1 Dr. Oscar Coto ChinchillaSituación 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
2 Contenidos Objetivos del estudio de RAO en Costa Rica.Contexto Nacional. Enfoques Metodológicos. Estimaciones por Sector y RAO para el 2012. Proyecciones por Sector y RAO al 2016. Tendencias Generales de Sendas de Conversión Bioenergética. Visiones de Contribución Energética de RAO al 2016.
3 I. Objetivo Superior del Estudio de RAO en Costa RicaRealizar 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.
4 Actividades a RealizadasEstudio 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.
5 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)
6 Algunas Experiencias PreviasOLADE, 1988 DSE/MINAE 2006 FONAFIFO, 2012 CATIE, 2005 Diversos trabajos realizados en el país. Diversos actores involucrados.
7 III. Enfoques MetodológicosUso 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.
8 Algunas Definiciones BásicasBiomasa 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.
9 Enfoque Usado para Valoración de Energía en RAOPotenciales 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.
10 Secuencia Estimativa Basadas en la información de producción física por sector para el periodo Caracterización física de RAOs. Biomasa húmeda, biomasa seca por RAO y por sector. Energía primaria contenida en masa seca de RAO. Reconocimiento de particularidades de aproximación por cada tipo de sector generando herramientas específicas para sectores agrícolas, aserraderos, porcino, avícola, leche y carne. Proyecciones en base a tasas de crecimiento ponderadas anuales observadas. Consideración de escenarios de disponibilidad. Consideración de escenarios de senda de conversión energética a futuro.
11 Caracterización de los Residuos Agrícolas Orgánicos (RAO) de Interés al EstudioBase física. Diversidad. Existen otras dimensiones de caracterización . Realizada en base a fuentes secundarias.
12 IV. Estimaciones por Sector y RAO para el 2012
13 Biomasa Húmeda/Seca y Energía Primaria por Sectores ProductivosLos RAO tienen potencial para aportar a la oferta energética en el país. Cada sector tendrá condiciones específicas para validar ese aporte.
14 Biomasa Seca y Energía Primaria Potencial por Sectores ProductivosSectores 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.
15 Relaciones por Area Cultivada en Sectores AgrícolasPermite acercar diversos entornos y alianzas requeridas para promover la bioenergía. Brinda nuevas ópticas sobre las posibilidades y demandas enfrentadas.
16 Biomasa Húmeda/Seca y Energía Primaria por RAO
17 Contribuciones Relativas por Tipo de RAO al Total de Energía Primaria PotencialAlgunos RAO ya están en el Balance Nacional de Energía. Otros tienen potencial pero tienen usos alternativos. Relevancia, Barreras y Retos a enfrentar.
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23 V. Proyecciones por Sector y RAO al 2016Realizadas para TCAP de periodos y de cada sector. Estimaciones indican aumentos de oferta total bruta del orden del 10% respecto al 2012.
24 Proyecciones por Tipo de RAO al 2016
25 VI. Tendencias Generales de Sendas de Conversión BioenergéticaEntendimiento 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.
26 Bioenergía y sus rutas de conversión a energía útilREN 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.
27 Complejo Mapa Actual de las Sendas de Conversión Energética de la BiomasaREN 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 .
28 Curva de Madurez Tecnológica Internacional en BioenergíaRuta Conversión Investigación y Desarrollo Demostración Tempranamente Comercial Comercial Pre tratamiento de biomasa Tratamiento hidrotérmico Torrefacción Pirolisis Peletización / Briqueteo Digestión anaeróbica Celdas de combustible microbianas Digestión 2 etapas Upgrading de gas Digestión de 1 etapa Gas de rellenos Gas de aguas servidas Biomasa para calor de proceso Gasificación de pequeña escala Combustión en calderas y hornos Biomasa para generación eléctrica Combustión Máquinas Stirling Combustión con Ciclo Rankine Orgánico Combustión y Ciclos de Vapor Co-firing Indirecto Paralela Directa Gasificación Con celdas de combustible BICGT Gasificación con motor de gas 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?
29 Rutas de Conversión Bioenergética Identificadas en Costa Rica (+- comerciales)Existen diversas rutas, múltiples actores y arreglos para implantación de proyectos.
30 Madurez Tecnológica de la Bioenergía en Costa Rica (diversos factores “push-pull”)Investigación Desarrollo Demostración Implantación Tecnología Madura 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 Co-Firing
31 Caracterización de Hornos de Secado de Café en Costa RicaICAFE, 2013
32 Caracterización de Tecnologías para Generación EléctricaTecnologías de Combustión. Tecnologías de Digestión Anaeróbica. Tecnologías de Gasificación. KWh/ton seca 50 – 290 kWh/ton húmeda 700 – kWh/ton seca
33 Producciones Biogás Típicas ( a nivel de estimación preliminar)Residuos de campo: m3/ton (dispersión podría ser más alta en algunos cultivos específicos en Costa Rica) Gallinaza: m3/ton Cerdaza: m3/ton Excretas bovinas: m3/ton
34 VII. Contribución Energética de RAO al 2016
35 Dilemas Actuales de los Sistemas EnergéticosDilema 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.
36 Transiciones y EscenariosTransiciones 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 .
37 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.
38 Un Ejemplo hacia la BioenergíaAumentar 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) Valorar contribuciones (energéticas potenciales, de sostenibilidad, de mitigación y adaptación climática, etc. Construcción de un mapa de ruta Caminar a la implementación
39 Sendas Contribución de Energía Primaria Potencial de RAO en Costa Rica por Senda de Profundización de Combustión y Digestión Anaeróbica al Año 2016. 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).
40 Contribuciones energéticas en el 2016Resultados Contribuciones energéticas en el 2016 E1: TJ energía a calor de proceso o miles KWh E2: TJ energía a calor de proceso o – 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%
41 Contribución Climática esperada en el 2016Resultados 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 miles t CO2 por sustitución generación en la red nacional Contribución climática significativa en senda de sustitución de combustibles fósiles en calor de proceso
42 Lograr alcanzar las expectativas conlleva 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. Realizar valoraciones espaciales sobre la posibilidad de acceso a los RAO y prepararlos para entrar a cadenas de conversión energéticas. Realizar valoraciones tecnológicas y económicas que precisen viabilidad del potencial estimado. Valorar detalladamente encadenamientos de sostenibilidad y usos alternativos de la biomasa en el país. Movilizar una base diferenciada de actores, incluyendo aquellos + marginales y dinámicos que ya en la actualidad trabajan en estos campos. Aportar espacios de investigación que apoyen la gestión tecnológica efectiva y la capacitación hacia la implantación de proyectos a nivel productivo.
43 Muchas Gracias!