Evaluación técnica y económica de la transformación de biogás en energía eléctrica

Resumen

El artículo tiene por objetivo realizar una evaluación técnica y económica de la transformación de biogás en energía eléctrica con el propósito de aprovechar de forma técnica el biogás que se produce en los rellenos sanitarios urbanos (RESU) y biodigestores, para transformarlo en energía eléctrica y establecer soberanía y diversificación eléctrica, y eliminar la dependencia de combustibles fósiles en el Ecuador. Para esto, se presenta el diseño y construcción, volumen útil de biogás producido cada año, potencia eléctrica útil de biogás y evaluación económica de los proyectos de generación de energía eléctrica en los RESU El Inga y Ceibales y del proyecto de biodigestor ubicado en la ciudad de Machachi. El análisis técnico muestra que en el año 2021 el proyecto El Inga alcanzó el máximo volumen anual de biogás con un valor de 3405 m3/h y una potencia eléctrica anual de 7,24 MW; mientras que en el año 2031 el proyecto Ceibales alcanzará el máximo volumen anual de biogás con un valor de 1240,15 m3/h y una potencia eléctrica anual de 2,94 MW; en cambio, la implementación del proyecto de la ciudad de Machachi tendría un constante volumen anual de biogás de 312 m3/h y una potencia eléctrica anual de 1 MW; a su vez, los tres proyectos alcanzan una potencia eléctrica de 1 MW con flujos de volumen anual de biogás de 547,04 m3/h, 435,81 m3/h y 312 m3/h, con una desviación estándar de 117,58 m3/h y un coeficiente de variación del 27%. El análisis económico presenta que los proyectos: El Inga con una potencia actual (PA) de 5 MW su VAN es de 11301391,77 USD siendo mayor a cero y su TIR es del 21% mayor a su tasa de descuento (TD) del 8,5%; Ceibales con una PA de 1,8 MW su VAN es de 383865,48 USD siendo mayor a cero y su TIR es del 10% mayor a su TD del 8,6%; y Machachi con una PA de 1 MW su VAN es de 807668 USD siendo mayor a cero y su TIR es del 21% mayor a su TD del 10 %; son rentables. Se concluye que, la evaluación de los tres proyectos ofrece una solución técnica y económicamente viable en la transformación de biogás en energía renovable no convencional; ya que, al transformar 12,659 millones de toneladas acumuladas de residuos sólidos urbanos, 6581 m3 de excretas bovinas, porcinas y avícolas, se genera actualmente una potencia de 7,8 MW con una inversión de 15 millones de USD; lo cual, mediante la aplicación del artículo 413 de la constitución, donde el estado ecuatoriano está obligado a promover el desarrollo de energías renovables, se puede invertir alrededor de 5498 millones de USD para obtener una potencia eléctrica de 2859 MW que corresponde a la generación de energía eléctrica de fuentes no renovales, y así solventar el déficit de 890 MW para obtener soberanía de energía eléctrica en el Ecuador.

Palabras clave: Evaluación técnica de biogás en energía, evaluación económica de biogás en energía, evaluación de metano en energía, biogás de rellenos sanitarios, biogás de procesos de biodigestión, soberanía energética ecuatoriana mediante biogás.

Abstract

This project aims at perform a technical and economic evaluation of the transformation of biogas into electrical energy with the purpose of technically taking advantage of the biogas produced in urban landfills (UL) and biodigesters, to transform it into electrical energy and establish sovereignty and electrical diversification, and eliminate dependence on fossil fuels in Ecuador. For this, the design and construction, useful volume of biogas produced each year, useful electrical power of biogas and economic evaluation of the electrical energy generation projects in the El Inga and Ceibales UL and the biodigester project located in the Machachi city. The technical analysis shows that in 2021 the El Inga project reached the maximum annual volume of biogas with a value of 3,405 m3/h and an annual electrical power of 7,24 MW; while in 2031 the Ceibales project will reach the maximum annual volume of biogas with 1240,15 m3/h and an annual electrical power of 2,94 MW; On the other hand, the implementation of the Machachi city project would have a constant annual volume of biogas of 312 m3/h and an annual electrical power of 1 MW; In turn, the three projects reach an electrical power of 1 MW with annual biogas volume flows of 547,04 m3/h, 435,81 m3/h and 312 m3/h, with a standard deviation of 117,58 m3/h and a coefficient of variation of 27%. The economic analysis shows that the projects: El Inga with a current power (CP) of 5 MW its NPV is 11301391,77 USD being greater than zero and its IRR is 21% greater than its discount rate (DR) of 8,5%; Ceibales with a CP of 1,8 MW its NPV is 383865,48 USD being greater than zero and its IRR is 10% greater than its DR of 8,6%; and Machachi with a CP of 1 MW its NPV is 807668 USD being greater than zero and its IRR is 21% greater than its DR of 10%; they are profitable. It is concluded that, the evaluation of the three projects offers a technically and economically viable solution in the transformation of biogas into non-conventional renewable energy; since, by transforming 12,659 million accumulated tons of urban solid waste, 6581 m3 of bovine, pig and poultry excreta, a power of 7,8 MW is currently generated with an investment of 15 million USD; which, through the application of article 413 of the constitution, where the Ecuadorian state is obliged to promote the development of renewable energies, around 5498 million USD can be invested to obtain an electrical power of 2859 MW, which corresponds to the generation of electrical energy from non-renewable sources, and thus solve the deficit of 890 MW to obtain electrical energy sovereignty in Ecuador.

Keywords: Technical evaluation of biogas in energy, economic evaluation of biogas in energy, methane in energy assessment, biogas from landfills, biogas from biodigestion processes, ecuadorian energy sovereignty through biogas.

Información del manuscrito:
Fecha de recepción: 15 de julio de 2024.
Fecha de aceptación: 05 de septiembre de 2024.
Fecha de publicación: 07 de octubre de 2024.