© Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2006. Curso de Análisis de Proyectos de Energía...

© Minister of Natural Resources Canada 2001 – 2006.

Curso de Análisis de Proyectos de Energía LimpiaCurso de Análisis de Proyectos de Energía Limpia

Crédito Fotográfico: Bioenerginovator

Análisis de Proyectos de Análisis de Proyectos de Calentamiento por BiomasaCalentamiento por Biomasa

Planta de Calefacción Distrital, Suecia


ObjetivosObjetivos

• Revisar los fundamentos de losRevisar los fundamentos de losSistemas de Calentamiento por BiomasaSistemas de Calentamiento por Biomasa

• Ilustrar las consideraciones clave paraIlustrar las consideraciones clave parael análisis de proyectos deel análisis de proyectos deCalentamiento por BiomasaCalentamiento por Biomasa

• Introducir el Modelo de Proyecto de Introducir el Modelo de Proyecto de Calentamiento por Biomasa RETScreenCalentamiento por Biomasa RETScreen®®


• Calor paraCalor para Edificios

Comunidades

Procesos Industriales

…pero también…

Creación de empleos

Un uso de materiales de desecho

Una oportunidad de utilizar calefacción distrital y recuperación de calor de desecho

¿Qué brindan los sistemas de ¿Qué brindan los sistemas de calentamiento por biomasa?calentamiento por biomasa?

Photo Credit: Centrales Agrar-Rohstoff-Marketing- und Entwicklungs-Netzwork

Planta de Calefacción Distrital, Calor Provenientede Semillas de Colza, Alemania


Descripción del Sistema de Descripción del Sistema de Calentamiento por BiomasaCalentamiento por Biomasa

• Planta de CalentamientoPlanta de Calentamiento Sistema de recuperación de calor

de desecho

Sistema de combustión de biomasapara carga de base

Sistema de calefacción para cargaen horas punta

Sistema de respaldo opcional

• Sistema de Distribución deSistema de Distribución deCalorCalor Suministro de agua caliente, retorno

de agua fría

Para un solo edificio o un sistema decalefacción distrital

• Operación de Suministro de CombustibleOperación de Suministro de Combustible Instalaciones de recepción, almacenamiento, y transporte de combustible

Típicamente transferencia automática de combustible del reservorio diario a la combustión

Crédito Fotográfico: Bioenergia Suomessa

Desechos de Madera Empaquetados enFardos de Pequeño Diámetro, Finlandia


Descripción del Sistema de Descripción del Sistema de Calentamiento `por Biomasa Calentamiento `por Biomasa (Cont.)(Cont.)

Diagrama: Buyer’s Guide To Small Commercial Biomass Combustion Systems NRCan

Recuperación de CombustibleBiomasa (feedstocks)

CombustibleBiomasa

(Depósito defeedstocks)

Entrega deCombustibleBiomasa(Feedstocks) Suministro de

Agua CalienteSistema de Escapey Chimenea

Remoción y Almacenamientode Cenizas

Caldero deRespaldo y paraHoras Punta

Transferencia

Cámara deCombustión

Colector dePartículas

Intercambiadorde Calor


Sistema de Carga de Punta vs. Sistema de Carga de Punta vs. BaseBase

El sistema de biomasa puede ser dimensionado El sistema de biomasa puede ser dimensionado para:para:

• Carga de PuntaCarga de Punta Uso de biocombustible maximizado y uso de

combustible fósil minimizado

Sistema más grande y costoso

La operación parcial de la carga disminuye la eficiencia si la carga es variable

• Carga de BaseCarga de Base Opera cerca de la capacidad de diseño, por lo que

la eficiencia es alta

Los costos de inversión son mucho menores

Sistema convencional requerido para la carga punta

Gráfico de Diseño del Sistema

Gráfico de Diseño del Sistema

Potencia Energía

Potencia Energía

Biomasa

Biomasa

Punta

Punta

(*) Recuperación de calor

(*) Recuperación de calor

RC (*)

RC (*)


Sistema de Calefacción Sistema de Calefacción DistritalDistrital

• El calor de una planta central puede ser distribuido a El calor de una planta central puede ser distribuido a múltiples edificios cercanos para calefacción y servicio múltiples edificios cercanos para calefacción y servicio de agua calientede agua caliente Tubos de acero aislados son enterrados a 0,6 a 0,8 m bajo el suelo

• Ventajas comparadas con que cada edificio tenga su Ventajas comparadas con que cada edificio tenga su propia planta:propia planta: Mayor eficiencia Menores emisiones Seguridad Confort Conveniencia en la operación• Los costos de inversiónLos costos de inversión

son altosson altos

• Necesita mayor atención Necesita mayor atención que los de combustible que los de combustible fósilfósil

