Uso de biomasa para la generación de energía en centrales térmicas

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Uso de la biomasa para la generación de energía eléctrica en centrales térmicas en Argentina La competitividad del sector agroindustrial, el conocimiento técnico y la abundancia de tierras cultivables hacen de la Argentina un país con un alto potencial en la generación de biomasa. El presente trabajo explora la posibilidad de combinar estos factores para brindar una solución conjunta a dos problemáticas: la mitigación de las emisiones de gases de efecto invernadero y el autoabastecimiento energético. El objetivo es desarrollar un modelo de aplicación de la biomasa para la generación de energía eléctrica que sea a la vez viable económicamente y sustentable desde el punto de vista ambiental. Contexto actual de la energía de biomasa En la Argentina y en el mundo, la discusión sobre el cambio climático está latente y el impacto que puede tener el uso de fuentes de energía renovables cobra especial importancia. En este marco, como principales iniciativas en materia de políticas públicas podemos mencionar: PROBIOMASA (Proyecto para la promoción de la energía derivada de biomasa) es una iniciativa que busca incrementar la producción de energía térmica y eléctrica derivada de biomasa a nivel local, provincial y nacional. La ley 26.190, que establece el “Régimen de fomento nacional para el uso de fuentes renovables de energía destinada a la producción de energía eléctrica”. Los beneficios de esta ley incluyen un régimen de inversión y remuneración adicional respecto del precio de mercado de la energía. Actualmente, varios proyectos en operación en Argentina utilizan para el autoabastecimiento de energía eléctrica sus propios residuos de biomasa como combustible: cáscara de maní, bagazo de caña de azúcar, residuos leñosos de la industria forestal, son ejemplos de subproductos empleados para tal fin. Desarrollo

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Uso de la biomasa para la generación de energía eléctrica en 

centrales térmicas en Argentina 

 

 

La competitividad del sector agroindustrial, el conocimiento técnico y la abundancia de tierras                         

cultivables hacen de la Argentina un país con un alto potencial en la generación de biomasa. El                                 

presente trabajo explora la posibilidad de combinar estos factores para brindar una solución                         

conjunta a dos problemáticas: la mitigación de las emisiones de gases de efecto invernadero y                             

el autoabastecimiento energético. 

El objetivo es desarrollar un modelo de aplicación de la biomasa para la generación de energía                               

eléctrica que sea a la vez viable económicamente y sustentable desde el punto de vista                             

ambiental. 

Contexto actual de la energía de biomasa 

En la Argentina y en el mundo, la discusión sobre el cambio climático está latente y el impacto                                   

que puede tener el uso de fuentes de energía renovables cobra especial importancia. En este                             

marco, como principales iniciativas en materia de políticas públicas podemos mencionar: 

● PROBIOMASA (Proyecto para la promoción de la energía derivada de biomasa) es                       

una iniciativa que busca incrementar la producción de energía térmica y eléctrica                       

derivada de biomasa a nivel local, provincial y nacional. 

● La ley 26.190, que establece el “Régimen de fomento nacional para el uso de fuentes                             

renovables de energía destinada a la producción de energía eléctrica”. Los beneficios                       

de esta ley incluyen un régimen de inversión y remuneración adicional respecto del                         

precio de mercado de la energía. 

Actualmente, varios proyectos en operación en Argentina utilizan para el autoabastecimiento                     

de energía eléctrica sus propios residuos de biomasa como combustible: cáscara de maní,                         

bagazo de caña de azúcar, residuos leñosos de la industria forestal, son ejemplos de                           

subproductos empleados para tal fin. 

Desarrollo 

El presente trabajo explora una propuesta concreta para el aprovechamiento de la biomasa                         

como combustible en la generación de energía eléctrica.  

La viabilidad de dicha propuesta dependerá de factores económicos, técnicos, ambientales y                       

sociales. 

