ENERGÍA DE LA BIOMASA

Universidad Nacional Experimental Politécnica“Antonio José de Sucre”

Vice-Rectorado BarquisimetoDirección de Investigación y Postgrado

Maestría en Ingeniería Eléctrica

ING. PEDRO DOMINGUEZ

ING. YOHANNA LÓPEZ H

ING. FRANCISCO VIVAS

CONTENIDO

• INTRODUCCION

• BIOMASA

Fuentes de la biomasa

Conversión de la biomasa

Formas de energía a partir de la biomasa

Ventajas y desventajas de la biomasa

Aspectos técnicos de la energía de biomasa

• GENERACIÓN ELÉCTRICA A TRAVÉS DE BIOMASA

Situación Mundial

Biomasa en Venezuela

Costos y Rendimientos

• CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

BIOMASA

Es el conjunto de la materiaorgánica, de origen vegetal oanimal y los materiales queproceden de su transformaciónnatural o artificial.

Está conformada por aquelloscuyos componentes principalesson el carbono, hidrógeno yoxígeno.

FUENTES DE LA

BIOMASAPlantaciones energéticas

Residuos forestales

Desechos urbanos

Desechos industriales

Desechos agrícolas

CONVERSIÓN DE LA BIOMASA

PROCESOS DE COMBUSTIÓN

DIRECTADENSIFICACIÓN

PROCESOS TERMO-

QUÍMICOS

PRODUCCIÓN DE CARBÓN VEGETAL

GASIFICACIÓN

PROCESOS BIO-QUÍMICOS

DIGESTIÓN ANAERÓBICA

COMBUSTIBLES ALCOHÓLICOS

BIODIESEL

PROCESOS DE COMBUSTIÓN

DIRECTA

DENSIFICACIÓN

Esta se refiere al proceso de compactar la

biomasa en “briquetas”, para facilitar su utilización,

almacenamiento y transporte. Las briquetas son

para usos domésticos, comerciales e industriales.

PROCESOS TERMO-QUÍMICOS

PRODUCCIÓN DE CARBÓN VEGETAL

Este proceso es la forma más común de la conversión termo-química de temperatura mediana. La biomasa se quema conuna disponibilidad restringida de aire, lo cual impide que lacombustión sea completa. El residuo sólido se usa comocarbón vegetal, el cual tiene mayor densidad energética que labiomasa original, no produce humo y es ideal para usodoméstico.

GASIFICACIÓN

Tipo de pirólisis en la que se utiliza una mayor proporción deoxígeno a mayores temperaturas, con el objetivo de optimizarla producción del llamado “gas pobre”, constituido por unamezcla de monóxido de carbono, hidrógeno y metano, conproporciones menores de dióxido de carbono y nitrógeno. Estese puede utilizar para generar calor y electricidad, y se puedeaplicar en equipos convencionales, como los motores dediesel.

PROCESOS BIO-QUÍMICOS

DIGESTIÓN ANAERÓBICA

La digestión de biomasa humedecida por bacterias en unambiente sin oxígeno (anaeróbico) produce un gas combustiblellamado biogás

COMBUSTIBLES ALCOHÓLICOS

De la biomasa se pueden producir combustibles líquidos comoetanol y metanol. El primero se produce por medio de lafermentación de azúcares y, el segundo por la destilacióndestructiva de madera.

PROCESOS BIO-QUÍMICOSBIODIESEL

Se compone de ácidos grasos y éteres alcalinos, obtenidosde aceites vegetales, grasa animal y grasas recicladas. Apartir de un proceso llamado “transesterificación”, los aceitesderivados orgánicamente se combinan con alcohol (etanol ometanol) y se alteran químicamente para formar éteres grasoscomo el etil o metilo éter.

FORMAS DE ENERGÍA A

PARTIR DE LA BIOMASACalor y vapor

Combustión de biomasa o biogás. El calor puede ser el

producto principal para aplicaciones en calefacción y cocción,

o puede ser un subproducto de la generación de electricidad

en ciclos combinados de electricidad y vapor

FORMAS DE ENERGÍA A

PARTIR DE LA BIOMASACombustible gaseoso

El biogás puede ser usado

en motores de combustión

interna para generación

eléctrica, calefacción y

acondicionamiento en el

sector doméstico, comercial

e institucional y en

vehículos modificados.

