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SEMINARIO GENERACIÓN ENERGÍA CON BIOMASA
DISPONIBILIDAD DE BIOMASAEN CHILE
José Rafael CampinoConcepción, Chile
Junio, 2006
SEMINARIO DE GENERACIÓN DE ENERGÍA CON BIOMASA
• DISPONIBILIDAD DE BIOMASA DE PLANTACIONES
• DISPONIBILIDAD DE BIOMASA DEL MANEJO DE
BOSQUE NATIVO
• INDUSTRIA FORESTAL CHILENA
• BIOMASA INSTALADA EN CHILE
• TECNOLOGÍA DE USO DE BIOMASA
• BENEFICIOS DE LA LEY CORTA
• DESAFÍOS
• CONCLUSIONES
SEMINARIO GENERACIÓN DE ENERGÍA CON BIOMASA
DISPONIBILIDAD MADERA PROVENIENTEDE PLANTACIONES 2000 - 2020 (Miles de m3)
Fuente: Instituto Forestal
SEMINARIO GENERACIÓN DE ENERGÍA CON BIOMASA
DISPONIBILIDAD FUTURA DE MADERA DE BOSQUESPLANTADOS DE EUCALIPTUS (MM m3)
Fuente: INFOR
SEMINARIO DE GENERACIÓN DE ENERGÍA CON BIOMASA
DISPONIBILIDAD FUTURA DE MADERA DE BOSQUESPLANTADOS DE PINO RADIATA POR TIPO DE
PRODUCTO (MM m3)Fuente: INFOR
SEMINARIO DE GENERACIÓN DE ENERGÍA CON BIOMASA
CONSUMO INDUSTRIAL MADERA ENCHILE (Miles de m3)
• 2006
TOTAL: 40.000
(1) Incluye planta Nueva Aldea y Santa Fe 2.
Industria Madera Aserrada y Manufactura 23.000
Industria Celulosa (1) 17.000
SEMINARIO DE GENERACIÓN DE ENERGÍA CON BIOMASA
POTENCIAL DE BIOMASA DE CHILE.
Estimación (*):
• BOSQUE EUCALIPTUS 11 AÑOSDesechos de cosecha:
- Fuste (2-5%): 2,9 ton/ha
- Ramas (12-15%): 17,4 ton/ha.
- Corteza (11-12%): 15,95 ton/ha
TOTAL: 36,25 ton/ha.
(*): Variable según la tecnología de aprovechamiento, tipo de manejo de la
plantación, edad corta.
SEMINARIO GENERACIÓN DE ENERGÍA CON BIOMASA
POTENCIAL DE BIOMASA EN CHILE
Estimación (*)
• Bosque Pino radiata 23 años con manejo:
Desechos:
- Fuste (3-5%): 6,6 ton/ha.
- Ramas (12-15%): 20,6 ton/ha
TOTAL: 27,2 ton/ha
(*): Variable según la tecnología de aprovechamiento, tipo de manejo de la
plantación, edad corta.
SEMINARIO GENERACIÓN DE ENERGÍA CON BIOMASA
POTENCIAL DE BIOMASA EN CHILE
• Eucaliptus:Cosecha anual: 34.000 ha
Potencial biomasa: 36,25 ton/ha
Potencial biomasa total: 36,25 x 34.000=1.232.500 ton.
• PinoCosecha anual: 70.000 ha
Potencial biomasa: 27,2 ton/ha
Potencia biomasa total: 27,2 x 70.000=1.904.000 ton
TOTAL: 3.136.500 toneladas
Fuente: INFOR y Universidad Austral
SEMINARIO DE GENERACIÓN DE ENERGÍA CON BIOMASA
DISPONIBILIDAD DE BIOMASA A TRAVÉS DEMANEJO RENOVAL DE BOSQUE NATIVO.
• Crecimiento bosque: 5 m3/año/ha.
• Superficie nativo (no protegido): 3.007.665 ha.
• Potencial manejo bosque nativo: >15 millonesm3/año.
• Uso actual: 8 millones de toneladas en leña.