Hay tres aspectos fundamentales para definir si el proyecto es o no factible desde el punto de                                 

vista económico: el desarrollo de una plantación destinada a proveer la biomasa, el transporte                           

de la misma y las adaptaciones que se tengan que hacer en la central para la recepción,                                 

manipulación, acondicionamiento y combustión de la biomasa. Se analizarán los costos en                       

cada etapa, para obtener el costo final por unidad de energía de la biomasa en la central. 

Los aspectos técnicos se refieren a la elección de una alternativa tecnológica que permita                           

hacer uso del combustible de biomasa en las instalaciones de una central eléctrica sin realizar                             

importantes modificaciones en sus equipos existentes. 

Se analizará también el impacto que el proyecto pueda tener sobre el medio ambiente. En                             

particular interesa saber si la utilización de la biomasa ayuda a mitigar las emisiones de gases                               

de efecto invernadero. 

La dimensión social se hace presente en el marco de la discusión entre el uso que se le da a la                                         

tierra, ya sea para generar alimentos o energía. Es una condición necesaria para la viabilidad                             

de un proyecto de estas características la elección de tierras que no compitan en su uso con                                 

fuentes de alimentos. 

Teniendo en cuenta todas estas cuestiones, se define un modelo de aplicación que consiste en                             

reemplazar parte del consumo de combustibles de origen fósil en la central termoeléctrica                         

Central Puerto por combustible de biomasa, obtenido a partir de plantaciones desarrolladas                       

específicamente para esa finalidad. 

En general, el principal impedimento para los proyectos de generación con biomasa es la                           

necesidad de cercanía entre las fuentes y la demanda de combustible. En el caso propuesto, se                               

hace uso de la Hidrovía del río Paraná para aprovechar el transporte por barcaza y de esta                                 

forma poder integrar el potencial de biomasa de la región con la demanda energética de                             

Buenos Aires. 

Demanda de combustibles 

Central Puerto cuenta con seis unidades de Turbina con Caldera a vapor, que suman una                             

potencia instalada de 1009 MW de generación eléctrica. La caldera está diseñada para                         

quemar indistintamente gas natural o fuel oil. En general se prefiere el primero de éstos por su                                 

menor costo pero, durante el invierno, cuando aumenta la demanda domiciliaria de gas natural                           

y esto genera a su vez una menor disponibilidad de este combustible para su uso en                               

generación de energía eléctrica, se quema fuel oil o una mezcla de ambos. Por lo tanto, la                                 

opción más rentable sería la de disponer de la biomasa en invierno, para reemplazar parte del                               

consumo de fuel oil. 

Localización 

La provincia de Entre Ríos, en la zona del delta del río Paraná, posee extensiones de tierras                                 

que actualmente no son explotadas, en donde se podría desarrollar el cultivo de la biomasa sin                               

tener una competencia por el uso de la tierra con otro tipo de producción. 

El hecho de hacer uso de tierras que actualmente no están siendo explotadas sirve a un doble                                 

propósito. En primer lugar, el no competir por el uso de la tierra con proyectos generadores                               

de alimentos es una condición necesaria para la sustentabilidad del modelo propuesto. En                         

segundo lugar, el precio que se debe pagar por estas tierras es menor al que habría que pagar                                   

por tierras aptas para cultivos tradicionales. Más aún, la puesta en valor de estas tierras y su                                 

utilización productiva podrían influir significativamente en el desarrollo económico de la región. 

Cultivo energético 

El switchgrass, también conocido como pasto varilla, es un pasto perenne de estación                         

cálida, hallado naturalmente en EE.UU. y México. Su rápido crecimiento permite obtener un                         

rendimiento promedio de 15 toneladas secas por año por hectárea cosechada, lo que equivale                           

en términos de energía a 6 toneladas de fuel oil o 238 MMbtu de gas natural. 

Este cultivo ha sido estudiado ampliamente debido a su gran potencial como generador de                           

combustible de biomasa. Es una especie muy resistente, requiere relativamente pocos                     

cuidados y puede crecer en tierras marginales y sobrevivir hasta 15 años sin necesidad de                             

resiembra. 

