Análisis técnico-económico de una central térmica de cogeneración a partir de la gasificación de biomasa residual producida en la nueva zona norte de la ciudad de Medellín

Abstract

RESUMEN : En este trabajo se desarrolló un modelo de simulación mediante el software ThermoflexTM, con el objetivo de caracterizar una central térmica de cogeneración a partir de la gasificación de biomasa residual producida en la nueva zona norte de la ciudad de Medellín. El modelo presentó una predicción aceptable de los datos evaluados, con un error entre 2.61% y 0.96%. Fueron evaluados parámetros que influyen en el desempeño de la planta tales como, humedad en la biomasa, relación de equivalencia, tipo de agente gasificante, y grado de carga de la planta. Se encontró, que la humedad influye de manera negativa en el PCI del syngas y en la eficiencia de gasificación. En la biomasa la humedad debe ser lo más baja posible, menor al 25%. La relación equivalente, fue un parámetro influyente en el desempeño de la planta, donde los valores más bajos presentaron un mejor desempeño, para un ER de 0.2 el syngas presentó un PCI 6099 kJ/m3 y para un ER de 0.55 un PCI de 1196 kJ/m3. Por otra parte, el desempeño de la planta operando a una potencia de 24 kWe, alcanzó una eficiencia de generación de 19.33%, y una eficiencia de cogeneración de 49.71%, con un ER de 0.358, un PCI del syngas de 3142 kJ/m3 y una CGE de 64.71%. Finalmente, se realizó un análisis económico de la planta APL PP30 (24kWe) y POWER PALLET 50 (48kWe) las cuales presentaron un costo nivelado de energía $US/kWh 0.117 y $US/kWh 0.084, respectivamente, operando 24 h/día.

ABSTRACT : In this work, a simulation model was developed using ThermoflexTM software, with the aim of characterizing a cogeneration power plant from the gasification of residual biomass produced in the new northern zone of the city of Medellín. The model presented an acceptable prediction of the evaluated data, with an error between 2.61% and 0.96%. Parameters that influence the performance of the plant were evaluated, such as moisture in the biomass, equivalence ratio, type of gasifying agent, and the electric power load of the plant. It was found that moisture content has a negative influence on the LHV of the syngas and on the gasification efficiency. In biomass, humidity should be as low as possible, less than 25%. The equivalent ratio was an influential parameter in the performance of the plant, where the lowest values presented a better performance, for ER of 0.2 the syngas presented a LHV 6099 kJ/m3 and for ER of 0.55 a LHV of 1196 kJ/m3. Moreover, the performance of the power plant operating at a load of 24 kWe, reached a generation efficiency of 19.33%, and a cogeneration efficiency of 49.71%, with an ER of 0.358, a syngas LHV of 3142 kJ/m3, and a CGE of 64.71%. Finally, an economic analysis of the APL PP30 (24kWe) and POWER PALLET 50 (48kWe) power plants was carried out, which presented a levelized cost of energy $US/kWh 0.117 and $US/kWh 0.084, respectively, operating 24 h/day.