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Energía comparativa

 

¿ Usar nopal?.

 

El nopal presenta excelentes características moleculares lo cual permite entregar una gran cantidad de biogás en muy corto tiempo, en términos comparativos para un mismo volumen de biogás el nopal se degrada 5 - 10 veces más rápido que el estiércol animal, ello permite que un mismo equipo sea 5- 10 veces más productivo. Además no produce ácido sulfhídrico el cual al ser quemado en contacto con el aire se transforma en óxidos de azufre.

 

 ¿Cuál es el rendimiento por hectárea?

 

El nopal es una planta extraordinaria, con un riego tecnificado, dos o tres cosechas anuales, permite entregar en forma continua desde 800 a 1.200 ton de biomasa / año, en términos de energía equivale a 35 KW potencia / hectárea x 24 h x 365 días.

 

¿ Cual es el costo de un proyecto estándar?

Asumiendo que existe el agua y el terreno es apto para el desarrollo del nopal. Para un proyecto de 1 MW de potencia tiene un costo cercano a US1.500.000 incluyendo plantaciones, equipos, instalaciones asesoría etc., la recuperación de la inversión asumiendo un valor de venta eléctrica US80 dólares / MWh seria en un plazo de 2 años.

 

Tabla de energía comparado con biogás de nopal

 

Producto

Unidad

de venta

Densidad kg./l

Poder calorífico Kcal. / kg.

1 m3 de biogás equivale a:

Carbón

Kg.

 

7.000

1.25 kg.

Carboncillo

Kg.

 

7.000

1.25 kg.

Petróleo Diésel

Litro

0,84

10.900

0.80 l

Bencina

Litro

0,73

11.200

0.78 l

Parafina

Litro

0,81

11.100

0.79 l

Gas licuado

kg.

0,55

12.100

0.73 kg.

Leña

kg.

 

3.500

2.5 kg.

Gas de ciudad

m3

 

9.600

0.92 m3

 

 

 

 

 

 

Ventajas del nopal

 

Generación continua de energía 24 X 365 días.

Producción de biogás y electricidad.

No contiene óxidos de azufre o particulado.

Bajo mantenimiento.

Eficiencia global de planta 80-90 %

Genera suelo, fertilizantes orgánicos.

Cambia el microclima reteniendo agua en el suelo.

Reforestación de desierto

Extrae dióxido de carbono del ambiente.

Vida útil 20 años.

Permite la venta de bonos de carbono.

Proceso totalmente orgánico

Rápida implementación de proyecto

Genera puestos de trabajo permanentes para siembra cosecha, y plantas de proceso.

Permite la abertura de nuevos mercados al ser considerada energía verde que cuida el medioambiente.

Generación eléctrica 24 horas 365 días 1.000 KW

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Equivalencia de energía

CULTIVO

Rendimiento

Combustible

Energía 

Energía

Rendimiento Energético Relativo

( L/hect-año )

 

( Mcal/hect-año )

Kcal

Base: Nopal

Nopal (Opuntia)

52.000 (*)

Biogás (*)

364.000

7.000 kcal / M3

100%

Palma

5.550

Biodiesel

51.393

9,260 Kcal / L

14%

Cocotero

4.200

Biodiesel

38.892

9.260 Kcal / L

11%

Higuerilla

2.600

Biodiesel

24.076

9.260 Kcal / L

7%

Aguacate

2.460

Biodiesel

22.780

9.260 Kcal / L

6%

Jatropha

1.559

Biodiesel

14.436

9.260 Kcal / L

4%

Colza

1.100

Biodiesel

10.186

9.260 Kcal / L

3%

Soya

840

Biodiesel

7.778

9.260 Kcal / L

2%

Caña de Azúcar

9.000

Bioetanol

45.000

5.000 Kcal /L

12%

Remolacha

5.000

Bioetanol

25.000

5.000 Kcal /L

7%

Yuca

4.500

Bioetanol

22.500

5.000 Kcal /L

6%

Sorgo dulce

4.400

Bioetanol

22.000

5.000 Kcal /L

6%

Maíz

3.200

Bioetanol

16.000

5.000 Kcal /L

4%

 

 

 

 

 

 

(*) (M3 biogás/hect/año)

 

 

 

 

 

 

 

 

Energía nopal, energía eólica y fotovoltaica
Ítem Energía del nopal Energía eólica Energía fotovoltaica
Disponibilidad Continua 24 X 365 días Irregular dependiendo de la hora del día. 8 hora / día Irregular dependiendo de la hora del día. 8 horas / día
Mantenimiento Bajo en condiciones de operación, cada dos años pintura. Poco personal Bajo, muy poco personal en condiciones normales Bajo, muy poco personal en condiciones normales
Mantenimiento en fallas Rápida, y bajo costo. Personal de calificación media Personal altamente calificado con fallas mayores, reparaciones costosas y lentas. Personal altamente calificado con fallas mayores, reparaciones costosas y lentas.
Tipo de energía generada Eléctrica, biogás, térmica (agua caliente) Eléctrica Eléctrica
Eficiencia generación energía 80-90 % 30 % de la capacidad instalada en tierra. 10 -20 % dependiendo del costo de celda
Duración de equipos e instalaciones 15-20 años 20 años 10 años
Beneficio ambiental

Genera suelo, fertilizantes orgánicos. Cambia el microclima reteniendo agua el suelo. Extrae dióxido de carbono del ambiente. Permite la venta de bonos de carbono. Proceso totalmente orgánico

