Generación de energía eléctrica a partir de la biomasa

 

Generación de energía eléctrica a partir de la biomasa

 

Buscar formas de hacer sostenible la movilidad es un reto diario para el planeta y la salud de las personas. Utilizar biomasa para cargar los vehículos eléctricos cierra un círculo virtuoso de energía renovable. Descarbonización, electrificación y digitalización. Tres palabras que se refieren a tres procesos que, apoyados en la innovación, se relacionan entre sí formando el paradigma de la transición energética, un proceso urgente y sin vuelta atrás que reclama cada vez más atención y recursos para poner freno a las emisiones de dióxido de carbono.

 

¿Qué es la biomasa?

Toda la materia orgánica susceptible de ser utilizada como fuente de energía. El origen de la energía de la biomasa puede ser tanto animal como vegetal.

 La biomasa se puede clasificar en tres grandes grupos:

Biomasa natural. Es la que se produce en la naturaleza sin la intervención humana.

Biomasa residual. Son los residuos orgánicos que provienen de las actividades de las personas, por ejemplo, residuos sólidos urbanos (RSU).

Biomasa producida. Son los cultivos energéticos, es decir, campos de cultivo donde se produce un tipo de especie concreto con la única finalidad de su aprovechamiento energético.

 Existen diferentes formas para transformar la biomasa en energía aprovechable:

Los materiales que funcionan mejor son los de menor humedad (madera, paja, cáscaras, etc.).

 Métodos térmicos, se utilizan para:

    Combustión. Existe cuando quemamos la biomasa con mucho aire  a una temperatura entre 600 y 1.300ºC. Es el modo más básico para recuperar la energía de la biomasa.

     Pirólisis. Se trata de descomponer la biomasa utilizando el calor (a unos 500ºC) sin oxígeno. A través de este proceso se obtienen gases formados por hidrógeno, óxidos de carbono e hidrocarburos, líquidos hidrocarbonatos y residuos sólidos carbonosos.

     Gasificación. Existe cuando hay una combustión y se producen diferentes elementos químicos: monóxido de carbono (CO), dióxido de carbono (CO2), hidrógeno (H) y metano (CH4), en cantidades diferentes. La temperatura de la gasificación puede estar entre 700 y 1.500ºC y el oxígeno entre un 10 y un 50%.

     Co-combustión. Consiste en la utilización de la biomasa como combustible de ayuda mientras se realiza la combustión de carbón en las calderas.

 

Métodos bioquímicos, se utilizan para:

    Fermentación alcohólica. Es una técnica que consiste en la fermentación de hidratos de carbono que se encuentran en las plantas y en la que se consigue un alcohol (etanol).

     Fermentación metánica. Es la digestión anaerobia (sin oxígeno) de la biomasa, donde la materia orgánica se descompone (fermenta) y se crea el biogás.

 La biomasa luego se aprovecha aplicando distintas tecnologías para obtener:

Producción de energía térmica. Son sistemas de combustión directa. Se utilizan para dar calor, que se puede utilizar directamente para, por ejemplo, cocinar alimentos o secar productos agrícolas. También se pueden aprovechar para hacer vapor para la industria o para generar electricidad.

 Producción de biogás. Principalmente  metano, muy útil para aplicaciones térmicas, suministrando electricidad y calor.

 Producción de biocombustibles. Bioetanol, Sustituye a la nafta. Biodiesel, sustitución del gasoil.

 

Generación de energía eléctrica

La instalación industrial diseñada para generar energía eléctrica a partir de recursos biológicos se llama Central de Biomasa. La electricidad se puede producir por combustión o gasificación y se pueden obtener potencias de hasta 50MW.

Del mismo modo que se hace las centrales térmicas convencionales, se genera vapor a partir del calor generado por la quema directa  o del gas producido previamente a partir de la biomasa.

El vapor generado en la caldera va hacia la turbina de vapor que está unida al generador eléctrico donde se produce la energía eléctrica que se transportará a través de las líneas de transporte correspondientes.