Fuente: Infor
SEMINARIO GENERACIÓN DE ENERGÍA CON BIOMASA
MADERA - HUMEDAD
Fuente: Unidad Desarrollo Tecnológico (UDT), Chile
01000200030004000
0 40 80
Humedad madera (base seca)
Po
der
cal
orí
fico
uti
lizab
le
(kca
l/kg
)
Humedad madera Poder calorífico Eficiencia térmica Poder calorífico
% base seca Inferior (kcal/kg) Base anual utilizable (kcal/kg)
0 4700 77 3619
20 3810 79 3010
40 3172 75 2379
60 2697 71 1915
80 2329 66 1537
100 2029 63 1278
SEMINARIO GENERACIÓN ENERGÍA CON BIOMASA
DISPONIBILIDAD DE BIOMASA USANDORESIDUOS FORESTALES.
• 1 kcal = 0,001163 kWh
• Residuos = 1.915 kcal/ kg (40% humedad) (1)
= 1.915 kcal/ kg x 0.001163
= 2,227 MWh/ton x 3.136.500 ton/año (2)
= 6.984.986 MWh/ año Por lo tanto, se pueden generar casi 7 millones
MWh al año, incluyendo las pérdidas deeficiencia, con biomasa usando sólo residuosforestales.
(1) Poder calorífico utilizable
(2) Potencial de residuos forestales en Chile.
SEMINARIO DE GENERACIÓN DE ENERGÍA CON BIOMASA
DISPONIBILIDAD DE BIOMASA A TRAVÉS DEMANEJO RENOVAL DE BOSQUE NATIVO.
• 1 kcal = 0,001163 kWh
• Bosque nativo: 1.915 kcal/ kg (40% humedad) (1)
= 1.915 kcal/ kg x 0.001163
= 2,227 MWh/ton x 7 MM/año (2)
= 15.590.000 MWh/año Por lo tanto, se pueden generar más de 15
millones MWh al año, incluyendo las pérdidas deeficiencia, con biomasa usando el manejo delbosque nativo disponible.
(1) Poder calorífico utilizable
(2) Biomasa disponible
SEMINARIO GENERACIÓN DE ENERGÍA CON BIOMASA
TECNOLOGÍA Y USOS DE BIOMASA
• Pellets (exportación)
• Astillas desechos forestales (exportación)
• Generación eléctrica usando desecho
plantaciones y manejo de bosque nativo.
CHILE Y ENERGÍA
SEMINARIO GENERACIÓN DE ENERGÍA CONBIOMASA
Centrales eléctricas usando biomasa
• Arauco Generación
- Arauco: 101 MW
- Constitución: 40 MW
- Licancel: 27 MW
- Trupan: 29 MW
- Valdivia: 140 MW
- Nueva Aldea fase 1: 29 MW
- Nueva Aldea fase 2: 140 MW
TOTAL: 506 MW
SEMINARIO GENERACIÓN ENERGÍA CON BIOMASA
Centrales eléctricas usando biomasa
• Energía Verde
- Laja: 8,7 MW
- Constitución: 8,7 MW
- Mostazal: 8,7 MW
TOTAL: 26,1 MW
(1) Descontando biomasa
(2) No incluye plantas de Nueva Aldea fase 2 y Planta Santa Fe 2.
Sistema Hidráulica Eólica Biomasa Térmica (1)SING 0,40% 0% 0% 99,60%
SIC 59% 0% 2% 39%
Aysén 50% 6% 0% 44%
Magallanes 0% 0% 0% 100%
TOTAL 40% 0% 1,3% (2) 58,70%
SEMINARIO GENERACIÓN DE ENERGÍA CON BIOMASA
BENEFICIOS LEY CORTA I y II
• 1. Centrales menores a 9 MW:
- Exentas pago peaje troncal de transmisión ygeneración.
- Marco regulatorio que permite un tratamiento
operacional y comercial simplificado.
• 2. Centrales menores a 20 MW:
- Exentas pago peaje troncal de transmisión.
• 3. Obliga a distribuidoras de electricidad acomprar 5% de fuentes de energías renovablesno convencionales.
