación media anual 56GWh 51GWh .
Suministro desecho madera .160.000m3/año 130.000m3/año
Fecha de Inicio: abril 1.995 Agosto de 1.995
Fuente de información: www.fao.org
Planteo de Hipótesis - Identificación del problema
1) Necesidad de fuentes de energía alternativas con el fin de cumplir con los objetivos
de la Convención Marco da las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático
(CMNUCC) y el Protocolo de Kyoto (PK).
2) Necesidad de identificar proyectos de bioenergía que participen en el Mecanismo de
Desarrollo Limpio (MDL), que permitan la comercialización de créditos de carbono
entre países desarrollados y en vías de desarrollo.
3) Existe una clara dependencia del país de fuentes de energía no renovable (petróleo y
gas natural), que no han sido sustituidas en forma total por energía hidroeléctrica y
que actualmente se encuentran en situación de crisis dentro de la región.
4) Quema de residuos forestales (energía renovable en forma de leña) se realiza en
forma ineficiente.
5) Existencia de importante volumen de residuos forestales no comercializables que
generan un impacto ambiental negativo.
Objetivo general
Estudiar la viabilidad económica que tendría la instalación de una planta generadora de
energía a partir de residuos forestales en Tacuarebó.
Objetivos específicos
1) Estimar las cantidades de residuos forestales que tenemos en el área de
influencia de Tacuarembó.
2) Estimar el potencial energéticoque lograríamos con las cantidades de residuos
que tenemos.
3) Estimar los beneficios de la utilización de residuos y los daños ambientales
evitados.
4) Determinar la cantidad de perdonas que trabajarían en la planta.
5) Determinar la ganancia líquida que tendríamos por mes.
Metodología.
La investigación para el logro de los objetivos utilizara los siguientes métodos y
técnicas:
Recopilar información necesaria
para estudiar la viabilidad económica para el
funcionamiento de una planta generadora de energía.
Resultados.
Resumen de los volúmenes de biomasa en el área de influencia de Tacuarembó
Tipo de Residuos
(m3) o
toneladas
Residuos industriales
Madera de
plantaciones
2,000,000
6,000,000
Residuos Industriales: Residuos provenientes del procesamiento de la forestación
(Fuente Colonvade)
Madera de plantaciones: Se refiere a madera (leña) que no tiene destino a la industria de
la madera (papel, tablas, etc.) y que actualmente se utiliza para calefacción domestica.
Estimación del potencial energético de los residuos estimados en el área
de Tacuarembó.
De acuerdo al planteo inicial se recurrió a la ayuda de expertos para la estimación del
potencial energético. Se enviaron los datos a la Ing. Agr. (Dra.) Isabel Loza-Balbuena
de la Cantebury University de Nueva Zelanda. Las estimaciones se plantean en la
siguiente tabla:
Tipo de residuo
Toneladas
MW Potenciales
MW/Hora
Residuos industriales
Madera de
plantaciones
2,000,000
1,009,3750
168.23
6,000,000
3,028,125
504.69
Estimación de costos de funcionamiento de una planta generadora de
energía a partir de residuos forestales.
La planta funcionaría por medio de calderas que a partir de la quema de residuos
forestales generan vapor de agua, para luego transformarlo en energía, con un
procedimiento similar a lo que sucede en una represa hidroeléctrica.
Un caldera de este tipo produciría 44 toneladas de vapor por hora, con un costo de
US$ 8 la tonelada de vapor. Se generaría 31680 toneladas mensualmente. Esto generaría
un costo de US$253440 aproximadamente para mantenerla funcionando. Vendiéndole a
UTE solamente 10MW/H tal como lo dice su licitación, obtendríamos U$S 90 por
MW/H, U$S21600 por día, y U$S648000 por mes.
Con 24 obreros de planta, 3 electricistas, 3 mecánicos, 1 foguista, 1 gerente, 1
contador y una secretaria, tendríamos un gasto en personal de U$S 22251. (Incluido
cuota mutual, BPS y Seguro.)
Por lo tanto mensualmente nos quedaría una ganancia líquida de U$S 372309
mensualmente, aproximadamente.
Adjuntamos el siguiente fragmento de un artículo publicado en el diario La
República.
“A un costo de U$S 200 mil diarios, se encendió la sexta unidad de la central Batlle. En
los próximos días, activarían la quinta unidad.”
http://www.larepublica.com.uy/lr3/larepublica/2006/01/05/politica/199113/la-uteactivo-la-central-batlle-para-no-perder-reserva-hidrica/
Por lo tanto sabemos que lo que gastaría la caldera en un mes es lo que gasta una
unidad de la Central Batlle a diario.
Conclusiones:
Luego de haber realizado todos los cálculos necesarios, tales como el costo de
personal, de funcionamiento, y de mantenimiento pudimos concluir que se obtendrían
U$S 373602 de ganancias, debido a que UTE nos compra solamente 10MW/H, a un
precio de U$S 90 cada MW/H.
En épocas de crisis energéticas podríamos aumentar las ganancias, (debido que
UTE en lugar de comprarnos 10MW/H nos compararía 20MW/H), a U$S 1043202.
Observando estos datos, concluimos que sería viable instalar una planta
generadora de energía a partir de residuos forestales en Tacuarembó.
Nos acercaríamos a una soberanía energética,
tendríamos, sobre todo una
estabilidad energética importante, ya que la materia prima esta y no tendríamos
problemas en acceder a ella, pero sobre todo, estaríamos usando una energía limpia que
no contamine nuestro ambiente.
Bibliografía:

Dirección Forestal, MGAP

http://archivo.greenpeace.org/Clima/Prokioto.htm

www.habitat.aq.upm.es

www.fao.org

http://www.larepublica.com.uy/lr3/larepublica/2006/01/05/politica/199113/laute-activo-la-central-batlle-para-no-perder-reserva-hidrica/
Agradecimientos:
o Sr. Leonardo Ríos (Ingeniero Químico, Frigorífico Tacuarembó)
o Sr. Hugo Quay (Fuguista, Frigorífico Tacuarembó)
o Sr. Luis Llanes (Encargado de personal)
o Personal UTE Tacuarembó.
o Gerente Nuevo Banco Comercial Tacuarembó.
o Sra. Isabel Loza-Balbuena (Ingeniera Agrónoma, Cantebury University
de Nueva Zelanda.)
o Sr. Pablo Almeida (Profesor de Química, Liceo Nº1)
o Sr. Bernardo Freitas (Ingeniero Agrônomo, Forestal Oriental)
o Personal de Colonvade.
o Sr. Washinton Perez, BPS.
o Sra. Nelsi Alvarez (Gerenta BSE Tbó)
o Sr. Ricardo Barreto.
o Personal Ministério de Trabajo y Seguridad Social, Tbó.
o Personal Subgerencia UTE Grandes Clientes, Mdeo.
o José Botaza. (UTE Tbó)
o Nestor Pochelu (UTE Tbó)