Presentación Producción de energía a partir de biomasa

Presentación
Producción de energía a partir de biomasa
“SEMINARIO ENERGIAS ALTERNATIVAS
DE CORDOBA”
PRODUCCIÓN DE
ENERGÍA A PARTIR DE
BIOMASA
Ing. Mirta Susana Roitman
 Ing. César Martinelli
 Dr. Carlos Ramiro Rodriguez
BIOMASA COMO FUENTE DE
ENERGÍA
•Dentro de las fuentes de energía sustentabes es
importante la bioenergía.
• La bioenergía que define a los sistemas de
generación de energía a partir de biomasa
(combustible no fósil).
PROCESO DE GENERACIÓN DE BIOMASA
En el contexto
energético, la biomasa
puede considerarse
como la materia
orgánica originada en
un proceso biológico,
espontáneo o
provocado, utilizable
como fuente de
energía.
• El término biomasa alude a la energía solar, convertida en materia orgánica
por la vegetación, que se puede recuperar por combustión directa o
transformando esa materia en otros combustibles, como alcohol, metanol,
aceite, biodiesel, biocarburantes, biogás, etc.
CONVERSIÓN EN ENERGÍA
•La combustión de biomasa aprovecha el carbono que hay en la atmósfera y no el que
se extrae del subsuelo, por lo tanto no contribuye al efecto invernadero.
• Este tipo de energía renovable es perfectamente aplicable a las calderas, permitiendo
ahorros de más de un 50% con respecto a los combustibles tradicionales.
POTENCIAL ENERGÉTICO A PARTIR DE LA BIOMASA
Existe un enorme potencial energético derivado de la biomasa, siempre que se
potencie desde los poderes públicos, puesto que las compañías eléctricas locales
aún no hacen uso de la biomasa para generación., aunque si lo hacen
emprendimientos privadas
Considerando que la energía proveniente de la biomasa ya tiene una contribución
importante en el balance energético nacional y siendo Argentina un gran
productor agropecuario, el potencial dendroenergético total es muy significativo,
por ello resulta primordial que el país considere la dendroenergía en su estrategia
energética, y para ello es necesario conocer claramente ese potencial.
La necesidad de cuantificación y localización de los recursos bioenergéticos, llevó
a la determinación de la disponibilidad de biomasa en la Argentina mediante la
aplicación del programa de Análisis del Balance de Energía derivada de Biomasa
en Argentina – Wisdom Argentina – FAO, Departamento Forestal –
Dendroenergía – Mayo 2009.
(La dendroenergía es la energía producida tras la combustión de combustibles de
madera como leña, carbón vegetal, pelets, briquetas, etc.)
DISTRIBUCIÓN NACIONAL DE BIOMASA
Síntesis Nacional del balance oferta/demanda
Contabiliza el
saldo
disponible
para energía,
en particular
la relación
entre el
consumo y la
oferta
potencial.
Análisis del Balance de Energía derivada de Biomasa en Argentina - WISDOM Argentina -
Abastecimiento y tipos de BIOCOMBUSTIBLES
Adaptado de: TUB, Terminología Unificada sobre Bioenergía, [FAO. 2004a].
Esquema de los procesos generados a partir
de la BIOMASA
MARCO LEGAL

La Ley 26.190 (2006) impulsó el “Régimen de
Fomento Nacional para el uso de fuentes renovables
de energía destinadas a la generación eléctrica”.

Estableció que en el plazo de 10 años, el 8% del
consumo eléctrico tiene que ser abastecido a partir de
fuentes de energías renovables.
PROYECTOS ADJUDICADOS

ENARSA adjudicó a través del “GENREN I”
32 Proyectos por 895 MW:
1 MW satisface la demanda de 250 hogares
17 Eólicos = 754 MW
4 de Generación con Biocombustibles = 110 MW
6 de Energía Solar Fotovoltaica = 20 MW
5 de Pequeñas Hidroeléctricas = 11 MW
PROYECTOS EN PROCESO DE ADJUDICACIÓN
Programa “GENREN II” por 565 MW:
Eólica: 200 MW
Térmica c/Biodiesel: 100 MW
Solar Térmica: 25 MW
Biogás: 20 MW
Residuos Urbanos: 120 MW
Biomasa: 100 MW
POTENCIAL DE BIOMASA FORESTAL
• El País produce 6 millones de toneladas/año de
residuos forestales que actualmente se queman.
• El 80%, es decir 4,8 millones de toneladas/año de
desperdicios, se podría utilizar para generar energía.
• Las Centrales Eléctricas se podrían ubicar en las
mismas zonas forestales donde se producen los
desperdicios y que actualmente son zonas con algunos
inconvenientes en la calidad del servicio eléctrico.
VALOR ECONÓMICO

3,5 Tn de Residuos Forestales = 1 Tn de Petróleo.

