Ing. Mariela Beljansky. GRUPO ENERGÍA Y AMBIENTE FACULTAD DE INGENIERÍA UBA mbeljansky@fi.uba.ar

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1 Ing. Mariela Beljansky GRUPO ENERGÍA Y AMBIENTE FACULTAD DE INGENIERÍA UBA mbeljansky@fi.uba.ar

2 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?

3 Qué tipo y cantidad de biomasa se encuentra disponible? Composición fisico-química, % de humedad, poderes caloríficos y granulometría. Cuánto y cuándo

4 Forestales Agrícolas Cría de ganado (sector Pecuario) Cría de ganado (sector Pecuario), Foresto - Agroindustriales

5 Clasificación de la Biomasa Forestal Podas y raleos Biomasa RESIDUAL SECA HUMEDA Agrícola Cultivos herbáceos De la agroindustria o de la industria de la madera Efluentes industriales con carga orgánica aguas residuales Cultivos ENERGÉTICOS Plantaciones cuya finalidad es la producción de calor o electricidad o de biocombustibles 5

6 Biomasa como combustible. Poder calorífico inferior PCI combustibles fósiles Gas natural kcal/m3 Gasoil kcal/kg Fuel oil kcal/kg PCI de algunos combustibles biomásicos en base seca Maíz Macho kcal/kg Chala de Maíz kcal/kg Chip de madera kcal/kg Aserrín kcal/kg Aserrín húmedo kcal/kg Cáscara de maní kcal/kg Cáscara de girasol kcal/kg Cáscara de arroz kcal/kg 6

7 Tipos de residuos orgánicos Desechos agroindustriales agrícolas: cervecerías, fabricantes de jugos y extractos de frutas, aceites Volumen de Biogás [m3/kgmateria Orgánica] 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

8 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

9 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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11 1 1 El contenido de agua presente en el recurso de biomasa. Tipo de aplicación: transporte, energía térmica y/o energía eléctrica.

12 Tecnología y rendimientos Proceso Tecnología Producto Obtenido Tipo Biomasa Rendimiento Combustión (exceso de aire) Calor Energía Eléctrica Seca 65-95% Termoquímico (no biológico) Gasificación (aire parcial) Pirolisis (sin aire) Gas de Síntesis, Gas Pobre Carbón Vegetal Aceite de Pirolisis Brea Vegetal Seca 65-75% Seca 30-90% Fermentación Alcohólica Etanol Seca / Húmeda Bioquímico (biológico) Esterificación Biodiesel (Metiléster) Seca / Húmeda Digestión Anaeróbica Biogás (Metano) Seca / Húmeda 20-35%

13 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 1-20 MW 60-90% (rendimiento total: térmico+eléctrico) 80-90% (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. 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.

14 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 % (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 cocombustionado 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) 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.

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16 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

17 generación de electricidad generación de vapor COMBUSTIBLE PROCESO ELECTRICIDAD [W (trabajo-power)] COMBUSTIBLE PROCESO VAPOR [Q (Calor-Vapor)] E =W / C x 100 Q =Q / C x 100

18 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

19 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.

20 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.

21 Ing. Mariela Beljansky