Instalación de cogeneración con motor de gas para secado de biomasa forestal

Abstract

[ES] La biomasa forestal es un combustible de gran futuro dado que se trata de una fuente de energía renovable y que contribuye y a la creación de empleos rurales.

Al ser las astillas derivadas de la Biomasa Forestal un producto de baja densidad, el transporte se hace costoso para su posterior transformación, por lo que la ubicación de las plantas de procesado de biomasa forestal se suele establecer cercanas a los bosques de aprovisionamiento ya que los costes económicos derivados del transporte se elevarían demasiado y no sería una actividad económica competitiva. La zona de la Sierra de Espadán en Ribesalbes, Castellón supone un lugar idóneo para la ubicación de la misma.

La empresa de secado de biomasa forestal Tecnogas, tiene entre sus planes de expansión el aumento de la producción de biomasa seca, en 10.000 tn/año.

Por lo tanto el Trabajo se centra en el diseño, dimensionamiento y evaluación de la rentabilidad de la incorporación de una central de cogeneración que aporte el calor necesario para obtener este aumento de producción.

De acuerdo con los fundamentos conceptuales de la cogeneración se ha dimensionado el tamaño del moto-generador y por tanto, de la central de cogeneración, en base a la demanda térmica necesaria para la evaporación de agua exigida para la producción seca final deseada.

El análisis energético realizado posteriormente, el Rendimiento Eléctrico Equivalente REE y el Rendimiento Global RG, confirman que la eficiencia de la central supera los mínimos exigidos por la normativa vigente.

Se ha comprobado también que el motor seleccionado cumple con la normativa vigente de emisiones a la atmósfera de NOx.

Se ha seleccionado el secadero rotativo adecuado para la evaporación de agua necesaria y la producción de materia seca deseada.

Se ha calculado también: la Línea de distribución interna de alimentación de gas natural desde la ERM (Estación de Regulación y Medida) de la industria, así como la instalación mecánica básica: el conducto principal de conducción de gases de escape del motor de gas hasta el secadero rotativo.

Por otra parte, y puesto que otro de los aspectos fundamentales en el diseño de la central es la forma en la que se lleva a cabo la interconexión eléctrica con la red, se ha diseñado dicha interconexión eléctrica con la red de alta tensión de la compañía distribuidora. En este caso se ha diseñado un sistema de sincronismo en alta tensión y funcionamiento el paralelo con la red ¿sin isla¿ de red. Se han establecido todos los equipos y características necesarias para dicho sincronismo y funcionamiento en paralelo con la red de acuerdo con la normativa vigente y recomendaciones de la compañía eléctrica.

Se ha concretado una implantación de los equipos e instalaciones auxiliares seleccionados, que ha permitido la realización de las mediciones mecánicas y eléctricas, y la estimación de la valoración de la inversión necesaria en la central.

Finalmente se ha realizado un estudio Costes-Ingresos de la explotación de la central seleccionada, que ha permitido la determinación del beneficio de explotación. Una vez obtenido este beneficio bruto se ha comparado con el valor estimado de la inversión para determinar un parámetro (Periodo Amortización Simple) como método de la valoración de la conveniencia o no en la inversión en la central de cogeneración.

[EN] Forest Biomass is a fuel with a great future since it is a renewable energy source and contributes to the creation of rural jobs.

As the Chips derived from the Forest Biomass are a low density product, transport becomes expensive for its later transformation, so the location of the forest biomass processing plants is usually established close to the supply forests as the economic costs derived from transport would be too high and it would not be a competitive economic activity. The area of the Sierra de Espadán in Ribesalbes, Castellón, is an ideal place to locate it.

The forest biomass drying company TECNOGAS, has among its expansion plans the increase of dry biomass production, in 10.000 tn/year.

Therefore, the Project is focused on the design, dimensioning and evaluation of the profitability of the incorporation of a cogeneration plant that provides the necessary heat to obtain this increase in production.

In accordance with the conceptual foundations of cogeneration, the size of the motor-generator and therefore of the cogeneration plant has been sized based on the thermal demand necessary for the evaporation of water from the production of the desired final dry production.

The energy analysis carried out later, the REE Equivalent Electrical Efficiency and the RG Global Efficiency, confirm that the efficiency of the plant exceeds the minimums required by current regulations.

It has also been verified that the selected engine complies with the current regulations on NOx emissions into the atmosphere.

The appropriate rotary dryer has been selected for the necessary water evaporation and the desired dry matter production.

The internal distribution line for feeding natural gas from the industrial ERM has also been calculated, as well as in the mechanical installation, the main conduit of exhaust gases from the gas engine to the rotary dryer.

On the other hand, and since another of the fundamental aspects in the sizing of the plant is the way in which the electrical interconnection with the grid is carried out, this electrical interconnection has been designed. In this case, a system of high voltage synchronism and parallel operation with the "island-less" grid has been designed. All the equipment and characteristics necessary for this synchronism and parallel operation with the grid have been established in accordance with the regulations in force and the recommendations of the electricity company.

A specific implementation of the selected auxiliary equipment and facilities has been specified, which has allowed the performance of some measurements and the estimation of the plant assessment.

Finally, a cost-income study has been carried out on the operation of the selected plant, which has allowed the determination of the operating profit. Once this gross profit has been obtained, it has been compared to the estimated value of the investment to determine a parameter (Simple Amortization Period) as a method of assessing the suitability or otherwise of the investment in the cogeneration plant.