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EVALUACIÓN DEL BAGAZO DE CAÑA DE AZUCAR COMO COMBUSTIBLE SUSTITUTO DE PETRÓLEO
PorIng. Pablo A. Molinero D.EMPRESA AGROINDUSTRAL POMALCA SAA.
Análisis Económico de Experiencias Eco amigables
24 al 29 Noviembre 2008. EPG. UNPRG. Lambayeque. Perú.24 al 29 Noviembre 2008. EPG. UNPRG. Lambayeque. Perú.
INTRODUCCION
EMPRESA QUE REUTILIZA O VALORA
= EMPRESA QUE GANA
DESCRIPCION Y DIAGNOSTICO
Ing. Pablo A. Molinero Durand.Emp. Agroindustrial Pomalca SAA.
El Bagazo. Residuo de la molienda de caña.
Su característica más importante desde el punto de vista de la producción de vapor es la humedad que en el mejor de los casos debe variar de 42 – 48% y en el peor de 48 – 50 %.
El bagazo está constituido por: Materia Insoluble: la fibra (47 – 50%, celulosa y xilosa > 90%) Materia soluble en agua (el jugo: sacarosa + AR: 2 – 5% Bx)
La cantidad de bagazo dependerá del contenido de fibra en caña (12 – 14%) del siguiente modo:
Peso específico aparente: 0.08 – 0.24 g / m³.
El almacenamiento no puede realizarse a la intemperie.
bagazoFibra
cañaFibraTMCTMB
%
%×=
Ing. Pablo A. Molinero Durand.Emp. Agroindustrial Pomalca SAA.
Fuente: ISJ. 2008
Ing. Pablo A. Molinero Durand.Emp. Agroindustrial Pomalca SAA.
Derivados y usos alternativos del bagazo
PAPEL
TABLEROS
FURFURAL
ALIMENTOS BALANCEADO
Alternativa en uso en el Perú
Alternativa actual y potencial en uso en el Perú
HIDRÓLISIS = ETANOL
Alternativa FUTURA de uso en el mundo
Ing. Pablo A. Molinero Durand.Emp. Agroindustrial Pomalca SAA.
ComposiciónAproximadamente: C 47.0 % H 6.5 % O 44.0 % Ceniza 2.5 %
No hay generación de SOx ni de NOx y las cenizas pueden ser reutilizadas al no haber metales pesados.
Ing. Pablo A. Molinero Durand.Emp. Agroindustrial Pomalca SAA.
Valor calórico del bagazo El valor calórico aproximado del bagazo puede ser:
VCS = 8 280 BTU / lb = 4 600 Kcal / Kg. VCN = 7 650 BTU / lb = 4 250 Kcal / Kg. (bagazo seco)
Generalizando: VCN = 4250 – 4850 w [Kcal/Kg] = 7650 – 8730 w [BTU/lb]
Donde w = % humedad del bagazo. Para efecto de cálculos debe tenerse en cuenta las siguientes pérdidas de calor:
en los gases de chimenea, radiación, inquemados, combustión incompleta.
Ing. Pablo A. Molinero Durand.Emp. Agroindustrial Pomalca SAA.
Ventajas del uso del bagazo como combustible
Costo cero.
Elimina los costos de trasporte y disposición.
Es un recurso renovable.
Ing. Pablo A. Molinero Durand.Emp. Agroindustrial Pomalca SAA.
Eficiencia de calderas y oportunidad de generación.
Ítem Tipo de Horno / Consumo Eficiencia total
Caldera tubos de fuego Ward Leonard 66 %
Babcock & Wilcox 24 Kg vapor / Kg Bagazo 56.2 %
OTROS COMBUSTIBLES
- Carbón VCN 7 000 – 8 000 Kcal. / Kg.
- Petróleo VCN 10 700 Kcal. / Kg.
- Leña VCN 2 500 Kcal. / Kg.
Ing. Pablo A. Molinero Durand.Emp. Agroindustrial Pomalca SAA.
EL BAGAZO COMO FUENTE DE ENERGÍA
• Energía derivada de la biomasa Renovable indefinidamente y Fácil de almacenar.
• Cultivos energéticos: sorgo dulce y caña de azúcar, plantas de elevada asimilación fotosintética
• La caña de azúcar: captador vivo más eficiente de energía solar = altos rendimientos agrícolas.
• La biomasa aprovechable energéticamente: bagazo y los residuos agrícolas cañeros (RAC).
• Es utilizado solamente el bagazo, ya que las experiencias existentes en el uso de los RAC se limitan a la producción de briquetas para la cocción de alimentos doméstica y colectiva. (en el Perú, debe mencionarse el caso de Brasil)
PROCESOS DE CONSUMO TERMICO Y POSIBILIDADES DE ENERGIA EN EL INGENIO AZUCARERO
• Principal fuente de energía en la producción de azúcar. Se consumen 500 Kg. de vapor y 21 kW/h por ton. de caña molida.
