Estudio de Situación de Residuos Agrícolas Orgánicos (RAO) en

Report
Situación de Residuos Agrícolas
Orgánicos (RAO) en Costa Rica
como Fuente Energética
Dr. Oscar Coto Chinchilla
Taller Capacitación sobre Valoración de Biomasa Agrícola Residual para
Conversión en Energía
19-20 de setiembre 2013, CICAFE, San Pedro de Barba, Heredia, Costa Rica
Contenidos
I.
Objetivos del estudio de RAO en Costa Rica.
II.
Contexto Nacional.
III. Enfoques Metodológicos.
IV. Estimaciones por Sector y RAO para el 2012.
V.
Proyecciones por Sector y RAO al 2016.
VI. Tendencias Generales de Sendas de Conversión Bioenergética.
VII. Visiones de Contribución Energética de RAO al 2016.
I.
Objetivo Superior del Estudio de RAO
en Costa Rica
• Realizar una valoración de situación energética actual
de RAO orgánicos en Costa Rica y su disponibilidad
como potenciales fuentes de energía sustitutiva.
• Expectativa: lograr contribuir a la gestión de
conocimiento y apoyo al fortalecimiento de acciones
de aceleración del aprovechamiento de los RAO como
sustitutos energéticos en un contexto de mitigación al
cambio climático apoyando estrategias nacionales.
Actividades a Realizadas
• Estudio de información actualizada, con datos estadísticos y
descriptivos de la generación de residuos agrícolas orgánicos
(RAO) en los siguientes sectores: café, caña de azúcar, piña,
arroz, cítricos, maderables (aserraderos), pecuario (avícola,
cerdos, ganado de carne, ganado de leche), banano y palma
aceitera.
• Desarrollar matrices de la situación actual y potencial al 2016
en la cual se muestren tendencias y estimaciones de potencial
energético en RAOs en Costa Rica.
II. Contexto Nacional
Evolución y estructura de la producción
de energía primaria por fuente
Evolución y estructuras del consumo
final total de energía por fuente
Balance Energético Nacional de Costa Rica (DSE, 2012)
Algunas Experiencias Previas
OLADE, 1988
DSE/MINAE 2006
FONAFIFO, 2012
CATIE, 2005
• Diversos trabajos realizados en el país.
• Diversos actores involucrados.
III. Enfoques Metodológicos
• Uso de estadísticas oficiales (Info Agro y otros).
• Consulta de fuentes secundarias.
• Entrevistas a especialistas sectoriales recomendados
por el ELP del Proyecto (27).
• Generación de tendencias observadas y escenarios a
corto plazo.
• Con un objetivo de dinamizar una gestión de
información eficiente.
Algunas Definiciones Básicas
•
•
•
•
•
Biomasa se refiere a cualquier material orgánico derivada de plantas o animales
disponible en una forma renovable. La biomasa incluye la madera, cultivos
agrícolas, cultivos herbáceos o maderables, residuos orgánicos municipales,
excretas.
Bioenergía es energía derivada de procesos de conversión de la biomasa, adonde
la biomasa puede ser usada directamente como combustible o procesada hacía
líquidos o gases.
Uso Tradicional de la Biomasa se refiere al uso de leña, carbón, residuos agrícolas
y excretas animales para cocción y calentamiento en sectores residenciales, con
niveles de conversión generalmente muy bajos y generalmente dependiendo de
manejos no sostenibles de la biomasa.
Energía Primaria de la Biomasa se refiere al contenido de energía de los recursos
de biomasa antes de procesos de conversión.
Consumo Final de Bioenergía se refiere al uso de energía de la biomasa en
diferentes sectores de uso final.
Enfoque Usado para Valoración de Energía
en RAO
•
Potenciales estimados a nivel físico y por eficiencias de conversión en rangos aproximativos y
representativos.
•
Resultados se enmarcan dentro de estimaciones físicas de potencial teórico de energía primaria y
de potencial teórico afectado por procesos de eficiencia de algunas sendas de conversión.
•
No incluyen valoraciones de convertibilidad específica de RAO por senda ni valoración
económica.
Secuencia Estimativa
1. Basadas en la información de producción física por sector
para el periodo 2000-2012.
2. Caracterización física de RAOs.
3. Biomasa húmeda, biomasa seca por RAO y por sector.
4. Energía primaria contenida en masa seca de RAO.
5. Reconocimiento de particularidades de aproximación por
cada tipo de sector generando herramientas específicas
para sectores agrícolas, aserraderos, porcino, avícola,
leche y carne.
6. Proyecciones en base a tasas de crecimiento ponderadas
anuales observadas.
7. Consideración de escenarios de disponibilidad.
8. Consideración de escenarios de senda de conversión
energética a futuro.
Caracterización de
los Residuos
Agrícolas Orgánicos
(RAO) de Interés al
Estudio
• Base física.
• Diversidad.
• Existen otras dimensiones de
caracterización .
