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Primer Taller sobre la Cogeneración con Sistemas Híbridos para Electrificación Rural
RELATORÍA
PRIMER TALLER SOBRE LA COGENERACIÓN CON SISTEMAS HÍBRIDOS PARA
ELECTRIFICACIÓN RURAL: INTRODUCCIÓN A LAS ENERGÍAS RENOVABLES, SISTEMAS DE
INFORMACIÓN GEOGRÁFICA
Y GASIFICACIÓN DE BIOMASA.
Índice
Introducción 2
Bienvenida y presentación de los participantes 2
Presentación: El Centro Multifuncional Quiebra Seca para la ciencia,
la tecnología y la protección ambiental de Guamá. 2
Presentación: El Centro de Investigaciones Energéticas Medioambientales
y Tecnológicas, CIEMAT 3
Presentación: Trayectoria y estrategia de SODEPAZ en Cuba. 3
Presentación: La Sociedad Cubana para la Promoción de las Fuentes Renovables
de Energía y el Respeto Ambiental, CUBASOLAR. 3
Conferencia: Proyecto HYBRIDUS: Cogeneración de energía, eléctrica
y térmica, mediante un sistema híbrido biomasa-solar, para explotaciones
agropecuarias en la Isla de Cuba.
4
Conferencia: Energías Renovables y Sistemas de Información Geográfica I 4
Conferencia: Energías Renovables y Sistemas de Información Geográfica II 5
Conferencia: La biomasa como combustible 8
Conferencia: Proceso de gasificación y tecnologías 9
Conferencia: Depuración del gas de gasificación 10
Conferencia: Usos del gas aria 13
Conferencia: Ejemplos de instalaciones en España 14
Intercambio de experiencias 15
Anexo 1 Fotos del Taller 16
Primer Taller sobre la Cogeneración con Sistemas Híbridos para Electrificación Rural
Introducción
El Taller sesionó entre los días del 21 al 24 de junio 2016 en el Centro Multifuncional Quiebra
Seca, del Municipio GUAMÁ en la provincia Santiago de Cuba (ver programa anexo 1), en él
participaron representantes del Frente de Proyectos, La ONURE, la Universidad y CUBASOLAR.
Por la parte española participaron dos investigadores del CIEMAT y un coordinador técnico de
la ONG SODEPAZ.
El proceso de capacitación se realizó en dos sesiones, en las mañanas se recibieron
conferencias de los especialistas del CIEMAT e intercambios de experiencias con especialistas
cubanos, esto tuvo lugar en el Centro Multifuncional, en la tarde se realizaron visitas de campo
para conocer procesos de energización con Fuentes Renovables de Energía, fotovoltaica,
biogás y gasificación de madera.
Martes 21 de junio
Actividades
Bienvenida y presentación de los participantes
Ing. Otto Escalona, Vicepresidente de Proyectos y Desarrollo de la CUBASOLAR da la
bienvenida a los participantes, luego Sergio Escriche, coordinador técnico de SODePAZ,
también da la bienvenida y facilita una ronda de presentaciones y expectativa para que los
participantes se conozcan mejor.
La composición: participaron 28 personas: dos profesores, el coordinador de SODEPAZ y 25
estudiantes cubanos; la participación fue mayoritariamente masculina: 8 mujeres y 20
hombres. La mayoría de los participantes son de formación ingenieros e ingenieras. Estuvieron
representadas 8 de las 14 provincias del país: las cinco provincias orientales, más Camagüey,
Cienfuegos y La Habana. (Ver anexo 2 lista de participantes)
Las expectativas: rondan las necesidades de conocer, aprender sobre gasificación,
intercambiar experiencias, pasarla bien, armar una red con los participantes y otras.
1- Presentación: El Centro Multifuncional Quiebra Seca para la ciencia, la tecnología y la
protección ambiental de Guamá.
Mariano Gómez, Presidente de la Delegación de CUBASOLAR en Santiago de Cuba, hizo un
breve recorrido por la historia del municipio Guamá resaltando importantes hitos que tuvieron
impacto relevante en la historia patria desde la época de la colonia hasta la actualidad.
Presentó los resultados del proceso de Solarización territorial que se lleva a cabo en el
municipio por CUBASOLAR en coordinación con el Gobierno municipal y sus principales
resultados en las mejoras de las condiciones de vida del territorio, donde se destacó el Centro
Multifuncional como eslabón importante en el desarrollo del territorio por ser una entidad de
investigación, capacitación y producción.
La MSc. Soraya Pupo recuerda que el 21 de junio, se conmemora el día del trabajador forestal
una fecha de significación ambiental lo que puede servir de inspiración a este taller.
Primer Taller sobre la Cogeneración con Sistemas Híbridos para Electrificación Rural
2- Presentación: El Centro de Investigaciones Energéticas Medioambientales y
Tecnológicas, CIEMAT
Dr. Javier Domínguez Bravo, Científico Titular del CIEMAT, contó que el CIEMAT es un centro
de investigación pública de origen nuclear que ha ido incorporando otras temáticas como las
Fuentes Renovables de Energía, los mapas de información geográfica, el desarrollo local, los
estudios sociotécnicos etc. También habló acerca de las relaciones del CIEMAT con Cuba,
fundamentalmente en la formación de expertos y algunas investigaciones, principalmente con
instituciones del sector nuclear cubano, las universidades, y otras entidades como
CUBASOLAR, CUBAENERGIA y otras.