• Calderas que utilizan bagazo como combustible con una eficiencia entre el 50 y el 60%,
• Turbogeneradores que utilizan turbinas de contrapresión, algunas centrales están sincronizadas al sistema electro energético nacional.
• Variantes para un mejor aprovechamiento de este potencia:
• Uso óptimo de la capacidad instalada. • Aumento de la eficiencia de la generación de electricidad.
• Uso de Centrales termoeléctricas. • Utilización de ciclos con turbinas de gas.
Fuente: ISJ. 2008
Fuente: ISJ. 2008
Fuente: ISJ. 2008
Fuente: ISJ. 2008
Ing. Pablo A. Molinero Durand.Emp. Agroindustrial Pomalca SAA.
LA DULCE ELECTRICIDAD: EL CASO BRASILEÑO
Crisis energética
La Unión de la Agroindustria Cañera (UNICA): 4 500 MW - hora bagazo podría agregar dentro de 3 años al SNGE. (6,7 %) de la capacidad actual del país.
Un tercio del volumen molido de azúcar se convierte en azúcar o alcohol, y el resto es biomasa.
El déficit de energía
Baja inversión en generación y transmisión eléctrica Escasez de lluvias.
La mayor disponibilidad de bagazo se tiene entre mayo y septiembre, precisamente el período de lluvias escasas en la mayor parte de Brasil, donde los embalses proporcionan más de 90 % de la electricidad.
Este recurso se encuentra cerca de los grandes consumidores. Sao Paulo.
La caña de azúcar combate el calentamiento de la Tierra.
Eficiencia de uso baja, no hay políticas de estímulo a la cogeneración. Quema principalmente para eliminar el bagazo.
ASPECTOS AMBIENTALES Y ENERGÉTICA PERUANA
Fuentes principales:
Centrales hidroeléctricas Combustión de petróleo, Gas.
Problemas
Gas y petróleo = no renovables.
Las hidroeléctricas, Mala administración del agua Deshielos de los glaciares Agua es un recurso escaso y a
futuro de orden estratégico.
Alternativas
La biomasa,
utilizada mayormente por el sector fabril azucarero
Artesanales: carbón vegetal
ANALISIS DE VIABILIDAD
Ing. Pablo A. Molinero Durand.Emp. Agroindustrial Pomalca SAA.
SELECCIÓN DE ALTERNATIVAGrado de madurez por alternativa empresarial eco amigable en el Perú.
Experiencia eco
amigableProyecto Experimt. Comerc. Promoc Divulgac.
C/T de T
Promedio
Eliminación vertederos 1 1 1
Fabricación Papel 3 3 3
Alimento balanceado 3 1 2 2
SustitutoCombustible 3 3 3
TablerosAglomerados 3 3 3
FurfuralPdto. Quím. 3 1 1 2
FUENTE: elaborado por el autor
Ing. Pablo A. Molinero Durand.Emp. Agroindustrial Pomalca SAA.
Selección de alternativa empresarial eco amigable en el Perú.
Experiencia eco
amigable
Madurez
Accesibilidad
Mercado potencia
l
Gestión ambient
al
Problema socio –
económico
Serv.
Amb.
Total
Prom.
Eliminación vertederos 1 3 1 1 2 1 9 1.50
Fabricación Papel 3 1 3 1 2 3 13 2.17
Alimento balanceado 2 2 2 2 2 2 12 2.00
SustitutoCombustible 3 3 3 2 2 3 16 2.67
TablerosAglomerados
3 2 3 1 2 2 13 2.17
FurfuralPdto. Quím. 2 1 1 1 2 1 8 1.33
FUENTE: elaborado por el autor
ALTERNATIVA Bagazo Petróleo R 500
Costo del combustible(b) (US$ / galón) 0 1,52
Costo oportunidad (venta a papeleras de bagazo US$ / TM) 45,45 0
Presión del vapor (vapor vivo), Kg. / cm2 30 30
Temperatura del vapor (vapor vivo), °C 300 300
Duración(d) (zafra), h/año 6600 6600
Vida útil, años 30 30
Tasa de interés 0.15 0.15
Molienda anual 792000 792000
TM Bagazo producido por año 237600 237600
Cap. calórica bruta del combustible (e) (Kcal. / Kg.) 4600 9730
Eficiencia de combustión % 75 85
Generación de vapor TM/h (calderas) 20 20
Requerimientos térmicos del caldero (f) (Kcal. / Kg. vapor) 614,88 614,88
Cantidad de combustible requerido (teórico) TM – gal 44473,51233 2258292,833
Cantidad de combustible requerido (real) 59298,01644 2656815,097
Excedente de bagazo 178301,9836 237600
Costo del combustible consumido (US$ / año) 0 -4025477,42
Costo de oportunidad = costo bagazo dejado de vender -2695364,384 0
Ingresos venta bagazo 8104635,616 10800000
Beneficios netos 5409271,233 6774522,58
Costos ambientales unitarios (g) US$ / MW-h (SOx y NOx) 10 10
Costo anual (g) 0 -330000
Inversión (g) -1000000 - 2000000
Beneficios netos inc. Costo ambiental 4409271,233 4444522,58
Evaluación económica del bagazo vs. petróleo.
