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EVALUACIÓN DEL POTENCIAL ENERGÉTICO DE LOS RESIDUOS DE LA CAÑA DE AZÚCAR EN EL PERÚ
MSC. ING MARCOANTONIO VÍCTOR ALAMO VIERA
INVESTIGADORES
• Mario Daniel Marcelo Aldana – [email protected]
Universidad de Piura, Departamento de Ingeniería Mecánico-Eléctrica. Laboratorio de Energía
• Waldir Antonio.Bizzo - [email protected]
Universidade Estadual de Campinas, Departamento de Ingeniería Mecánica
• Marcoantonio Víctor Alamo Viera – [email protected]
Universidad de Piura, Departamento de Ingeniería Mecánico-Eléctrica. Laboratorio de Energía
CONTENIDO DE LA PRESENTACIÓN
• RESUMEN • INTRODUCCIÓN • ENERGÍAS RENOVABLES EN EL PERÚ • POTENCIAL DE BIOMASA EN EL PERÚ • TECNOLOGÍAS PARA LA GENERACIÓN DE
ENERGÍA A PARTIR DE LA BIOMASA • AUTORIZACIONES Y RECONOCIMIENTOS • CONCLUSIONES
RESUMEN El alcance de este trabajo es realizar un análisis de factibilidad para la producción de energía a partir de derivados de la caña en el Perú.
• Los residuos de cosecha representan una parte significativa de la energía contenida en la caña de azúcar, pero se dejan en el campo, o peor aún; son quemados después de la cosecha.
•
Reseña histórica
• Hoy en día, el bagazo se quema en calderas y la energía producida se utiliza para generar vapor
Escenario actual
• Valor estimado del potencial de generación de electricidad a partir de residuos de caña de azúcar
• Métodos
Potencial de generación de electricidad
1. INTRODUCCIÓN Según el Banco Mundial, el Perú es un país en vías de desarrollo con una población de 31.38 millones de personas que ha destacado los últimos años en Latinoamérica y el Caribe por tener una tasa de crecimiento económico promedio de 5.9% los últimos años, en un entorno de baja inflación (2.9% en promedio). Aún existen 3 millones de peruanos que carecen de energía eléctrica y gastan en servicios de energía de baja calidad. Se prevé un desabastecimiento eléctrico debido a que la demanda de energía eléctrica aumenta con una tasa media actual de 7%.
En temas energéticos, se abastece principalmente de recursos naturales no renovables como el petróleo, que además es altamente contaminante, tanto en su uso como en su producción.
FUENTE 2013 2014 VAR. (%)
Energía Comercial (TJ)
Gas Natural + LGN (*) 695787 718972 3
Petróleo Crudo 132930 146479 10
Hidroenergía 100389 99899 -0.5
Carbón Mineral 5752 6175 7
Subtotal 934858 971525 4
Energía No Comercial (TJ)
Leña 81640 81313 -3
Bagazo 20405 21520 5
Bosta & Yareta 7990 7701 -4
Energía Solar (**) 1019 1052 3
Subtotal 111054 111586 0
TOTAL 1045912 1 083 111 4
66.4%
13.5%
9.2%
0.6% 7.5%
2.0%
0.7%
0.1%
ESTRUCTURA DE LA PRODUCCIÓN DE ENERGÍA PRIMARIA: 2014
Gas Natural + LGN (*) Petróleo Crudo Hidroenergía Carbon Mineral Leña Bagazo Bosta & Yareta Energía Solar (**)
FUENTE IMPORTACIONES EXPORTACIONES SALDO
Petróleo Crudo 176348 32770 (143578)
Carbón Mineral 15480 7401 (8080)
TOTAL 191828 40171 -151657
FUENTE 2013 2014 VAR. (%)
Energía Comercial (TJ)
Gas Natural + LGN (*) 695787 718972 3
Petróleo Crudo 277776 286775 3
Hidroenergía 100389 99899 0
Carbón Mineral 35843 32725 -9
Subtotal 1109795 1138371 3
Energía No Comercial (TJ)