Por otra parte mostro la visión del CIEMAT y datos básicos de sus recursos humanos, ingresos,
las áreas científicas, el perfil de actividades que realiza la organización, centros que lo integran
y la estructura del departamento de energía así como un recorrido por las instalaciones de
referencias del CIEMAT, destacándose la Plataforma Solar de Almería donde se prueban
diversas tecnologías para la concentración de calor, generación de electricidad y el tratamiento
del agua así como otras instalaciones donde se estudia la arquitectura bioclimática, la eólica la
energía del mar y la gasificación de la biomasa entre otras.
Luego presentó al Grupo de tecnologías de la Información Geográfica e Integración de Energía
Renovable, gTIGER, sus líneas de investigación y algunas experiencias e instrumentos de
trabajo de este grupo.
3- Presentación: Trayectoria y estrategia de SODEPAZ en Cuba.
Sergio Escriche, coordinador técnico de Proyectos de SODePAZ, que es SODEPAZ, objetivos,
visión, misión y como se organizan, hace una amplia referencia a todas las actividades de
SODePAZ a nivel mundial y específicamente de su labor Palestina y Cuba, en esta segunda por
más de dos décadas, en las que ha colaborado con CUBASOLAR, desde su fundación,
trabajando en diversos proyectos de electrificación rural y solarización territorial, por ejemplo
el caso de Guamá.
4- Presentación: La Sociedad Cubana para la Promoción de las Fuentes Renovables de
Energía y el Respeto Ambiental, CUBASOLAR.
El MSc. Alois Arencibia Aruca, especialista en proyectos de CUBASOLAR, hizo un recuento de
la historia de CUBASOLAR y su impacto en el cambio de mentalidad del país, lo cual se expresa
en la proyección del país al 2030, se propone generar con Fuentes Renovables de Energía el
24% de la electricidad del Sistema Electro Energético Nacional.
El MSc. Gustavo Fernández Salva de la ONURE Guantánamo, para complementar lo
presentado acerca de la historia de CUBASOLAR, expone sus vivencias en la Comisión Nacional
de Energía en la que se instalaron más de 20 Minihidroeléctricas y que luego de su
desaparición CUBASOLAR fue la organización que asumió la bandera de la promoción de las
Fuentes Renovables de Energía y exponiendo algunos ejemplos de la etapa que inició en el
1994 como la fabricación de los arietes hidráulicos y su aplicación en la agricultura siendo el
CITA de Camagüey el centro líder en las temáticas de bombeo con Fuentes Renovables de
Energía.
Primer Taller sobre la Cogeneración con Sistemas Híbridos para Electrificación Rural
El Dr. Javier Domínguez Bravo comienza el ciclo de 3 conferencias
1- Conferencia: Proyecto HYBRIDUS: Cogeneración de energía, eléctrica y térmica,
mediante un sistema híbrido biomasa-solar, para explotaciones agropecuarias en la Isla
de Cuba.
Este proyecto es el marco donde se van a desarrollar estos talleres de capacitación, está
siendo financiado por la AECID y está considerado por el CIEMAT como proyecto de mucha
importancia para la institución. Responde al convenio de colaboración CIEMAT - CUBASOLAR y
está inducido por SODEPAZ.
El proyecto propone traer a Guamá una experiencia piloto e innovadora, la cogeneración con
dos tecnologías hibridadas, la fotovoltaica y la gasificación, para estudiar si la solución que se
logra entronca con las necesidades de la población meta.
El proyecto tiene dos componentes uno de capacitación a los agentes locales que participarían
en el proceso de instalación y gestión de esta tecnología y el otro es la modelación del sistema
híbrido, para ver como debiera funcionar a partir del estudio de la demanda y la existencia de
recursos locales.
En el caso de los talleres, el primero tienen carácter introductorio se trabajará
fundamentalmente la planificación, los Sistemas de Información Geográfica, la electrificación
rural y una introducción a la gasificación de la biomasa. El segundo, estaría orientado a la
fotovoltaica y a la simular el sistema con una aplicación informática de libre distribución. El
tercer taller, estaría dedicado fundamentalmente a la biomasa y el cuarto taller, sería una
visita al CEDER en España para conocer de cerca el funcionamiento de estos sistemas híbridos.
2- Conferencia: Energías Renovables y Sistemas de Información Geográfica I
Habló que el curso estaría atravesando por dos realidades; la planificación y generación
centralizada y la del desarrollo local con una planificación descentralizada y una generación
más distribuida y que ambas visiones pueden ser complementarias pues son de mucha
importancia. Aunque en el taller el foco estará más centrado en lo local.
La conferencia inició por una introducción a qué son las fuentes renovables de energía y cuáles
son las tecnologías que hoy se están utilizando en el mundo. Los conceptos recursos
renovables, la sostenibilidad, la democratización de la energía, el acceso universal a la energía,
y otros.
Las tecnologías de la información geográfica, sus orígenes están en la necesidad humana en el
uso del espacio y el territorio, los mapas y la localización. La geografía y la cartografía han
evolucionado en el tiempo hacia los Sistemas de Información Geográfica, que no es más que la
combinación de fuentes de información provenientes de censores satelitales con soluciones
más tradicionales de levantamiento de información como la cartografía y la utilización de
bases de datos muy potentes para extraer la información geográfica, que permitan leerlos e
interpretarlos.
En la cartografía y en la energía las tecnologías están transformando el papel del consumidor
en consumidor y productor a la vez, PROSUMER, el primero produce contenidos, aporta datos,
el segundo inyecta energía al sistema.