• Realizada en base a fuentes
secundarias.
IV. Estimaciones por Sector y RAO para
el 2012
Biomasa Húmeda/Seca y Energía Primaria
por Sectores Productivos
Los RAO tienen potencial para aportar a la oferta energética en el país.
Cada sector tendrá condiciones específicas para validar ese aporte.
Biomasa Seca y Energía Primaria Potencial por
Sectores Productivos
Sectores agrícolas y aserraderos
Sectores pecuarios
• Significancia y relevancia de sectores desde un potencial
bruto estimado.
• Pone en perspectiva algunos sectores con potencial pero
baja contribución energética histórica.
Relaciones por Area Cultivada en
Sectores Agrícolas
• Permite acercar diversos entornos y alianzas
requeridas para promover la bioenergía.
• Brinda nuevas ópticas sobre las posibilidades y
demandas enfrentadas.
Biomasa
Húmeda/Seca
y Energía
Primaria por
RAO
Contribuciones Relativas por Tipo de RAO
al Total de Energía Primaria Potencial
•
•
•
Algunos RAO ya están en el Balance Nacional de Energía.
Otros tienen potencial pero tienen usos alternativos.
Relevancia, Barreras y Retos a enfrentar.
Biomasa Seca de la
Palma (TM)
37%
44%
Fibra de Mesocarpio
Cascarilla de Coquito
19%
Fibra de Pinzote
Energía Primaria de la
Palma (TJ)
36%
42%
Fibra de Mesocarpio
Cascarilla de Coquito
22%
Fibra de Pinzote
Biomasa Seca del
Banano (TM)
45%
Pinzote de Banano
55%
Banano Rechazo (Industria
de Alimentos)
Energía Primaria del
Banano (TJ)
45%
Pinzote de Banano
55%
Banano Rechazo (Industria
de Alimentos)
Biomasa Seca de
Aserraderos (TM)
2%
23%
32%
Aserrin
Leña
Otros
43%
Burucha
Energía Primaria de
Aserraderos (TJ)
2%
23%
32%
Aserrin
Leña
Otros
43%
Burucha
V.
•
•
Proyecciones por Sector y
RAO al 2016
Realizadas para TCAP de periodos 00-12 y 06-12 de cada sector.
Estimaciones indican aumentos de oferta total bruta del orden del 10% respecto
al 2012.
Proyecciones por Tipo de RAO al 2016
VI. Tendencias Generales de Sendas
de Conversión Bioenergética
• Entendimiento de las tendencias de la
Conversión Bioenergética a nivel internacional
y local.
• Fijación de algunos parámetros importantes
de dichas sendas para insertar en escenarios
en Costa Rica.
• Consideración de criterios locales de
disponibilidades percibidas y expectativas
sectoriales respecto a sus RAO.
Bioenergía y sus rutas de conversión a
energía útil
REN 21 (2012)
No toda la biomasa de RAOs tiene una única vocación como energético.
Potencial como biorecursos, alimento de ganado, producciones químicas derivadas
podrían ser interesantes.
En CR no hay usos tradicionales de poblaciones locales para cocción con los RAOs.
Complejo Mapa Actual de las Sendas de
Conversión Energética de la Biomasa
REN 21 (2012)
• ¿Existen sendas críticas? ¿Niveles de riesgo? ¿Hay encadenamientos
obvios para el país?
• Roles de la valoración tecnológica y de la investigación son importantes .
Curva de Madurez Tecnológica
Internacional en Bioenergía
Ruta Conversión
Pre tratamiento de
biomasa
Digestión
anaeróbica
Investigación y
Desarrollo
Tratamiento
hidrotérmico
Demostración
Torrefacción
Celdas de
combustible
microbianas
Biomasa para
calor de proceso
Tempranamente
Comercial
Pirolisis
Digestión 2 etapas
Upgrading de gas
Comercial
Peletización /
Briqueteo
Digestión de 1 etapa
Gas de rellenos
Gas de aguas
servidas
Gasificación de pequeña escala
Combustión en
calderas y hornos
Máquinas Stirling
Combustión con Ciclo Rankine Orgánico
Combustión y Ciclos
de Vapor
Biomasa para
generación
eléctrica
Combustión
Co-firing
Gasificación
Indirecto
Con celdas de
combustible
Paralela
BICGT
Gasificación con motor de gas
Directa
Con ciclos de vapor
IEA (2012)
• ¿Roles claves de actores internacionales, o locales?
• ¿Cómo se relaciona con las características de TT en el país, en cada
sector y su escala?
Rutas de Conversión Bioenergética
Identificadas en Costa Rica (+- comerciales)
Existen diversas rutas, múltiples actores y arreglos para
implantación de proyectos.