TIR
541%
321%
0%
100%
200%
300%
400%
500%
600%
BAGAZO PETROLEO
ALTERNATIVA
%
Evaluación financieraResultados VAN y TIR para la elección del bagazo.
ALTERNATIVA TIR VAN
BAGAZO 541% $30.014.925,88
PETROLEO 321% $32.203.157,98
ANÁLISIS ECONÓMICO DEL USO ENERGÉTICO DEL BAGAZO
FUENTE: elaborado por el autor
ANALISIS ECONOMICO DEL BAGAZO FRENTE A OTRAS ALTERNATIVAS PARA SU COMBUSTION
ALTERNATIVA A B C D E
Tecnología(a) TCP TEC-1 TEC-2 TEC-3 BIG GT
Presión del vapor(b), MPa 2,1 4,2 6,0 8,0 8,0
Temperatura del vapor, °C 300 450 450 450 500
Capacidad de molienda, tc/h 150 150 150 150 150
Duración (zafra), h/año 4536 4536 4536 4536 4536
Duración (fuera de zafra), h/año 2880 2880 2880 2880
Combustible en zafra(c) Bagazo Bagazo Bagazo Bagazo Bagazo
Combustible fuera de zafra(d) Eucalip. Eucalip. Eucalip. Eucalip. Eucalip.
Costos de inversión(e), US$/kW 797 517 525 581 1700
Vida útil, años 30 30 30 30 30
Tasa de interés 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15
Potencia disponible instalada, MW 5,4 15,0 16,3 18,3 29,2
Potencia excedente en zafra, MW 0,9 10,3 11,6 24,3
Costo de generación(f), US$/MWh 23 32 29 27 27
FUENTE: elaborado por el autor
Evaluación financiera
Resultados VAN y TIR para la elección de alternativa tecnológica.
ALTERNATIVA TIR
TCP 13%
TEC – 1 100%
TEC – 2 25%
TEC – 3 21%
BIG GT 6%
TIR
100%
25%21%
6%13%
0%
20%
40%
60%
80%
100%
120%
TCP TEC - 1 TEC - 2 TEC - 3 BIG GT
ALTERNATIVA ECOLOGICA
%
FUENTE: elaborado por el autor
Ing. Pablo A. Molinero Durand.Emp. Agroindustrial Pomalca SAA.
ANALISIS DE SENSIBILIDAD
La tasa de descuento
SNIP: 15 % Sistema bancario privado: del orden del 30%.
El precio del producto, energía, variará en función de la oferta y demanda de los productores de electricidad. El precio promedio actual del KW es de 0.34 soles.
El precio de los insumos,
Petróleo continuará subiendo según la explotación y reservas disponibles a la actualidad.
Bagazo, insumo de papel (S/. 150 / TM bagazo) disminuirá frente a agresivos programas de forestación con estos fines en el mercado internacional.
Producción de bagazo asegurada
Las tasas de impuesto se prevé no disminuirán en el mediano a corto plazo. No existen tasas que graven el uso de residuos en el Perú.
El tipo de cambio podría afectar la importación de bienes de capital.
Ing. Pablo A. Molinero Durand.Emp. Agroindustrial Pomalca SAA.
CONCLUSIONES.
El bagazo es una alternativa de inversión viable para sustituir el uso de petróleo como combustible en el Perú por ser importador de combustibles, dada la escasez actual y elevación de precios en el mediano plazo.
El bagazo presenta ventajas ambientales disminución de gases causantes de lluvia ácida y del efecto invernadero (CO2). Caña: recurso renovable y fijador eficiente de carbono.
Inversiones para aumentar la eficiencia de combustión en las calderas a niveles internacionales.
Venta de bagazo debido a la mayor rentabilidad y mayor eficiencia del petróleo.
La venta de energía eléctrica se presenta como alternativa de ingresos no evaluada.
La falta de una legislación, penalizaciones y responsabilidad social no permite internalizar los costos ambientales lo que hace atractiva la opción de la venta de bagazo.
Es posible mejorar aún más el aprovechamiento del bagazo, con tecnología como Turbinas de Extracción – Condensación a bajas presiones.
