SeminarioBiomasaFINPRO_LIGNUM.pdf

SEMINARIO GENERACIÓN ENERGÍA CON BIOMASA

DISPONIBILIDAD DE BIOMASAEN CHILE

José Rafael CampinoConcepción, Chile

Junio, 2006

SEMINARIO DE GENERACIÓN DE ENERGÍA CON BIOMASA

• DISPONIBILIDAD DE BIOMASA DE PLANTACIONES

• DISPONIBILIDAD DE BIOMASA DEL MANEJO DE

BOSQUE NATIVO

• INDUSTRIA FORESTAL CHILENA

• BIOMASA INSTALADA EN CHILE

• TECNOLOGÍA DE USO DE BIOMASA

• BENEFICIOS DE LA LEY CORTA

• DESAFÍOS

• CONCLUSIONES

SEMINARIO GENERACIÓN DE ENERGÍA CON BIOMASA

DISPONIBILIDAD MADERA PROVENIENTEDE PLANTACIONES 2000 - 2020 (Miles de m3)

Fuente: Instituto Forestal


DISPONIBILIDAD FUTURA DE MADERA DE BOSQUESPLANTADOS DE EUCALIPTUS (MM m3)

Fuente: INFOR


DISPONIBILIDAD FUTURA DE MADERA DE BOSQUESPLANTADOS DE PINO RADIATA POR TIPO DE

PRODUCTO (MM m3)Fuente: INFOR


CONSUMO INDUSTRIAL MADERA ENCHILE (Miles de m3)

• 2006

TOTAL: 40.000

(1) Incluye planta Nueva Aldea y Santa Fe 2.

Industria Madera Aserrada y Manufactura 23.000

Industria Celulosa (1) 17.000


POTENCIAL DE BIOMASA DE CHILE.

Estimación (*):

• BOSQUE EUCALIPTUS 11 AÑOSDesechos de cosecha:

- Fuste (2-5%): 2,9 ton/ha

- Ramas (12-15%): 17,4 ton/ha.

- Corteza (11-12%): 15,95 ton/ha

TOTAL: 36,25 ton/ha.

(*): Variable según la tecnología de aprovechamiento, tipo de manejo de la

plantación, edad corta.


POTENCIAL DE BIOMASA EN CHILE

Estimación (*)

• Bosque Pino radiata 23 años con manejo:

Desechos:

- Fuste (3-5%): 6,6 ton/ha.

- Ramas (12-15%): 20,6 ton/ha

TOTAL: 27,2 ton/ha

(*): Variable según la tecnología de aprovechamiento, tipo de manejo de la

plantación, edad corta.


POTENCIAL DE BIOMASA EN CHILE

• Eucaliptus:Cosecha anual: 34.000 ha

Potencial biomasa: 36,25 ton/ha

Potencial biomasa total: 36,25 x 34.000=1.232.500 ton.

• PinoCosecha anual: 70.000 ha

Potencial biomasa: 27,2 ton/ha

Potencia biomasa total: 27,2 x 70.000=1.904.000 ton

TOTAL: 3.136.500 toneladas

Fuente: INFOR y Universidad Austral


DISPONIBILIDAD DE BIOMASA A TRAVÉS DEMANEJO RENOVAL DE BOSQUE NATIVO.

• Crecimiento bosque: 5 m3/año/ha.

• Superficie nativo (no protegido): 3.007.665 ha.

• Potencial manejo bosque nativo: >15 millonesm3/año.

• Uso actual: 8 millones de toneladas en leña.

Fuente: Infor


MADERA - HUMEDAD

Fuente: Unidad Desarrollo Tecnológico (UDT), Chile

01000200030004000

0 40 80

Humedad madera (base seca)

Po

der

cal

orí

fico

uti

lizab

le

(kca

l/kg

)

Humedad madera Poder calorífico Eficiencia térmica Poder calorífico

% base seca Inferior (kcal/kg) Base anual utilizable (kcal/kg)

0 4700 77 3619

20 3810 79 3010

40 3172 75 2379

60 2697 71 1915

80 2329 66 1537

100 2029 63 1278


DISPONIBILIDAD DE BIOMASA USANDORESIDUOS FORESTALES.

