Diapositiva 1

Ing. Mariela Beljansky
GRUPO ENERGÍA Y AMBIENTE
FACULTAD DE INGENIERÍA UBA
[email protected]



¿Qué tipo y cantidad de biomasa se encuentra
disponible?
¿Pueden ser provistas y producidas en forma
sustentable en el largo plazo, tanto desde el
punto de vista ambiental como social?
¿Qué tipo de tecnologías hay disponibles y
cómo las elijo?
¿Qué tipo y cantidad de
biomasa se encuentra
disponible?
Composición fisico-química, % de
humedad, poderes caloríficos y
granulometría.
Cuánto y cuándo
Forestales
Agrícolas
Cría de ganado (sector Pecuario)
Cría de ganado (sector Pecuario),
Foresto - Agroindustriales
Clasificación de la Biomasa
SECA
Biomasa
RESIDUAL
Agrícola
Cultivos
herbáceos
De la agroindustria o de la
industria de la madera
HUMEDA
Cultivos
ENERGÉTICOS
Forestal
Podas y
raleos
Efluentes industriales con
carga orgánica
aguas residuales
Plantaciones cuya finalidad es la
producción de calor o electricidad o
de biocombustibles
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Biomasa como combustible.
Poder calorífico inferior PCI combustibles fósiles
Gas natural
8.300
kCal/m3
Gasoil
10.200
kCal/kg
Fuel oil
9.800
kCal/kg
PCI de algunos combustibles biomásicos en base seca
Maíz Macho
3.900
kCal/kg
Chala de Maíz
3.770
kCal/kg
Chip de madera
4.000
kCal/kg
Aserrín
4.000
kCal/kg
Aserrín húmedo
1.800
kCal/kg
Cáscara de maní
3.700
kCal/kg
Cáscara de girasol
3.900
kCal/kg
Cáscara de arroz
2.300
kCal/kg
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Tipos de residuos orgánicos
Volumen de Biogás
[m3/kgMateria
Orgánica]
Desechos agroindustriales agrícolas: cervecerías,
fabricantes de jugos y extractos de frutas, aceites
0,42 - 0,50
Residuos de mataderos y procesadoras de pescado
0,34 - 0,71
Residuos “verdes” de jardinería y agrícolas
0,35 - 0,46
Residuos alimenticios y piensos
0,32 - 0,80
Residuos orgánicos domésticos
0,40 - 0,58
Residuos de separadores de grasa (gastronomía, restaurantes)
0,70 - 1,30
Purines agrícolas (estiércol de cerdo, de ganado)
0,22 - 0,55
Gallinaza (estiércol de aves, pollos , patos etc.)
0,65 - 0,70
¿Pueden ser provistas y producidas en
forma sustentable en el largo plazo, tanto
desde el punto de vista ambiental como
social?

Residuos

Plantaciones
energéticas
Posibilidad de estandarizar
Disponibilidad en el área de influencia
Propios o de terceros
Transporte y acopio
¿Qué tipo de tecnologías
hay disponibles y cómo las
elijo?
Procesos involucrados
Requerimientos térmicos de la industria
Costos de inversión y de producción
Rendimientos
Posibles ingresos
10
1
1

El contenido de agua presente en el
recurso de biomasa.

