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ENERGIA DE LA BIOMASA, TECNOLOGIAS PARA EMPRENDIMIENTOS DE MEDIANA ESCALA

MSc. Ing Jose Antonio Posluszny23 de agosto de 2004

“1er Taller sobre Proyectos de Mitigación de Cambio Climático y Oportunidades en el Mercado de Carbono. Ciclo: Alternativas Bioenergéticas Forestales”

Universidad Nacional de Misiones

Facultad de Ingeniería Electricidad de Misiones S.A.

Gobierno de la Provincia de Misiones

Secretaría de Agricultura, Ganadería, Pesca y Alimentos

CONCEPTO DE BIOMASA TODO TIPO DE MATERIAL QUE FORMA

PARTE DE LOS SERES VIVOS: plantas, animales o microorganismos.

PRESENTA UNA GRAN VERSATILIDAD COMO FUENTE DE ENERGIA: mediante procedimientos apropiados pueden formar combustibles: sólidos, líquidos o gaseosos.

TIPOS DE BIOMASA

4

32

1

Luz

1.- Residuos de la actividad ganadera2.- Residuos de la foresto industria y agroindustria3.- Residuos de la actividad forestal y cultivos energéticos4.- Residuos urbanos

BIOMASA

BIOMASA FORESTAL Biomasa natural Plantaciones

energéticas Desperdicios de

las actividades agrícolas

Desperdicios de la foresto industria

LA TIERRA Y SU ENERGIA

• LAS ENERGIAS CLASICAS Y ALTERNATIVAS PROVIENEN DEL SOL A EXCPCION DE LA GEOTERMICA Y NUCLEAR

FOTOSINTESISENERGIA SOLAR

CO2

O2

6CO2 + 6H2O + Energía solar → C6H12O6 + 6O2

CICLO DEL CARBONO

CO2

CH4; CO2

CO2

H2OCO2; N2; O2; CO; etc

(CH2O)n

CO2

COCH4

Etc.

1

2

3 4

1.- Descomposición2.- Respiración3.- Combustión completa4.- Combustión incompleta

CARACTERISTICAS DE LA BIOMASA PARA USO ENERGETICO

Tipo de biomasa Composición química y física Contenido de humedad Humedad Contenido de cenizas Poder calorífico Densidad aparente Recolección, transporte y manejo.

PODER CALORIFICO SUPERIOR DE MADERAS MISIONERAS

5.100Pino Elliotis4.700Pino Paraná4.900Lapacho Negro4.600Cedro4.816Guatambú Amarillo4.700Eucaliptos Saligna4.005Fumo Bravo4.817Canafistola4.112Chirca5.104Alecrin4816Anchico colorado

PCS (KCAL/KG)ESPECIE

EFECTO DE LA HUMEDAD SOBRE EL PCS

0 25 30 35 40

0

1000

2000

3000

4000

5000PC

I kca

l/kg

HUMEDAD %

TRANSFORMACION DE LA BIOMASA

BIOMASA VEGETAL O ANIMAL

PROCESOS FISICOS PROCESOS BIOQUIMICOS

PROCESOS TERMO-QUIMICOS

ACEITES VEGETALES

DIGESTION ANAEROBICA FERMENTACION

COMBUSTIONCalorvapor

PIROLISISCarbón vegetal

Gas pobreGas rico

Piroleñosos

GASIFICACIONGas pobre

Gas de síntesis

COMBUSTION DIRECTA Combustión en pila

Combustión en semi pila

Combustión en lecho fluidizado

COMBUSTION EN SEMI PILA.

CALDERA ACUOTUBULAR

GASIFICACIONGASIFICACION

CON OXIGENO CON AIRE

GAS MEDIO GAS POBRE

Gas de síntesis Motor de combustión interna

Combustión

Metanol

Motor de combustión interna

Energía mecánicaEnergía eléctrica

Energía mecánicaEnergía eléctrica

Calor para proceso

VAPOR+

Maquina de vapor

Energía mecánicaEnergía eléctrica

COMPOSICION Y PODER CALORIFICO DEL GAS POBRE CO ENTRE 20 y 25% H2 ENTRE 15 y 20% CH4 ENTRE 1 y 2% CO2 ENTRE 10 y 12% N2 ENTRE 48 y 50% PODER CALORIFICO ENTRE 1.150 y 1.350

kcal/Nm3.

PRINCIPALES REACCIONES DE GASIFICACION

C + O2 = CO2 + 393.800 kj/ kmol

C + H2O = CO + H2 - 131.400 kj/kmol

CO + H2O = CO2 + H2 + 41.200 kj/kmol

C + CO2 = 2 CO - 172.600 kj/kmol

C + 2 H2 = CH4 + 75.000 kj/kmol

ESQUEMA DE GASIFICADORINFLUENCIA DE LA HUMEDAD. .

GASIFICADOR IMBERT

MOTOR PARA GAS POBRE

SISTEMA DE GEENERACION DE E. E. CON GAS POBRE

ALGUNAS VENTAJAS DE LA GASIFICACION

El gas producido es más versátil y se puede usar para los mismos propósitos que el gas natural;

Puede quemarse para producir calor y vapor, y con una maquina de vapor se puede generar energía mecánica y eléctrica.

Puede alimentar motores de combustión interna para su transformación en energía mecánica y eléctrica.

Puede emplearse para alimentar turbinas de gas para generar electricidad.

Produce un combustible relativamente libre de impurezas y causa menores problemas de contaminación al quemarse.

Con todo, la operación de gasificación es más complicada. En principio, un gasificador simple y pequeño puede ser construido

en talleres metal mecánicos convencionales, pero se requiere experiencia y un prolongado período de ajuste para llevar el sistema a sus condiciones óptimas de operación.

Los sistemas deben estar suficientemente sellados para evitar la fuga de gas que tiene características tóxicas por el tenor de CO.

Se debe tener especial cuidado de no producir explosiones durante la operación de estos equipos.

PIROLISIS

PIROLISIS

LENTA RAPIDA

COMBUSTIBLES LÍQUIDOSMetanol

GAS POBRE CARBON VEGETAL

COMBUSTIONGASIFICACION

CARBON VEGETAL GAS RICO

GAS DE SINTESISMETANOL

COMBUSTIONGASIFICACION

CONCLUSIONES Se puede concluir que con la biomasa se puede

generar energía térmica, mecánica y eléctrica: Energía térmica: instalaciones de combustión de la

biomasa o sus productos. Energía mecánica:

Ciclo de vapor: expansión del vapor en una turbina o motor de vapor

Turbina de gas: combustión del gas pobre en una turbina de gas. Permite el uso de ciclos combinados.

Motor alternativo de combustión interna: utiliza productos combustibles gaseosos y líquidos de la biomasa.

Energía eléctrica: generada a partir de la energía mecánica.

COGENERACIONCogeneración: permite obtener

energía eléctrica y térmica al mismo tiempo.

Para un aserradero de 100 kVA de potencia instalada con su factor de utilización consume 37kWh. Se producen 0,6 m3 de residuos que representan 540 kWh.

194,4 kWh son pérdidas en caldera y hogar.

297,2 kWh pérdidas del motor a vapor203,2 kWh aprovechables en secadero

de madera49,4 kWh energía mecánica disponible39,5 kWh energía eléctrica

“POSIBILIDADES DE LA COGENERACION EN LA PROVINCIA DE MISIONES”KOLODZIEJ CARLOS; POSLUSZNY JOSE; POSLUSZNY LUCIO – 1990.

CICLO COMBINADO

TURBINA PARA GAS POBRE

MOTOR DE VAPOR SPILLING. .