• 1 kcal = 0,001163 kWh

• Residuos = 1.915 kcal/ kg (40% humedad) (1)

= 1.915 kcal/ kg x 0.001163

= 2,227 MWh/ton x 3.136.500 ton/año (2)

= 6.984.986 MWh/ año Por lo tanto, se pueden generar casi 7 millones

MWh al año, incluyendo las pérdidas deeficiencia, con biomasa usando sólo residuosforestales.

(1) Poder calorífico utilizable

(2) Potencial de residuos forestales en Chile.


DISPONIBILIDAD DE BIOMASA A TRAVÉS DEMANEJO RENOVAL DE BOSQUE NATIVO.

• 1 kcal = 0,001163 kWh

• Bosque nativo: 1.915 kcal/ kg (40% humedad) (1)

= 1.915 kcal/ kg x 0.001163

= 2,227 MWh/ton x 7 MM/año (2)

= 15.590.000 MWh/año Por lo tanto, se pueden generar más de 15

millones MWh al año, incluyendo las pérdidas deeficiencia, con biomasa usando el manejo delbosque nativo disponible.

(1) Poder calorífico utilizable

(2) Biomasa disponible


TECNOLOGÍA Y USOS DE BIOMASA

• Pellets (exportación)

• Astillas desechos forestales (exportación)

• Generación eléctrica usando desecho

plantaciones y manejo de bosque nativo.

CHILE Y ENERGÍA

SEMINARIO GENERACIÓN DE ENERGÍA CONBIOMASA

Centrales eléctricas usando biomasa

• Arauco Generación

- Arauco: 101 MW

- Constitución: 40 MW

- Licancel: 27 MW

- Trupan: 29 MW

- Valdivia: 140 MW

- Nueva Aldea fase 1: 29 MW

- Nueva Aldea fase 2: 140 MW

TOTAL: 506 MW


Centrales eléctricas usando biomasa

• Energía Verde

- Laja: 8,7 MW

- Constitución: 8,7 MW

- Mostazal: 8,7 MW

TOTAL: 26,1 MW

(1) Descontando biomasa

(2) No incluye plantas de Nueva Aldea fase 2 y Planta Santa Fe 2.

Sistema Hidráulica Eólica Biomasa Térmica (1)SING 0,40% 0% 0% 99,60%

SIC 59% 0% 2% 39%

Aysén 50% 6% 0% 44%

Magallanes 0% 0% 0% 100%

TOTAL 40% 0% 1,3% (2) 58,70%


BENEFICIOS LEY CORTA I y II

• 1. Centrales menores a 9 MW:

- Exentas pago peaje troncal de transmisión ygeneración.

- Marco regulatorio que permite un tratamiento

operacional y comercial simplificado.

• 2. Centrales menores a 20 MW:

- Exentas pago peaje troncal de transmisión.

• 3. Obliga a distribuidoras de electricidad acomprar 5% de fuentes de energías renovablesno convencionales.


DESAFÍOS

1. LOGÍSTICA PARA RECUPERACIÓN DEDESECHOS DE PLANTACIONES AVALORES RAZONABLES .


DESAFÍOS

2. DISTANCIA DE LOS BOSQUES PORALTO COSTO DE FLETE.


DESAFÍOS

3. ACUERDO CON ORGANIZACIONESECOLOGISTAS Y ASÍ PODER USAR ELMANEJO DEL BOSQUE NATIVO PARAGENERAR ENERGÍA ELÉCTRICA ENCHILE.


DESAFÍOS

4. MAYOR CONOCIMIENTO DE LATEGNOLOGÍA EXISTENTE.


CONCLUSIONES

• Se genera hoy una importante cantidad de energía

usando biomasa, principalmente en los complejos

industriales de celulosa, usando su potencial de

generación.