SEMINARIO GENERACIÓN DE ENERGÍA CON BIOMASA
DESAFÍOS
1. LOGÍSTICA PARA RECUPERACIÓN DEDESECHOS DE PLANTACIONES AVALORES RAZONABLES .
SEMINARIO DE GENERACIÓN DE ENERGÍA CON BIOMASA
DESAFÍOS
2. DISTANCIA DE LOS BOSQUES PORALTO COSTO DE FLETE.
SEMINARIO GENERACIÓN DE ENERGÍA CON BIOMASA
DESAFÍOS
3. ACUERDO CON ORGANIZACIONESECOLOGISTAS Y ASÍ PODER USAR ELMANEJO DEL BOSQUE NATIVO PARAGENERAR ENERGÍA ELÉCTRICA ENCHILE.
SEMINARIO DE GENERACIÓN DE ENERGÍA CON BIOMASA
DESAFÍOS
4. MAYOR CONOCIMIENTO DE LATEGNOLOGÍA EXISTENTE.
SEMINARIO GENERACIÓN DE ENERGÍA CON BIOMASA
CONCLUSIONES
• Se genera hoy una importante cantidad de energía
usando biomasa, principalmente en los complejos
industriales de celulosa, usando su potencial de
generación.
• Se desarrollará una industria de pellets usando
desechos industriales de la madera, para
exportarlos a Europa, donde existe una alta
demanda por su uso.
SEMINARIO GENERACIÓN DE ENERGÍA CON BIOMASA
CONCLUSIONES
• Una económica recuperación de los desechos
forestales de las plantaciones permitirá el uso de
esta biomasa tanto:
- En Chile para generación de energía eléctrica
- Para ser exportada, ya sea en forma de astillas o de
pellets, como combustible para plantas de
generación eléctrica en países que necesitan cumplir
con el Protocolo de Kyoto.
El mercado decidirá donde irán los desechos de
biomasa de plantaciones.
SEMINARIO DE GENERACIÓN DE ENERGÍA CON BIOMASA
CONCLUSIONES
• El uso del manejo del bosque nativo como biomasa
es un desafío país en que intervendrán varios
actores tales como: grupos ambientalistas,
propietarios de bosque nativo, empresas interesadas
en su uso para generación eléctrica y las políticas de
gobierno. La potencial futura ley de bosque nativo
también será una actor importante.
SEMINARIO DE GENERACIÓN DE ENERGÍA CON BIOMASA
¡Muchas gracias!
ECOEFICIENCIA CON ENERGIASECOEFICIENCIA CON ENERGIASRENOVABLESRENOVABLES
Cogeneración con Biomasa y Potencial del Bosque NativoCogeneración con Biomasa y Potencial del Bosque Nativo
Jaime Zuazagoitia V.Concepción, 14-16 Junio 2006
INSUMOS ENERGETICOS
DEL SECTORINDUSTRIAL
Precios Mercado Eléctrico
Costo Marginal -Histórico y Proyección CNE-Quillota 220kV
-
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
Ene-9
8Ju
l-98
Ene-9
9Ju
l-99
Ene-0
0Ju
l-00
Ene-0
1Ju
l-01
Ene-0
2Ju
l-02
Ene-0
3Ju
l-03
Ene-0
4Ju
l-04
Ene-0
5Ju
l-05
Ene-0
6Ju
l-06
Ene-0
7Ju
l-07
Ene-0
8Ju
l-08
Ene-0
9Ju
l-09
Ene-1
0
US
$/M
Wh
CMg real
CNE Abr 2004
CNE Octubre 2004
CNE Abril 2005
CNE Octubre 2005
CNE Abril 2006
Precio del Gas Natural
• Gas Natural argentino– 3,5 a 4,5 US$/MMBTU
– Interrumpibilidad
• Gas Natural Licuado– 9 US$/MMBtu
Precios CombustiblesLíquidos
Precio Paridad Semanal (US$/MMBTU)
-
2
4
6
8
10
12
14
16
18
21
-01
-19
91
21
-01
-19
92
21
-01
-19
93
21
-01
-19
94
21
-01
-19
95
21
-01
-19
96
21
-01
-19
97
21
-01
-19
98
21
-01
-19
99
21
-01
-20
00
21
-01
-20
01
21
-01
-20
02
21
-01
-20
03
21
-01
-20
04
21
-01
-20
05
21
-01
-20
06
F.O. 6
Diesel
SectorIndustrial
• El sector industrial se ve enfrentado a:
– Aumento de costos que implica pérdida decompetitividad
– Búsqueda de alternativas de ahorro de costos enlínea de producción
– Inseguridad en el suministro de energía eléctrica– Restricciones ambientales
Opciones del sectorindustrial?
