TFG
Diseño de una Planta de Gasificación con Cogeneración para el Aprovechamiento Energético de la Cascarilla de Arroz de un Proceso Industrial
Alejandro Sánchez Lario
Año: 2017
Titulación:
Grado en Ingeniería Eléctrica
Tutor/Tutores:
Teodoro Adrada Guerra
OBJETIVOS
El presente proyecto tiene como objetivo fundamental estudiar la viabilidad de una instalación de cogeneración de alta eficiencia que utiliza biomasa sólida procedente de la cascarilla de arroz mediante su gasificación. El combustible es, en consecuencia, un residuo, por tanto no será utilizado para otros fines energéticos.
Se pretende, por un lado, la generación de energía eléctrica con un combustible plenamente renovable y, por otro lado, el aprovechamiento del calor resultante, con el consecuente ahorro de energía primaria y mejora de la eficiencia energética.
No obstante se pretende, además, ser diseñado para una instalación industrial en plena actividad a día de hoy, por lo que el proyecto tiene intención de ser perfectamente aplicable a la realidad y resultar viable en su implantación práctica, tanto en términos técnicos como económicos. El proyecto se desarrolla para una instalación definida y concreta, lo que no impide que pueda ser desarrollado en cualquier otra industria del sector en condiciones similares a las aquí planteadas.
Por la razón expuesta de pretender ser viable en términos económicos, el proyecto contempla el estudio de la retribución que le corresponde dentro del sistema establecido para generación en Régimen Especial, régimen en el que tiene cabida por partida doble, tanto por el uso de biomasa como combustible como por el aprovechamiento del calor residual en la cogeneración.
Una vez establecidas las premisas básicas de actuación en la generación de electricidad con combustible renovable y con aprovechamiento del calor residual, conviene resaltar que también es motivo de este proyecto hacerlo de manera muy eficiente, de tal forma que se diseña una planta de cogeneración con biomasa de alta eficiencia y de excelentes prestaciones desde el punto de vista retributivo, esto último de gran importancia si se pretende su viabilidad práctica.
En lo que respecta a eficiencia y retribución se logran niveles extraordinariamente altos, muy por encima de los valores habituales. Así, por ejemplo, el rendimiento global de la instalación es claramente superior al 50%, y en cuanto a la retribución dentro del Régimen Especial se superarán los límites para una potencia instalada superior a 1 MWe, lo que se traduce en cifras de rentabilidad verdaderamente altas.
Esto es así debido a los altísimos niveles de aprovechamiento del calor, que se consiguen por los métodos y procedimientos que se detallan en el proyecto, y que son posibles gracias a las particulares condiciones de la demanda térmica en la industria, muy “generosa” en ese sentido. Igualmente, la generación de electricidad se hace con un rendimiento muy alto, lo que se consigue, primero, gracias al uso de la tecnología de gasificación y, segundo, con el empleo de motores de combustión interna de elevado rendimiento que funcionan con gas de síntesis.
ABSTRACT
El crecimiento de la sociedad actual está basado en el uso de energía en todas sus manifestaciones, siendo imprescindible en cualquier actividad que realice el ser humano. Esto hace que las necesidades energéticas de la población se incrementen con el paso del tiempo.
Ante esta situación, se hace indispensable el desarrollo de nuevas tecnologías para la obtención de energía eléctrica, además de potenciar y mejorar las ya existentes que prescindan de los combustibles fósiles con el objetivo de cubrir la demanda de energía de la población, siendo la cogeneración una de las más importantes.
En el presente proyecto se pretende comprobar y demostrar la viabilidad de un sistema de cogeneración usando biomasa gasificada como combustible. Dicho sistema se instalará en una planta de producción de arroz, cuyo proceso de fabricación genera como residuo la cascarilla de arroz y demanda energía tanto térmica como eléctrica. La obtención de la energía mecánica necesaria se hará mediante un motor de combustión interna alternativa, especialmente preparado para funcionar con gas de síntesis.
Este gas se obtendrá mediante la gasificación de la biomasa producida en la propia planta: la cascarilla de arroz. La cascarilla de arroz es un tejido vegetal constituido por celulosa y sílice, elementos que ayudan a su buen rendimiento como combustible. Su uso como combustible representa un aporte significativo a la preservación de los recursos naturales y un avance en el desarrollo de tecnologías limpias y económicas en la producción de arroz. El contenido en humedad, la composición química y el poder calorífico de la cascarilla son aspectos que hay que conocer para la construcción y el funcionamiento de los equipos más adecuados para su quema e incineración.
El calor producido por el motor y el gasificador será utilizado para alimentar la entrada de aire a introducir en un secadero que utiliza la planta para secar la cascarilla antes de procesarla para la obtención de energía eléctrica y térmica.