Leña 81640 81313 0
Bagazo 20405 21520 5
Bosta & Yareta 7990 7701 -4
Energía Solar (**) 1019 1052 3
Subtotal 111054 111586 0
TOTAL 1220849 1249957 2
57.52% 22.94%
7.99%
2.62% 6.51%
1.72% 0.62% 0.08%
OFERTA INTERNA BRUTA DE ENERGÍA PRIMARIA
Gas Natural + LGN (*) Petróleo Crudo Hidroenergía Carbón Mineral Leña Bagazo Bosta & Yareta Energía Solar (**)
DESTINO 2013 2014
Refinerías 277776 286775
Planta de Gas 695787 718972
Centrales Eléctricas 127571 127418
Hidroenergía 100389 99899
Bagazo 12699 17433
Carbón Mineral 13775 8442
Solar 708 717
Eólica 0 927
Coquerías y Altos Hornos 0 0
Carbón Mineral 0 0
Carboneras 4274 4218
Leña 4724 4218
TOTAL 1105408 1137383
50.25% 48.66%
1.09%
PARTICIPACIÓN EN LA PRODUCCIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA
Hidroeléctrica Termoeléctrica RER
TIPO ENERGÍA(GWh) PARTICIPACIÓN (%)
Hidroeléctrica 21002.90 50.25
Termoeléctrica 20337.40 48.66
RER 455.6 1.09
TOTAL 41795.90 100.00%
2. ENERGÍAS RENOVABLES
Se ha realizado un estudio, en el que se indican qué tipo de energías renovables se pueden desarrollar potencialmente en el país, de las cuáles sólo la energía hidroeléctrica ha tenido un mayor desarrollo.
RECURSO TECNOLOGÍA ELEMENTOS APLICACIÓN
SOLAR
Fotovoltaica Celdas solares Electricidad
Térmica Colectores Calor, electricidad
Pasiva Muros, ventana, etc. Calor, iluminación
EÓLICA Generación eléctrica Aerogeneradores Electricidad
Fuerza motriz Aerobombeo Fuerza motriz
BIOMASA
Digestión anaerobia Biodigestor Biogás combustible
Gasificación Gasificador Gas combustible
Pirólisis Pirolizador Combustible
Fermentación Destilería Bioetanol
Alcohólica
Esterificación Unidad de
esterificación Biodiesel
Combustión Hornos, calderas Calor, electricidad
HIDRÁULICA
Centrales Pequeñas centrales Electricidad
Hidroeléctricas Hidráulica
Pequeños
aprovechamientos Rueda Fuerza motriz
OCÉANOS
Mareas Barreras, turbinas Electricidad
Olas Flotadores,
focalizadores Electricidad
Diferencias de
temperaturas
Turbinas
condensadores Electricidad
Corrientes marinas Electricidad
GEOTERMIA
Generación eléctrica Plantas de energía Electricidad
Usos directos Aguas termales Calor, recreación,
salud
2.1 Participación de las Energías Renovables en el Perú
A partir del 2008 el Gobierno Peruano emitió el Decreto Legislativo 1002 que promueve la inversión para la generación de electricidad con el uso de Recursos Energéticos Renovables (‘RER’, en adelante), tales como la energía eólica, solar, geotérmica, mareomotriz, la biomasa y las pequeñas hidroeléctricas.
48.62%
31.98%
6.89%
12.51%
PRODUCCIÓN DE ENERGÍA RENOVABLE (RER) - 2015
Hidroeléctrica Eólica Termoeléctrica Solar
TIPO ENERGÍA(GW.h) PARTICIPACIÓN (%)
Hidroeléctrica 889.2 48.63
Eólica 590.7 31.98
Termoeléctrica 127.3 6.89
Solar 231.0 12.50
TOTAL 1847.2 100.00%
2.2 Subasta de Energías Renovables en el Perú
El proceso de concurso abierto al público, solicitado y dirigido por OSINERMIN con la finalidad de poder otorgar Energía al SEIN. Además, este proceso estables que se subastará 1300 GWh de energía total al año y con requerimiento específicos contenidos en las bases. Se requiere también un adicional de 450 GWh anuales de proyectos hidroeléctricos RER nuevos.