Crédito Fotográfico: SweHeatCrédito Fotográfico: SweHeat

Planta de Calefacción Distrital Tubos de Agua CalienteCalor Distrital


• Combustible Biomasa Combustible Biomasa (feedstocks) incluye(feedstocks) incluye Madera y residuos de madera (trozos, aserrín

de sierra, pellets, virutas)

Residuos de agricultura (paja, desperdicios, cáscaras, lechos de paja para animales y abono)

Cultivos de energía (álamos híbridos, césped, sauce)

Basura Sólida Municipal

• Importantes consideraciones del Importantes consideraciones del “feedstock”“feedstock” Valor calorífico y contenido de humedad

Confiabilidad, seguridad, y estabilidad de precios de suministro

Instalaciones de transporte y almacenamiento

Combustibles BiomasaCombustibles Biomasa

Crédito Fotográfico: Warren Gretz/ NREL Pix

Crédito Fotográfico: ECOMatters Inc

Madera para Combustión de Biomasa

Cáscaras de Nueces paraCombustión de Biomasa


• Si es cosechado de manera sostenible: Si es cosechado de manera sostenible:

Nula producción neta de gases de invernadero

• Contenido bajo de azufre reduce la lluviaContenido bajo de azufre reduce la lluviaácidaácida

• Emisiones de contaminantes del aire localEmisiones de contaminantes del aire local

Partículas (hollín)

Contaminantes gaseosos

Rastros de cancerígenos

Podría estar sujeto a regulación

Atributos Ambientales de los Atributos Ambientales de los Combustibles BiomasaCombustibles Biomasa

Crédito Fotográfico: Warren Gretz/NREL Pix

Crédito Fotográfico: Bioenerginovator

Bagazo

Virutas de Madera


Ejemplos de Costos de Ejemplos de Costos de Calentamiento por BiomasaCalentamiento por Biomasa

• Para un sistema de Para un sistema de 150 kW para calentar 150 kW para calentar un edificio de 800 mun edificio de 800 m22::

1.700 $1.700 $18.000 $18.000 $Combustible AnualCombustible Anual

8.000 $8.000 $1.000 $1.000 $O y M AnualO y M Anual

80.000 $80.000 $21.000 $21.000 $Costos de InversiónCostos de Inversión

Viruta de Madera

Petróleo

6,706,7040 $/ton40 $/tonAstillas de árbolesAstillas de árboles

1,701,7010 $/ton10 $/tonResiduos de Residuos de AserraderoAserradero

5,805,800,20/m0,20/m33GasGas

8,508,500,30 $/L0,30 $/LPetróleo ResidualPetróleo Residual

15,6015,600,40 $/L0,40 $/LPropanoPropano

22,5022,500,08 $/kWh0,08 $/kWhElectricidadElectricidad

Costo del Calor($/GJ)

Precio

• Altos costos de Altos costos de inversión, inversión, potencialmente potencialmente bajos costos de bajos costos de combustible:combustible:


Proyecto de Calentamiento Proyecto de Calentamiento por Biomasa - Consideracionespor Biomasa - Consideraciones

• Disponibilidad, calidad y precio de “feedstock” de Disponibilidad, calidad y precio de “feedstock” de biomasa versus combustibles sólidosbiomasa versus combustibles sólidos

Usos futuros no energéticos de la biomasa (ej., pulpa)

Contratos de largo plazo

• Espacio disponible para despacho y almacenamiento Espacio disponible para despacho y almacenamiento de combustible, y grandes calderosde combustible, y grandes calderos

• Requiere operadores dedicados y confiablesRequiere operadores dedicados y confiables

Obtención de combustible y manipuleo de la remoción de cenizas

• Regulaciones ambientales sobre la calidad de aire y Regulaciones ambientales sobre la calidad de aire y eliminación de cenizaseliminación de cenizas

• Asuntos de seguros y seguridadAsuntos de seguros y seguridad


Ejemplos: Austria, Alemania y EsloveniaEjemplos: Austria, Alemania y Eslovenia

Sistemas de Energía Sistemas de Energía ComunitariosComunitarios

• Grupos de edificios Grupos de edificios incluyendo escuelas, incluyendo escuelas, hospitales, y grupos de hospitales, y grupos de residenciasresidencias

Crédito Fotográfico:Ken Sheinkopf/ Solstice CREST

Crédito Fotográfico:Centrales Agrar-Rohstoff-Marketing-

und Entwicklungs-Netzwerk

Manipulador Automáticode Feedstock

Caldero con Quemadode Madera

Calentamiento Distrital Convertido de CombustibleFósil a Biomasa, Eslovenia


Ejemplo: CanadáEjemplo: Canadá Edificios Edificios Institucionales y ComercialesInstitucionales y Comerciales

• Edificios individuales pueden proporcionar su Edificios individuales pueden proporcionar su propio calor de biomasapropio calor de biomasa Institucional: escuelas, hospitales, edificios municipales

Comercial: almacenes, garajes, etc.