No emite dióxido de carbono. Efecto neutro en el medio ambiente. No genera dióxido de carbono. Efecto neutro en el medio ambiente.
Perjuicio ambiental Desconocido Alto impacto en rutas migratorias de aves, Ruidosa producción de energía por efecto de las aspas al rotal. Visualmente agresivo. Baterías y construcción de celdas es altamente contaminante.
Disponibilidad de repuestos Disponibles en mercado nacional en forma inmediata. Deben ser importados Deben ser importados con dependencia del importador y distribuidor.
Tiempo de Estudio e implementación de proyecto Corto, 1 año Largo, 8 años mínimo para estudiar vientos Corto 1 año.
Beneficio social Genera puestos de trabajo permanentes para siembra cosecha, y plantas de proceso. Genera empleos en el montaje de equipos. Genera empleos en el montaje de equipos. Aplicable a pequeña escala en sectores marginales.
Externalidades positivas Culturalmente el cultivo del nopal es aceptado y favorecido por instituciones del estado. Permite la abertura de nuevos mercados al ser considerada una empresa verde que cuida el medioambiente. Tecnología conocida e implementada en forma global. Tecnología atractiva y ampliamente conocida, Imagen ampliamente positiva para su implementación.
Externalidades negativas Pocas plantas construidas en el mundo. Resistencia de grupos ambientalistas a ocupar un alimento para energía. El dinero sale del país hacia las fábricas de Europa principalmente. El dinero no se invierte en recursos humanos y tecnológicos locales Las baterías generan contaminantes tóxicos. Los equipos son frágiles a impactos. El dinero no se invierte en recursos humanos y tecnológicos locales.
Costo KW instalado US1100—1800/ KWe no incluye ingresos por subproductos. US2.500/KW US2.000 /KW
Recuperación de la inversión 1 a 2 años 5-8 años 12-15 años

 

 

Tabla comparativa procesos de biogás de nopal v/s estiércol de cerdo y vaca

 

Nopal / cactus

Vaca y cerdo

Materia prima

Nopal cultivado, nutrido y desarrollado para  alta producción de biomasa

Estiércol, producto de desecho

Usos

Como alimento de ganado, humano, producción de energía

Como fertilizante orgánico, generador de energía

Tiempo de retención

8 – 24 horas

15- 20 días

Temperatura de proceso

37 °C, temperatura controlada

Ambiente de 5 – 30 °C, no se controla temperatura

Energía

5 % de consumo de la energía entregada en el proceso, el calor es entregado por agua caliente del sistema de refrigeración de generadores eléctricos,

La energía requerida puede ser mayor a la generada por el sistema. El calor es entregado por agua caliente del sistema de refrigeración de generadores eléctricos,

Instalaciones

La producción de 1 MW eléctrico requiere 1 reactor de 1300 m3

La producción de 1 MW eléctrico requiere la instalación de 15 reactores de 1300 m3

Calefacción

Los generadores eléctricos generan más del 200 % del calor necesario del proceso. Solo una fracción es usada para calefacción de reactores

El calor es entregado por agua caliente del sistema de refrigeración de generadores eléctricos, pero es insuficiente para mantener una temperatura estable mesófita. Requerirá 15 veces más agua caliente para calentar 15 reactores y  producir la misma energía

Materiales

Se utiliza acero al carbono, el nopal no produce ácido sulfhídrico, los equipos que usan gas natural son adecuados.

Se debe utilizar acero inoxidable en toda la línea de proceso en contacto con biogás, biodigestores, sopladores purificadores, generador eléctrico

Desechos

Aproximadamente el 1 % del nopal no es procesado, que contiene lignina o fibras digerible por las bacterias, el 99 % es agua o biomasa que se transforma en agua con nitrógeno, nutrientes y Biogas aprovechable. Este efluente no tiene olor y es utilizado en las plantaciones, se recicla

El material digerido por las bacterias depende de la alimentación de los  animales y su composición.

Normalmente tiene un fuerte olor a huevo podrido correspondiente al ácido sulfhídrico.

Capacidad de producción

El proceso es elástico se puede regular desde u 10 % a 100% de la capacidad instalada. La producción es ajustada por alimentación de reactores, si requiere mayor energía se corta más nopal y se alimentan reactores, no hay acumulación de material, el nopal permanece en  plantaciones hasta que es necesario cortarlo.

El proceso está ajustado a la cantidad de animales y excretas que se generen diariamente, la acumulación de excretas genera problemas ambientales por ello se deben procesar todo lo producido. No se puede aumentar o disminuir la cantidad de animales diariamente. Es un proceso más rígido.

Escalabilidad

Existiendo superficies disponibles se puede plantar nopal y producir energía

La escalabilidad está limitada al número de animales y sus excretas.

Estabilidad de sistemas

Operando con la alimentación de nopal, los sistemas son estables por años. La materia prima es estable.

Son sensibles a los antibióticos utilizados para la actividad principal de cría de animales lo que puede ocasionar la detención total de las bacterias al interior de reactores.

Así mismo, las variaciones de temperatura que afectan la producción de energía

Mantenimiento

Los equipos son similares a los usado en gas natural por ello sus mantenimiento es muy bajo y son de larga duración. Los reactores operan por años sin detención.

Los diseños se utilizan materiales y equipos disponibles localmente.

Requiere mayor mantenimiento de los equipos en contacto con el H2S de del biogás, los repuestos son más costosos al utilizar acero inoxidable. Equipos importados  con resistencia a materiales corrosivos.

Digestores

Son específicos para  nopal considerando sus características reológicas y composición de biogás, catalizadores bacterianos y materiales de construcción

Usualmente son diseñados para diversa excretas tanto de vaca como de cerdo son las más usuales, existen múltiples diseño según las características de la zonas y en especial temperaturas de proceso.

 

 

 

 

 

 

 

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