Lic. Pedro Silva de la Maza, Jefe del Proyecto Forestal Energético de la Nicaragua Sugar Estate L.T.D.
Antecedentes
Históricamente los ingenios azucareros han producido energía eléctrica usando el bagazo como combustible principal, en calderas de baja presión y con turbas deficientes ya que esta actividad tenía como objeto principal la utilización del vapor excedente de fábrica y la eliminación del bagazo; considerado desecho voluminoso que deber ser eliminado por los riesgos de combustión espontánea y el costo de su manejo, situación que se veía favorecida por los excelentes precios del azúcar, bajos precios del combustible Bunker, el incipiente desarrollo de los sistemas de riego generalmente de gravedad, tarifas bajas y preferenciales de suministro eléctrico por las empresas estatales de producción de energía eléctrica; por tal razón la cantidad de energía eléctrica producida en la mayoría de los procesos de generación eléctrica en los ingenios azucareros, es insuficiente para cubrir la demanda conjunta de fábrica y campo así como el consumo doméstico de los poblados o batey que se desarrollan a la par de estas agro-industrias, por la necesidad de concentrar mano de obra cercana a las actividades agrícolas e industriales.
La crisis provocada por la caída de los precios del azúcar en la década de los ochenta que afectó la industria azucarera en general y colapsó en América Latina la de varios países como México, Perú y Puerto Rico entre otros; obligó a que se tuvieran que redefinirse las estrategias de desarrollo dada la importancia social y económica de este rubro de exportación para muchos de nuestros países. La búsqueda de estas alternativas de desarrollo encontró su inmediata respuesta en dos ejes principales que apuntaban principalmente hacia mejorar la eficiencia de los procesos industriales y agrícolas, con el fin de incrementar la productividad en general disminuyendo los costos fijos generalmente altos y la diversificación de la producción principalmente mediante la generación de electricidad, favorecida por los altos costos del combustible bunker, el aumento de la demanda de energía barata para riego, automatización de algunos procesos, el incremento en la tarifas de energía así con el mejoramiento de la eficiencia de los procesos de producción de vapor y su utilización que permitieron mejorar la eficiencia del uso de la energía en los procesos industriales, creando a partir de la disponibilidad de combustible bagazo excedentes importantes de vapor que fácilmente se traducen en energía barata, ya que cuenta con una fuente permanente de combustible orgánico de bajo costo, cubriendo sus necesidades energéticas completamente y generando excedentes que vendidos a la red nacional, tienen un impacto positivo en los flujos de caja de estas empresas. El desarrollo de estos esquemas energéticos requiere de fuertes inversiones tanto en el área de generación de vapor como eléctrica, sin embargo generan energía solamente durante el tiempo de zafra que en Nicaragua como en otros países tiene una duración aproximada de 200 días, comprendidos entre los meses de diciembre a mayo fecha en que se inicia el período lluvioso.
La estrategia brevemente expuesta en los párrafos anteriores ha sido asumida por muchos países productores de azúcar como Brasil, Colombia, Sudán, Guatemala y a partir de mediados de la década pasada se empezaron a desarrollar proyectos de cogeneración en Nicaragua. En Centro América, Guatemala es el país que mayor desarrollo posee con planes de llegar generar más de 200 MW por hora en sus ingenios azucareros en los próximos años; en general y en especial Nicaragua el desarrollo de estos esquemas energéticos de generación logran operar un 40% del tiempo real de aproximadamente 330 días que los equipos de generación están disponibles, principalmente consecuencia del diseño para quemar biomasa en las calderas y el acoplamiento del sistema de generación al esquema de utilización del vapor en los procesos de fabricación de azúcar, la falta de una fuente segura y de bajo costo de combustible orgánico durante el periodo de no-zafra o tiempo muerto y el elevado costo de generación con bunker.
