TALLER SOBRE EL DESARROLLO DE PROYECTOS ELECTRICOS CON BASE A BIOMASA (BAGAZO DE CAÑA) EN MÉXICO CAPITULO I.- Aspectos básicos del uso de la Biomasa (bagazo de caña) en proyectos de cogeneración de los ingenios azucareros.
INTRODUCCIÓN: Recientemente se promulgó la Ley del Aprovechamiento de Energías Renovables y el Financiamiento de su Transición Energética en México que promueve la instalación de proyectos con base a fuentes renovables de energía que sustituyan en su caso, el uso de combustibles fósiles con el consecuente mejoramiento del medio ambiente y el aumento en la seguridad y eficiencia energética del país. Se entiende por energías renovables toda fuente de energía que reside en fenómenos de la naturaleza, procesos o materiales, transformables en energía y que se regeneran naturalmente por lo que se encuentran disponibles de forma continua o periódica. la nueva Ley en su Artículo Tercero, incluye a los bioenergéticos como energía aprovechable por la humanidad que se regeneran en forma natural, entre ellos la biomasa (bagazo de caña) que usan los ingenios azucareros del país para producir su energía eléctrica y térmica para el autoconsumo del proceso de fabricación de azúcar.
USO PRINCIPAL LA BIOMASA (BAGAZO DE CAÑA) EN LOS INGENIOS AZUCAREROS: En los ingenios azucareros del país, se emplea actualmente el bagazo de la caña como combustible en las calderas que generan el vapor que necesitan las turbinas para el accionamiento de generadores eléctricos, molinos, bombas centrífugas, ventiladores, etc. y el vapor de escape se destina al proceso de fabricación de azúcar. Las presiones y temperaturas del vapor generado en estas calderas son relativamente bajas pero suficientes para lograr un equilibrio energético entre fuerza motriz y vapor para el proceso. Con calderas de presión y temperatura de vapor más altas y mejor rendimiento se puede accionar una turbina con un generador eléctrico de mayor potencia, que cubre las necesidades propias de la fábrica y queda un importante excedente que se podría exportar a la red eléctrica sin que haya incremento en el uso de la biomasa. Esta energía eléctrica generada por un combustible renovable, que se entregaría al sistema eléctrico nacional reemplazaría a la generada en centrales térmicas que consumen combustibles fósiles, con un impacto ambiental favorable.
Evolución de la caña de azúcar en México: Prehispá nica siglo XVI Siglo XVII Finales Siglo XVIII El cultivo de la caña de azúcar es una de las maravillas observadas por Hernán Cortés a su llegada a la Nueva España en el siglo XV De una manera rudimentaria y artesanal comienza a sembrarse la caña y a producir azúcar Existieron en Morelos 15 ingenios de los cuales sobreviven únicamente dos comerciantes y consignatarios del azúcar se convirtieron en un sector consolidado Finales Siglo XIX Lázaro Cárdenas México país industrial, los ingenios comenzaran a dispersarse por el país Reforma Agraria, conformaron una serie de cooperativas como la de Zacatepec y del Mante 1943 Decreto Presidencial, los ingenios deben comprar toda la caña de azúcar producida en la región
Evolución de la caña de azúcar en México: 1956-1967 Es considerado el punto más alto de la historia al obtener niveles de producción muy altos 1974 Estaban en operación 65 ingenios, de los cuales únicamente 16 tenían equipo moderno y 19 eran totalmente obsoletos Período 1970-1980 Período 1980-1985 Período de amplios subsidios al sector agrícola en su conjunto y apoyos a través de Financiera Nacional Azucarera S.A. (FINASA) Período donde se redujeron considerablemente los apoyos gubernamentales 1988 Cambió la injerencia del gobierno en la industria. conformación de grupos industriales al amparo de la privatización 2001 Expropiación de 27 ingenios por mala administración 2004 Ingresan los ingenios azucareros a los proyectos de cogeneración con excedentes de energía eléctrica