4,8 millones de Tn/año de Residuos Forestales = 1,37
millones de Tn/año de Petróleo.

1,37 Millones de Tn/año de Petróleo = 10 millones de
Barriles de Petróleo/año
10 millones de Barriles de Petróleo x 85
U$S/Barril
Valor del Residuo = 850 millones U$S/año
PROYECTO PROBIOMASA
Objetivo: incrementar la producción de energía derivada de biomasa a
nivel local, provincial y nacional para asegurar a la sociedad un
creciente suministro de energía renovable, limpia, confiable y
competitiva mientras se abren nuevas oportunidades para el desarrollo
del sector agropecuario, forestal y agroindustrial del país.
• Etapa Inicial del Proyecto: 2012-2015
• Incorpora 200MW eléctricos y 200 MW térmicos
• Aumento de biomasa : 12 millones de Tn
• Incremento de energía : 3,5 % al 10 % de la oferta
• Inversiones: $ 3.500 millones
• Nuevos puestos de trabajo: 20.000
• Ahorro anual: $ 9.200 millones en importación de petróleo
• Disminución de emisiones de CO2 : 9,5 millones de Tn
anuales
ELECTRICIDAD E HIDRÓGENO A PARTIR DE BIOMASA
• Determinar la cantidad total de hidrógeno y electricidad derivados
de biomasa que podrían producirse en las cinco regiones geográficas
de la República Argentina.
• Calcular la reducción de las emisiones de GEI (CO2), resultante de
la sustitución del uso de combustibles fósiles por hidrógeno
obtenido a partir de biomasa lignocelulósica.
• Calcular el porcentaje del consumo actual de nafta y electricidad
que pueden remplazarse mediante el uso de hidrógeno y
electricidad derivados de la biomasa.
BENEFICIOS -MOTIVACIÓN

Desarrollo
ambiente.
de
energías
amigables
con
el

Reducción de emisiones de gases de efecto
invernadero.

Diversificación de la Matriz Energética.

Promoción de las economías regionales.

Agregado de valor a las materias primas.

