Reducción de Emisiones en un Proyecto de Biomasa

Ing. Oscar Coto, Ph.D.

Curso ¨ Desarrollo de Proyectos de Reforestación y de Bioenergía bajo el Mecanismo de Desarrollo Limpio¨

Ecuador Marzo 2004

Descripción General de la Actividad de Proyecto

• Generación eléctrica usando cascarilla de arroz que de otra forma se quemaría en botaderos abiertos sin control o decaería naturalmente

• Construcción y operación de una nueva planta de generación de 20 MW netos en una provincia del centro de Tailandia

• La planta tendrá un contrato PPA con la empresa eléctrica de Tailandia por 25 años

Contribución al Desarrollo Sostenible

• Contribuir a diversificar el mix energético del país, biomasa sólo aporta un 1% de la generación actualmente

• Contribuir a aminorar un problema ambiental importante como es el de manejo de residuos de arroz que son un problema ambiental grande en el país

Plan de Proyecto

• Ventas de electricidad: estimadas en 132,864 MWh/ año, operación de 24 horas al día por 346 días con aseguramiento de compra de 80% de la capacidad contratada

• Planta consumirá internamente cerca de un 10% de la electricidad producida con lo cual para exportar la energía a la red, el proyecto debe generar (132,864 MWh/ año)/(1-0.1) es decir 147,627 MWh/año

Plan de Proyecto

• Ventas de cenizas de combustión de cascarilla a productores de cemento: se estima que se generarán cerca de 25,655 ton anuales de cenizas

• Disponibilidad de cascarilla de arroz y cadena de acopio: Tailandia produce cerca de 26 millones de toneladas de arroz. Cascarilla de arroz representa cerca del 17.75 %

• Actualmente cerca del 70-75% de la cascarilla generada no es usada. El resto va en1-2% en producción de pollos, 1-2% en producción de ladrillos, 20-25% usado en proceso del arroz

Plan de Proyecto

• Radio de transporte atractivo de 100 km.• Zona de influencia produce cerca de 4.5

millones de toneladas anualmente (20 % del país), y existe adicionalmente cerca de 1 millon de toneladas de cascarilla de arroz disponible de las cuales unas 700,000 no están en uso

• Existe información detallada por zona de influencia

• Empresa tiene contratos con 30 suplidores para períodos de entrega de 8 años de sus residuos

Plan de Proyecto

• Costo estimado de US $ 32 millones• Existen ciertos incentivos locales

para invertir en energías renovables• Plan Financiero tiene 60% de deuda

senior, 15% en deuda subordinada y 25% en “equity” (capital accionario) corriente

Tecnología a ser empleada

• Calderas de fuego en suspensión, que fueron seleccionadas para entregar una ceniza altamente pura. Será la primera instalación de esta tecnología en Tailandia

• Proveedores de tecnología son reconocidos internacionalmente y existe un proveedor EPC del proyecto

Balances de Energía del Proyecto

• Existen balances detallados del combustible. Poder caórico de 0.013607 TJ/tonelada

• Equivalente energético de la electricidad a generar es de 531 TJ/ año

• Eficiencia de conversión de 30%• Calderas necesitan proveer cerca de 1,770 TJ/año• Tomando en cuenta una eficiencia de caldera de

90%, se necesitan generar cerca de 1,967 TJ/año• Lo que implica un consumo de cerca de 144,533

toneladas de cascarilla anualmente• Se generarán cerca de 25,655 toneladas anuales

de ceniza

Reducciones de GEI y por qué MDL?

• Desplazamiento de emisiones en base a combustibles fósiles en la red de Tailandia usando biomasa GEI neutra

• Reducción de emisión de metano de quema a cielo abierto o descomposición

• Proyecto generará 83,582 toneladas de CREs en promedio anualmente, se espera que el impacto sobre el financiamiento sea de entre un 4-6%

• Proyecto no ha cerrado financieramnete y efecto MDL aumenta TIR a un valor más aceptable para los inversionistas

• No hay fondos de ODA (asistencia internacional)

Metodología de Línea Base

• “Generación interconectada con biomasa a partir de proyectos que evitan emisiones de GEI provenientes de residuos biomásicos que se queman o botan a cielo abierto”

Enfoque usado

• Emisiones de una tecnología que representa un curso económico atractivo de acción, tomando en cuenta barreras a la inversión

• Se nota de que la acción más atractiva de manejo se da en tratar de generar electricidad para la red

• Continuación de la práctica de botaderos y quema no controlada es un curso atractivo de acción pues se está dando

• Ninguno otro enfoque es relevante: emisiones históricas pues la red está cambiando, “top 20%” pues no existe información contextual de este tipo de tecnologías en circunstancias sociales, económicas,tecnológicas y ambientales parecidas

Pasos de la Metodología de LB

• Paso 1: Es el proyecto parte del escenario “negocio de costumbre”?