En el panorama que encierra los proyectos de generación de energía a partir de Biomasa, en la primera subasta (1ra convocatoria) solo se han adjudicado dos de ellos: uno a la empresa Paramonga, cuya potencia es de 23 Mw y además tiene una generación de energía anual comprometida de 115 Gwh (tarifa adjudicada de 52 US$/MWh); y el otro proyecto al relleno de Huaycoloro, que registra 4.4 Mw de potencia y una energía anual de 28.3 GWh (tarifa adjudicada de 110 US$/MWh). Asimismo, en la segunda subasta se adjudicó un proyecto más a la central térmica La Gringa, empresa con 3.2 Mw de potencia y que genera 14.02 Gwh de energía anual (tarifa adjudicada de 99.99 US$/MWh).
3. POTENCIAL DE BIOMASA EN EL PERÚ
Como en muchos países en vías de desarrollo, la leña representa una parte importante en el balance de energía del Perú: más de 20 % de la energía primaria corresponde a leña y bosta. Lo que se hace en el Perú actualmente en este campo es generar energía a través de la quema de leña y bosta: •Biomasa para producción de calor. •Biodigestores para producción de gas. •Biocombustibles.
PRODUCTO RESIDUO (TM) VOLUMEN (%) ENERGIA TEP ENERGÍA
(%)
Maíz Amarillo 2,779,277 27.12 1,055,114 35.25
Caña de azúcar 1,884,271 18.39 616,509 20.59
Broza de algodón 446,698 4.36 170,342 5.69
Broza de
espárragos 242,638 2.37 66,773 2.23
Arroz (pajilla) 1,335,289 13.03 406,473 13.58
Arroz (cascarilla) 395,323 3.86 133,500 4.46
Viruta 60,242 0.59 24,453 0.82
Bagazo (residuo) 3,103,932 30.29 520,342 17.38
TOTAL 10,247,670 100 2,993,506 100
El MINAG (MINAG, 2008) registra un valor promedio de productividad de 110 Ton/(Ha cosechada total), el cual es uno de los índices más altos del mundo, que se posicionan incluso por encima de Brasil y Colombia, países con gran tradición en la producción de caña. Inclusive, se ha registrado productividades que alcanzan los 140 Ton/(Ha cosechada total) en algunos proyectos, lo cual convierte sin duda al Perú en uno de los líderes mundiales en la industria azucarera.
3.1 Situación agrícola de los cultivos potencialmente energéticos
SUPERFICIE COSECHADA (ha)
Año Algodón Arroz cáscara Caña de azúcar Espárrago Maíz Amarillo
2006 91787 343691 65847 20041 278174
2007 89428 337639 67952 23547 282766
2008 70507 379783 69127 29758 297620
2009 40639 404614 75348 29467 301194
2010 27963 388659 76983 30896 295848
2011 45811 359612 80069 33144 277388
2012 50685 393890 81126 33063 294843
2013 31391 395030 82205 33673 293718
PRODUCCIÓN NACIONAL (t)
Año Algodón Arroz cáscara Caña de azúcar Espárrago Maíz Amarillo
2006 213409 2362260 7245833 259954 1020042
2007 215439 2435134 8228623 284103 1122918
2008 167397 2793980 9395959 328374 1231516
2009 95968 2991157 9936945 313880 1273943
2010 63758 2831374 9660895 335209 1283621
2011 122047 2624458 9884936 392306 1260123
2012 110954 3043330 10368866 375978 1392972
2013 82623 3046773 10992240 383144 1365239
Los cultivos, cuyos residuos pueden ser usados potencialmente para la producción de energía, son comunes y de los más cosechados en el país; y todos crecen en la parte costera, por lo que esta zona es potencialmente energética en biomasa residual.