FORMAS DE ENERGÍA A

PARTIR DE LA BIOMASABiocombustibles

Dos vías:◦ ETANOL y ETBE: Sustitutos de la gasolina

◦ BIODIESEL: Sustituto del gasoil

FORMAS DE ENERGÍA A

PARTIR DE LA BIOMASACo-generación (calor y electricidad)

FORMAS DE ENERGÍA A

PARTIR DE LA BIOMASA

VENTAJAS Y DESVENTAJAS

DE LA BIOMASAVENTAJAS DE LA BIOMASA

La biomasa es una fuente renovable de energía y su usono contribuye a acelerar el calentamiento global; de hecho,permite reducir los niveles de dióxido de carbono y losresiduos de los procesos de conversión, aumentando loscontenidos de carbono de la biosfera.

La captura del metano de los desechos agrícolas y losrellenos sanitarios, y la sustitución de derivados delpetróleo, ayudan a mitigar el efecto invernadero y lacontaminación de los acuíferos.

Los combustibles biomásicos contienen nivelesinsignificantes de sulfuro y no contribuyen a lasemanaciones que provocan “lluvia ácida”.

La combustión de biomasa produce menos ceniza que lade carbón mineral y puede usarse como insumo orgánicoen los suelos.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS

DE LA BIOMASAVENTAJAS DE LA BIOMASA

La conversión de los residuos forestales, agrícolas yurbanos para la generación de energía reducesignificativamente los problemas que trae el manejo deestos desechos.

La biomasa es un recurso local que no está sujeto a lasfluctuaciones de precios de la energía, provocadas por lasvariaciones en el mercado internacional de lasimportaciones de combustibles.

El uso de los recursos de biomasa puede incentivar laseconomías rurales, creando más opciones de trabajo yreduciendo las presiones económicas sobre la producciónagropecuaria y forestal.

Las plantaciones energéticas pueden reducir lacontaminación del agua y la erosión de los suelos; asícomo a favorecer el mantenimiento de la biodiversidad.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS

DE LA BIOMASA

DESVENTAJAS DE LA BIOMASA

Baja densidad relativa de energía; es decir, se requiere sudisponibilidad en grandes volúmenes para producir potencia, encomparación con los combustibles fósiles, por lo que el transportey manejo se encarecen y se reduce la producción neta deenergía.

Su combustión incompleta produce materia orgánica, monóxidode carbono (CO) y otros gases.

Si se usa combustión a altas temperaturas, también se producenóxidos de nitrógeno.

La producción y el procesamiento de la biomasa pueden requeririmportantes insumos, como combustible para vehículos yfertilizantes, lo que da como resultado un balance energéticoreducido en el proceso de conversión.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS

DE LA BIOMASA

DESVENTAJAS DE LA BIOMASA

Aún no existe una plataforma económica y política generalizadapara facilitar el desarrollo de las tecnologías de biomasa, encuanto a impuestos, subsidios y políticas que cubren, por logeneral, el uso de hidrocarburos.

Los precios de la energía no compensan los beneficiosambientales de la biomasa o de otros recursos energéticosrenovables.

El potencial calórico de la biomasa es muy dependiente de lasvariaciones en el contenido de humedad, clima y la densidad dela materia prima.

ASPECTOS TÉCNICOS DE LA

ENERGÍA DE BIOMASA

COMPOSICIÓN QUÍMICA

ASPECTOS TÉCNICOS DE LA

ENERGÍA DE BIOMASAVALOR CALORÍFICO

ASPECTOS TÉCNICOS DE LA

ENERGÍA DE BIOMASA

CONTENIDO DE HUMEDAD

ASPECTOS TÉCNICOS DE LA

ENERGÍA DE BIOMASA

OTROS ASPECTOS TÉCNICOS

GENERACIÓN PARTICULAR Ó

COMPONENTE DEL SISTEMA ELÉCTRICO

DE POTENCIA

COMBUSTIBLE

EVOLUCIÓN DE LA DEMANDA

PREPARACIÓN.ALMACENAMIENTO.

TRANSPORTE.

CONVERSIÓN DE BIOCOMBUSTIBLE

S.

ASPECTOS TÉCNICOS DE LA

ENERGÍA DE BIOMASA

ESTRATÉGICOS

ESTIMACIÓN DEL BENEFICIO

ECONÓMICO DEL

PROYECTO (INVERSIONES

INICIALES Y COSTOS DE

OPERACIÓN. )

ABASTECIMIENTO Y SUMINISTRO.

ASPECTOS TÉCNICOS DE LA

ENERGÍA DE BIOMASA

POLÍTICOS

POLÍTICA ENERGÉTICA.

LEGISLACIÓN ENERGÉTICA.

INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO DE TECNOLOGÍAS.