SINALOA 3 La Primavera El Dorado Los Mochis NAYARIT 2 El Molino Puga JALISCO 6 Tamazula Bellavista José María Morelos Melchor Ocampo San Francisco Ameca Tala SAN LUIS POTOSI 4 Alianza Popular Plan de Ayala Plan de San Luis San Miguel Del Naranjo MICHOACAN 3 Pedernales Lázaro Cárdenas Santa Clara COLIMA 1 Quesería MAPA DE INGENIOS EN OPERACIÓN 54 MORELOS 2 Casasano La Abeja Emiliano Zapata TAMAULIPAS 2 Xicoténcatl El Mante PUEBLA 2 Atencingo Calípam VERACRUZ 19 Tres Valles Cuatotolapam El Modelo El Potrero La Providencia San Cristóbal San Miguelito San Pedro San José de Abajo San Nicolás El Carmen Nuevo San Francisco Central Motzorongo Central Progreso IFAGSA El Higo Mahuixtlan Constancia La Gloria OAXACA 3 Adolfo López Mateos El Refugio La Margarita CAMPECHE 1 La Joya CHIAPAS 2 Pujiltic Huixtla QROO 1 San Rafael de Pucté TABASCO 3 Santa Rosalía Azuremex Benito Juárez
Evolución de los ingenios azucareros en la generación de energía eléctrica con base a biomasa Históricamente la industria azucarera no había tenido interés en ser energéticamente eficiente. Esto se debía al riesgo de disponer de cantidades de bagazo sobrante que no eran capaces de asimilar. Por ello las fábricas de azúcar en todo el mundo se diseñaron para balancear la generación y el consumo de vapor, sin que hubiera bagazo sobrante. Otros ingenios han instalado equipos de generación (calderas y turbogeneradores) de más presión y temperatura, o cuentan con un avance considerable en el desarrollo de proyectos de cogeneración. Solo un ingenio azucarero opera interconectado a la red eléctrica, mediante un permiso de autoabastecimiento otorgado por la CRE y genera para un establecimiento asociado bajo un contrato de interconexión de generación convencional con CFE que no lo considera como energía renovable. Un ingenio más, en el estado de Veracruz, cuenta con un permiso de cogeneración por parte de la Comisión Reguladora de Energía (CRE), su proyecto generará 40 MW, de los cuales entre 14 y 16 MW serán para consumo del propio ingenio y de 24 a 26 MW serán excedentes para entregar a socios y a la CFE, iniciará operaciones en diciembre de 2010. Otro en el estado de Nayarit cuenta con un Permiso de cogeneración y programa su entrada en operación con 22 MW excedentes para la zafra 2012-2013.
Evolución de los ingenios azucareros en la generación de energía eléctrica con base a biomasa Actualmente, los ingenios azucareros han ido avanzando en el uso eficiente de vapor y electricidad en sus procesos de fabricación de azúcar y por consecuencia cuentan con energía eléctrica excedente que no pueden colocar en la red por no estar interconectados con la misma, y en este caso, les sobra bagazo de caña. CONSUMO DE VAPOR POR TON. DE CAÑA
DESARROLLO DE PROYECTOS DE COGENERACIÓN EN INGENIOS AZUCAREROS (con base a biomasa): Actualmente, operan 54 ingenios azucareros en el país que generan en promedio el 94.4% de la electricidad que consumen durante el periodo de zafra. De estos ingenios, 35 fueron autosuficientes en su consumo de energía eléctrica durante la zafra 2008/2009. Grupo e Ingenio % de autoabastecimiento de electricidad durante zafra Grupo e Ingenio % de autoabastecimiento de electricidad durante zafra Beta San Miguel Sector Gobierno San Rafael de Pucté 99% Atencingo 99% Constancia 99% El Modelo 98% San Miguel del Naranjo 98% El Potrero 100% Quesería 98% La Joya 95% San Francisco Ameca 100% La Providencia 96% Grupo Azucarero México Plan de San Luis 95% Benito Juárez 99% San Cristóbal 100% Eldorado 98% San Miguelito 98% Tala (José Ma. Martínez) 97% San Pedro 99% Grupo Motzorongo García González Central Motzorongo 99% El Carmen 95% Grupo Porres Grupo La Margarita Huixtla 100% Central Progreso 97% Santa Clara 99% La Margarita 99% Promotora Industrial Azucarera Zapoapita 96% Adolfo López Mateos 100% Grupo Santos Tres Valles 100% Cuatotolapam 100% Independientes Plan de Ayala 98% Los Mochis 100% Grupo Zucarmex Puga 99% El Higo 95% San José de Abajo 100% Melchor Ocampo 98% El Molino 100% Pujiltic (La Fe) 97%