Tipo de aplicación: transporte, energía
térmica y/o energía eléctrica.
Tecnología y rendimientos
Proceso
Termoquímico
(no biológico)
Tecnología
Combustión
(exceso de aire)
Calor
Energía Eléctrica
Seca
65-95%
Gasificación
(aire parcial)
Gas de Síntesis,
Gas Pobre
Seca
65-75%
Carbón Vegetal
Aceite de Pirolisis
Brea Vegetal
Seca
30-90%
Fermentación
Alcohólica
Etanol
Seca /
Húmeda
Esterificación
Biodiesel
(Metiléster)
Seca /
Húmeda
Biogás (Metano)
Seca /
Húmeda
Pirolisis
(sin aire)
Bioquímico
(biológico)
Producto Obtenido Tipo Biomasa Rendimiento
Digestión
Anaeróbica
20-35%
Tecnología
Producción de Biogás
por digestión
anaeróbica
Producción de gas de
vertedero
Potencia Típica
Eficiencia Neta (PCI)
Estado Actual y Desarrollo
Hasta varios MW
10-15% eléctrica
(generación
electricidad in situ)
Tecnología bien conocida y establecida.
Se emplea ampliamente en Europa con
desechos orgánicos húmedos y aguas
de desperdicio. En menor grado es
utilizado con desechos heterogéneos
húmedos como desechos domésticos
orgánicos.
Generalmente varios
cientos de kW
10-15% eléctrica
(generación
electricidad in situ)
Es una opción para mitigar Gases de
Efecto
Invernadero.
Ampliamente
utilizada como política de tratamiento
de residuos en varios países.
100 kW-1 MW
Cogeneración
1-20 MW
Combustión para
generación de
electricidad
20- más de 100 MW
60-90% (rendimiento Los motores Stirling, motores vapor a
total:
tornillo, motores de vapor, y ciclo
térmico+eléctrico)
orgánico de Rankine (COR) son
procesos
en
desarrollo
para
80-90% (rendimiento aplicaciones en pequeña escala entre
10 kW y 1 MW. Las turbinas de vapor de
total:
1-10 MW son tecnologías ampliamente
térmico+eléctrico)
difundidas.
20-40% (eléctrico)
Tecnología
ampliamente
utilizada,
especialmente
en
Escandinavia
y
Norteamérica;
varios
conceptos
avanzados que utilizan tecnología de
lecho fluido de eficiencia alta, de bajos
costos y alta flexibilidad.
Tecnología
Co-combustión de
biomasa con
carbón
Gasificación para
cogeneración
empleando
motores de gas
Gasificación de
biomasa para ciclos
combinados
(BIG/CC)
Potencia Típica
Eficiencia Neta (PCI) Estado Actual y Desarrollo
Típicamente 100
MW en centrales
existentes de
carbón. Mayor a
100 MW para
nuevas plantas.
Tecnología ampliamente utilizada
en varios países, principalmente
con
combustión
directa
de
combustibles limpios derivados
de la biomasa. Con biomasa más
30-40% (eléctrico)
contaminada y/o más difícil de
moler
puede
ser
cocombustionado
indirectamente,
por ejemplo, utilizando procesos
de gasificación.
100 kW – 1 MW
Existen varios sistemas en el
15-30% (eléctrico) mercado, pero no son de uso
60-80% (total)
masivo debido a los altos costos
y calidad del combustible.
30-200 MW
La fase de la demostración para
potencia 5-10 MW superadas. El
40-50% (o superior; rápido desarrollo de los años ‘90
eléctrica)
se estancó. Primeros proyectos
demostraron
ser
de
capital
intensivo.
Dependiendo del tipo de recurso, de su contenido
de humedad y del rendimiento de la unidad de
generación se requiere usualmente entre 0,75 y 1,2
toneladas de biomasa para producir 1 MWh
generación de electricidad
COMBUSTIBLE
PROCESO
ELECTRICIDAD
[W (trabajo-Power)]
E=W / C x 100
generación de vapor
COMBUSTIBLE
PROCESO
VAPOR
[Q (Calor-Vapor)]
Q=Q / C x 100
En un sistema CHP, los flujos de energía de interés son:
W (Trabajo – Power)
C (Flujo de Calor –
Combustible)
CHP - Cogeneración
Q (Calor- Vapor)
CHP=(W+Q )/ C x 100
Determinación de la demanda
Térmica
No siempre todo el
vapor
puede
ser
cubierto por procesos
de cogeneración.
Rendimientos eléctricos: 26-36%
Rendimientos térmicos: 50-52%
Rendimientos del conjunto: 76-88%.
Depende del aprovechamiento de
todo el flujo de calor residual
Si la condensación es en el proceso, la
producción de la industria puede afecta el
proyecto energético.
Conclusiones:
Unidades típicas en base a la disponibilidad de biocuencas y
aprovechamiento de residuos concentrados es de 5, 10 y
hasta 30 MW.
Descarga líneas, disminuye pérdidas en el sistema de
transmisión, aumenta confiabilidad.
Desarrollo tecnologías de biodigestión nacionales
producidas
ad-hoc
para
tratar
un
recurso
determinado.
Desarrollo tecnologías para aprovechar biomasa seca
empleando vapor. Argentina cuenta con fabricación
de calderas y con capacidades para desarrollar
calderas de biomasa para diferentes tipos.
Ing. Mariela Beljansky
[email protected]
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