Primer Taller sobre la Cogeneración con Sistemas Híbridos para Electrificación Rural
Los Sistemas de Información Geográfica (SIG), es una caja de herramientas para
almacenamiento con capacidad de análisis de los datos y mapas, debe tener la capacidad para
interrogarlos, que responden a “dónde” están los recursos, las rutas, etc. Es necesario
identificar las fuentes fiables de información para que el Sistemas de Información Geográfica
(SIG) dé respuestas con valor para la toma de decisiones.
Visita a las instalaciones de bombeo de agua y electrificación fotovoltaicas del Proyecto
Solarización de Guamá.
Miércoles 22 de junio
3- Conferencia: Energías Renovables y Sistemas de Información Geográfica II
Hace un resumen de las presentaciones del día anterior en el que de alguna forma se mostró
que los SIG permiten triangular el espacio con las necesidades y las FRE.
Los impactos ambientales del modelo petrolero vigente ha generado la necesidad de
transformar el modelo energético por uno basado en FRE que beneficie directamente a la
población.
Los SIG, tienen la posibilidad de modelar escenarios prospectivos, para clarificar incertidumbre
para planificar el futuro en la medida que se puede diferenciar una variable, dentro del
sistema, tales como demanda, disponibilidad de recurso, las características de las propias FRE,
etc.
Los SIG permiten modelar los mapas de recursos renovables del territorio.
Cita algunas experiencias en España colombio, Cuba donde se han modelado canastas
energéticas basadas en FRE.
Explica 2 proyectos de gTIGER, el gSolarRoof generar electricidad aprovechando los techos de
la ciudad con FV y el IntiGIS para modelar costos de electrificación con diversas tecnologías
según la situación dada o caso de r referencia.
En el primero se propone aprovechar la energía solar que llega a los techos de la ciudad
compartiendo las posibilidades de las viviendas y otros centros de producción y servicios de
forma inteligente, para esto se requiere conocer el modelo urbano y las necesidades sentidas
de la comunidad.
Se aplicó en un municipio en la Sierra al norte de Madrid, con un ayuntamiento favorable al
uso de las FRE. Se utilizó una metodología convencional, utilizando información publica del
catastro nacional y mapas satelitales para conocer la morfología de la ciudad. En este caso se
combinó la morfología de los edificios con los mapas de radiación solar del territorio y lo
parámetros técnicos requeridos para instalar los sistemas fotovoltaicos, los que estaría
arrojando un mapa de la superficie de instalación de los paneles FV, la potencia instalada y la
energía que se pudiera obtener en un ano.
El resultado permite conceptualizar al municipio como una central FV de generación
distribuida de x kW
Primer Taller sobre la Cogeneración con Sistemas Híbridos para Electrificación Rural
Preguntas y comentarios.
Se pregunta por la Ordenanza solar de Barcelona, por tecnologías fotovoltaicos y sobre los
requerimientos tecnológicos para hacer estos estudios de modelación.
Alois, comenta la importancia de la participación de planificación física en estos talleres.
Gustavo Fernández, explica la propuesta de la ONURE para vender sistemas FV a personas
naturales.
Otto Escalona, explico la apuesta que está haciendo CUBASOLAR por edificios: instituciones,
viviendas, de energía positiva, teniendo en cuenta que la sumatoria de todos los aportes
pudieran contribuir a un municipio de energía positiva y la importancia de estos estudios para
proyectar estos modelos.
Continua la conferencia
El proyecto IntiGIS, consistió en la utilización del sistema de igual nombre, para evaluar , hasta
ahora 7 tipos de tecnologías de FRE, para ellos se introducen los parámetros de las distintas
tecnologías y las características del caso de referencia, localidad o lugar de emplazamiento de
la tecnología, además se introduce como imputs, según las tecnologías, el mapa del recurso
energético correspondiente, si son solar , el mapa de radiación, etc.; el mapa de la demanda
que, es equivalente a la densidad de población; el mapa de la infraestructura energética
existente, la red eléctrica en el caso de la electrificación y los parámetros generales del
mercado energético en cuestión el precio de la electricidad, el precio del kW instalado por
cada tecnología de estudio etc.
El IntiGIS genera simulaciones y escenarios que permiten conocer cuál es la tecnología más
competitivo para realizar los proyectos de energización según el caso de referencia.
El InstiGIS, permite variar parámetros y extraer información de análisis sobre la gestión del
sistema, qué medidas se deben tomar para que el la tecnología que se estudios funcione con
mayor eficiencia, etc. Se puso como ejemplo la aplicación del Intigis en el Municipio Cobán en
Guatemala.
Preguntas y comentarios
Preguntas sobre el origen de los mapas de recursos energético: deben ser obtenidos en el
territorio como insumo del proceso de modelación; la base de cálculo de la demanda, la
radiación etc.: es anualizado, en base al consumo anual o se puede modelar una demanda
común para todas las viviendas, cantidad y tiempo de consumos de bombillos, televisor ,
refrigerador, etc.; el costo de electrificación equivalente que es y para que se utiliza en el
sistema: es parte de los costos que se introducen para calcular el costo anual de la
electrificación, ejemplo el costo del km de electrificación, este es uno de los elementos de
análisis para el estudio de sensibilidad entre tecnologías ellos da en costo del kW/ instalado. Al
final da todos los costes del sistema tecnológico a instalar: mantenimiento, instalación, etc.,
anualizados entre tiempo de vida.
El IntiGIS, no es un sistema para el dimensionado de las tecnologías, es para el análisis de
escenarios.
