Potencial para la aplicación de sistemas de cogeneración y trigeneración en procesos industriales

Abstract

En este trabajo se presentan un análisis técnico-económico enfocado al análisis de sistemas de cogeneración y trigeneración con fines industriales. Se tomó como caso de estudio una biorefinería la cual produce bioetanol de primera generación a partir de caña de azúcar. Durante la producción de bioetanol se genera una gran cantidad de bagazo, subproducto que ha demostrado tener un alto potencial energético en la generación tanto de vapor como de electricidad. Dado que el proceso requiere electricidad, calentamiento y enfriamiento pues posee corrientes por debajo de la temperatura del agua de torre de enfriamiento propuesta (23 °C) se analizarán esquemas de trigeneración para la producción simultánea de calor, potencia y frío. En ese sentido, se evaluaron dos vías de trigeneración: la primera vía consiste en la quema directa de bagazo para producir vapor a altas presiones, el cual es suministrado a turbinas de vapor para proveer de potencia y energía térmica a proceso, así mismo, se provee de enfriamiento auxiliar (agua helada) a partir del uso de sistemas de enfriamiento por absorción (LiBr-H2O) el cual, utiliza vapor exhausto procedente de la turbina para generar el enfriamiento. La segunda vía que se considera consiste en la gasificación del bagazo para para obtener combustible gas (syngas) el cual se alimenta a una turbina de gases para producir electricidad, un generador de vapor (HRSG) para producir vapor y un sistema de enfriamiento por compresión de amoniaco para proveer de enfriamiento auxiliar a proceso. Los análisis termodinámicos de cada esquema se desarrollaron a través de simulaciones y modelos matemáticos, los cuales fueron programados en el software Engineering Equation Solver (EES) dada a su flexibilidad y la amplia base de datos termodinámicos que posee. El análisis económico se desarrolló a partir de la metodología del valor presente neto (NPV) tomando en cuenta las ganancias por venta de insumos como electricidad y bagazo como materia prima. Así mismo, se utiliza la economía de escala para analizar el impacto del nivel de producción sobre la rentabilidad de cada esquema propuesto, para ello se varia la capacidad de producción de la biorefinería.