Desarrollo de la industria nacional.
INVENTARIO DE BIOMASA
• La biomasa lignocelulósica se encuentra heterogéneamente distribuida en el territorio nacional,
se cuantifica según las cinco regiones geográficas: Noroeste Argentino, Noreste Argentino, Cuyo,
Región Pampeana y Patagónica.
Regiones
Residuos
Forestales
Residuos de
Molienda
Residuos
Agrícolas
Residuos Totales de Biomasa
potencialmente utilizables
tons/año (DB)
tons/año (DB)
tons/year (DB)
tons/año (DB)
Noroeste
522.191,20
0,00
2.126.098,50
2.648.289,70
Noreste
342.043,00
1.002.580,30
3.140.950,50
Cuyo
1.796.327,20
831.247,90
0,00
166.231,70
997.479,60
Pampeana
98.536,70
46.907,00
208.273,40
353.717,10
Patagónica
286.711,50
10.765,00
0,00
297.476,50
Total
3.535.014,50
399.715,00
3.503.183,90
7.437.913,40
Residuos Indirectos de Biomasa
de origen agrícola y foresto –
industria potencialmente
utilizables para generación de
energía.
GENERACIÓN POTENCIAL DE ELECTRICIDAD
• CD: eficiencia 1,41 MWh/ton de biomasa seca.
• CCGI (ciclo combinado de gasif integrada): eficiencia 1,76 MWh/ton de biomasa seca.
Porcentaje
Potencial
Porcentaje de
Producción de
de
Producción de
Consumo de
Electricidad
Electricidad
Electricidad
Regiones
Electricidad
Electricidad Fósil
Sustituido
de CCGI
Sustituido
(CD)
(CCGI)
CD
MWh/año
MWh/año
(MWh)
%
%
Noroeste
3.734.088,48 6.571.995,72
8.242.000,00
45,31
79,74
Noreste
4.428.740,21 7.794.582,76
8.670.000,00
51,08
89,90
Cuyo
1.406.446,24 2.475.345,38
7.445.000,00
18,89
33,25
Pampeana
498.741,11
877.784,36
73.176.000,00
0,68
1,20
Patagónica
419.441,87
738.217,68
7.417.000,00
5,66
9,95
Total
10.487.457,89 18.457.925,89 103.162.000,00
Esquema de una central eléctrica de biomasa
Potencial de Hidrógeno obtenido a partir de biomasa para
transporte automotor
• Se puede producir Hidrógeno a partir de la biomasa de origen lignocelulósico
mediante una combinación de un proceso de pirólisis gaseosa y un chorro de vapor de
agua .
•Para calcular la cantidad de Hidrógeno obtenida a partir de la biomasa de origen
lignocelulósico se consideró una relación de 65,8 Kg H2 /Ton de biomasa seca (DB).
• La energía contenida en 1Kg de H2 es equivalente a la contenida en un galón de
combustible (aproximadamente 0,00378 m3).
• Se consideró además que la combustión de 1 L de nafta emite 2,4 gr. de CO2.
Utilizando las relaciones mencionadas, se calculó el porcentaje de gasolina (D) que
podría reemplazarse mediante el uso de H2 obtenido a partir de biomasa mediante la
siguiente relación:
D = H2 * η * 100/ G
η = coeficiente de eficiencia de energía mediante el reemplazo gasolina por H2
0,00378 m3/kg
G = gasolina utilizada en un año [m3/año]
Potencial de Hídrógeno obtenido a partir de biomasa para
transporte automotor
Regiones
Producción
Potencial
Hidrógeno
% de
Combustible
Consumo de
Reducción de
Combustible
reemplazado
Combustible
reemplazado
CO2
(G)
por H2/año
por H2 (D)
[kg/año]
[m 3/año]
%
[m 3/año]
[tons CO2/año]
Noroeste
174.257.462,26
523.174,00
126
658.693
1.580,86
Noreste
206.674.542,90
740.475,00
106
781.230
1.874,95
Cuyo
65.634.157,68
382.292,00
65
248.097
595,43
Pampeana
23.274.585,18
3.938.165,00
2
87.978
211,15
Patagónica
19.573.953,70
675.018,00
11
73.990
177,57
Total
489.414.701,72
6.259.124,00
1.849.987,57
4.439,97
Cantidad de gasolina que podría ser reemplazada por H2 en un año y la reducción de
CO2 que se obtiene por la sustitución indicada.
Potencial de Hídrógeno obtenido a partir de biomasa para
transporte automotor
Biomasa forestal residual en el Valle de Calamuchita,
Provincia de Córdoba
RELEVAMIENTO
20.000 Ha
500 Arboles/Ha
4.600 x 10³ m³ de madera
(aprox. 2.500 x 10³ Tn)
20 m³ por Ha/año (aprox
11 Tn/Ha/año)
Se procesan 225.000
Tn/año ( “en pie”)
“Residuos” 145.000
Tn/año (50 % Hum.)
Biomasa forestal residual en el Valle de Calamuchita,
Provincia de Córdoba
VALORACION
ENERGETICA
“Residuos” 145.000 Tn
(50 % humedad)
~ 36.000 Tep
~ 400.000 Mwh
Con efecto neutro en
generación de gases
de efecto invernadero
Biomasa forestal residual en el Valle de Calamuchita,
Provincia de Córdoba
ASPECTOS AMBIENTALES ADVERSOS
Punta fina y ramas ocupan caminos de escape o
áreas corta fuegos en los montes
Costaneros (sobrantes de cuadrar troncos) y la
corteza desechada en aserraderos se suma la
biomasa residual
Elementos de elevada combustibilidad en cercanía
a las zonas forestadas o zonas urbanas próximas
donde la propagación de un fuego incidental
puede tener características catastróficas
Biomasa forestal residual en el Valle de Calamuchita,
Provincia de Córdoba
APROVECHAMIENTO
Directo, no requiere procesos de carácter
termoquímico, biológico o extractivo
Se puede pelletizar optimizando costos de traslado
Pellets de tamaño uniforme permiten sistemas de
alimentación automática para uso industrial o
familiar
Biomasa forestal residual en el Valle de Calamuchita,
Provincia de Córdoba
CONSIDERACIONES FINALES
Cada hectárea de bosque puede neutralizar 10 Tn de CO2
al año
Para neutralizar el CO2 que emiten los países
industrializados se requeriría tres millones de km2
(superficie equivalente a las 2/3 partes de Argentina)
En nuestro país, hay aproximadamente 20 Millones de Ha
susceptible de ser forestada con bosque implantado
En Córdoba, podemos multiplicar por 15 la superficie
actualmente forestada con bosque implantado
Argentina ratificó el protocolo de Kioto el 13 de julio de
2001 Ley Nacional 25.438 participa del Art. 12 llamado
Mecanismo de Desarrollo Limpio (MDL)
CONCLUSIONES
• El impacto que puede producir el uso de biomasa en la producción de Hidrógeno para
el sector del transporte o el sector productor de energía eléctrica, está íntimamente
relacionado con la cantidad de biomasa residual, valor que fluctúa notablemente de
una región a otra en todo el territorio nacional, encontrándose regiones con abundantes
fuentes de residuos biomásicos que satisfacen la demanda zonal, como así también,
regiones altamente pobladas, y consecuentemente , de bajos recursos biomásicos.
• Con relación al transporte automotor, el potencial de generación de Hidrógeno a
partir de biomasa lignocelulósica es importante en las regiones NOA y NOE, que
abastecerían la demanda interna y podría, el remanente, ser aprovechado por otras
regiones que no disponen de una fuente importante para sustituir el consumo de
combustibles fósiles.
• Respecto de la energía eléctrica producida por fuentes biomásicas, se advierte que en
las regiones NOA y NOE, el porcentaje de sustitución de la electricidad de origen fósil,
varía entre el 45% y el 90%, según el método de generación empleado, lo que
representa una sustitución considerable. Esto trae aparejado ahorro de recursos fósiles,
que eventualmente pueden redirigirse a otros fines.
• La reducción de CO2 es significativa tanto en el parque automotor como en las
plantas de energía abastecidas por combustibles fósiles, resultando un beneficio
ambiental.
CONCLUSIONES