• Reducir consumos de energía
• Búsqueda de combustibles de menor costo ysistemas de abatimiento para cumplir normativaambiental
Cogeneración
¿Qué es Cogeneración?
• Es la generación simultánea de energíaeléctrica y térmica en el lugar de consumofinal de ésta.
• La cogeneración no es una tecnología sinoun concepto de producción eficiente deenergía.
• La mayor eficiencia de la cogeneración sebasa en el aprovechamiento del calorresidual de un proceso de producción deelectricidad, el que se aprovecha paraproducir energía térmica útil.
ENERGIA. Cogeneración
Combustible
Vapor
Vapor al proceso
IndustriaRed eléctrica
Excedentes
Generación
Eléctrica
Proceso
Sistema Convencional v/s
COGENERACION. Balance energético
Combustible
100
Pérdida total
25
Combustible
125
37
63
25
Sistema Cogeneración
Pérdida total
78
107
142
71
70Combustible
Generación
Térmica
88%
Generación
Electricidad(condensación)
35%
Combustible
178
37
8
63
Electricidad
37
63
Calor
Energía Útil100
COGENERACION. Beneficios
• Disminución de los consumos de energía:– Disminución de las importaciones de combustible
– Menores pérdidas en sistema de transmisión
• Mejor calidad del servicio eléctrico al cliente,con opción de operación en isla
• Solución energética diseñada para el consumoparticular de ese proceso
COGENERACION. Ventajas
• Generación en el sitio.
• Cobertura de largo plazo a precio de energía.
• Precio de combustibles de acuerdo a volumen,atractivo para distribuidores.
• Menores emisiones por unidad energética producida.
• Beneficios por ventas de energía eléctrica y potencia.
• UN NEGOCIO.
COGENERACION. Barreras deEntrada
• Uso de recursos financieros en un negocio que no esel propio
• Contratos de largo plazo– Suministro combustible– Compra de energía
• Mercado eléctrico– Integrarse al CDEC– Conseguir representación a través de un generador
• Riesgo Tecnológico
Otra Fuente EnergéticaPotencial: Bosque Nativo
Cogeneración con Bosque Nativo
• El bosque nativo es una fuente de biomasa viabletécnica y económicamente:
2.300 kcal/kg (40% humedad).
• Existe tecnología para aprovechar eficientemente laenergía de cualquier tipo de madera.
• La generación eléctrica requiere suministro seguro,estable y de largo plazo (>15 años).
Cogeneración con BosqueNativo.
• Central de 10 MW requiere abastecimiento de aprox.250.000 ton anuales de biomasa nativa, radio deabastecimiento máx. 100 km.
• Tamaño de las instalaciones limitado porabastecimiento, máx. 50 MW.
• Bosque nativo alejado de los centros de consumo y redde transmisión.
• Cogeneración requiere industria con alta demanda devapor.
Cogeneración con Bosque Nativo
Costo Combustible y Costo de Generación
35
45
105
28
14
12,1
3,03,1
7,0
3,5
0
20
40
60
80
100
120
Gas Natural Argentino GNL Carbón mineral Astillas Madera Petroleo Diesel
US
$ / M
Wh
0
2
4
6
8
10
12
14
US
$ / M
MB
TU
US$/Mwh US$/MMBTU
Conclusiones
• Bosque nativo con potencial técnico y económico.• Centrales requieren importante superficie de
abastecimiento y seguridad en el suministro.• Tamaño de centrales limitado a escala pequeña
por disponibilidad de recurso en radio económico.• Alternativa de la cogeneración sujeta a demanda
de vapor industrial.• Costos marginales de la energía eléctrica
proyectados 2006-2009 hacen atractiva lainversión en centrales.
• Se debe contar un poder de compra formal queabastezca la central en forma segura, sustentable,y de largo plazo.
Gracias
Energía Verde S.A.www.energiaverde.cl
Timo TahvanainenSenior Researcher
Finnish Forest Research [email protected], Metla, Box 68, FI-80101 Joensuu, FINLAND
Finlandia, lider mundial enbioenergia.
¿Como lo hicimos?