• Se desarrollará una industria de pellets usando

desechos industriales de la madera, para

exportarlos a Europa, donde existe una alta

demanda por su uso.


CONCLUSIONES

• Una económica recuperación de los desechos

forestales de las plantaciones permitirá el uso de

esta biomasa tanto:

- En Chile para generación de energía eléctrica

- Para ser exportada, ya sea en forma de astillas o de

pellets, como combustible para plantas de

generación eléctrica en países que necesitan cumplir

con el Protocolo de Kyoto.

El mercado decidirá donde irán los desechos de

biomasa de plantaciones.


CONCLUSIONES

• El uso del manejo del bosque nativo como biomasa

es un desafío país en que intervendrán varios

actores tales como: grupos ambientalistas,

propietarios de bosque nativo, empresas interesadas

en su uso para generación eléctrica y las políticas de

gobierno. La potencial futura ley de bosque nativo

también será una actor importante.


¡Muchas gracias!

ECOEFICIENCIA CON ENERGIASECOEFICIENCIA CON ENERGIASRENOVABLESRENOVABLES

Cogeneración con Biomasa y Potencial del Bosque NativoCogeneración con Biomasa y Potencial del Bosque Nativo

Jaime Zuazagoitia V.Concepción, 14-16 Junio 2006

INSUMOS ENERGETICOS

DEL SECTORINDUSTRIAL

Precios Mercado Eléctrico

Costo Marginal -Histórico y Proyección CNE-Quillota 220kV

-

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

Ene-9

8Ju

l-98

Ene-9

9Ju

l-99

Ene-0

0Ju

l-00

Ene-0

1Ju

l-01

Ene-0

2Ju

l-02

Ene-0

3Ju

l-03

Ene-0

4Ju

l-04

Ene-0

5Ju

l-05

Ene-0

6Ju

l-06

Ene-0

7Ju

l-07

Ene-0

8Ju

l-08

Ene-0

9Ju

l-09

Ene-1

0

US

$/M

Wh

CMg real

CNE Abr 2004

CNE Octubre 2004

CNE Abril 2005

CNE Octubre 2005

CNE Abril 2006

Precio del Gas Natural

• Gas Natural argentino– 3,5 a 4,5 US$/MMBTU

– Interrumpibilidad

• Gas Natural Licuado– 9 US$/MMBtu

Precios CombustiblesLíquidos

Precio Paridad Semanal (US$/MMBTU)

-

2

4

6

8

10

12

14

16

18

21

-01

-19

91

21

-01

-19

92

21

-01

-19

93

21

-01

-19

94

21

-01

-19

95

21

-01

-19

96

21

-01

-19

97

21

-01

-19

98

21

-01

-19

99

21

-01

-20

00

21

-01

-20

01

21

-01

-20

02

21

-01

-20

03

21

-01

-20

04

21

-01

-20

05

21

-01

-20

06

F.O. 6

Diesel

SectorIndustrial

• El sector industrial se ve enfrentado a:

– Aumento de costos que implica pérdida decompetitividad

– Búsqueda de alternativas de ahorro de costos enlínea de producción

– Inseguridad en el suministro de energía eléctrica– Restricciones ambientales

Opciones del sectorindustrial?

• Reducir consumos de energía

• Búsqueda de combustibles de menor costo ysistemas de abatimiento para cumplir normativaambiental

Cogeneración

¿Qué es Cogeneración?

• Es la generación simultánea de energíaeléctrica y térmica en el lugar de consumofinal de ésta.

• La cogeneración no es una tecnología sinoun concepto de producción eficiente deenergía.

• La mayor eficiencia de la cogeneración sebasa en el aprovechamiento del calorresidual de un proceso de producción deelectricidad, el que se aprovecha paraproducir energía térmica útil.