En base a este sistema se ha trabajado en Cuba dos tesis doctorales.
Primer Taller sobre la Cogeneración con Sistemas Híbridos para Electrificación Rural
La Tarea que trae el curso es modelar escenarios en Guama para las tecnologías hibridas que
se está proponiendo, y ya hay un mapa del territorio que debe ser completado para modelar el
sistema hibrido que se está promoviendo y luego hacer generalizaciones para todo el oriente
cubano.
Inés María Toledano, recomienda incorporar en el mapa de Guama, la hidroenergía los grupos
electrógenos lo que completaría la información de los escenarios que se puedan modelar.
Otto Escalona, pone el ejemplo de un sistema hibrido de diesel con FV, que se construyó para
mantener la vitalidad de un centro de salud en Ocujal del Turquino, que además está en
condiciones para incorporar una mini hidroeléctrica que se está modernizando, esto permite
desarrollar un hibrido novedoso en cuba de tres tecnologías. También explico como la
interconexión de las mini hidroeléctricas han permitido electrificar las comunidades hasta
Uvero.
Eliecer Vigueras, explica cómo se llevó a cabo el proceso de electrificación de las viviendas en
Guama, la electrificación se inició con 640 viviendas aisladas con FV, luego se electrificaron 126
viviendas con las 17 mini hidroeléctricas y hay un conjunto de 2500 viviendas en 19
comunidades que tienen grupos electrógenos que trabajan 4 horas, lo que se pudiera hibridad
con FV extendiendo el servicio eléctrico a más horas/día lo que mejora la calidad de vida.
Quedan por electrificar unas 500 viviendas. Además existen 4 estudios de minihidroeléctricas
en el municipio que permitirían electrificar nuevas comunidades en: Palma Mocha, La Mula,
Peladero y Guama que unido al rio Carraza puede dar 1 mW de potencia, también existe la
posibilidad de instalar al menos 4 híbridos gasificación-FV en las despulpadoras de café y los
aserríos.
Mariano, agrega la existencia de criadores porcinos, uno con más de 200 cerdos, las vaquerías
en el litoral, a todos le pasa muy cerca la red eléctrica, condición ideal para una inyección a la
red y de está estudiando por la UNE instalar en el territorio un parque de 1 0 2 mW.
Otto, plantea el análisis que se hace a partir de los que está instalado y todas las
potencialidades que existen Guama es el municipio que mejores condiciones tienen el país
para ser el primero que se autoabastezca con FRE.
Alois, cometa que el sistema brinda la posibilidad de mirar el territorio como un generador de
energía, los que permite salir de la filosofía de la sustitución del petróleo por el uso final, un
escenario distinto permite realizar un análisis del desarrollo distinto, sustitución de tecnologías
de transporte a partir del recurso disponible, etc., la exportación a otros territorios que
pudieran tener menos posibilidades para la generación de este recurso. Esto pudiera incidir en
nuestra propia identidad, el cómo nos vemos y como nos pensamos, por ejemplo Venezuela se
reconoce como un país con abundante petróleo y han pensado su desarrollo bajo esta premisa
entre otras tantas, nosotros en Cuba nos reconocemos como un país sin petróleo y como
entendemos petróleo por energía, somos un país sin energía y nos pensamos dependientes del
mercado petrolero mundial, y salvados por el apoyo de los países amigos ayer Rusia hoy
Venezuela, se imaginan que incorporáramos a nuestra cultura que tener sol es el equivalente a
tener energía como, esto impactaría en nuestra identidad, nos veríamos con la abundancia de
sol que tenemos, nos pudiéramos pensar y proyectar un futuro distinto. Berriz es un impulsor
de las viviendas de energía positiva en Cuna y hacerlo extensible a los municipio de energía
positiva. Esta potencialidad sumado a la descentralización de la actividad de estado y gobierno
que se está planteando en el país, nos brinda un escenario nuevo de trabajo, que pudiéramos
proyectar desde el municipio a cinco y diez años, armar las correspondientes carteras de
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proyectos y buscar el financiamiento pero con esta nueva premisa la de tener abundante
energía en el propio municipio.
José María, indaga sobre como se ve al proceso de desarrollo de la energía renovables.
Se le explica la existencia de al menos dos escenarios donde se puede trabajar el tema de las
FRE, el escenario nacional, con política y programa de desarrollo de las FRE y el espacio local
con ampliación de las funciones estatales y de administración donde se incluyen temas como
la alimentación, la vivienda la energía etc., que deben desarrollarse desde el territorio. Ya
existen experiencias en Cuba de gobiernos que han desarrollado instrumentos de gestión que
les ha permitió armar desde la estrategia de desarrollo local hasta a el proyecto de
electrificación de una comunidad rural con FV. También se agrega a estos escenarios que la
ONURE, plantea vender a la población, aprecio subsidiado, los sistemas FV y calentadores
solares, además de toda la innovación local que se conoce con el biogás, los generadores
eólicos, las picoturbinas, etc. Todo ello esperando que aparezca un marco institucional que
permita el desarrollo y la regulación de estas nuevas actividades en las distintas escalas del
país, hoy solo existe para la escala nacional.
Se comentan la existencia de los Mecanismo de desarrollo limpios, con la venta de bonos de
carbono, y de las experiencias cubanas en esta dirección como el basurero de calle 100 y el de
energías, que no es con energía renovable, si de aumento de la eficiencia.
Visita a la comunidad de La Palmita, electrificada mediante sistema fotovoltaico de generación
distribuida. Municipio de Guamá.