En Nicaragua se han implementado en dos ingenios azucareros proyectos para mejorar y posibilitar la producción de energía a nivel comercial, motivados por la demanda insatisfecha de energía producto de más de diez años sin inversiones de importancia en el sector energético nacional, la necesidad de energía a bajos costos para asegurar los planes de expansión industrial y el desarrollo de programas de riego que incrementen significativamente la producción agropecuaria del sector azucarero, con el fin de mejorar su competitividad y poder enfrentar las fluctuaciones de precios de los mercados internacionales. Estos proyectos a diferencia de los desarrollados en el área Centroamericana han planteado en sus estudios de factibilidad y están desarrollando plantaciones forestales energéticas, con especie de rápido crecimiento como combustible complementario al bagazo que permita operar las calderas a plena capacidad durante el "tiempo muerto", produciendo a través de inversiones marginales y ajustes en el esquema energético mayores excedentes de energía que se pueden colocar comercialmente en la red nacional, lográndose no sólo beneficios para las empresa sino que haciendo aportes significativos al país tanto ambientales como económicos, por medio de sustitución de importaciones de petróleo, generación de nuevas alternativas de empleo y de producción en suelos degradados por prácticas agrícolas no adecuadas.
En realidad, la producción de combustible forestal permite maximizar el aprovechamiento de casi todas las inversiones de la empresa, genera nuevos ingresos, constituye un combustible barato, seguro e independiente de las fluctuaciones de los mercados del petróleo y permite con la generación eléctrica al sector privado participar en la solución de problemas nacionales estrechamente vinculados al desarrollo económico, sin considerar en este capitulo los beneficios de carácter ambiental y social que constituyen las principales externalidades de estos proyectos.
El uso como combustible de la leña, proveniente principalmente de bosques naturales es común en muchos ingenios y se remonta al inicio de esta agro-industria, cuando se alimentaban las calderas con trozos de madera de manera manual, proceso utilizado por ingenios pequeños hoy en día. Lo novedoso de estos programas forestales energéticos consiste el establecimiento, cultivo y aprovechamiento planificado de extensas áreas con bajo potencial productivo agropecuario y la integración del proceso de astillado para masificar los sistemas de alimentación de las calderas de forma fluida, y para abaratar y mejorar la eficiencia de combustión de la madera. El desarrollo de modelos de generación eléctrica con el uso de vapor a partir de tecnología apropiada y no de punta, crea las condiciones económicas que hacen factible el desarrollo de cosechas forestales energética por el valor que la producción de energía agrega al bosque.
Descripción de los proyectos forestales energéticos de Nicaragua
1. Proyecto TIMAL
El primer proyecto forestal energético que se desarrollo en el país fue impulsado por una empresa estatal de inversiones en la década de los años 80 en el complejo Agroindustrial Azucarero Tipitapa - Malacatoya con una capacidad proyectada de generación total de 30,7 MWh partir de bagazo y leña. En años recientes esta empresa fue privatizada y actualmente se llama AGROINSA.
Las plantaciones forestales se iniciaron como proyecto piloto y experimental en 1982 y actualmente cuentan con una superficie plantada en producción de aproximadamente 3.000 ha con capacidad de producir 36.000 t/año.
La empresa está localizada a 36 km al Norte de la Capital en la planicie interlacustre. El área forestal es de 4.829 ha y el área plantada es de 3.000 ha. Las precipitaciones son de 800 a 1.000 mm/año y la temperatura es de 26,7°C promedio. Los suelos son Vertisoles 65% (de 10 a 50 cm de profundidad) y Alfisoles 35% (de 30 a 1 m de profundidad)
Las especies seleccionadas fueron Leucaena lecocephalla. (descartada por baja productividad en evaluación de 1986) y Eucaliptus camaldulensis. (Especie áltamente exitosa). La utilización de estas especies se basó en los estudios desarrollados por CATIE a nivel nacional y las propias experiencias desarrolladas en el establecimiento de plantaciones.
Capacidad de producción del sitio y demanda de leña:
- Capacidad de generación actual. (zafra): 12 MW.