EDUCACIÓN Y CAPACITACIÓN DE RECURSOS

HUMANOS.

GENERACIÓN ELÉCTRICA A

TRAVÉS DE BIOMASASITUACIÓN MUNDIAL

- 14.000 MW de capacidad

mundial instalada.

- Crecimiento de la bioenergía

son Brasil, Malasia, Filipinas,

Indonesia, Australia, Canadá,

Inglaterra, Alemania y Francia.

- En América latina existe una

larga experiencia en la industria

azucarera por medio de la

combustión directa del Bagazo

de Caña.

GENERACIÓN ELÉCTRICA A

TRAVÉS DE BIOMASASITUACIÓN MUNDIAL

GENERACIÓN ELÉCTRICA A

TRAVÉS DE BIOMASASITUACIÓN MUNDIAL

EEUU - 7.000 MW

UE- 5000MW

Para 2020

Total Mundial 30.000 MW

Para 2015

China

154 MW a 4.000 MW

India

59 MW a 1500 MW

GENERACIÓN ELÉCTRICA A

TRAVÉS DE BIOMASASITUACIÓN MUNDIAL

Áreas

geográficas2000 % s/total 2000 2001 % s/total 2001

España 3.623 0,46% 3.670 0,5%

Europa 69.742 8,8% 70.730 8,9%

América Central 23.032 2,9% 23.742 3,0%

Asia (excluyendo

Oriente Medio)569.113 71,7% 573.892 71,8%

Oriente Medio y

África10.769 1,4% 10.576 1,3%

América del

Norte66.182 8,3% 63.397 7,9%

América del Sur 55.399 7,0% 56.836 7,1%

Total 794.237 100% 799.173 100%

GENERACIÓN ELÉCTRICA A

TRAVÉS DE BIOMASABIOMASA EN VENEZUELA

LAS REALIDADES EN VENEZUELA

Desde el año 1960, con el desarrollo de los centrales azucareros en el

país, se implementa el uso del bagazo (Residuo del Procesamiento de la

Caña de Azúcar) como combustible para la producción de vapor

utilizable dentro del proceso industrial y para la producción de energía

eléctrica necesaria para dicho proceso, dentro de los periodos de Zafra

(Cosecha y procesamiento de la caña).

Para el periodo 1998-1999, la capacidad nominal de generación en

conjunto de los 18 centrales azucareros del país, era de 120MW, en los

cuales el 63% de la energía se producía a partir de la quema del bagazo

de caña, y el otro 36% a partir de combustibles fósiles (22,58% fuel-oil,

0,12% diesel y 12,93% gas natural), la diferencia del 1% fue comprada al

sistema eléctrico nacional.

GENERACIÓN ELÉCTRICA A

TRAVÉS DE BIOMASABIOMASA EN VENEZUELA

LAS REALIDADES EN VENEZUELA

GENERACIÓN ELÉCTRICA A

TRAVÉS DE BIOMASABIOMASA EN VENEZUELA

Identificación del potencial

energético

Estado Producción Agrícola

Zulia Algodón, cambur, coco, fríjol, melón, plátano y sorgo.

Táchira Ajo, cambur, caña de azúcar, café, caraota, cebolla, papa, plátano y tomate.

Mérida Ajo, apio, caraota, cacao, café, yuca, plátano, zanahoria.

Trujillo Café, cambur, caña de azúcar, maíz, papa, plátano, remolacha, yuca y champiñón.

Lara Papas, cambur, sisal, cebolla, tomate, uvas, caña de azúcar, arroz, caraotas, piña y café.

Yaracuy Caña de azúcar, maíz, bananos, hortalizas, cacao, cocos, palma africana y frutas.

Aragua Aguacate, café, caraota, cebolla, maíz, pimentón, quinchoncho, caña de azúcar, algodón, cacao y sorgo.

Barinas Algodón, ajonjolí, cambur, maíz, ñame y plátano. Arroz y Sorgo.

Cojedes Arroz, tabaco, ajonjolí, algodón, maíz, yuca, madera.

Carabobo Maíz leguminosa de grano, cacao, tabaco, algodón, caña de azúcar, hortalizas, coco.

Anzoátegui Forestal, Maíz, sorgo, Café y forestal.

Monagas Café, maíz, naranja, palma aceitera, sorgo, tomate y yuca, caña de azúcar, algodón, cacao, maní.

Sucre Cacao, coco, caña de azúcar, café, yuca, algodón.

Apure Algodón, frijoles, cambur, maíz, arroz y yuca.

Falcón Caña de azúcar, coco, maíz, melón, ñame, ocumo y sorgo.