Jueves 23 de junio
El Dr. José María Sánchez Hervás, Investigador Titular del CIEMAT, inicia un ciclo de 5
conferencias sobre Cogeneración eléctrica y térmica a partir de gasificación de biomasa.
1- Conferencia: La biomasa como combustible
La biomasa es un recurso renovable de valor neutro por el medioambiente, en su crecimiento
asimila carbono que suelta cuando se quema.
Para saber si la biomasa sirve como combustible hay que hacerla una serie de preguntas para
su caracterización fisico-quimica,
Algunas preguntas para su caracterización física
Como extraerla, transportarla y almacenarla
Cuál es su densidad aparente. Cuanta cantidad de biomasa se puede almacenar en un espacio
dado, en distintas densidades desde la menor, como como se recoge del bosque, las astillas,
hasta las más densas como pellets o los huesos de algunos frutos como la aceituna.
La biomasa es menos densa que los carbones que están en tres los 700 0 900 kg/m3,
La homogeneidad de la biomasa a la hora de alimentar el reactor, para ello se pasa por
tamices, esto da la distribución granulométrica, lo que aporta cantidad de combustible que se
aporta al sistema de alimentación.
Primer Taller sobre la Cogeneración con Sistemas Híbridos para Electrificación Rural
El cálculo de la resistencia o durabilidad del combustible, estudios durabilidad mecánicos,
pocos contaminantes, el material denso permite tornillos de alimentación simples.
Por último es necesario dimensionar el sistema de alimentación, para ello se evalúa las
propiedades de descarga de la biomasa y su resistencia a la fricción, los que permite
dimensionar la abertura de los silos y la inclinación de la descarga.
Caracterización química también tienen bien establecida las metodologías para conocer cuál
es el potencial energético de la biomasa y otros asuntos de interés para la gestión del proceso
y las normativas vigentes.
Para determinar la humedad, se mete en una estufa se quema y se mide en un tiempo lo que
queda, eso se lleva a porcientos.
Para saber el potencial calorífico se quema en condiciones controladas y se mide el aporte de
calor.
La composición de las cenizas que quedan, se mide la su composición y los volátiles. Lo que
queda es el carbono fijo. También se estudian sus componentes, buscando contaminantes
prohibidos, cinterizacion, fusión de las cenizas, deposición, etc. que puede generar pérdidas de
eficiencia en el proceso, Mercurio, sodio, potasio, sinc, etc.
Los componentes de la biomasa se determinar por análisis de laboratorio el porciento de
carbono el hidrogeno y el oxígeno, esto tienen sus metodologías definidas.
El porciento de azufre y el Cloro que concentra, uno relacionado con las emisiones y el
segundo con la corrosión.
Por último se mide en un laboratorio las etapas de la gasificación según el tipo de biomasa.
Esto permite determinar la tecnología a utilizar, también se mide temperatura contra pérdida
de peso de la biomasa. Perdida de humedad, celulosa, todo esto permite saber cómo utilizar la
tecnología disponible.
Todos estos estudios son válidos para la gasificación, la pirólis y otras formas de combustión.
Indaga sobre las existencia de una normativas cubana para el uso de la Biomasas, como existe
en España y los países de la UE, lo que no existe todavía.
Ing. Ariel Rodríguez, plantea que la no existencia de la normativa cubana nos lleva a querer
utilizar cualquier biomasa en estos procesos, lo que genera muchos problemas a estos niveles.
2- Conferencia: Proceso de gasificación y tecnologías
Si se quiere obtener energía de la biomasa se pueden realizar diversos procesos, la digestión
aeróbica y anaeróbica para obtener biogás; someter los residuos orgánicos procesos químicos
a bajas temperaturas para obtener biocarburantes: biodiesel y bioalcoholes.
Luego están lo procesos termoquímicos, en los que existen un transformación química de la
biomasa pero con temperatura por el medio la que se logra por el oxígeno. La cantidad de
oxigeno determinara el tipo de proceso termoquímico:
En exceso de aire el proceso exotérmico de combustión /incineración, producto principal el
calor
Primer Taller sobre la Cogeneración con Sistemas Híbridos para Electrificación Rural
En ausencia de oxigeno se obtienen proceso endotérmico de la pirolisis, producto principal
líquidos y cenizas para la tierra, los gases son la fracción menos interesante del proceso
El proceso de gasificación trabaja con oxígeno en defecto, es un proceso endotérmico cuyo
producto principal es el gas.
Porque la gasificación: la gran ventaja es que puede alimentar turbinas pequeñas para generar
electricidad in sito.
Pasos de la gasificación:
1. Secado, extraer la humedad
2. Pirolisis, desprender los volátiles y se obtienen char y líquidos
3. Gasificación, es la reacción del char con distintos agentes gasificantes: el oxígeno, es el
de mayor calidad, vapor de agua, co2, aire (este es el gas más pobre pues el nitrógeno
disminuye mucho la eficiencia) y la gasificación con hidrogeno (en laboratorio es de
alta calidad pero no se conocen gasificadores comerciales con esta características)
Tipos de gasificadores:
1. los de lecho fijos
- Updraft o contracorriente, combustible y aire van en dirección opuesta.
- Downdraft o Flujo paralelo
(Tienen ventajas y desventajas, lo mejor es que son muy sencillos, domésticos por ser
pequeña escala e ideales para la electrificación rural)
2. Lecho fluidizado
- Burbujeantes, menos velocidad del gas lo que disminuye el arrastre de partículas del
lecho
- Circulantes, velocidades del gas altas, pero entra y sale lo que agota más el carbono,
permite trabajar con mayor cantidad de biomasa.