3.1.1 Obtención de biomasa a través de residuos agrícolas
El Perú cuenta con gran cantidad de biomasa, pero no existe el conocimiento necesario para procesar los residuos limitando la capacidad de aprovechar nuevas formas de obtención de energía.
Clasificación Has %
Extensión total
de tierras 3589249 100
Área
potencialmente
agrícola
277572 7.73
Área bajo riego 176969 4.93
Área de posible
incorporación 68980 1.92
Área de secano 67390 1.88
Bosque de
protección 148539 4.14
Bosque de
producción 867818 24.18
Otros usos 1981981 56.8
3.2 Cálculo de los residuos de caña de azúcar dejados en el campo y energía generada
11 ingenios azucareros Caña Brava Maple Etanol (Grupo Gloria) COMISA
33600 Ha
125205 Ha
Considerando un el rendimiento promedio de caña de azúcar de 127.8 kg/Ha y que los residuos dejados en el campo representan el 14% en peso:
Se alcanza 16001.20 toneladas de este cultivo y 2240.17 toneladas de residuos de caña de azúcar por año.
Finalmente, queda un 70% realmente aprovechable en la generación de energía por gasificación resultando 1568.12
toneladas.
9400 Ha
82205 Ha
Según Silvestrin (2011):
1 tonelada de hoja de caña de azúcar
El Perú para el año 2015 pudo generar aproximadamente 784.06 MWh de energía disponible a ser utilizada, mediante
gasificación.
500 kWh
Tecnologías de conversión
Conversión Temoquímica
Combustión Gasificación Pirólisis
Conversión Bioquímica
Fermentación Digestión
anaeróbica
Extracción mecánica
4. TECNOLOGÍAS PARA LA GENERACIÓN DE ENERGÍA A APARTIR DE BIOMASA
CONCLUSIONES Se puede concluir entonces que de solo tomarse en cuenta los residuos de que la caña de azúcar genera, estaríamos utilizando solo un 14.98 % de la totalidad de hectáreas cosechadas, aproximadamente.
El progreso radica básicamente en las tecnologías utilizadas para la cosecha de la caña de azúcar, manual versus mecanizada, lo cual puede reflejarse en el aprovechamiento de los otros residuos que quedan en los campos como el follaje y el cogollo.
Para nuevos proyectos, podría ser una mejor opción técnica, utilizar gasificadores de lecho fijo o fluidizado burbujeante
En este trabajo se ha logrado estimar que el potencial actual para producción de energía eléctrica es de un total de 0.78 Gwh a partir de los residuos de caña de azúcar.
Queda en evidencia que no se viene aplicando de la mejor manera las estrategias y tecnologías de conversión de energía a partir de residuos o biomasa.
AGRADECIMIENTOS
Se expresa un agradecimiento a Fondecyt – Concytec por el
financiamiento del proyecto N° 130-2015- FONDECYT,
“IDENTIFICACIÓN ENERGÉTICA DE LA PRODUCCIÓN DE
SYNGAS UTILIZANDO UN GASIFICADOR DE LECHO
FLUIDIZADO DE DIFERENTES TIPOS DE RESIDUOS DE
BIOMASA CON FINES DE APROVECHAMIENTO TÉRMICO O
ELÉCTRICO” y a la UNIVERSIDAD DE PIURA por el apoyo que
sus instalaciones han brindado.
También un agradecimiento muy especial al Dr. Ing. Edilberto
Vásquez Díaz, coordinador general del Proyecto, por su dedicada
labor en el desarrollo de este proyecto.
INSTITUCIÓN
MSC. ING MARCOANTONIO VÍCTOR ALAMO VIERA