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Tecnología de Madera INIA - AECI Montevideo Uruguay julio Dendroenergía. Ing. Ftal. Martín Sánchez Acosta. Instituto Nacional de

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(1)

Tecnología de Madera INIA - AECI Montevideo – Uruguay – julio 2010

Dendroenergía

Ing. Ftal. Martín Sánchez Acosta

Instituto Nacional de

(2)

INTA :Estación Experimental

Concordia – Entre Ríos

Concordia

Entre Ríos

(3)

I.N.T.A.

Desde 1956

en el País

12 Centros de

investigación

47 Estaciones

Experimentales

320 Agencias de

Extensión

7000 empleados

(4)

Biomasas:

-

Lignocelulósicas

-

Amiláceas

-

Azucaradas

(5)

Lignocelulosicas:

productos

-

Energía térmica

(agua-vapor-aceite,etc)

-

Energía eléctrica

( vapor- turbina )

(6)

Porqué

dendroenergía

Más del 50 % del consumo mundial

de madera es para energía

De 4.000 millones de m3, 2.300 se utilizan

como combustible para 2.000 millones de

personas : FAO 2007

(7)

Porqué

dendroenergía

-

Es renovable

- El CO2 fue fijado previamente

- Efecto neutro en el efecto invernadero

- Contenidos casi nulos SO2 : no lluvia ácida

- Sustitución de fósiles : bonos de C

(8)

Problemas de la

dendroEnergia

-

Rendimientos en calderas menores

- Menor densidad energética- mas volumen

- Posible contenido de humedad

- Posible exportación de nutrientes

- Comercialización mas dificultosa

- Lejanía de centros de consumo

(9)

Problemas operativos

- Heterogeneidad

- Baja densidad –alta humedad

- Tamaños de granulometría

- Dificultad movimiento – dosificación

- Presencia de impurezas

- Fermentaciones

(10)

Materia prima

-

Leña

-

Chips

-

Residuos

-

Densificados

-

Carbón

(11)

Procedencia

-

Residuos de industrias

-

Residuos de cosechas

-

Residuos de monte

-

Ramas

-

Hojas ?

-

Plantaciones energéticas ??

(12)

Residuos de industrias

En aserrado de eucalipto:

-

45 % de rinde en tablas

-

25 % de costaneros

-

15 % de aserrín

-

10 % de corteza

-

5 % de despuntes - recortes

(13)

Residuos de cosechas

-

Troncos finos

-

Ramas

-

Madera torcida – rota - recortes

-

Cortezas ?

-

Hojas ?

(14)

 Los biocombustibles de primera generación son producidos a partir de cereales (maíz, trigo), oleaginosas (colza, aceite de palma) y cultivos de alto % de azúcar (cana de azúcar) usando tecnología ya establecida y funcionando a gran escala.

 En contraste, los combustibles de segunda generación son producidos a partir de material lignocelulósico (pastos

perennes, rastrojo, residuos forestales)

Los combustibles líquidos de primera generación tuvieron un gran debate en el ámbito internacional ya que compiten con el uso de alimentos y de recursos para generación de alimentos.

(15)
(16)

Lignocelulosicas:

procesos

-

Químicos:

furfural – ésteres - alcoholes

-

Termoquímicos

combustión : 500 -800 C con O2 pirólisis : 200 a 1500 C sin O2

gasificación : 600 a 1500 C poco O2

(17)

El termino BTL (Biomass-to-liquid) es aplicado a los combustibles sintéticos producidos a partir de biomasa, a través de rutas de conversión termoquímicas.

 El objetivo es producir combustibles que sean similares a los actuales, de origen fósil, como la nafta y el diesel y que puedan ser utilizados en sistemas de distribución existentes y motores standards.

 El proceso Fischer-Tropsch es el usado como tecnología en la conversión

(18)

El proceso conocido como Fischer-Tropsch (FT) es usado para convertir gas de síntesis en combustible para

automóviles.

El proceso FT es una tecnología conocida y fue aplicada en escala industrial usando carbón mineral o gas natural para la síntesis de combustibles líquidos. Fue desarrollado a fines de 1920, en Alemania, y usada en la segunda Guerra

(19)

Combustión:

-

Almacenamiento-transporte

-

Cámara de combustión

-

Caldera

(vapor-agua caliente-aceite)

(20)

Calidades energéticas

-

Madera

-

Astillas

-

Pellets

-

Briquetas

-

Carbón

CERTIFICACION…….