(Es un sistema más complejo, requiere de operadores capacitada, se comporta la
biomasa como un líquido, disminuyen la cenizas, sistemas industriales, puede depurar
el gas pues se puede convertir en un lecho catalítico, se pueden incorporar agentes
activo para eliminar alquitranes o compuestos de azufre y cloro)
3. Lechos arrastrados , partículas micronizadas y temperaturas muy altas, las cenizas se
hacen liquidas y se vitrifican, por lo que disminuyen los problemas de manejo de
residuos
(Plantas muy grandes y costosas, por lo que tienen sentido solo en plantas de gran
producción de electricidad o biocarburantes)
La diversidad de los gasificadores permiten cubrir un amplio espectro de necesidades desde las
domesticas hasta la gran generación y distintas biomasas hasta el uso del carbón mineral.
Preguntas y comentarios
La humedad, necesidad de gastos en vaporización la humedad en el combustible, disminuye la
eficiencia.
En España existen las diversas tecnologías funcionando.
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3- Conferencia: Depuración del gas de gasificación
Una vez que se obtienen el gas, la pregunta que se puede hacer con él.
Es un gas de poder calorífico medio bajo, > 6 mJ,
Su temperatura va de 7000C 10000C, se puede recuperar el calor para generar calor para
generar vapor
Es un gas combustible, que se puede: quemar, alimentar directamente a un motor y gobernar
electricidad, o a procesos más complejos como pilas de combustible, turbinas o se puede llevar
a síntesis química para obtener otros productos químicos.
Ventaja de la gasificación frente a la combustión es el potencial de poligeneración de
productos
El uso final del gas está relacionado con las complejidades del proceso de gasificación, agente
gasificante sencillo como el aire, se obtienen un gas pobre; si el agente gasificante es complejo
como el hidrogeno, se obtiene metano un gas de biorefinería con mayor valor añadido.
Ejemplos de uso de la gasificación:
- Se puede utilizar para la cogeneración de calor y electricidad, sistema sencillo y
comercial.
Se pregunta por.
La marca, empresas comercializadoras, precios para licitación
Por las características del módulo que se presenta, en general los módulos tipo tienen
gasificador, depurador, generador.
Desventaja, son sistemas comerciales que te marcan que características tienes que garantizar,
astillas pellets, etc.
Cuales son residuo finales: residuos sólidos, las cenizas que pueden ser inertes, algunas veces
no, según la composición del suelo de la que se extrajo, y residuos gaseosos, los buenos el
monóxido, metano e hidrogeno; pero además puede expulsar contaminantes sulfhídricos
amoniacos, clorhídricos, y metales pesados
Las tecnologías contemplan las extración de estos contaminantes, aguas que se contaminaran
y las que luego habrá que tratar.
Que se hace con el residuo: análisis de las cenizas para ver si es inerte o si es toxico, en España
se contrata el servicio del gestor autorizado para que se lleve el residuo y lo trate.
Generalmente tienen metales pesados: depende del suelo del que se haya extraído la biomasa,
lo otro es intentar recuperar elementos de las cenizas para ver si tienen salida en el mercado,
generando una economía circular, concepto muy atractivo que implica, aprovechar todo los
que se pueda de los residuales reincorporándolos como productos al mercado, ya hay
experiencias , en un proyecto sobre combustión de residuos de piel curtida de la industria del
calzado, se obtuvo en las cenizas mucho cromo entonces se realizó un estudio para ajustar la
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combustión y luego recuperar el cromo para su reinserción en la misma industria del curtido
de pieles. En la gasificación de fangos, se está trabajando en la recuperación del fosforo que
tienen las cenizas de los lodos, lo interesante de la economía circular es que permite recuperar
compuestos químicos necesarios para los procesos productivos por lo que los desechos de la
gasificación dejan de ser tóxicos peligroso, para convertirse en insumos de la producción.
Cuáles son las característica de estos fangos gasificados, es fango de depuradora, se secan y se
peletizan, tienen un contenido de humedad muy bajo, es un combustible de menor calidad
que la biomasa pues tiene un 50 % de cenizas, ventajas es muy estable, es un residuo
ampliamente disponible y requiere una solución de manejo que no sea llevarlos al vertedero,
desventajas tienen nitrógeno y azufre por los que los sistemas de depuración de gas deben ser
más sofisticados. Las plantas de tratamiento de aguas residuales tienen gran interés en el
desarrollo de estas tecnologías pues puede disminuir los costos de manejo de residuales y
genera energía para los procesos de tratamiento del agua. Estas tecnologías se están
modelando a nivel de laboratorio.
El amoniaco en las torres de lavado se condensa y no es de gran preocupación
Continua la conferencia
Otra aplicación del gas es extraer su calor e inyectarlo a una turbina de vapor para mover un
generador para obtener electricidad, esto tienen sentido en plantas mas grandes no en
comunidades aisladas.
Ariel pregunta sobre: ciclos ORC, se han recibido las ofertas como sistemas aislados, la
existencia de turbinas de gas funcionando con gasificación.
