ponencia mariela beljansky - tecnologías para generación de
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¿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?
Composición fisico-química, % de
humedad, poderes caloríficos y
granulometría.
Cuánto y cuándo
¿Qué tipo y cantidad de
biomasa se encuentra
disponible?
Cría de ganado (sector Pecuario),
Forestales
Agrícolas
Cría de ganado (sector Pecuario)
Foresto - Agroindustriales
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Clasificación de la Biomasa
Biomasa RESIDUAL
Cultivos ENERGÉTICOS
SECA
HUMEDA
Forestal
De la agroindustria o de la industria de la madera
Agrícola
Podas y raleos
Cultivos herbáceos
Efluentes industriales con carga orgánica aguas residuales
Plantaciones cuya finalidad es la producción de calor o electricidad o de biocombustibles
Poder calorífico inferior PCI combustibles fósiles
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Biomasa como combustible.
Gas natural 8.300 kCal/m3
Gasoil 10.200 kCal/kg
Fuel oil 9.800 kCal/kg
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
PCI de algunos combustibles biomásicos en base seca
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?
Posibilidad de estandarizar
Disponibilidad en el área de influencia
Propios o de terceros
Transporte y acopio
Residuos Plantaciones energéticas
¿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
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El contenido de agua presente en el recurso de biomasa.
Tipo de aplicación: transporte, energía térmica y/o energía eléctrica.
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Proceso Tecnología Producto Obtenido Tipo Biomasa Rendimiento
Termoquímico
(no biológico)
Combustión
(exceso de aire)
Calor
Energía Eléctrica Seca 65-95%
Gasificación
(aire parcial)
Gas de Síntesis,
Gas Pobre Seca 65-75%
Pirolisis
(sin aire)
Carbón Vegetal
Aceite de Pirolisis
Brea Vegetal
Seca 30-90%
Bioquímico
(biológico)
Fermentación
Alcohólica Etanol
Seca /
Húmeda
Esterificación Biodiesel
(Metiléster)
Seca /
Húmeda
Digestión
Anaeróbica Biogás (Metano)
Seca /
Húmeda 20-35%
Tecnología y rendimientos
Tecnología Potencia Típica Eficiencia Neta (PCI) Estado Actual y Desarrollo
Producción de Biogás
por digestión
anaeróbica
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.
Producción de gas de
vertedero
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.
Cogeneración
100 kW-1 MW
60-90% (rendimiento
total:
térmico+eléctrico)
Los motores Stirling, motores vapor a
tornillo, motores de vapor, y ciclo
orgánico de Rankine (COR) son
procesos en desarrollo para
aplicaciones en pequeña escala entre
10 kW y 1 MW. Las turbinas de vapor de
1-10 MW son tecnologías ampliamente
difundidas.
1-20 MW
80-90% (rendimiento
total:
térmico+eléctrico)
Combustión para
generación de
electricidad
20- más de 100 MW 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 Potencia Típica Eficiencia Neta (PCI) Estado Actual y Desarrollo
Co-combustión de
biomasa con
carbón
Típicamente 100
MW en centrales
existentes de
carbón. Mayor a
100 MW para
nuevas plantas.
30-40% (eléctrico)
Tecnología ampliamente utilizada
en varios países, principalmente
con combustión directa de
combustibles limpios derivados
de la biomasa. Con biomasa más
contaminada y/o más difícil de
moler puede ser co-
combustionado indirectamente,
por ejemplo, utilizando procesos
de gasificación.
Gasificación para
cogeneración
empleando
motores de gas
100 kW – 1 MW 15-30% (eléctrico)
60-80% (total)
Existen varios sistemas en el
mercado, pero no son de uso
masivo debido a los altos costos
y calidad del combustible.
Gasificación de
biomasa para ciclos
combinados
(BIG/CC)
30-200 MW 40-50% (o superior;
eléctrica)
La fase de la demostración para
potencia 5-10 MW superadas. El
rápido desarrollo de los años ‘90
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
PROCESO COMBUSTIBLE ELECTRICIDAD
[W (trabajo-Power)]
E=W / C x 100
generación de vapor
PROCESO COMBUSTIBLE VAPOR
[Q (Calor-Vapor)]
Q=Q / C x 100
En un sistema CHP, los flujos de energía de interés son:
C (Flujo de Calor – Combustible) CHP - Cogeneración
W (Trabajo – Power)
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.
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.
Conclusiones:
Ing. Mariela Beljansky [email protected]