Producción de pellets en Chile y tecnologías de combustión. Dra. Cristina Segura Unidad de Desarrollo Tecnológico Universidad de Concepción

Transcripción

1 Producción de pellets en Chile y tecnologías de combustión Dra. Cristina Segura Unidad de Desarrollo Tecnológico Universidad de Concepción

2 UNIDAD DE DESARROLLO TECNOLÓGICO Centro de I&D dependiente de la Vicerectoría de Investigación y Desarrollo de la Universidad de Concepción. Centro Científico y Tecnológico de Excelencia (2007) de Conicyt. Interfaz entre la investigación académica y las necesidades del sector productivo nacional. Investigación aplicada y desarrollo de innovaciones tecnológicas. (Patentes) Áreas de Trabajo Biomateriales Bioenergía Productos Químicos Medioambiente Gestión Tecnológica

3 Pellet de Madera Los pellet de madera es un biocombustible sólido estandarizado producido en base a residuos de madera proveniente de la industria forestal, principalmente. Los pellet son cilindros que se obtienen mediante un prensado de aserrín, virutas o polvo de madera en equipos especialmente concebidos para este fin (prensa pelletizadora). Los pellet deben cumplir con características establecidas por normas de calidad, para ser usados como un combustible domiciliario, comercial e industrial.

4 Ventajas de Pellet de Madera Combustible estandarizado (diámetro, largo, PCI, humedad, cenizas) Bajo contenido de humedad (6-10%) Propiedades superiores a la materia prima Alta densidad energética (3,2 MWh/m3 estéreo), baja necesidades de almacenamiento Transporte y almacenaje fácil, limpio y seguro Alimentación automática, comportamiento similar a un fluido Combustible limpio y competitivo en comparación a productos fósiles (GN, GL, diésel, parafina) Neutro en CO2

5 Norma de Calidad de Pellet Principales Normas europeas sobre pellet Austria: - ÖNORM M 7135: especificaciones de los pellets y briquetas de madera con o sin corteza. - ÖNORM M 7136: Requerimientos de calidad de la logística y transporte de los pellets de madera. - ÖNORM M 7137: Requerimiento de calidad del almacenamiento del consumidor final de pellets de madera. Suecia: SS especifica tres clases de pellets en función del tamaño y de la cantidad de cenizas que generan. Alemania: DIN 51731, de pellets y briquetas y la DIN Plus que es especifica de pellets de gran calidad para calderas que sólo trabajan con pellets. Italia: CTI R04/05 establece los parámetros de calidad de los pellets de biomasa con fines energéticos. Establece 4 categorías en función del origen.

6 Norma Europea EN (2011) (uso no industrial)

7 Proceso de Producción de Pellet Recepción de material Troza Residuo de madera Descortezador/Chipeador Secado (secador rotatorio) Molienda (Hammer mill) Densificación extrusión (prensa peletizadora) Enfriamiento y tamizado Embalaje

8 Proceso de Producción de Pellet

9 Combustión de Biomasa Proceso termoquímico más conocido. Reacción química por la cual un material, combustible, a partir de una temperatura determinada (TI), se combina con oxígeno, el comburente, para dar lugar a dos tipos de productos: los gaseosos, denominados humos o gases de combustión y los sólidos, las cenizas, que están formadas por componentes no combustibles y por los inquemados. Combustible + O 2 + calor H 2 O + CO 2 + Energía térmica+ luz C (n) H (2n+2) + (3n+1)/2O 2 (n)co 2 + (n+1)h 2 O C, H, S y N se oxidan CO 2, H 2 O, SO 2 y NO x

10 Combustión de Biomasa Etapas de combustión de biomasa

11 Combustión de Biomasa Parámetros operacionales de la combustión Aire alimentado en exceso Buena mezcla de los gases del combustible y el aire Tiempo de residencia de los gases combustibles Flujo de los humos y su composición Poder calorífico del combustible Humedad del combustible

12 Tecnologías de Calefactores y Calderas Cocina a leña Estufas a Leña Cámara simple Doble cámara

13 Tecnologías de Calefactores y Calderas Estufas y Calderas a Pellet

14 Tecnologías de Calefactores y Calderas Estufas y Calderas a Pellet 1. Sonda lambda de banda ancha para medir con exactitud la cantidad de oxígeno; gran vida útil gracias a la célula de medición de referencia y regulación exacta de la temperatura de la sonda 1. Manejo y regulación KWB Comfort 3: 3. Elevación de temperatura de reflujo integrada con caudal variable. 4. Intercambiador de calor con limpieza automática 5. Separador de polvo con efecto ciclón 6. Sistema de combustión: 7. Dispositivo cortafuegos: Esclusa de rueda celular con siete cámaras de transporte; tornillo sinfín dosificador para alimentación de pellets controlada 8. Descarga de ceniza automática en un contenedor de ceniza