Miranda Cacao, frutas, flores, hortalizas, cereales.

Guarico Arroz, caraota, fríjol, maíz, mango, patilla, sorgo y tomate. caña de azúcar, algodón, plátanos.

Portuguesa Arroz, café, algodón, maíz, ajonjolí, caña de azúcar, caraota, patilla sorgo y forestales.

Delta Amacuro Arroz, maíz, coco, plátano, yuca, piña, palmito.

GENERACIÓN ELÉCTRICA A

TRAVÉS DE BIOMASABIOMASA EN VENEZUELA

BIOMASA EN VENEZUELAPLAN PROPUESTO 2010-2015

ZONA OCCIDENTAL 60

MW

ZONA CENTRAL

151MW

ZONA ORIENTAL 55

MW

Central de Biomasa Orituco 15 MW

Central de Biomasa Tiznados 15 mw

Central de Biomasa El Tocuyo 15 MW

Central de Biomasa Guigue 15 MW

Central de Biomasa Atapirire 15 MW

Central de Biomasa Yaritagua 15 MW

Central de Biomasa Cumanacoa 10 MW

Central de Biomasa Uverito 15 MW

Central de Biomasa San Sebastian 15 MW

Central de Biomasa Portuguesa 15 MW

Central de Biomasa Socopó 15 MW

Central de Biomasa Nueva Bolivia 15 MW

Central de Biomasa Motatán 15 MW

Central de Biomasa San Carlos 15 MW

Central Azucarero La Pastora 16 MW Cogeneración

Central de Biomasa Ureña 15 MW

Central de Biomasa Zulia 15 MW

Central de Biomasa Unare 15 MW

Se propone la instalación de 266MW de Generación con biomasa en las regiones

que se han identificado con mayor potencial, ubicadas en 15 estados del país, 71

MW al 2013 y 195 al 2014.

Potencial de Residuos Agroindustriales Identificado: 412,18 MW, 3069 GWh

No se ha contabilizado el recurso forestal

Plan Nacional de Generación con Biomasa

266 MW –696,49 MMUS$

Se propone la instalación de una 1ra fase de 64 MW de Generación a partir de residuos

sólidos urbanos, en las regiones que se han identificado en el territorio nacional, con una

inversión total de 166 MMUS$:

PLAN PROPUESTO PILOTO 2010-2012

Aragua – Libertador, Linares yLamas:Potencia = 10 MWResiduos = 450 Tm/dCosto estimado = 26 MMUS$

Zulia – Miranda:Potencia = 10 MWResiduos = 500 Tm/dCosto estimado = 26MMUS$

Lara – Iribarren:Potencia = 10 MWResiduos = 400 Tm/dCosto estimado = 26 MMUS$

Vargas –Sta. Edivigis:Potencia = 2 MWResiduos = 320 Tm/dCosto estimado = 5 MMUS$Nota: Estudio de factibilidad en rellenosanitario

Miranda – Guaicaipuro:Potencia = 10 MWResiduos = 500 Tm/dCosto estimado = 26 MMUS$

Nva Esparta – GarcíaPotencia = 2MWResiduos = 160 Tm/dCosto estimado = 5 MMUS$

Dtto Capital – Libertador:Potencia = 10 MWResiduos = 500 Tm/dCosto estimado = 26 MMUS$

Miranda – Acevedo:Potencia = 10 MWResiduos = 400 Tm/dCosto estimado = 26 MMUS$

BIOMASA EN VENEZUELA

Se propone la instalación de 90 MW de Generación en la 2da fase provenientes de residuos sólidos

urbanos, en las regiones que se han identificado con mayor potencial, ubicadas en el territorio nacional,

con un monto total de 234 MMUS$

Anzoátegui – Simón BolívarPotencia = 7 MWResiduos: 350 Tm/dCosto estimado = 18,2 MMUS$

PLAN PROPUESTO PILOTO 2013-2015

Aragua – ampliación de LibertadorLinares LamasPotencia adicional = 17 MWResiduos adicionales: 750 Tm/dCosto estimado = 44,2 MMUS$

Lara – ampliación IribarrenPotencia = 8 MWResiduos: 400 Tm/dCosto estimado = 20,8 MMUS$

Táchira – Ureña y Simón RodríguezPotencia = 15 MWResiduos: 750 Tm/dCosto estimado = 39,0 MMUS$