Ventaja es que sustituyes el agua por aceite y en el ciclo combinado puedes aumentar un poco
la eficiencia, no creo que los ciclos ORC deban instalarse aislados, pues requiere gases de
características semejantes al gas natural lo que encarece el costo en la depuración del gas para
un sistema aislado. No se conocen turbinas de gas trabajando con gasificadores a pequeña
escala, si a gran escala con plantas de carbón. Ahora se están vendiendo microturbinas que
trabajan con biogás, las adaptaciones a este combustible son menores que las que haría que
hacer para los gasificadores a pequeña escala. Los sistemas de gasificación de biomasa van
solo hasta 10 mW, pues una dimensión mayor requiere gran cantidad de biomasa. Las
tecnologías están yendo a los residuos sólidos urbanos que cada vez hay en mayor cantidad, la
incineración como alternativa a este manejo, tiene mucho rechazo por lo menos en Madrid, la
gasificación esta ganado mucho interés, esencialmente por el desconocimiento de la gente de
que es la gasificación.
Continua la conferencia
Como sería un planta de gasificación integrada en ciclo combinado: preparación del carbón,
gasificación, enfriamiento, depuración para cumplir con las tolerancias de la turbina de gas, se
genera energía en la turbina se recupera le calor y se genera mayor energía en la turbina de
vapor Usar el gas en la turbina de gas para genera energía mecánica y eléctrica, frente a la
turbina de vapor tienen mayor eficiencia que el de combustión interna que no es mayor de un
20%, En ciclos combinados de gas y turbina puede tener una eficiencia de hasta un 40 % hay
experiencias con carbón y biomasa, la desventaja es que los precios del kW instalado son altos.
Primer Taller sobre la Cogeneración con Sistemas Híbridos para Electrificación Rural
Hay aplicaciones más complejas y grandes, utilizando el gas de gasificación para pilas de
combustibles, se transformaría la energía química en energía eléctrica. Esta seria otra opción
descentralizada.
Estas pilas están comerciales para el biogás, desde 1 kW hasta 1mW, puede trabajar en
pequeña escala y luego acoplando módulos puede alcanzar dimensiones mayores. Existe en el
mercado pilas de hasta una pila de 1kW puede valer 2000 Euros, son muy competitivas frente
a motores de combustión interna, se están comercializando para biogás.
La aplicación más ambiciosa en Europa está la producción de biocarburantes y de gas natural
sintético ambos a partir de la gasificación.
4- Conferencia: Usos del gas aria
La limpieza del Syngas se puede hacer a baja temperatura y a alta temperatura.
El enfriamiento del gas trae la condensación, esto si hay partículas que se unan entonces
forman tapones en las líneas.
La calidad del gas de gasificación o el Syngas, da diversidad de aplicaciones desde sistemas
simples hasta sistemas más avanzados como la síntesis química lo que implica un gas más
limpio. La exigencia del uso final del gas hará que los procesos intermedios de obtención del
gas sean más exigentes. Las etapas de limpieza y acondicionamiento del gas son necesarios la
que se realiza a baja temperatura es menos exigente y se utiliza directamente en un motor, si
lo queremos utilizar en turbinas de gas o para extraer sus compuestos químicos tendremos
que recalentarlo. La otra alternativa para turbinas es realizar el proceso de limpieza y
acondicionamiento a altas temperaturas, luego cuando se enfríe el calor que se extrae se
puede reinyectar en el proceso a una caldera o llevarlo a la síntesis química.
Procesos de depuración de gas:
Limpieza de partículas usando ciclones, eliminación primaria de partículas. Ventajas la limpieza
es sencilla, mecánica, desventajas solo se eliminan las particular de gran tamaño. Este paso es
obligatorio para lechos fluidizados, burbujeantes o circulantes.
Acondicionamiento del gas, eliminación de micro partículas con filtro de mangas, el uso
genera una torta de micro partículas que luego afecta el proceso, esto se limpia usando el
retro soplado. Este sistema se utiliza en combustión y en gasificación, en el segundo este
sistema encarece la instalación porque el retrosoplado con aire puede generar explosiones,
entonces se hace con nitrógeno o con una parte del Sygas ya limpio.
Los alquitranes son los productos más malos de la gasificación, capaces de colapsar un sistema,
tupe las tuberías, etc. Es necesario gestionarlos bien para evitar paradas no programadas. El
problema es que en la gasificación se van rompiendo las cadenas químicas que conforman la
madera generando hidrocarburos: esencias, alquitranes, etc., los cuales a temperaturas
menores de 3000C se condensan y comienzan a obstruir el sistema.
A abaja temperatura se eliminan por lavado con agua, lo que los transfieren al medio acuoso,
se obtienen un agua contaminada con hidro carburos y se obstruye el sistema de lavado
(lavador Venturi). Ventaja es que además quitas alquitranes y otros contaminantes solubles en
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agua, amoniaco y otros. Se está buscando alternativas de lavados con disolventes orgánicos.
Como fracciones orgánicas de la producción de biodiesel, glicerina, etc. Lo que permite
aumentar la solubilidad de los alquitranes, y se puede reinyecta en el gasificador, haciendo una
cogasificacion de sólido y líquido, lo que tras e algunas modificaciones tecnológicas. Esto evita
la gestión de las aguas residuales.
El sulfhídrico no se puede eliminar con agua, se utiliza en la misma torre de lavado disolventes
orgánicos o inorgánicos, en este caso se utilizan tecnologías desarrolladas para las refinerías de
petróleo. La eliminación se hace física y química. El proceso se divide en dos etapas, el
disolvente más utilizado son compuestos tipo aminas, el gas bruto entra en contacto a
contracorriente con las aminas en la torre de lavado, allí se transfieren los sulfhídricos del gas
al líquido, las aminas cargadas se regeneran recuperando el disolvente por un lado y
obteniendo, por el otro, un gas acido del cual se obtienen azufre o ácido sulfúrico que tienen
valor comercial.