La biomasa forestal residual puede aprovecharse para la producción de energía
al igual que otros recursos orgánicos, ya sean de origen urbano, industrial o
animal con un impacto ambiental positivo y alto aprovechamiento energético.

La biomasa es un recurso renovable cuyo aprovechamiento contribuye a la
conservación del medio ambiente, permitiendo una gestión adecuada de
residuos agrícolas y forestales y una menor dependencia de fuentes de energías
fósiles.

Este recurso autóctono está distribuido por todo el planeta lo que permitiría
una producción energética descentralizada, fomentando el empleo, el desarrollo
rural y la valorización de residuos, reduciendo problemas de tratamiento,
gestión , además de reducir el riesgo de incendios.
Agradecimientos
Agradecemos el apoyo financiero del Programa de Financiamiento para
Proyectos de Investigación de la Secretaría de Ciencia y Técnica de la
Universidad Nacional de Córdoba y al programa de Desarrollo Empresario
que ejecutó la Agencia para el Desarrollo Económico de la provincia de
Córdoba, con recursos provenientes del BID-FOMIN.
Bibliografía
•Análisis del Balance de Energía derivada de Biomasa en Argentina –
Wisdom Argentina – FAO, Departamento Forestal – Dendroenergía –
Mayo 2009.
•Descripción, desarrollo y perspectivas de las energías renovables en la
Argentina y en el mundo. Secretaría de Energía de la Nación – Mayo 2004.
•Minnesota Biomass – Hydrogen and Electricity Generation Potencial –
National Renawable Energy Laboratory – Golden, Colorado. U.S.
Department of Energy – February 2005.
•RISSO PATRON A. (2006), Relevamiento Forestal.
•Secretaría de Energía, Refinación y Comercialización de Petróleo, Gas y
Derivados - Tablas Dinámicas.
MUCHAS GRACIAS