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| Diagrama simplificado de una planta de biomasa. Tomado de NORTIS. |
1. Presupuesto de una planta de biomasa:
A continuación, se presenta un
posible presupuesto con los costes medios para una planta de biomasa de 20 MW en
España. Una planta de esta tecnología tiene costes de construcción muy variables
dependiendo de las características de sus componentes, el tipo de biomasa y la
potencia total de la planta. El costo indicativo de estas plantas suele estar
en unos 2 500 000 €/MW [1], llegando en casos
particulares hasta 3.2 M€/MW [2].
En el siguiente ejemplo no se indicó
un valor específico para los conceptos del coste del terreno donde se ubicará
la central, coste de la línea eléctrica desde la planta hasta la subestación de
interconexión con la red eléctrica y costes relacionados con la captación de
agua; dado que dichos conceptos dependen directamente de la localización del
proyecto, la reglamentación del término municipal donde se encuentre y los
requerimientos que fije el operador de red para la conexión de la planta.
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| Tabla 1. Presupuesto para la construcción de una planta de biomasa de 20 MW. Tomada de RENOVETEC. |
La caldera es el componente principal en una planta de este tipo, representando casi un 28% de la inversión inicial. Para determinar su valor se usó un coste indicativo de 150 000 €/MWt y se consideró un rendimiento del 29%. Los otros dos grandes componentes de estas plantas son el ciclo agua vapor y el conjunto turbina/generador. Para el cual se empleó un costo indicativo de 300 000 €/MW.
La última columna de la Tabla 1 presenta los costes incluyendo un margen estimado en el que se incurriría si se opta por la construcción de la planta bajo un contrato llave en mano (generalmente conocido por su sigla en inglés EPC, Engineering, Procurement, Construction). Con este tipo de contrato, el promotor traspasa los riesgos de la construcción a un contratista general con experiencia, quien será el encargado de desarrollar la ingeniería, dirigir el proceso constructivo, coordinar los proveedores y los contratistas especializados (obra civil, sistemas mecánicos, sistemas eléctricos, control…). Las entidades financieras prefieren esta modalidad, pues de esta forma se busca que la construcción la dirija una sola empresa que tenga la experiencia y avales para disminuir los riesgos del proyecto, especialmente cuando el promotor del proyecto no cuenta con el suficiente personal especializado.
El margen del contrato llave en mano
incluye, entre otros factores, los gatos generales del holding y de la empresa
local, los costes financieros, una partida de contingencias y el beneficio del
contratista general. El valor total estimado para este margen es del 22%.
2. Cantidad de biomasa
A continuación presentamos un procedimiento para determinar la cantidad de orujillo de aceituna por año que requiere una
planta de biomasa de 20 MW. La planta presenta una eficiencia de 25% y
disponibilidad de 80%.
En primer lugar, se determina la producción anual de energía
eléctrica:
Ahora se obtiene la energía térmica requerida de acuerdo con
la eficiencia de la planta:
Para determinar la
cantidad necesaria se requiere calcular el Poder Calorífico Inferior (PCI) del
orujillo, en este caso partiendo de un Poder Calorífico Superior de 18000
kJ/kg. El PCI equivale a sustraer el calor de vaporización del agua del PCS,
puesto que la energía requerida para vaporizar el agua no es liberada como
calor.
Se asume un porcentaje
de humedad en la biomasa del 30%. También se debe tener en cuenta que la
mayoría de los combustibles usuales son compuestos de carbono e hidrógeno que
al arder se combinan con el oxígeno del aire formando dióxido de carbono (CO2)
y agua (H2O) respectivamente.
Por tanto, considerando
un porcentaje de hidrogeno en el orujillo de 6%, una relación de la masa molar
del agua respecto al hidrogeno de 9 ((2X1+16 g)/(2X1 g)) y
teniendo en cuenta que el calor latente de vaporización del agua es 2450 kJ/kg,
se obtiene:
Una vez determinado el PCI se puede
determinar la cantidad de masa requerida para producir la energía térmica
requerida:
La cantidad de orujillo
que requiere una planta de biomasa de 20 MW al año es la abrumadora cifra de
184 507 toneladas.