ENERGIA. Cogeneración

Combustible

Vapor

Vapor al proceso

IndustriaRed eléctrica

Excedentes

Generación

Eléctrica

Proceso

Sistema Convencional v/s

COGENERACION. Balance energético

Combustible

100

Pérdida total

25

Combustible

125

37

63

25

Sistema Cogeneración

Pérdida total

78

107

142

71

70Combustible

Generación

Térmica

88%

Generación

Electricidad(condensación)

35%

Combustible

178

37

8

63

Electricidad

37

63

Calor

Energía Útil100

COGENERACION. Beneficios

• Disminución de los consumos de energía:– Disminución de las importaciones de combustible

– Menores pérdidas en sistema de transmisión

• Mejor calidad del servicio eléctrico al cliente,con opción de operación en isla

• Solución energética diseñada para el consumoparticular de ese proceso

COGENERACION. Ventajas

• Generación en el sitio.

• Cobertura de largo plazo a precio de energía.

• Precio de combustibles de acuerdo a volumen,atractivo para distribuidores.

• Menores emisiones por unidad energética producida.

• Beneficios por ventas de energía eléctrica y potencia.

• UN NEGOCIO.

COGENERACION. Barreras deEntrada

• Uso de recursos financieros en un negocio que no esel propio

• Contratos de largo plazo– Suministro combustible– Compra de energía

• Mercado eléctrico– Integrarse al CDEC– Conseguir representación a través de un generador

• Riesgo Tecnológico

Otra Fuente EnergéticaPotencial: Bosque Nativo

Cogeneración con Bosque Nativo

• El bosque nativo es una fuente de biomasa viabletécnica y económicamente:

2.300 kcal/kg (40% humedad).

• Existe tecnología para aprovechar eficientemente laenergía de cualquier tipo de madera.

• La generación eléctrica requiere suministro seguro,estable y de largo plazo (>15 años).

Cogeneración con BosqueNativo.

• Central de 10 MW requiere abastecimiento de aprox.250.000 ton anuales de biomasa nativa, radio deabastecimiento máx. 100 km.

• Tamaño de las instalaciones limitado porabastecimiento, máx. 50 MW.

• Bosque nativo alejado de los centros de consumo y redde transmisión.

• Cogeneración requiere industria con alta demanda devapor.

Cogeneración con Bosque Nativo

Costo Combustible y Costo de Generación

35

45

105

28

14

12,1

3,03,1

7,0

3,5

0

20

40

60

80

100

120

Gas Natural Argentino GNL Carbón mineral Astillas Madera Petroleo Diesel

US

$ / M

Wh

0

2

4

6

8

10

12

14

US

$ / M

MB

TU

US$/Mwh US$/MMBTU

Conclusiones

• Bosque nativo con potencial técnico y económico.• Centrales requieren importante superficie de

abastecimiento y seguridad en el suministro.• Tamaño de centrales limitado a escala pequeña

por disponibilidad de recurso en radio económico.• Alternativa de la cogeneración sujeta a demanda

de vapor industrial.• Costos marginales de la energía eléctrica

proyectados 2006-2009 hacen atractiva lainversión en centrales.

• Se debe contar un poder de compra formal queabastezca la central en forma segura, sustentable,y de largo plazo.

Gracias

Energía Verde S.A.www.energiaverde.cl

Timo TahvanainenSenior Researcher

Finnish Forest Research [email protected], Metla, Box 68, FI-80101 Joensuu, FINLAND

Finlandia, lider mundial enbioenergia.

¿Como lo hicimos?