15 Factor de Emisiones de Estufas Factor de emisión estufas a leña, efecto de la humedad Factor de emisión cocina a leña, g/kg leña Rango %H leña (base húmeda) MP10 MP2.5 CO NOx COV SOx ,2 18,6 126,3 1,3 114,5 0, ,9 30,1 401,0 1,3 363,5 0, ,1 87,6 1139,7 1,3 1033,2 0,2 Mala utilización 1 76,0 73,9 1050,5 1,4 241,2 0,2 Factor de emisión calefactor cámara doble, g/kg leña Rango %H leña (base húmeda) MP10 MP2.5 CO NOx COV SOx ,3 8,1 115,4 1,4 26,5 0, ,5 13,1 366,4 1,4 84,1 0, ,3 38,2 1041,3 1,4 239,1 0,2 Mala utilización 1 76,0 73,9 1050,5 1,4 241,2 0,2 1 Operación inadecuada del control de aire primario de combustión Tabla : Factor de emisión de Contaminantes del aire para las cocinas a leña y estufas de combustión lenta de doble cámara Fuente: Dictuc 2009

16 Factores de emisión de material particulado 10 pm (MP10) Combustible Biomasa húmeda convencional (Combustión lenta cámara simple) Factor de emisión kg/ton Fuente de información Superior 24,7 Memoria de título, Figueroa C., Centro EULA, Universidad de Concepción, Inferior 13,5 Memoria de título, Figueroa C., Centro EULA, Universidad de Concepción, Pellet de biomasa Superior 4,4 Report on revisions to 5 th Edition AP-42, Section 1.10, Residential Wood Stoves, table , July Inferior 2,1 Report on revisions to 5 th Edition AP-42, Section 1.10, Residential Wood Stoves, table , July Astillas de biomasa (combustión lenta doble cámara) Superior 8,3 Memoria de título, Figueroa C., Centro EULA, Universidad de Concepción, Inferior 7,51 Control Analysis and documentation residential wood combustion emissions in the MANE-VU" OMNI, AGOSTO Fuente: UDT. Informe Final Proyecto Innova 07CN13IFM-208

17 Comparación de Sistema Térmicos

18 Mercado de Pellet en UE PRODUCCION DE PELLET EN UE (EN MILLONES DE TONELADAS METRICAS) (Estimado) 2014 (proyectado) UE TOTAL ALEMANIA SUECIA AUSTRIA PORTUGAL IMPORTACIÓN Fuente: Biomass Magazine. U.K.: principal consumidor de pellet, consumo para generación eléctrica (4.5 Mton) Dinamarca: Consumo residencial y energía térmica media escala (2,5 Mton) Holanda: Uso generación eléctrica (2 Mton) Bélgica: Uso generación eléctrica Alemania, Suecia y Austria: residencial y mediana escala

19 Producción de Pellet en Chile Productores nacionales ( ton/año) Andes Biopellet ( Ecomas ( (Sobre 80% mercado) Propellet Chile (IX Región) Capacidad instalada estimada de ton/año Consumo aprox ton/año (2013) Calidad de Pellet comercializado Pino radiata PCI 4285 kcal/kg Humedad 6-7% Cenizas < 1% 650 kg/m3 estéreo Formato de entrega Bolsas de 20 kg Maxibags 750 kg

20 Producción de Pellet en Chile Evolución de mercado de pellet en Chile (Tesis Marc Helferich, 2011)

21 Aplicaciones de Pellet en Chile Estufas y calderas para calefacción Calderas de agua caliente (2 MW) Calderas a vapor (hasta 2 ton vapor/hr.) Procesos Industriales (Hornos de secado de frutas, cocción de arcillas, industria panificadora, otros).

22 Producción de Pellet en Chile Fuente: Biomasa Technology Chile

23 Producción de Pellet en Chile Ahorros generados por reemplazo de combustibles fósiles Fuente: elaboración propia

24 Costos de Producción Pellet Proyecto producción de pellet en Coyhaique (Proyecto Innova 07CN13IFM-208 Capacidad ton/año (abastecer viviendas) Costo Inversión 1,9 MMUS$ Terreno Obras civiles Equipos Costos de producción 185 US$/ton (considerando 40 US$/ton) Precio venta pellet (240 US$/ton, 120$/kg)

25 Muchas gracias Dra. Cristina Segura Jefe de Área Bioenergía Unidad de Desarrollo Tecnológico