Se han estudiado los rendimientos del switchgrass con una o varias cosechas al año y en                               

distintos momentos del año. La alternativa más recomendada es cosechar una vez al año y en                               

invierno. Este momento coincide con el pico de mayor demanda domiciliaria de gas natural y                             

la demanda de fuel oil en Central Puerto. 

En la Tabla 1 pueden observarse las operaciones necesarias para la obtención del switchgrass                           

y sus costos. En la Tabla 2 se detalla el consumo de combustible en cada operación. 

Acondicionamiento y transporte de la biomasa 

Una vez cosechado el switchgrass, es necesario reducir el contenido de humedad y densificar                           

al material. Se le realiza un proceso de henificación y se obtienen fardos del material seco y                                 

comprimido, con un contenido de humedad de 10%. 

La biomasa se lleva inicialmente por camión desde los campos hasta el Puerto Ibicuy, en Entre                               

Ríos. Se supuso para esta primera etapa de transporte una distancia promedio de 50 km y un                                 

costo de US$ 0,08 por tonelada y por kilómetro. 

El transporte de la biomasa desde el Puerto Ibicuy hasta Central Puerto se realiza por                             

barcazas, minimizando de esta forma los costos de transporte. Un tren de barcazas puede                           

transportar hasta 30 mil toneladas de carga, con un costo de US$ 0,02 por tonelada y por                                 

kilómetro.  

Adaptaciones necesarias en la central 

Generalmente se acepta que una caldera de vapor puede sustituir hasta un 10% de su                             

combustible (medido como input energético) sin sufrir pérdidas significativas de eficiencia. La                       

sustitución del combustible requiere de adaptaciones que pueden variar en costo y                       

complejidad, dependiendo de las características de cada planta y del combustible primario                       

que se utilice. 

Las adaptaciones que deben encararse para quemar biomasa en una central térmica pueden                         

incluir:  

● Equipos especiales para la manipulación de la biomasa 

● Instalaciones para su recepción y almacenamiento 

● Sistemas de transformación de la biomasa (molienda, licuefacción, gasificación, etc.) 

● Sistemas de inyección de la biomasa en el caudal de combustible 

● Incorporación de quemadores diseñados específicamente para biomasa. 

Como una central eléctrica está diseñada para determinados tipos de combustible, un aspecto                         

clave para la viabilidad del modelo es la posibilidad de incorporar la biomasa al flujo de                               

combustible de origen fósil y, de esta manera, utilizar los quemadores existentes sin incurrir en                             

grandes modificaciones. Una forma de lograr esto en el caso de Central Puerto es mediante un                               

proceso de gasificación de la biomasa. 

Gasificacion de la biomasa 

Una de las tecnologías más incipientes para la transformación de la biomasa es la de                             

gasificación, que consiste en introducir la biomasa en un reactor del cual se obtiene un gas de                                 

bajo poder calorífico pero con buenas características de combustión. Este sistema tiene un                         

gran potencial de desarrollo ya que permite obtener un combustible que puede mezclarse con                           

el gas natural que va hacia la caldera. El menor poder calorífico de la mezcla de gases                                 

resultante puede compensarse corrigiendo el flujo de combustible sin comprometer la                     

eficiencia de la planta. 

El proceso es altamente eficiente, pudiendo variar en función del tipo de biomasa entre un                             

65% y un 85%, y utiliza parte de la biomasa como input energético. A los efectos del presente                                   

estudio, se tomó un valor intermedio de 75%. 

La principal restricción a la gasificación de biomasa es la escala. Central Puerto cuenta con                             

1009 MW de capacidad instalada en unidades de tipo caldera de vapor, mientras que los                             

equipos de gasificación comercializados actualmente pueden alcanzar un output energético de                     

2,2 MW. Si bien existen desarrollos modulares que permiten incorporar varios equipos en                         

paralelo, se está lejos de poder satisfacer el 10% de la demanda de una central de estas                                 

características. 