Madurez Tecnológica de la Bioenergía en
Costa Rica (diversos factores “push-pull”)
Investigación
Desarrollo
Demostración
Implantación
Biodigestión de
residuos
agrícolas
Hornos
combustión
Bio refinerías
Biodigestores
pequeña escala
pecuarios
Torrefacción
Densificación
Etanol derivado
Generación
eléctrica Ciclo
Rankine
Gasificación pirólisis
Micro organismos
fotosintéticos
Tecnología
Madura
Co-Firing
Caracterización de Hornos de Secado
de Café en Costa Rica
ICAFE, 2013
Caracterización de Tecnologías para
Generación Eléctrica
• Tecnologías de Combustión.
• Tecnologías de Digestión
Anaeróbica.
• Tecnologías de Gasificación.
500-1.000 KWh/ton seca
50 – 290 kWh/ton
húmeda
700 – 1.600 kWh/ton
seca
Producciones Biogás Típicas ( a nivel de
estimación preliminar)
• Residuos de campo: 70-120 m3/ton
(dispersión podría ser más alta en
algunos cultivos específicos en
Costa Rica)
• Gallinaza: 25-80 m3/ton
• Cerdaza: 21-54 m3/ton
• Excretas bovinas: 23-40 m3/ton
VII. Contribución Energética de RAO al
2016
Dilemas Actuales de los Sistemas
Energéticos
• Dilema del Desarrollo: Prosperidad vs. Pobreza.
• Dilema de la Confianza: Globalización vs. Seguridad.
• Dilema de la Industrialización: Crecimiento vs. Impactos
al Ambiente.
• Existe un imperativo común que nos lleva a pensar en
como suministrar más energía con menos emisiones de
GEI a partir del problema del cambio climático.
Transiciones y Escenarios
• Transiciones debidas a aumento de las
demandas energéticas, limitaciones en la
oferta, stress ambiental más permanente.
• Costa Rica está inmersa en esta transición y ha
fijado derroteros importantes que deben dar
forma a sus gestiones de la energía.
• Construcción de escenarios, el negocio de
costumbre vs. el mapa de ruta .
• Describe y permite nuevas dinámicas detrás de
coaliciones de intereses.
• No necesariamente refleja objetivos uniformes,
sino más bien construye sobre una base de
preocupaciones comunes.
• Moviliza buscando desarrollo de masa crítica con
capacidad de respuesta.
• Desarrollo al nivel local e integración hacia arriba
ágil.
• Diversificación de las contribuciones hacia la
resilencia y adaptación.
Un Ejemplo hacia la Bioenergía
Aumentar participación
de RAO en cadena
conversión energética
(4% anual de aumento?)
Discutir implicaciones
Definir escenarios de
sendas por tipo de RAO
en sector (eficiencia,
conv. termo química,
conv. química, etc)
Construcción de un
mapa de ruta
Valorar contribuciones
(energéticas potenciales,
de sostenibilidad, de
mitigación y adaptación
climática, etc.
Caminar a la
implementación
Sendas
1. Contribución de Energía Primaria Potencial de
RAO en Costa Rica por Senda de Profundización
de Combustión y Digestión Anaeróbica al Año
2016.
2. Contribución de Energía Primaria Potencial de
RAO en Costa Rica por Senda de Profundización
de Gasificación y Digestión Anaeróbica al Año
2016 (manteniendo uso de combustión de
algunos RAO).
Resultados
Contribuciones energéticas en el 2016
E1: 14.811 TJ energía a calor de proceso o 911 - 1.735 miles KWh
E2: 15.869 TJ energía a calor de proceso o 972.3 – 1.928 miles KWh
Aumenta el uso energético de RAO con relación a
su potencial energético de un 8% en el 2012 a
cerca de un 15%
Resultados
Contribución Climática esperada en el 2016
E1: 1097 miles t CO2 por sustitución combustibles o 75 – 143
miles t CO2 por sustitución generación en la red nacional
E2: 1175 miles t CO2 por sustitución combustibles o 80-150 miles
t CO2 por sustitución generación en la red nacional
Contribución climática significativa en senda de
sustitución de combustibles fósiles en calor
de proceso
Lograr alcanzar las expectativas
conlleva a…
a.
Plantear escenario de “Construcción de Mapa de Ruta” para la Bioenergía a
nivel sectorial y nacional que acerque a distintos tomadores de decisiones y
fortalezca regulaciones e instrumentos de apoyo.
b.
Realizar valoraciones espaciales sobre la posibilidad de acceso a los RAO y
prepararlos para entrar a cadenas de conversión energéticas.
c.
Realizar valoraciones tecnológicas y económicas que precisen viabilidad del
potencial estimado.
d.
Valorar detalladamente encadenamientos de sostenibilidad y usos alternativos
de la biomasa en el país.
e.
Movilizar una base diferenciada de actores, incluyendo aquellos + marginales y
dinámicos que ya en la actualidad trabajan en estos campos.
f.
Aportar espacios de investigación que apoyen la gestión tecnológica efectiva y
la capacitación hacia la implantación de proyectos a nivel productivo.
Muchas Gracias!

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