- Capacidad proyectada (zafra y no - zafra): 30,7 MW.
- Demanda actual de leña (25% humedad): 48.597,12 t
- Demanda proyectada de leña: 88.783,20 t
- Producción por hectárea (plantas/ha 2.222): 12 t (25%, humedad)
- Demanda actual de área: 4.050 ha
- Area reforestada actual: 3.000 ha
- Area total proyectada: 7.400 ha
- Producción estimada actual: 36.000 t
Los principales logros y problemas son:
- Primera plantación forestal energética de escala comercial en Centro América que dio pautas silviculturales, económicas y de investigación al desarrollo de la dendroenergía.- La producción actual sustituye la demanda de bunker durante la zafra calculada en 10 galones por tonelada de azúcar producida y los déficit de bagazo durante zafra producto de no estar produciendo a plena capacidad el área agrícola.
- Autosuficiencia energética para sus operaciones lo que incide positivamente en el costo de producción de azúcar.
- Rendimientos forestales inferiores a los esperados.
- Falta de financiamiento para finalizar las inversiones en el proceso de cogeneración, plantaciones y desarrollo agrícola.
- Falta de capital de trabajo para mantenimiento y renovación de plantaciones que están reduciendo la capacidad actual de producción de leña.
- Cambios en la composición de la propiedad que afectan el área forestal, teniéndose que renegociar con los nuevos propietarios.
2. Proyecto energético forestal Nicaragua Sugar Estafes LTD.
Nicaragua Sugar Estafes, dueña del Ingenio San Antonio, en el año 1992 realizo una serie de estudios con la finalidad de concebir un plan de inversiones que modernizaran esta empresa de cien años de existencia, por medio de incrementos de la producción y la productividad de los sistemas industrial y agrícola. Dentro de estas estrategias y con la finalidad de aprovechar nuevas oportunidades de negocios se decidió desarrollar el estudio de factibilidad técnica y financiera para el establecimiento de un área forestal energética sobre los antiguos potreros utilizados por la no productiva actividad ganadera.
El proyecto conocido como "Energético Forestal" se desarrolló durante el año 1992; dio inicio a las primeras plantaciones pilotos en 1993, el componente forestal tiene programadas inversiones totales de aproximadamente 3 millones de $EE.UU., las que actualmente se encuentran en marcha.
El proyecto se encuentra ubicado en el occidente del país en la parte Nor - Occidental de Nicaragua, en tierras propiedad de la empresa y alquiladas ubicadas en la vertiente occidental de los volcanes San Cristóbal y Casita.
El área forestal propia es de 1.761 ha y el área forestal alquilada es de 1.060 ha. El área plantada es de 1.060 ha. Las precipitaciones son de 1.850 mm/año (promedio de 25 años) y la temperatura media es de 30°C. Los suelos son franco arcilloso profundos 60% arcillo limosos profundos 20% y suelos misceláneas 20%. El relieve es ondulado con pendientes menores del 15%
Las especies seleccionadas son Eucaliptus camaldulensis, (mayor rendimiento por hectárea registrado) y Eucaliptus tereticonis (en proceso de introducción al programa).
Demanda de astillas para Cogeneración:
- Generación efectiva por hora: 15.000 kWh.
- Demanda de vapor por kWh: 9,38 lbs
- Poder calórico inferior de la madera: 3.534 kilocal
- Kilocalorías por libra de vapor (650 lbs/plg² y 750 °F): 338,52 kilocal
- Kilos de astillas por lbs de vapor: 0,958 kg
- Kilos de astilla por kW: 0,9 kg
- Demanda de astillas por hora: 13,48 kg
- Demanda de 130 días de generación: 42.058 t
- Demanda para arranque de zafra: 2.600 t
- Demanda total de astillas: 48.658 t
Dimensión del área forestal energética:
- Producción de t/ha/año (25% humedad): 19,5 t
- