Evaluación de Suelos y del Territorio para la Ubicación y Diseño de Plantas Bioenergéticas en Nicaragua

Abstract

Nicaragua és un país on la generació d'electricitat a partir de biomassa és una alternativa interessant per a reduir el consum de combustibles derivats del petroli. En els últims anys, entre un 70 i 81% de l'electricitat s'ha generat a partir de derivats de petroli (Fuel Oil o Gasoli). Amb la pujada dels preus del petroli el país ha de dedicar gran part dels seus recursos econòmics per a la importació d'aquests combustibles. Per a trobar una sortida a l'enorme dependència energètica, cal investigar una font d'energia que sigui renovable i que tingui efectes positius des del punt de vista econòmic, social i ambiental. La utilització dels residus agrícoles, forestals i la biomassa que es pot obtenir de plantacions forestals energètiques és una alternativa interessant. No obstant això, la planificació de localitzacions i les grandàries òptimes de les plantes generadores requereixen un procés complex comparat amb generadores que utilitzen combustibles fòssils. Per tant l'objectiu d'aquest estudi és desenvolupar un model espacial per a estimar la disponibilitat potencial de biomassa a Nicaragua.<br/>La metodologia ha consistit de dues fases, primer a una escala nacional s'ha fet una zonificació agroecológica i s'han seleccionat ubicacions favorables per a les plantes generadores. En la segona fase, les àrees seleccionades són objecte d'un estudi més detallat i mitjançant un procés d'optimització entre la demanda i el subministrament de biomassa es determina la grandària de les plantes. Addicionalment es prenen en compte aspectes ecològics i socioeconòmics.<br/>En ambdues fases, el procés parteix de la recopilació de dades per a conformar una base de dades cartogràfica desenvolupada en un SIG. S'efectua una zonificació agroecológica i s'estimen els rendiments potencials amb el mètode ZAE (Kassam, 1977), posteriorment es calculen els rendiments limitats per aigua a través del mètode CROPWAT i els resultats són confrontats amb dades de terreny i dades d'experts per a estimar el rendiment agronómicamente assolible. L'optimització econòmica i energètica es fa sobre la base del balanç d'oferta i demanda i els costos de producció i transport de la biomassa.<br/>Els resultats obtinguts ens indiquen que a Nicaragua hi ha suficient biomassa per a ser utilitzada amb fins energètics. D'acord a la zonificació agroecológica, el 47% del territori té un potencial forestal, i el model espacial desenvolupat estima en 62 milions de Mg de biomassa en aquesta àrea. A això li podem agregar 644 mil Mg de residus amb valor energètic que prové de cultius agrícoles. Si s'utilitzéssin solament els residus agrícoles, es generarien 64 MW a l'any. Les zones amb major potencial per a produir biomassa amb finalitats energètiques són la part nord oriental del país (entri Bilwi i el triangle miner), el centre (entri Waslala i Siuna) i la regió centre oriental (Muelle de los Bueyes). Per la seva ubicació i condicions contrastants es van seleccionar tres llocs per a realitzar els estudis de cas: Wasakin, Sébaco i Tipitapa.<br/>L'anàlisi detallada dels llocs seleccionats ens indica que a Tipitapa hi ha potencial per a generar electricitat en una planta de 37 MW, considerant la biomassa disponible en un radi de 25 km d'acord a l'optimització econòmica i energètica. L'altre lloc, Sébaco, on es concentren gran quantitat de residus com pellofa d'arròs i clofolla de cafè té un potencial de 35 MW. Finalment, Wasakin, considerant només l'àrea concesionada per a una empresa forestal i utilitzant únicament els residus forestals generats es va estimar un potencial de 1.37 MW que provenen de les activitats de tallada i processament de la fusta en una àrea de 9 mil ha. Malgrat això, hi ha limitacions de tipus tècnic i econòmic per a construir-hi una central de producció de biomassa.<br/>La combinació del mètode ZAE i el model CROPWAT, aplicats per mitjà d'un SIG proporciona resultats molt aproximats al terreny i permeten modelizar diferents escenaris per al suport en la presa de decisions.