• Paso 2 a: Es la Línea Base el márgen de operación del sistema eléctrico?

• Paso 2 b: Es el márgen de operación una combinación de todas las fuentes de generación?

• Paso 3: Existe o no una gran cantidad de biomasa excedentaria?

Paso 1 de LB

• Algunos proyectos de generación con biomasa podrían ser parte del escenario BAU. Una alta cantidad de proyectos no se materializa debido a barreras de distinta índole

• Presentar barreras que existen al nivel de colección de residuos o en el nivel tecnológico

• En ausencia de recomendaciones del EB, se propone usar las tipologias de barreras del SSC: inversión, tecnología, prácticas prevalecientes, otras

Barreras financieras

• Para minimizar impactos de cenizas, el proyecto usa una tecnología de avanzada para generar una ceniza comercializable a nivel de cementeras, con consiguiente aumento de costos que conllevan a una disminución de la TIR. Proyecto tiene riesgos financieros más altos debido a que usa un concepto de múltiples suplidores de residuos. Esto conlleva a dificultades de conseguir inversionistas en el escenario BAU

Barreras tecnológicas

• Primera aplicación de la tecnología de suspensión a cascarilla de arroz en Tailandia. Componentes de entrenamiento son altas y conllevan a aumentos de costos operativos así como de “know-how” en entrenamiento de personal

Otras barreras

• Campañas de relaciones comunitarias para aceptación del proyecto son altos y por ende se convierten en una barrera al proyecto

Paso 2 a de LB

• Tailandia planea invertir en cerca de 12,591 MW en el período 2006-2012. Proyecto entregará 20 MW, representando menos del 0.2% de dicha adición. La LB más apropiada es márgen de operación en vez del márgen de adiciones

• Podría argumentarse que por su tamaño, podría desplazar otros proyectos pequeños dentro del programa de incentivos de generación del país. Debido a los incentivos, la mayoría se construirá (hidros)

• Caso interesante es si existe competencia sobre residuos! De ahí la necesidad de incorporar un test de relación oferta/demanda de cascarilla

Paso 2 b de la LB

• Tendencia de inversión se da en generación a partir de combustibles pesados (fuel oil), pero no se puede precisar la inversión en el período

• Escenario de la LB es la generación promedio de la red

• LB es conservadora: FEC estimado es de 0.548-0.635 t CO2/MWh para la red vs. 0.72 tCO2/MWh para tendencia de plantas de combustible pesado de petróleo

Paso 3 de LB

• Proyecto no disminuirá la oferta de biomasa de forma de que otras plantas de biomasa que están en proceso de inversión no puedan construirse

• No hay competencia por biomasa tal que resulte en disminución de factores de carga de otras plantas

• Proyecto no disminuirá oferta de biomasa de tal forma de que usuarios actuales de biomasa para generación se pasen a generación con combustibles biomásicos

• Cómo lidiamos con estos “issues”?

Paso 3 de LB

• Se introduce un test de relación oferta/demanda de residuos

• Oferta/Demanda = (cantidad excedente de biomasa para la que no existe uso)/(biomasa requerida para alimentar plantas que usen la misma biomasa)

• Se define que dicha relación debe ser mayor o igual a 2

• Actualmente dicho valor es de 4.6

Fronteras del Proyecto

• Delineada como el sitio de instalación de la planta, con la excepción de la inclusión del transpote fuera de sitio necesario para traer la cascarilla de arroz a la planta de generación

Fuentes y GEI considerados en la LB

Generación eléctrica de la red

CO2 Sí

N2O No

Quema a cielo abierto de cascarilla de arroz

CO2 No

CH4 Sí

N2O No

Transporte de cascarilla de arroz

CO2 No

Fuentes y gases considerados en proyecto

Generación eléctrica con cascarilla

CO2 No

CH4 Sí

N2O No

Transporte de cascarilla a la planta

CO2 Sí

N2O Sí

CH4 Sí

Transporte de cascarilla en sitio CO2 Sí

N2O Sí

CH4 Sí

Almacenamiento de cascarilla CH4 No

Combustibles auxiliares CO2 Sí

N2O Sí

CH4 Sí

Cálculo de emisiones por fuentes

• Emisiones por actividad de proyecto dentro de sus fronteras

• Emisiones por fugas• Emisiones netas de la actividad de

proyecto• Emisiones por fuentes en la LB

Emisiones por actividad de proyecto dentro de sus fronteras

• Generación eléctrica con biomasa• Calderas queman 144,632 t anuales

con un poder calórico de 1,967 TJ• IPCC indica valor de 30 kg metano/TJ• Emisión de metano= energía de

cascarilla X factor de emisión de metano X FCG del metano

• Emisión de metano de 1,239 tCO2e/año

Emisiones por actividad de proyecto dentro de sus fronteras

• Transporte de biomasa• Camiones de 15 ton, viaje de 120

km• Distancia andada= total de

cascarilla consumida X capacidad de camión X distancia de viaje

• Distancia = 144 533 t/año X 15 t X 120 Km

• Distancia = 1,156,254 km/ año

Transporte de cascarilla

• Factores de IPCC para ese tipo de camiones son 1097 g CO2/km, 0.06 g CH4/km, 0.031 g N2O/km

• Factor de emisión = factor de CO2 + factor CH4 X FCG CH4 + factor N20 X FCG N2O

• Factor de emisión = 1,108 E-6 t CO2e/km

• Emisiones anuales de transporte = 1,281 t CO2e/año

Emisiones por actividad de proyecto dentro de sus fronteras

• Combustibles auxiliares• Se usan cerca de 600 litros de combustible para

arranque de calderas 5 veces al año• Valor IPCC de FEC de CO2 de fuel oil es de 77.36 T

CO2/TJ y fracción oxidada de 0.99 para dar un FEC de 76.58 t CO2/TJ

• Usando factores de default para metano y oxidos nitrosos se obtiene un FEC equivalente de 77.8 T CO2e/TJ

• Energía en fuel oil consumido = consumo X poder calórico X densidad del fuel oil = 0.11 TJ/ año

• Emisión anual de combustible auxiliar = 8.6 T CO2e/año

Emisiones por Fugas

• No se anticipan fugas en el proyecto

Emisiones debidas a la actividad de proyecto

• Emisiones de generación con biomasa + Emisiones de transporte + Emisiones de combustibles auxiliares +Emisiones por fugas

• Emisiones debidas a proyecto = 1,239 + 1,281 + 8.6 + 0 = 2,528.6 t CO2e/año

Emisiones por fuentes de LB

• Generación eléctrica de la red: Proyecciones de la generación eléctrica de Tailandia durante período de creditaje del proyecto.

• Se calcula un FEC de la red tomando en cuenta para cada combustible su unidad de consumo, poder calórico, factor de carbono del IPCC, fracción oxidada

• Para 2006, FEC es de 0.624 TCO2/MWh y el proyecto desplazaría 82,907 t CO2/año2006

Generación eléctrica de la red

• Se hace análisis para cada año en base a plan de país y así se genera indicador de emisiones evitadas para cada año del período de creditaje

• Para 2006 el FEC es de 0.624 y para el 2012 es de 0.578 t CO2/MWh

• Se genera tabla con valores para cada año

Emisiones por fuentes de LB

• Quema a cielo abierto de cascarilla• Fracción de carbono de la cascarilla

es de 0.371• Carbono emitido = cantidad de

cascarilla usada en la planta X fracción de carbono de la biomasa

• Carbono emitido = 144,533 t/año X 0.371 t C/t cascarilla = 53,665 t C/año

Quema a cielo abierto de cascarilla

• Metano emitido = carbono emitido X carbono emitido como metano a cielo abierto X factor de conversión de masa X FCG del metano

• CH4 emitido = 53,665 t C/año X 0.005 X 16/12 t CH4/t C X 21 t CO2e/t CH4

• CH4 emitido = 7,513 t CO2e/año

Resumen de emisiones de la LB

Año Emisiones de la red

(t CO2)

Emisiones metano quema

(t CO2e)

Total Emisiones LB

(t CO2e)

2006 82,907 7,513 90,420

2007 84,369 7,513 91,882

2008 78,788 7,513 86,301

2009 75,732 7,513 83,245

2010 75,466 7,513 82,979

2011 76,131 7,513 83,644

2012 76,795 7,513 84,308

Total 550,188 52,591 602,779

Reducción de emisiones de la actividad de proyecto MDL

• Reducción de emisiones =Emisiones de la generación de la red +

Emisiones de quema a cielo abierto de cascarilla -Emisiones de la biomasa quemada en proyecto -Emisiones de transporte -Emisiones de combustibles auxiliares

Reducción de emisiones de la actividad de proyecto MDL

Año Emisiones de LB

(t CO2e)

Emisiones de Proyecto

(t CO2e)

Reducción de

Emisiones(t CO2e)

2006 90,420 2,529 87,891

2007 91,882 2,529 89,353

2008 86,301 2,529 83,772

2009 83,245 2,529 80,716

2010 82,979 2,529 80,450

2011 83,644 2,529 81,115

2012 84,308 2,529 81,779

Total 602,779 17,703 585,076

Discutir y argumentar

Generemos lista de “issues” a considerar