Crédito Fotográfico: ECOMatters Inc.Pequeño Sistema de Calentamiento Comercial, CanadáCrédito Fotográfico: Grove Wood Heat


Ejemplos: Brasil y EE.UU. Ejemplos: Brasil y EE.UU.

Calor de ProcesosCalor de Procesos

• Frecuentemente utilizado cuando la biomasa es Frecuentemente utilizado cuando la biomasa es producida y el calor de procesos requeridoproducida y el calor de procesos requerido Aserraderos, fábricas de azúcar y alcohol, lugares de

fabricación de muebles, y sitios de secado para procesos agrícolas.

Crédito Fotográfico: Ken Sheinkopf/ Solstice CRESTCrédito Fotográfico: Ralph Overend/ NREL PixCrédito Fotográfico:Warren Gretz/ NREL Pix

Interior de una Cámarade Combustión

Bagazo para Calor de Procesoen Aserradero, Brasil

Caña de Azúcar paraCalor de Procesos, Hawaii


Modelo de Proyecto de Modelo de Proyecto de Calentamiento por Biomasa Calentamiento por Biomasa RETScreenRETScreen®®

• Análisis de producción de energía de todo el mundo, de Análisis de producción de energía de todo el mundo, de costos de ciclo de vida y decostos de ciclo de vida y dereducciones de emisiones dereducciones de emisiones degases de efecto invernaderogases de efecto invernadero

Edificios individuales a grandesconglomerados con calor distrital

Biomasa, para punta, respaldo yrecuperación de calor de desecho

Dimensionamiento y costeo de la red de calor del distrito

• Actualmente no cubiertos:Actualmente no cubiertos:

Para calentamiento distrital de gran escala(>2,5 MW) Utilice mas bien el Modelo de

Cogeneración


Cálculo de Energía de Calentamiento Cálculo de Energía de Calentamiento por Biomasapor Biomasa RETScreen RETScreen®®

Ver el e-Libro

Análisis de Proyectos de Energía Limpia: RETScreen®

Ingeniería y Casos

Capítulo de Análisis de Proyectos de Calentamiento por Biomasa

Calcular el equivalente de

grados – día para calentamiento de agua caliente para

uso doméstico

Calcular las curvas de duración de carga

y energía u horasequivalentes de

plena carga

Calcular la demandatotal de energía

Determinar la mezcla de energía

Calcular los requerimientosde combustible

Calcular la carga de

calentamiento de punta

Determinar las dimensionesde la red de

tuberías


Ejemplo de Validación del Modelo de Ejemplo de Validación del Modelo de Proyectos Proyectos de Calentamiento por Biomasa de Calentamiento por Biomasa RETScreenRETScreen®®

• Cálculo de la curva Cálculo de la curva de duración de cargade duración de carga

Comparado con el modelo sueco DD-IL modelado para 4 ciudades de Europa y Norte América

• Dimensionamiento de Dimensionamiento de la red de tuberías la red de tuberías para calentamiento para calentamiento distritaldistrital

Comparado con el programa ABB R22– buenos resultados• Poder calorífico de la maderaPoder calorífico de la madera

Comparado con 87 muestras de ramas de árboles del Este de Canadá Estimado de RETScreen® para madera de desecho dentro del 5% de los

datos de muestra

Curva de Duración de Carga para Uppsala, Suecia

0

20

40

60

80

100

0 2000 4000 6000 8000Número de Horas

Porc

en

taje

de C

arg

a P

un

ta

RETScreenDD-IL


ConclusionesConclusiones

• Los costos de energía de calefacción por biomasa pueden Los costos de energía de calefacción por biomasa pueden ser mucho menores que los costos de calefacción ser mucho menores que los costos de calefacción convencionales, aún cuando se considere más altos costos convencionales, aún cuando se considere más altos costos de inversión de los sistemas de biomasade inversión de los sistemas de biomasa

• RETScreenRETScreen®® calcula las curvas de duración de carga, la calcula las curvas de duración de carga, la biomasa requerida y la capacidad de la planta en punta, y biomasa requerida y la capacidad de la planta en punta, y dimensiona la red de tuberías de calentamiento distrital dimensiona la red de tuberías de calentamiento distrital utilizando un mínimo de datos de entradautilizando un mínimo de datos de entrada

• RETScreenRETScreen®® brinda ahorros significativos en costos de brinda ahorros significativos en costos de estudios preliminares de factibilidadestudios preliminares de factibilidad


¿Preguntas?¿Preguntas?

www.retscreen.netwww.retscreen.netPara mayor información por favor visite el Sitio Web RETScreen en

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