Se están buscando alternativas comerciales para la limpieza a baja temperatura. El esquema es
semejante, en lecho fluidizado la limpieza se puede hacer en el propio gasificador utilizando
agentes catalíticos.
En alta temperatura lo primero son los alquitranes primero vía craqueo térmico o catalítico y
luego se quita lo demás partículas, azufres. Principal diferencia se trabaja con sólidos por los
que no hay problema con la gestión de los líquidos, si se utiliza solidos que puedan genera un
valor añadido como caliza o carbonatos se pueden obtener yeso u otros productos. Se busca
con el craqueo a alta temperatura que el anillo aromático se rompa y forme metano,
hidrógeno, de manera que un contaminante se trasforme en algo que no lo sea.
El craqueo catalítico es más caro, pero se están estudiando fundamentalmente los de Níquel
que operen bien a altas temperaturas 700 a 9000C, se están buscando catalizadores que
funcionan a menor temperatura 400 a 3000C, donde todavía no se tengan problema de
condensación , sean resistentes al azufre y no generen carbonilla, lo que también traería
atascos, más que el craqueo se trabaja en reformado de los alquitranes de manera que se
puedan obtener productos de valor comercial y a la vez eliminar las obstrucciones.
La separación de las partículas en este caso se utiliza materiales cerámicos, metálicos que
trabajan a más de 600 a 7000C. El concepto es el mismo el gas entra en el filtro se arma la torta
y se limpia con el retro soplado. La desulfuración se parece a la limpieza a baja temperatura,
una etapa de absorción y otra de regeneración lo que con sólidos absorbentes.
La obtención de hidrogeno a partir del gas de gasificación, por su complejidad se deben hacer
en escalas grandes.
El proceso muestra una dirección en la que se puede sustituir la refinería convencional por la
biorefinería, en la que se puede obtener una gama de productos conocidos.
5- Conferencia: Ejemplos de instalaciones en España
Se presentan un conjunto de instalaciones con tecnologías españolas y de otras
nacionalidades.
Lo interesante es que casi todas tienen un carácter experimental y participan en diversos
proyectos de investigación energéticos, ambientales, limpieza y acondicionamiento del gas,
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almacenamiento, gestión, obtención de biocarburantes, sistemas de preparación de diversos
tipos de biomasa, comparación y monitoreo de tecnologías, etc., en plantas de diversas
escalas, desde las muy pequeñas hasta grandes generadores de electricidad y temperatura.
Aunque muchos ya se comercializan en Europa, América Latina y otros lugares.
Se acuerda que al regreso del recorrido del Brujo, tener la reunión inaugural de la RED, en la
que se pueda sobre los propósitos y el nombra así como proyectar algunas acciones no muy
ambiciosas hasta el próximo encuentro.
Visita a la planta de gasificación de El Brujo. Santiago de Cuba
Viernes 24 de junio
Alois Arencibia, informa sobre la primera reunión de la red, realizada la tarde anterior al
regreso de El Brujo y los acuerdos tomados por los participantes:
Intercambio de experiencias cubanas, moderadores: José María Sánchez Hervás, Javier
Domínguez Bravo, Eliecer Vigueras Leal.
Se realizaron las siguientes presentaciones:
1. “ El Centro de Energía y Refrigeración de la Universidad de Oriente, que hace el centro
en aras de desarrollar las FRE en Santiago de Cuba”
Dr. Ángel Luis Brito; Director del CER de la UO y Vicepresidente de CUBASOLAR de
Santiago de Cuba
2. “Herramienta de apoyo a la toma de decisiones para la instalación de tecnología que
aprovechan las FRE en zonas rurales sin electricidad”
Ing. Mirelys Torres Pérez, profesora de la Universidad de las Tunas
3. “Experiencia de gasificación de biomasa en Cuba, éxitos y fracasos y posibilidades de
introducción”.
Ing. Ariel Rodríguez Rosales, investigador de CUBAERGIA, La Habana
4. “Compendio de potencial técnico aprovechable de la provincia de Guantánamo” y
“Solución energética al plan de desarrollo integral de comunidades aisladas, hacia el
100% con energías renovables, en los municipios de San Antonio del Sur y el Salvador,
Provincia de Guantánamo”.
MSc. Gustavo Fernández Salva, especialista de la ONURE de Guantánamo
5. Documental sobre la cosechadora de Marabú en la provincia de Camagüey en el marco
de un proyecto del Marabú en Camagüey que financio SODEPAZ.
Sergio Escriche, experto de SODEPAZ
6. “Capacidades tecnológicas de la Fabrica Marcel Bravo de GESIME”, para desarrollar las
tecnologías de gasificación de la biomasa, encargo dado por el estado Cubano a esta
empresa”
MSc. Julio Echevarría Matos, especialista del GESIME, del MINDUS en Santiago de Cuba
7. “Estudios del gasificador de El Brujo”
MSc. Andrés Villa Blez, especialista de AZCUBA Santiago de Cuba
8. “Proyecto la Pelusa” para la energización con FRE de una finca en la provincia de
Artemisa
Ing. Gerardo Fernández Herrera, especialista en FRE del INEL, La Habana
Primer Taller sobre la Cogeneración con Sistemas Híbridos para Electrificación Rural
Anexo 1 Fotos del Taller
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