¿Es posible construir una planta de biomasa de 200 MW?
Al aumentar 10 veces la potencia
de la planta, considerando la misma disponibilidad y teniendo en cuenta que la
eficiencia aumentará, pero no forma lineal con la potencia, se puede suponer
que el requerimiento de cantidad de biomasa aumentará en casi la misma magnitud
que la potencia, llegando cerca de los 2 millones de toneladas al año. Esta
última cifra representa un enorme reto logístico para su transporte (número de
camiones) y almacenamiento (volumen) con unos costes asociados elevados que hacen que una planta de tal magnitud sea inviable.
3. Problemas técnicos
La caldera es el componente que
presenta la mayoría de problemas técnicos que pueden surgir durante la
operación de una planta de biomasa. En primer lugar, su operación es muy
sensible a que el flujo de entrada de la biomasa y la cantidad de aire que
ingresa correspondan con los valores adecuados para lograr una buena combustión
en su interior. Es importante que estas plantas cuenten con caudalímetros calibrados
para la granulometría respectiva de la biomasa que ingresa a la caldera y que
la velocidad de los ventiladores se ajuste según la lectura de los sensores de
los gases poscombustión (O, CO…) para asegurar una combustión completa en todo
momento.
Cabe anotar que generalmente la
caldera de una planta de biomasa es monocombustible, es decir, está diseñada
para operar con un tipo específico de biomasa. Existen calderas
multicombustible, pero su costo es más elevado y puede que su eficiencia no sea
la mejor. También se debe resaltar que la regulación de potencia de una planta
de este tipo se hace de forma indirecta, regulando la presión del vapor a
partir de la combustión de una mayor o menor cantidad de biomasa
Adicionalmente, debido al alto
contenido de potasio y cloro que tienen la mayoría de la biomasa usada en estas
plantas es común que se presenten problemas de corrosión en los
sobrecalentadores de la caldera. El cloro puede causar una corrosión acelerada
debido a la pérdida de metal del sobrecalentador, ataque interno y formación de
capas de óxidos no adherentes. Los depósitos formados sobre los tubos
sobrecalentadores producen los problemas de corrosión más severos en una
caldera de biomasa [3].
Finalmente, la parrilla de la
caldera es un elemento que se ve enfrentado a un gran y continuo estrés térmico
que pueden impactar directamente su vida útil si no se toman las precauciones
necesarias en los procesos de arranque y parada de la planta.
4. Coste de explotación
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| Tabla 2. Costes de explotación de una planta de biomasa de 20 MW. Adaptada de RENOVETEC |
Los primeros conceptos incluidos
en la planta corresponden al personal necesario para operar la planta (jefes de
departamento y operarios) que ronda entre 16 a 21 personas. El coste anual de
la nómina estimado alcanza en total 661 800 €.
Considerando un coste medio del
orujillo de 60 €/tonelada con una humedad del 30% y teniendo en cuenta el
resultado del punto 2,
obtenemos que la mayor partida de la operación se la lleva el combustible orgánico,
alcanzando un valor anual de 11 070 420 €.
Los otros conceptos incluidos como
parte de explotación incluyen gastos varios de operación (Gastos de oficina, Herramientas,
Repuestos, entre otros), subcontratos externos y provisión para revisión.
Referencias
- S. García Garrido, “Presupuesto de planta de biomasa.” [Online]. Available: http://energia.renovetec.com/centrales-de-ciclo-combinado/300-presupuesto-de-planta-de-biomasa. [Accessed: 27-Apr-2017].
- Energía y Celulosa, “Planta de Biomasa 20 MW Mérida,” 2012. [Online]. Available: https://www.ence.es/pdf/Presentacion Merida_analistas e inversores.pdf. [Accessed: 27-Apr-2017].
- C. B. J. Fernández-carrasquilla, “Revisión sobre la corrosión de tubos sobrecalentadores en plantas de biomasa,” Rev. …, vol. 42, no. 4, pp. 299–317, 2006.
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