DESARROLLO DE PROYECTOS DE COGENERACIÓN EN INGENIOS AZUCAREROS (con base a biomasa): Del consolidado de los 54 ingenios azucareros, el consumo especifico de combustóleo se ha ido reduciendo por consecuencia de mejorar su eficiencia energética para la elaboración de azúcar. Algunos de ellos, tienen ya cero consumo de petróleo, pero 10 de ellos consumirán exclusivamente bagazo de caña para su producción eléctrica en sus proyectos de instalación de sistemas de cogeneración de mayor potencia PETROLEO CONS. EN FABRICA Lt/TON. DE CAÑA (consolidado) PETROLEO CONS. EN PETROLEO CONS. FABRICA EN POR TON. DE PETROLEO CONS. FABRICA EN POR CAÑA, TON. 2004/2005, DE 8.511 FABRICA POR CAÑA, TON. 2005/2006, DE 7.958 CAÑA, 2006/2007, 7.63 PETROLEO CONS. EN FABRICA POR TON. DE CAÑA, 1999/2000, 14.83 PETROLEO CONS. EN FABRICA POR TON. DE PETROLEO CONS. EN CAÑA, 2000/2001, 12.926 FABRICA POR PETROLEO TON. DE CONS. EN PETROLEO CAÑA, CONS. 2002/2003, EN FABRICA 11.766 POR TON. DE FABRICA POR TON. DE CAÑA, 2001/2002, 11.371 CAÑA, 2003/2004, 10.701 PETROLEO CONS. EN FABRICA POR TON. DE CAÑA, 2007/2008, 5.137 PETROLEO CONS. EN FABRICA POR TON. DE CAÑA, 2008/2009, 3.651
SITUACIÓN ACTUAL DE PROYECTOS DE COGENERACIÓN EN INGENIOS AZUCAREROS (con base a biomasa): El interés de los ingenios por participar en la generación de energía con energía eléctrica excedente, los ha llevado a instalar equipos de generación de vapor y electricidad con mayor potencia. Asimismo, se han venido instalando equipos para mejorar su eficiencia en la producción de azúcar estándar y refinada, así que los proyectos de cogeneración los desarrollan adaptando sus instalaciones y aprovechando los equipos existentes para llegar a un proyecto de cogeneración de manera escalonada, mejorando gradualmente su eficiencia. Mientras tanto el marco normativo de la generación de energía eléctrica de energías renovables ha venido avanzando y mejorando el mercado eléctrico con base a establecimientos asociados, de tal manera que los servicios de transmisión que presta CFE a los permisionarios de ingenios azucareros, ahora cuesta 72% menos y se permite el intercambio de energía. Otros ingenios atraídos por los beneficios de la generación de energía eléctrica fuera de zafra, han venido desarrollando sus proyectos con turbogeneradores de condensación que les permita aumentar su generación de energía sobrante para establecimientos asociados, mejorando su rentabilidad.
POTENCIAL DE PROYECTOS DE COGENERACIÓN EN INGENIOS AZUCAREROS (con base a biomasa): De los 54 ingenios azucareros del país, 17 ingenios han mostrado interés en participar en la cogeneración eléctrica, se estima que su capacidad de generación de energía eléctrica sobrante durante temporada de zafra sea de 335 MW a la red de la CFE. En una etapa posterior, con la incorporación de otros ingenios y realizando mejoras en materia de eficiencia energética, esta cifra podría alcanzar hasta los 500 MW en una primera etapa. TIPO DE SISTEMA DE C"C" @ 63 bar, 485ºC Ingenio Tn/h % % Días Tnv/h MW MW MW Período Caña Bagazo en Humedad Vapor Capacidad Consumo Capacidad Operación Zafra eléctrica Eléctrico Eléctrica Molida Caña en Bagazo Generado neta Propio Exced. en zafra Aarón Sáenz 293 26.7% 50.8% 206 160 18.99 5.02 13.97 2012-2013 Adolfo López Mateos 385 27.4% 49.9% 174 226 27.62 7.18 20.44 2013-2014 Atencingo 427 28.3% 51.0% 160 249 31.86 9.04 22.83 2013-2014 Central Motzorongo 395 25.9% 51.2% 178 202 25.51 5.94 19.58 2014-2015 El Higo 356 30.2% 52.2% 211 210 26.21 3.73 22.48 2013-2014 El Mante 273 30.1% 50.7% 203 162 20.19 4.24 15.95 2013-2014 Huixtla 340 26.5% 49.9% 153 186 24.15 6.86 17.28 2012-2013 La Gloria 497 27.8% 50.3% 144 282 35.37 10.16 25.21 2012-2013 Puga 385 30.0% 51.1% 172 240 30.80 6.33 24.47 2012-2013 San Nicolás 196 28.3% 50.8% 187 114 13.77 2.24 11.53 2012-2013 San Pedro 406 28.7% 51.1% 121 234 28.48 5.50 22.98 2012-2013 San Rafael Pucte 426 28.5% 51.2% 190 236 29.84 7.46 22.38 2012-2013 Sta Rosalía 230 29.4% 53.2% 168 129 13.89 3.33 10.57 2013-2014 Tala 610 24.5% 51.6% 155 292 38.09 8.99 29.10 2011-2012 Tamazula 335 27.0% 48.0% 208 200 25.70 8.16 17.54 2012-2013 Tres Valles 500 27.9% 51.3% 162 282 35.09 9.71 25.38 2010-2011 Zapoapita 331 26.0% 50.0% 181 178 21.15 8.16 12.98 2013-2014 Total general 6,385 27.8% 50.8% 2,973 3,581 446.70 112.05 334.66
