Biomass: Technical and Environmental Alternative in the Thermoelectric Generation Process

Biomasa residual: alternativa técnica y ambiental en el proceso de generación termoeléctrica

Este artículo presenta los resultados del análisis técnico (basado en la cantidad de exergía) y ambiental de una planta termoeléctrica de 50 MWe nominales, localizada al sur del estado de Santa Catarina (Brasil), diseñada para operar con carbón pulverizado y adaptada para operar en proceso co-firing carbón-biomasa residual. Además de la planta termoeléctrica, el estudio consideró una frontera extendida que involucró los procesos relacionados con la obtención, transporte y manipulación tanto del carbón como de la biomasa. El análisis exergético siguió lineamentos de la segunda ley de la termodinámica, mientras que el análisis ambiental se realizó siguiendo la metodología de análisis de ciclo de vida (ACV), considerando 1 MWh como unidad funcional y la categoría de impacto en el calentamiento global, mediante el método IPCC 2007 GWP 100 años. Para ambos casos (operación solo con carbón y en co-firing), el análisis exergético indicó que la planta termoeléctrica responde por más del 95 % del total de la exergía consumida. Para el análisis ambiental, los resultados indicaron que para la operación solo con carbón se emiten 1230 kg de CO_2-eq por MWh, mientras que para la operación en co-firing, con una participación de hasta 10 % de biomasa en base energética, el valor efectivo de la emisión fue de 1103 kg de CO_2-eq por MWh.

1. INTRODUCCIÓN

En la actualidad se está produciendo un amplio debate sobre el cambio climático. Uno de sus factores más representativos podría ser el inevitable uso de combustibles derivados del petróleo, necesarios para muchas actividades humanas. Según datos de la Agencia Internacional de la Energía (AIE), en los últimos 40 años, la contribución total de los principales vectores energéticos (carbón, petróleo y gas natural) se ha duplicado con creces, pasando de aproximadamente 6.000 Mtep a 13.000 Mtep [1]. A pesar de la elevada proporción de emisiones de CO₂ que se registra durante la combustión del carbón, la generación mundial de energía eléctrica basada en este combustible supone casi el 40% de la cantidad total generada. La explicación de esta elevada cuota se encuentra en sus bajos costes y su alta disponibilidad en el mercado internacional. La cocombustión de carbón con biomasa residual procedente de cultivos tradicionales ha sido estudiada durante más de una década como alternativa tecnológica, energética y medioambiental a la combustión directa. Su objetivo es mitigar los gases de efecto invernadero (GEI) liberados por la combustión directa del carbón, principalmente el CO₂, liberado durante la combustión del carbón, y el CH₄, ya que la biomasa no se descompone en los campos de cultivo. Es importante destacar que según el Panel Intergubernamental sobre el Cambio Climático (IPCC), en un horizonte de 100 años, el CH₄ se considera 25 veces más agresivo que el CO₂ en cuanto a su categoría de Calentamiento Global.