Nicaragua es un país en donde la generación de electricidad a partir de biomasa ha probado ser una alternativa interesante para reducir el consumo de combustibles derivados del petróleo. Pero en los últimos años, entre un 70 a 81% de la electricidad se ha venido generando con derivados de petróleo (Fuel Oil o Gasoil). Con la subida de los precios del petróleo el país tiene que dedicar gran parte de sus recursos económicos para la importación de estos combustibles. Para encontrar una salida a la enorme dependencia energética, es necesario investigar una fuente de energía que sea renovable y que tenga efectos positivos desde el punto de vista económico, social y ambiental. La utilización de los residuos agrícolas, forestales y la biomasa que se puede obtener de plantaciones forestales energéticas es una alternativa interesante. La planificación de localizaciones y los tamaños óptimos de las plantas generadoras requieren un proceso complejo comparado con generadoras que utilizan combustibles fósiles. Por lo tanto el objetivo de este estudio es desarrollar un modelo espacial para estimar la disponibilidad potencial de biomasa en Nicaragua.<br/>La metodología ha consistido de dos fases. primero, a escala nacional se ha realizado una zonificación agroecológica y se han seleccionado ubicaciones favorables para las plantas generadoras. En la segunda fase, las áreas seleccionadas han sido objeto de un estudio más detallado y mediante un proceso de optimización entre la demanda y el suministro de biomasa se ha determinado el tamaño de las plantas. Adicionalmente se han tomado en cuenta aspectos ecológicos y socioeconómicos.<br/>En ambas fases, el proceso parte de la recopilación de datos para conformar una base de datos cartográfica desarrollada en un SIG, se efectúa una zonificación agroecológica y se estiman los rendimientos potenciales con el método ZAE (Kassam, 1977). Posteriormente se calculan los rendimientos limitados por agua a través del método CROPWAT y los resultados son confrontados con datos de terreno y datos de expertos para estimar el rendimiento agronómicamente alcanzable. La optimización económica y energética se hace en base al balance de oferta y demanda y los costos de producción y transporte de la biomasa.<br/>Los resultados obtenidos nos indican que en Nicaragua hay suficiente biomasa para ser utilizada con fines energéticos. De acuerdo a la zonificación agroecológica, el 47% del territorio tiene un potencial forestal y el modelo espacial desarrollado estima en 62 millones de Mg de biomasa en esta área. A esto le podemos agregar 644 mil Mg de residuos con valor energético que proviene de cultivos agrícolas. Si se utilizaran solamente los residuos agrícolas, se generarían 64 MW al año. Las zonas con mayor potencial para producir biomasa con fines energéticos son la parte norte oriental del país (entre Bilwi y el triángulo minero), el centro (entre Waslala y Siuna) y la región centro oriental (Muelle de los Bueyes). Por su ubicación, y condiciones contrastantes se han seleccionado tres sitios para realizar los estudios de caso: Wasakin, Sébaco y Tipitapa.<br/>El análisis detallado de los sitios seleccionados nos indica que en Tipitapa hay potencial para generar electricidad en una planta de 37 MW, tomando en cuenta la biomasa disponible en un radio de 25 km de acuerdo a la optimización económica y energética. El otro sitio, Sébaco, donde se concentran gran cantidad de residuos como cascarilla de arroz y cascabillo de café tiene un potencial de 35 MW. Por último, Wasakin, considerando solamente el área concesionada para una empresa forestal y utilizando únicamente los residuos forestales generados se ha estimado un potencial de 1.37 MW que provienen de las actividades de corte y procesamiento de la madera en una área de 9 mil ha. Sin embargo, hay limitaciones técnicas y económicas para poder construir en este sitio una planta de generación a partir de biomasa.<br/>La combinación del método ZAE y el modelo CROPWAT, aplicado por medio de un SIG brinda resultados muy aproximados al terreno y permiten modelizar distintos escenarios para el apoyo en la toma de decisiones.

Nicaragua is a country where the electricity generation from biomass has proven to be an interesting alternative to reduce the consumption of derived fuels of the petroleum. Nevertheless, in the last years, between a 70 to 81% of the electricity came from petroleum products (Fuel Oil or Gasoil). With increasing fuel prices the country has to dedicate great part of its economic resources for the import of these fuels. In order to look for a solution from this enormous energy dependence, it is necessary to find another energy source that can be renewable and with positive effects from the economic, social and environmental points of view. The use of the agricultural, forest residues and the biomass that can be obtained of forest energy plantations is an interesting alternative. However, the planning of localizations and the good sizes of the generating plants require a complex process compared with those using fossil fuels. Therefore the objective of this study is to develop a spacial model to estimate the potential biomass production for energy in Nicaragua.<br/>The methodology consisted of two phases. First, at a national scale an agroecological zonning was made, and favorable locations were selected for the generating plants. In the second phase, the selected areas were object of a detailed study and by means of a process of optimization between the demand and the supply of biomass the size of the plants was determined. Additionally, the ecological and socioeconomic aspects were taken into account.<br/>In both phases, the process takes input data to conform a cartographic database developed in a SIG. An agro ecologic zoning is made and the potential yields with the method AEZ (Kassam, 1977) are obtained. Later on the water-limited yields are calculated through the CROPWAT method and the results are confronted with land data and experts' data to estimate the attainable agronomical.yield. The economic and energetic optimization is made based on the balance between offer and demand and the production costs and transport of the biomass.<br/>The obtained results indicate us that in Nicaragua there is enough biomass to be used for energetic purposes. According to the agro ecologic zoning, 47% of the territory has a forest potential and the model developed assessed 62 millions of Mg of biomass in this area. Moreover we can add it 644 thousand Mg of residues with energy value that comes from agricultural cultivations. If only the agricultural residues were used, 64 MW a year would be generated. The areas with more potential to produce biomass with energetic value are the oriental north part of the country (between Bilwi and the mining triangle), the center (between Waslala y Siuna) and the eastern center region (Muelle de los Bueyes). According to their location and contrasting conditions three places were selected to carry out the case studies: Wasakin, Sébaco and Tipitapa.<br/>The detailed analysis of the selected places indicates that in Tipitapa there is potential to generate electricity in a power plant of 37 MW, taking into account the available biomass in a radius of 25 km according to the economic and energetic optimization. The second place, Sébaco, where great quantity of residues like husk of rice and coffee parchment are produced, has a potential of 35 MW. Finally, Wasakin, considering only the area under concession for a forest company and using the generated forest residues had only a potential of 1.37 MW that came from the activities and processing of the wood in an area of 9000 ha. Nevertheless, there are technical and economic limitations for building and implementing an energy central in this site.<br/>The combination of the AEZ method and the CROPWAT frame, applied by means of a GIS offers very approximate results to the field data and allow modeling of different scenarios for decision support.