Evaluación economica y ambiental de un proyecto de eficiencia energetica, que incluye la utilización de biogas como combustible.

1. TAREA 3 MGA
ELECTIVO ENERGY MANGEMENT
ESTUDIO DE FACTIBILIDAD
COGENERACIÓN DE ENERGÍA MEDIANTE BIOGÁS
PREPARADO PARA: ENERGY CONVERSION AND COMBUSTION GROUP
DEPARTAMENTO DE INDUSTRIAS
UNIVERSIDAD TÉCNICA FEDERICO SANTA MARÍA
ELABORADO POR: CHRISTIAN DEL VALLE
RODRIGO OLGUÍN
IGNACIO ARAYA
JULIO 2018

4. 1. Análisis del proyecto (resultados, no exceda más de tres planas)
a) Refiérase al análisis técnico del proyecto (no exceda más de una
página):
 Generación de energía total a partir del biogás y porcentaje
de la demanda total entregada por el sistema nuevo.
 Determine la estrategia de operación del sistema eléctrico
de potencia y explique si este está́ de acuerdo con los
niveles de demanda. Justifique en términos cuantitativos.
Se puede observar que el motor a pistones entrega energía suficiente para
suplir las necesidades de electricidad, logrando cubrir la demanda del 95%
de las necesidades de la granja, siendo el 5% restante la demanda de
energía para los downtime por mantenimiento.
Se puede observar también del software que las necesidades de combustible
para generar esa capacidad son de 241.859 m3
y que según las primeras
estimaciones, el combustible generado por el número actual de vacas
lecheras permite operar a plena capacidad el sistema de potencia eléctrica,
permitiendo una estrategia de operación que suple las necesidades propias y
permite vender energía al SIC, con combustible a coste 0. Dada esta

5. circunstancia parece razonable sostener una estrategia de operación que
permita no sólo utilizar el combustible de satisfacer la demanda propia sino
además generar ingresos por la exportación de energía.

6. 2. Analice los resultados financieros (VAN, TIR, etc.) y de reducción de
emisiones obtenidos (no exceda más de una página):
 ¿Es realmente rentable el proyecto?, si se pudiera aumentar
la vida útil de los equipos a través de un buen
mantenimiento. ¿Cuánto se podría invertir en
mantenciones?
 ¿Es posible reducir emisiones de CO2 con el nuevo proyecto?
 Sensibilizar aquellos parámetros que pueden afectar de
manera importante el proyecto (Costos iníciales, Operación
y Mantenimiento, etc.).
El proyecto tiene una TIR de 51,1% y un VAN de CLP262.536.062, con un
payback de 2 años con un ahorro anual en el ciclo de vida de
CLP46.464.726.
El proyecto es rentable y tiene un retorno de la inversión en un tiempo que
nos parece razonable.
Se simularon las 3 estrategias de operación y no se pueden reducir
emisiones de CO2 , más bien se produce un aumento 115,7 tCO2 .
El nuevo sistema tiene una disponibilidad de 95%, sin embargo los ahorros
anuales alcanzan los CLP46.464.726, los que sería el tope en inversión en
mantenimiento.

7. 3. Efectué un análisis de riesgo (no exceda más de una página):
 A partir de las variables con mayor impacto, realice un
análisis de riesgo y presente los resultados. Analizando, por
ejemplo:
a. Dado el caso base (conectado al SIC), es posible tener un
proyecto con mayor rentabilidad financiera. Justifique a
través del costo de oportunidad (precio) de generación
de biogás.
b. Si se analiza el volumen de combustible que requiere el
sistema de generación por biogás. Detalle un cálculo
aproximado sobre el nivel de generación del ganado
actual, y si sería necesario considerar la compra externa.
 Justifique rangos de variación.
Un análisis manual del costo oportunidad se puede desarrollar de la
siguiente manera:
Según Retscreen, el biogás tiene un poder calorífico de 30Mj / m3 y 30Mj
son 8,33kWh
Según MercadoLibre un m3
de estiércol cuesta aproximadamente CLP2500,
es decir que 8,33 kWh generados por biogás cuestan CLP2500
Un kWh del sistema central cuesta CLP100 y por lo tanto 8,33 kWh cuestan
$833 y vender al sistema me genera CLP30/kWh y por lo tanto cada m3
de
combustible vendido me genera $250, entonces el costo oportunidad de
comprar estiércol para vender energía es negativo, dado que comprar la
materia prima me cuesta CLP2500/m3
y vender la energía me retorna
250/m3
. Con este análisis simple, el costo de la energía del SIC es un 30%
aproximadamente del costo de combustible entregado por biogás. Con
esta base se realiza un análisis de sensibilidad comparando el precio del
biogás versus del combustible actual y su impacto en el VAN.
Partiendo con un rango de sensibilidad de 70%, nos damos cuenta que el
precio del combustible Biogás es mucho más sensible.
Una explicación a esto es que el análisis preliminar se hizo considerando
sólo el costo de electricidad.
Si vemos en herramientas el costo de la energía producida por biomasa es
aún menor, lo que el costo oportunidad de producir Biogás es aún mayor.

8. Un segundo análisis interesante de realizar sería considerar el análisis de
sensibilidad de de los costos de Biogás versus los ingresos por exportación
de energía.
Se puede ver que la tarifa de exportación de energía afecta poco el VAN,
mientras el costo del combustible Biogás tiene una rango de sensibilidad
bastante bajo.
Esto se ve reforzado por el análisis de riesgo que muestra que el valor del
combustible Biogás es la variable de mayor impacto.
En el gráfico, “otros ingresos” se uso como parámetro para contrarrestar el
precio de combustible y mantener la glosa en 0, por lo tanto
correctamente muestra esta variable como el inverso del precio del Biogás.
Ahora un segundo análisis que se puede hacer es considerar si el supuesto
de la producción de estiércol es apropiado.
Para realizar la evaluación del proyecto se considero que una vaca lechera
pesa en promedio 620 kilos, y que su producción de estiércol es 8% de su
peso diariamente, lo que significa 208320 kg de estiércol o 242797 m3
en

9. caso pesimista. Dado que el precio del biogás comprado externamente es
una variable muy sensible, estimar correctamente este dato parece
relevante.
Sin embargo hasta acá el proyecto se ha evaluado con una estrategia de
operación de motor a pistones funcionando con la potencia eléctrica a
plena capacidad.
Si se considera que el riego con dicha estimación es muy alto, podemos
simular un cambio en la estrategia de operación.
Bajando la producción de energía para seguir la potencia eléctrica de
carga, la necesidad de biogás baja a 177819 m3
. Usando las
transformaciones de forma inversa, esto significa que se necesitan
152568.7 Kg mensuales, es decir 36 kg por vaca lechera lo que implica
aproximadamente un vaca de 454 kg.
Ambos valores, tanto la producción de estiércol para un vaca de 600 Kg o
una vaca de 450 Kg son estimaciones bastante conservadoras según la
bibliografía por lo que el cambio de estrategia parece la solución más
adecuada ante un proyecto con riesgo alto manteniendo el costo del
biogás en 0 y evitando la compra externa.
2. Supuestos
Indique claramente todos aquellos supuestos (de manera breve) que fueron
incorporados en los diferentes modelos del programa (energía, emisiones,
financiero, etc.) y que no se encuentren dentro de los supuestos ya indicados
en el caso. Justifique brevemente cada uno de ellos y analice en que medida
afectan la confiabilidad de los resultados del proyecto.
Supuesto 1: Una vaca lechera produce en promedio el 8% de su peso en
Estiercol y orina, y considerando un peso promedio por vaca de 700 kg se
obtienen 56 kg diarios de estiércol y orina que significan 235000 kg de
estiércol traducidos en 274000 m3
(usando la densidad entregada por
RetScreen de 0,858 Kg/m3
), lo que cubre la demanda de combustible.
Supuesto II: la tasa de escalamiento de la exportación de energía es de 4%
Supuesto