Finland
• 5.2 mill inhabitants• 300.000 km2, 2/3 forests• Energy intensive industry
– pulp and paper, sawmilling(StoraEnso, UPM Kymmene, M-Real)
– metal and machinery– chemical… and Nokia
• No own fossil fuels
Principles of Finnish EnergyPolicy
• Efficiency– CHP– strong R&D investments
• Security– boosting own resources– several fuels– several suppliers
• Cheap energy for (export)industry
• Active but moderatesubsidy / tax policy
SOURCE: Statistics Finland
Oil24 %
Coal15 %
Natural gas11 %
Nuclear16 %
Peat6 %
Wood21 %
Hydro4 %
El. import1 %
Other2 %
Oil
Coal
Natural gas
Nuclear
Peat
Wood
Other
Hydro
El. import
Energy consumption 2004
- primary energy: 35,5 Mtoe
- electricity: 87 TWh
Finnish Forests – basic figures
• Annual removal / roundwood: 60 mill m3
– from private forests
• Total roundwood consumption: 77 mill m3
• Annual growth: 87 mill m3 (4,1 m3/ha)
Half of the used raw wood istransformed to energy!
Wood energy in Finland- 20% of total energy consumption is
wood
SOURCES: Statistics Finland, Finnish Forestry
Research Institute, Hakkila 2004
0 4 8 12 16 20
Black liquor
Bark
Sawdust
Firewood
Forest chips 2005
Mill m3 / year
Amount of plants (>0.4 MW):
Year 1995: 102
Year 2002: 365
Year 2004: 485
Markets for wood fuels in
the whole country
CHP and heating plants usingwood
Ahlholmens Kraft, 550 MWth, 45% wood fuels
Forest chips, the fastest growingbiofuel
- use of forest chips 1996-2005
0
500 000
1 000 000
1 500 000
2 000 000
2 500 000
3 000 000
3 500 000
1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005
m3
Target 2010: 5 mill m3
Sources of Forest Chips 2005
0 500 1000 1500
Logging residues
Stumps
Whole-trees etc.
Delimbed stems
Lump stem sections
1000 m3
What made this possible?
Strong background:Forest industry
StoraEnso, UPM Kymmene, M-Real…
Forest machineryLeader in cut-to-length (CTL) machines
John Deere, Ponsse, Valmet / Komatsu Forest, Kesla…
Energy technologyFluidized bed combustion for ”difficult” fuels
Aker Kvaerner, Foster Wheeler, Wärtsilä…
vital energy companies adapting new fuels
Information technologyGIS, mobile solutions logistics management
Co-operation and strong R&D
Co-operation:CHP production
Industry – municipalities – power companiesResearch and development
Companies – research organizationsForest and energy industries – machine manufacturers – boiler producers,often competitors participating the same project
Public sector – private sector
Large technology programmes to improve cost-efficiency:TEKES: 150 mill (1993-2004)Forest fuel production (machines, methods, logistics…)Combustion technology (all the scales: 10 kWh – 500 MW)1/3 public funding, majority from companies
Remarkable decrease in fuel production costs
Fuel prices in Finland 1999-2005 SOURCES: Statistics Finland, Finnish Ministrtry of
Trade and Industry
Prices of wood fuels are very competitive
Prices are stable compared to oil derivatives
0
10
20
30
40
50
60
12/1999 12/2000 12/2001 12/2002 12/2003 12/2004 12/2005
/ M
Wh, V
AT
0% Coal at coast
Gas
Peat at plant
Wood chips at plant
Light fuel oil
Heavy fuel oil
LOGSET
Komatsu Forest Oy
The production of forest machineryThe production of forest machineryin Europe has concentrated in Finlandin Europe has concentrated in Finland
The best combustiontechnologyfor biofuels
Absolute Energy Inc.
GraciasGracias porpor susu atencionatencion!!
Finnish policy instruments
Bioenergy has to be a profitable business for:• energy companies
• contractors
• forest owners…
Taxes and subsidies to adjusts price-competiveness• subsidies for investments (20-30 %)• taxes for fossil fuels (1.6-6.3 /MWh)• subsidies for green electricity (6.9 /MWh)• subsidies for collecting fuel wood from young forests
• 0 – 5.5 /MWh
Long-term national energy policy to secure investments- Make the market mechanism work for bioenergy!