(21)
(22)

Calidad de madera

-

Composición elemental H O C

-

Densidad – humedad

-

Volátiles

-

Carbono fijo

-

Cenizas - minerales

-

Poder calorífico

(23)
(24)
(25)
(26)
(27)
(28)

Calidad de astillas

- Tamaño - forma

-

Densidad

-

humedad

(29)
(30)

Briquetas

200 Mpa/cm2

100 a 150 C

8 -15 % H

0,5 a 1 cm

40-60 wh/t

200 a 2500 kg/h

(31)
(32)
(33)
(34)
(35)

Calidad de briquetas

Caracteristica buena aceptable mala

% mat mineral < 10 10 -20 > 20

Densidad kg/m3 >1200 800 -1200 < 800

Humedad % < 20 20 -30 > 30

Friabilidad Hc > 65 50 -65 < 50

Incandescen Hc > 20 10 - 20 < 10

(36)

Pellets

8-15 % H

0,5 cm

800 kg/m3 granel (1200)

2500 – 25.000 kg/h

(37)
(38)
(39)
(40)
(41)
(42)

Calidad del Carbón

-

Densidad

-

Granulometría

-

Carbono fijo

- Poder calorífico

- Cenizas

(43)
(44)

Producción de electricidad

en baja escala

(45)

Composición química de Eucalyptus grandis de 7 años (Brito, J) Celulosa : 55.0 % Hemicelulosas: 17.3 % Lignina : 26.2 % Extractivos : 2.6 %

Para madera de Eucalyptus grandis

Densidad 0.390 a 0.480 kg/m3 Densidad real: 1.430 kg/m3 Cenizas: 0.5 a 1 %

Poder calorífico superior: 4600 a 4276 kcal/kg PCI: 4400 a 4000 kcal/kg

Lignina: 27 a 26,2 %

(46)

-Depósito de la biomasa

silo de 3500 m3

- Caldera

55 ton/h – 45 kgf/cm2, 450 ºC - Consumo de biomasa = 15,67 ton/h

- Turbina

múltiple etapa de condensación Vapor Generado: 55 m3/h

- Generador

- Paneles eléctricos

- Estructura física para la operación

Producción energía eléctrica:

(47)

DISCRIMINACIÓN DE LAS INVERSIONES (U$S)

1. Patio de biomasa

2.390.874

2. Caldera, generación de vapor

5.797.732

3. Turbo – reductor

2.414.801

4. Generador sincrónico

2.340.993

5. Sistema eléctrico

3.160.224

6. Construcción civil

1.288.385

7. Proyecto ejecutivo

552.165

8. Transporte de los equipos

640.326

TOTAL U$S 18.405.500

(48)

COSTO DE LA ENERGIA VENDIDA

1) Tiempo de amortización 10 años 2) Intereses reales crédito en 10 años 50%

3) Tarifa de compra por ton. U$S 10,00 4) Combustible comprado por año 96.088 ton. 5) Costo anual del comb.( 3 x 4) U$S 960.880 6) Costo anual de mantenimiento U$S 180.000 7) Costo anual del personal U$S 330.850 8) Costo anual de oper.( 5 + 6 + 7) U$S 1.471.730 9) Valor total de la inversión U$S 18.405.500 10) Valor total a amortizar con intereses U$S 27.608.250 11) Valor anual a amortizar con intereses U$S 2.760.825 12) Energía total vendida anualmente : 61.320 13) Costo anual ( amortización + operación ) : U$S 4.232.555 14) Costo final de la energía por MWh (13/12) U$S 69 15) Costo final de la energía sin amortización U$S 24

(49)

- Caldera flamotubular p/ residuos de madera, 30 t/h, 24 bar , 315

-Turboreductor de Condensación en vacío – 5

-Generador Sincrono Trifásico – 6,25 MVA – 13,2 kV – 50 Hz -Patio de biomasa cubierto de 2.400 m3,

-Transformador elevador trifásico 6.25 MVA – 13,2/33 kV

-Estación de tratamiento de agua (clarificación) c/capacidad de -30 m3/h y Reservorio de agua clarificada de 2 x 100 m3

-Integración (servicios): Proyecto

Producción energía eléctrica:

caso Argentina 5 MW

(50)

COSTO DE LA INSTALACIÓN DE LA CENTRAL

POR kW

Potencia instalada: 5.000 kW

Costo total de la inversión, promedio U$S 13.250.000

(51)

FACTOR DE UTILIZACION

2tn de biomasa generan 1 MW/h

factor de utilización del 70% para oper. de la Central.

La energía producida anualmente, será:

1. Potencia disponible

5.000 kW

2. N de horas por año

8.760

3. Factor de utilización

0,7

4. Energía vendida por año (1x2x3) 30.660 MWh

5. Consumo de biomasa x hora

10,3 ton/h

5. Consumo de biomasa x año

87.512 ton/año

Costo final de la energía por MWh (13/12) U$S 108

(52)

“Los productos forestales que se

cosechen de manera sostenible y los

combustibles derivados de la madera

pueden reducir las emisiones de gases

de invernadero si sustituyen materiales

de alta emisi

ó

n por materiales neutros o

de baja “

(53)
(54)
(55)
(56)
(57)

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