Carabobo – ValenciaPotencia = 15 MWResiduos: 600 Tm/dCosto estimado = 39,0 MMUS$

Bolívar – CaroníPotencia = 7 MWResiduos: 350 Tm/dCosto estimado = 18,2 MMUS$

Miranda – ampliación GuaicaipuroPotencia adicional = 8 MWResiduos adicionales: 400 Tm/dCosto estimado = 20,8 MMUS$

Miranda – ampliación AcevedoPotencia adicional = 5 MWResiduos adicionales: 200 Tm/dCosto estimado = 13,0 MMUS$

Dtto. Capital – ampliación LibertadorPotencia adicional = 8 MWResiduos adicionales: 400 Tm/dCosto estimado = 20,8 MMUS$

BIOMASA EN VENEZUELA

OTROS PROYECTOS EN

VENEZUELA

PDVSA Agrícola, filial de PDVSA, actualmente lleva a cabo laedificación de 11Complejos Agroindustriales para laobtención de derivados de la caña.

Para mediados de 2011 está prevista la puesta en marcha decuatro complejos agroindustriales de derivados de la cañaque levanta la filial agroindustrial de Petróleos de Venezuela,S.A. (PDVSA) PDVSA Agrícola, en los estados Barinas (I),Cojedes, Portuguesa y Trujillo (I), los cuales presentan unavance global de construcción de 25%, aproximadamente.

En total, la filial agrícola adelanta la construcción de oncecomplejos por cuanto, además de los antes mencionados, serealizan edificaciones similares (en una segunda fase) enZulia (I), Monagas, Trujillo (II) y Apure; y en una tercera etapaen Zulia (II), Barinas (II) y Guárico.

ENTRADA DE CAMIONES

LABORATORIO DE CONTROL

DESCARGA Y PREPARACIÓN DE LA

CAÑA

ÁREA DE MOLIENDAPLANTA DE

CLARIFICACIÓN DE JUGOS

ÁREA DE FERMENTACIÓN

ÁREA DE DESTILACIÓN PLANTA DE TORULAPlanta de Alimentos Balanceados para

animales

CASA DE BAGAZO

ÁREA DE GENERACIÓN

DE VAPOR

PLANTA ELÉCTRICA

DESHIDRATACIÓN ALMACENAMIENTO

Y DESPACHO DE ETANOL

PROCESO ACTUAL DE LA FABRICACIÓN

DE CAÑA DE AZUCAR

COSTOS DE LA

GENERACIÓN CON BIOMASA Tipo De

Generación

Costo de

Producción

(US$/MWh)

Eficiencia

( %)

Emisiones De Co2

(Kg-CO2/MWh)

Biomasa 39 - 133 30- 60 30

Eólica 55 - 273 40 10

Diesel 109-125 30 550

Solar (fotovoltaica) 218 - 617 25 - 35 100

Nuclear 62 -75 31 - 33 15

Hidroeléctrica 35 - 148 60 20

Gas Natural 70 - 109 45 400

BARRERAS PARA LA GENERACIÓN

ELÉCTRICA A TRAVÉS DE BIOMASA EN

VENEZUELA

El costo de los combustibles fósiles, que son muy baratos osubsidiados.

El marco jurídico vigente que no establece las normastécnicas, de operación y de seguridad para generaciónindependiente y para conectarse a la red.

El acceso a la inversión para el desarrollo de la tecnología.

El costo de producir la electricidad a partir de biomasa no escompensado con los precios actuales de la electricidad,puesto que las tarifas permanecen congeladas desde el2002.

CONCLUSIONES Y

RECOMENDACIONES

Se requiere de un planeamiento cuidadoso para asegurar laformulación de proyectos financieramente viables, evaluacióndel la cantidad de biomasa, suministro estable, métodos detransporte/ recolección, energía y calor, entre otras.

Dentro de un sistema integral de aprovechamiento de labiomasa, Venezuela cuenta con elevados recursos agrícolas,por lo que se debe considerar frente a otras alternativas deenergía, buscando así extender su área de aprovechamiento.

Los precios bajos de las energías convencionales sonbarreras para el desarrollo de las energías alternativas.

Se recomienda transmitir a la pequeña y mediana industria lainformación que les permita valorar debidamente el valoragregado que pueden reportar con el aprovechamiento energéticode los residuos. La falta de conocimiento provoca cálculosinadecuados de las inversiones iniciales y la tasa de retorno, porlo que no se tiene una idea adecuada de la rentabilidad de losproyectos de recuperación energética de los desechos.

Se recomienda programas enfocados al fortalecimiento de lastecnologías, ni incentivos para la generación de energía o lasustitución de combustibles fósiles.

CONCLUSIONES Y

RECOMENDACIONES

GRACIAS