Es, por lo tanto, una condición necesaria para este proyecto el desarrollo de aplicaciones para                             

la gasificación de biomasa destinadas a grandes centrales. 

Impacto Ambiental 

El uso de la biomasa permite reducir las emisiones de CO2, dado que el contenido de                               

carbono liberado a la atmósfera durante la combustión fue previamente “tomado” de la misma                           

al desarrollarse el cultivo. Es por este motivo que, si la biomasa fue generada en forma                               

renovable (es decir, si no proviene de un proceso de desmonte), se la considera neutra en                               

términos de emisiones. 

En la práctica, sin embargo, el procesamiento de la biomasa hasta transformarla en un                           

combustible apropiado para su uso en una central térmica, el manejo de los cultivos y su                               

transporte hasta la central implican un consumo significativo de energía proveniente de fuentes                         

no renovables. Este consumo debe tomarse en cuenta si se quiere determinar en qué medida el                               

uso de biomasa reduce efectivamente las emisiones de CO2. 

Un análisis de ciclo completo del combustible de biomasa contabiliza este consumo para                         

expresar el porcentaje en se reducen las emisiones de CO2 al utilizar biomasa en reemplazo                             

de un determinado combustible de origen fósil. En la Tabla 2 se muestra este cálculo para el                                 

caso de estudio y en la Tabla 3 figuran las emisiones para los principales tipos de                               

combustibles, expresados como toneladas equivalentes de CO2. 

El modelo propuesto de generación en base a biomasa logra efectivamente reducir las                         

emisiones de gases de efecto invernadero. El saldo de reducción de emisiones de CO2 indica                             

que la energía obtenida por estos medios es en un 95,3% renovable. 

Conclusiones 

La biomasa es la forma más limpia y eficiente de energía renovable que se tiene actualmente.                               

Esto queda evidenciado por el cálculo de la Huella de Carbono o emisiones equivalentes de                             

CO2. 

 

 

Además de ser limpia, se demostró que puede ser competitiva en términos de costo por                             

unidad de energía, incluso en relación a combustibles baratos como el gas natural. 

 

 

Si bien desde el punto de vista técnico no se llegó todavía a una solución para la gasificación                                   

de biomasa a gran escala, esto no debe verse como un impedimento sino más bien como un                                 

incentivo para la investigación y el desarrollo. La tecnología existe, está puesta en práctica y                             

simplemente hace falta ampliarla. 

En cuanto a lo social, el proyecto es un modelo de integración regional mediante la utilización                               

de la infraestructura fluvial del Paraná, la puesta en valor de terrenos que actualmente no están                               

siendo aprovechados, la mejora en la calidad de vida para un ambiente más saludable, el                             

incentivo al desarrollo de tecnologías y la generación de puestos de trabajo.   

Referencias 

Biomass Energy Center. Biomassenergycentre.org.uk.  

T.A. Volk, L.P. Abrahamson, E.H. White, E. Neuhauser, E. Gray, C. Demeter, C. Lindsey, J. Jarnefeld, D.J. Aneshansley, R. Pellerin and S. Edick (October 15–19, 2000). "Energy crops". 

BIOMASS Energy Centre. Biomass: Can Renewable Power Grow on Trees?.  

Scientificamerican.com. Eartha Jane Melzer (January 26, 2010). "Proposed biomass plant:

Better than coal?"

Mike Duffy and Virginie Y. Nanhou; 2011; Costs of Producing Switchgrass for Biomass in

Southern Iowa; Iowa Stata University.

Shahab Sokhansanj, Sudhagar Mani, Anthony Turhollow, Amit Kumar, David Bransby,

Lee Lynd and Mark Laser; 2009; Large-scale production, harvest and logistics of switchgrass

(Panicum virgatum L.); Published online in Wiley InterScience.

Anexo