Finland

• 5.2 mill inhabitants• 300.000 km2, 2/3 forests• Energy intensive industry

– pulp and paper, sawmilling(StoraEnso, UPM Kymmene, M-Real)

– metal and machinery– chemical… and Nokia

• No own fossil fuels

Principles of Finnish EnergyPolicy

• Efficiency– CHP– strong R&D investments

• Security– boosting own resources– several fuels– several suppliers

• Cheap energy for (export)industry

• Active but moderatesubsidy / tax policy

SOURCE: Statistics Finland

Oil24 %

Coal15 %

Natural gas11 %

Nuclear16 %

Peat6 %

Wood21 %

Hydro4 %

El. import1 %

Other2 %

Oil

Coal

Natural gas

Nuclear

Peat

Wood

Other

Hydro

El. import

Energy consumption 2004

- primary energy: 35,5 Mtoe

- electricity: 87 TWh

Finnish Forests – basic figures

• Annual removal / roundwood: 60 mill m3

– from private forests

• Total roundwood consumption: 77 mill m3

• Annual growth: 87 mill m3 (4,1 m3/ha)

Half of the used raw wood istransformed to energy!

Wood energy in Finland- 20% of total energy consumption is

wood

SOURCES: Statistics Finland, Finnish Forestry

Research Institute, Hakkila 2004

0 4 8 12 16 20

Black liquor

Bark

Sawdust

Firewood

Forest chips 2005

Mill m3 / year

Amount of plants (>0.4 MW):

Year 1995: 102

Year 2002: 365

Year 2004: 485

Markets for wood fuels in

the whole country

CHP and heating plants usingwood

Ahlholmens Kraft, 550 MWth, 45% wood fuels

Forest chips, the fastest growingbiofuel

- use of forest chips 1996-2005

0

500 000

1 000 000

1 500 000

2 000 000

2 500 000

3 000 000

3 500 000

1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005

m3

Target 2010: 5 mill m3

Sources of Forest Chips 2005

0 500 1000 1500

Logging residues

Stumps

Whole-trees etc.

Delimbed stems

Lump stem sections

1000 m3

What made this possible?

Strong background:Forest industry

StoraEnso, UPM Kymmene, M-Real…

Forest machineryLeader in cut-to-length (CTL) machines

John Deere, Ponsse, Valmet / Komatsu Forest, Kesla…

Energy technologyFluidized bed combustion for ”difficult” fuels

Aker Kvaerner, Foster Wheeler, Wärtsilä…

vital energy companies adapting new fuels

Information technologyGIS, mobile solutions logistics management

Co-operation and strong R&D

Co-operation:CHP production

Industry – municipalities – power companiesResearch and development

Companies – research organizationsForest and energy industries – machine manufacturers – boiler producers,often competitors participating the same project

Public sector – private sector

Large technology programmes to improve cost-efficiency:TEKES: 150 mill (1993-2004)Forest fuel production (machines, methods, logistics…)Combustion technology (all the scales: 10 kWh – 500 MW)1/3 public funding, majority from companies

Remarkable decrease in fuel production costs

Fuel prices in Finland 1999-2005 SOURCES: Statistics Finland, Finnish Ministrtry of

Trade and Industry

Prices of wood fuels are very competitive

Prices are stable compared to oil derivatives

0

10

20

30

40

50

60

12/1999 12/2000 12/2001 12/2002 12/2003 12/2004 12/2005

/ M

Wh, V

AT

0% Coal at coast

Gas

Peat at plant

Wood chips at plant

Light fuel oil

Heavy fuel oil

LOGSET

Komatsu Forest Oy

The production of forest machineryThe production of forest machineryin Europe has concentrated in Finlandin Europe has concentrated in Finland

The best combustiontechnologyfor biofuels

Absolute Energy Inc.

GraciasGracias porpor susu atencionatencion!!

Finnish policy instruments

Bioenergy has to be a profitable business for:• energy companies

• contractors

• forest owners…

Taxes and subsidies to adjusts price-competiveness• subsidies for investments (20-30 %)• taxes for fossil fuels (1.6-6.3 /MWh)• subsidies for green electricity (6.9 /MWh)• subsidies for collecting fuel wood from young forests

• 0 – 5.5 /MWh

Long-term national energy policy to secure investments- Make the market mechanism work for bioenergy!

Documents

SeminarioBiomasaFINPRO_LIGNUM.pdf