Módulo termoeconómico para su integración en un sistema de gestión energético, basado en la norma ISO 50001, para una planta de extracción de aceite de palma en el departamento del Meta, Colombia

Abstract

El presente trabajo propone un Módulo de Gestión Termoeconómico (MGT) como herramienta de gestión energética, diseñada para realizar la identificación de pérdidas económicas, oportunidades de mejora y escenarios potenciales relacionados con el uso de cualquier fuente de energía aplicada a una planta de extracción de aceite de palma africana. El MGT plantea el uso de herramientas de gestión termoeconómicas, en la etapa de planeación estratégica de un sistema de gestión energética (SGE) basado en la NTC ISO 50001. Para tal fin, se llevó a cabo un diagnóstico de capacidades respecto a la aplicación de la norma, seguido de una caracterización energética y una evaluación termoeconómica del proceso de extracción de aceite de palma africana en una planta ubicada en el Departamento del Meta, Colombia. Posteriormente, se diseñó y ejecutó un análisis multicriterio para la evaluación de tres escenarios potenciales en la generación de energía eléctrica, venta de excedentes y vapor de proceso: un sistema de cogeneración de turbina de vapor de condensación-extracción (CEST), un sistema gasificación de biomasa acoplado a un motogenerador y un sistema de gasificación de biomasa integrada a un ciclo combinado (BIGCC).

Como resultado del diagnostico de capacidades, se evidenciaron aspectos a mejorar relacionados la recolección, consolidación, tratamiento y análisis de datos relacionados con la producción y consumos de energía, identificación de variables que impactan directamente en el desempeño energético, entre otras. Con la evaluación termoeconómica se determinó un potencial de generación de 1 MW eléctricos, que permitirá suplir la demanda de vapor de proceso, demanda de energía eléctrica (140 KW aproximadamente) y venta de excedentes a la red (alrededor de 860 kW). Mediante la aplicación del Módulo de Gestión Termoeconómico (MGT), se constataron algunas hipótesis planteadas a partir del diagnóstico de capacidades con respecto a NTC ISO 50001 y permitió evidenciar otras etapas con altos consumos energéticos. Finalmente, el análisis multicriterio arrojó como resultado que la tecnología más viable es el sistema de gasificación de biomasa integrada a un ciclo combinado (BIGCC), de acuerdo con el puntaje final obtenido en Viabilidad de la tecnología – VFE de 2,53, seguido del sistema de cogeneración de turbina de vapor de condensación-extracción (CEST) con un puntaje VFE de 1,38.

This work proposes a Thermoeconomic Management Module (MGT) as an energy management tool. Designed to identify economic losses, improvement opportunities, and potential scenarios related to the use of any energy source applied to an oil extraction plant of African palm. The MGT proposes the use of thermoeconomic management tools, in the strategic planning stage of an energy management system (SGE) based on the NTC ISO 50001. For this purpose, a capacity assessment was carried out regarding the application of the standard, followed by an energy characterization and a thermoeconomic evaluation of the African palm oil extraction process in a plant located in the Department of Meta, Colombia. Subsequently, a multicriteria analysis was designed and executed for the evaluation of three potential scenarios in the generation of electrical energy, sale of surpluses, and process steam: a condensation-extraction steam turbine cogeneration system (CEST), a gasification system of biomass coupled to a power generator and a biomass gasification system integrated to a combined cycle (BIGCC). As a result of the diagnosis of capacities, aspects to improve related to the collection, consolidation, treatment, and analysis of data related to energy production and consumption, identification of variables that directly impact energy performance, among others, were evidenced. With the thermoeconomic evaluation, a generation potential of 1 MW of electricity was determined, which will allow to supply the demand for process steam, demand for electric power (approximately 140 KW), and sale of surpluses to the grid (around 860 kW). Through the application of the Thermoeconomic Management Module (MGT), some hypotheses raised from the diagnosis of capacities concerning NTC ISO 50001 were verified and allowed to evidence other stages with high energy consumption. Finally, the multicriteria analysis showed that the most viable technology is the biomass gasification system integrated to a combined cycle (BIGCC), according to the final score obtained in Viability of the technology - VFE of 2.53, followed by condensation-extraction steam turbine cogeneration system (CEST), with a VFE score of 1.38.