DESARROLLO DE PROYECTOS DE COGENERACIÓN EN INGENIOS AZUCAREROS (con base a biomasa): En el país hay 10 ingenios azucareros, que han realizado las acciones necesarias para impulsar la eficiencia energética de sus procesos productivos o han instalado calderas o turbogeneradores de mayor presión y temperatura que utilizan exclusivamente bagazo de caña para su generación eléctrica TIPO DE SISTEMA DE C"C" @ 63 bar, 485ºC Ingenio Tn/h % % Días Tnv/h MW MW MW Período Caña Bagazo en Humedad Vapor Capacidad Consumo Capacidad Operación Zafra eléctrica Eléctrico Eléctrica Molida Caña en Bagazo Generado neta Propio sobrante en zafra Aarón Sáenz 293 26.7% 50.8% 206 160 18.99 5.02 13.97 2012-2013 Adolfo López Mateos 385 27.4% 49.9% 174 226 27.62 7.18 20.44 2013-2014 Huixtla 340 26.5% 49.9% 153 186 24.15 6.86 17.28 2012-2013 Puga 385 30.0% 51.1% 172 240 30.80 6.33 24.47 2012-2013 San Nicolás 196 28.3% 50.8% 187 114 13.77 2.24 11.53 2012-2013 San Rafael Pucte 426 28.5% 51.2% 190 236 29.84 7.46 22.38 2012-2013 Sta Rosalía 230 29.4% 53.2% 168 129 13.89 3.33 10.57 2013-2014 Tala 610 24.5% 51.6% 155 292 38.09 8.99 29.10 2011-2012 Tamazula 335 27.0% 48.0% 208 200 25.70 8.16 17.54 2012-2013 Tres Valles 500 27.9% 51.3% 162 282 35.09 9.71 25.38 2010-2011 Total general 3,925 27.9% 50.7% 1,945 2,207 272.49 69.22 203.27
DESARROLLO DE PROYECTOS DE COGENERACIÓN EN INGENIOS AZUCAREROS (con base a biomasa): Cuatro ingenios programan ya obtener un contrato de interconexión de energía renovable, poniendo su generación sobrante a disposición de CFE como energía excedente durante la próxima zafra Ingenio Tn/h % % Días Tnv/h MW MW MW Período Caña Bagazo en Humedad Vapor Capacidad Consumo Capacidad Operación Zafra eléctrica Eléctrico Eléctrica Molida Caña en Bagazo Generado neta Propio sobrante en zafra Huixtla 340 26.5% 49.9% 153 180.0 8.08 6.84 1.24 2010-2011 La Gloria 497 27.8% 50.3% 144 210.0 12.32 10.82 1.50 2010-2011 San Nicolás 196 28.3% 50.8% 187 76.8 10.80 6.60 4.20 2010-2011 Tamazula 335 27.0% 48.0% 208 196.9 8.16 6.50 1.66 2010-2011 Total general 1,368 27.4% 49.8% 692 664 39.36 30.76 8.60
DESARROLLO DE PROYECTOS DE COGENERACIÓN EN INGENIOS AZUCAREROS (con base a biomasa): Algunos de los 16 ingenios mencionados en la tabla, requieren de inversiones adicionales para reducir su consumo de vapor por tonelada de caña, otros sus períodos de zafra son cortos y otros cuyo tiempo perdido es alto que afectan su rentabilidad, todos podrían mejorar sus procesos de fabricación de azúcar e instalar sistemas de cogeneración de más presión y temperatura e incursionar así en la generación eficiente de electricidad de manera escalonada TIPO DE SISTEMA DE COGENERACIÓN 42 bar, 400ºC Tn/h % Procesos MW Días % Caña Excedente /Déficit Electricidad Zafra Tiempo perdido Ingenio Molida Vapor exportación Azsuremex 113 17.5 4.14 155 41.65% Bellavista 174 1.8 5.77 145 22.42% Casasano La Abeja 119-21.0 3.97 198 25.35% Central Motzorongo 395-10.9 14.13 178 24.66% Cuatotolapan 213-23.8 4.99 128 17.69% El Carmen 179-11.8 5.78 191 22.43% El Molino 225 17.1 8.34 137 28.59% El Refugio 169 25.9 5.23 155 40.84% Emiliano Zapata 316-9.5 10.53 201 16.38% La Concepción 96-33.9 4.19 157 22.74% La Joya 148-10.8 5.78 145 30.59% La Primavera 290 16.3 12.57 103 14.30% Plan de Ayala 284-6.6 6.17 180 23.51% Plan de San Luis 311-6.7 9.25 173 32.06% San Gabriel 147-9.3 4.45 141 17.96% San Miguelito 152-0.7 5.71 169 15.12% Total general 3,331-66.5 111.02 2,556 25.24%