 

 Ejemplo: Ticino (Córdoba) el pueblo que se ilumina con cáscara de maní

Después de varios años de investigación y pruebas, Ticino, logró una hazaña energética que ha captado la atención tanto a nivel nacional como internacional. Este pequeño pueblo se ha convertido en un referente de innovación al utilizar cáscaras de maní como fuente de energía.

La Argentina es el tercer mayor productor de maní del planeta, el producto  se exporta a diferentes países. Al ritmo de una gran producción, crecimiento de ventas y récords de exportación surgió un problema ambiental: qué hacer con toda la cáscara de maní que era descartada, quedaba acopiada en los campos, se desparramaba y por sus propias condiciones de humedad generaba incendios que afectaban la vida cotidiana de las personas.

 

La solución llegó a través de  GTB, Generación Ticino Biomasa, una central de generación eléctrica ubicada en Ticino cuya operación es en base a cáscara de maní. Su capacidad de generación es de 4,63 MW.

La construcción de la planta comenzó en enero de 2017 y finalizó en abril de 2018. El 12 de octubre de 2018, abrió sus puertas como una de las primeras centrales de generación de energía renovable del país.

 Principales componentes de la central de generación energética:

• Sistema de recepción y alimentación del combustible biomásico sólido

• Caldera Acuotubular HLA-22x45x400

• Accesorios para la adecuación del aire de combustión

• Accesorios para la adecuación del agua de alimentación

• Accesorios para la adecuación de gases y emisiones

• Turbina de vapor de condensación completa

• Condensador Agua-Vapor

• Sistema de enfriamiento y adecuación de agua

• Generador eléctrico

• Sistema eléctrico de potencia, comando y control

 

La planta cuenta con equipo de 32 personas, entre operadores de caldera y operarios del movimiento de la biomasa. La energía es incorporada al sistema interconectado a través de  EPEC y de la Compañía Administradora del Mercado Mayorista Eléctrico Sociedad Anónima. Si bien Ticino (2600 habitantes) forma parte del Sistema Interconectado Nacional, cuando hay alguna falla o corte que afecta a las distribuidoras energéticas de la zona, se activa un protocolo y todo el pueblo queda conectado, mediante un circuito cerrado, a la planta de Generación Biomasa.

 

Ejemplo: CEAMSE (Buenos Aires) aporta energía a través del biogás

Coordinación Ecológica Área Metropolitana Sociedad del Estado es una empresa creada por los estados de la Provincia de Buenos Aires y la Ciudad Autónoma de Buenos Aires para realizar la gestión integral de los Residuos Sólidos Urbanos (RSU) del Área Metropolitana Buenos Aires. Con el objetivo de evitar la contaminación ambiental que producían las prácticas de los incineradores, hacia 1970 la intendencia de Buenos Aires prohibió la incineración a los particulares y cerró las usinas que aún estaban en actividad.

 CEAMSE incorporó a fines de la década de 1990 el concepto de “complejo ambiental” para transformar lo que eran zonas de disposición final controlada en ámbitos donde la basura recibe un conjunto de procesos tendientes a reciclar los residuos para que puedan volver al circuito productivo y donde la tecnología permite no sólo reducir el impacto ambiental sino también aprovechar los gases de la materia orgánica en descomposición para generar energía eléctrica.

El biogás se genera en el proceso de descomposición de la materia orgánica putrescible dispuesta en los módulos de relleno sanitario. Es una mezcla constituida fundamentalmente por 50% de metano y 49,9% de CO2, más algunas trazas de otros oligogases.

 

CEAMSE es el mayor productor de energía eléctrica verde a partir de biogás de relleno sanitario de la Argentina, generando energía suficiente para 200.000 usuarios.

 Estos son apenas dos ejemplos de los muchos concretados y en carpeta, es de esperar que lleguen a buen fin y se multipliquen geométricamente, en nuestro país.

 

 Ricardo Berizzo

Ingeniero Electricista                                                                        2024.-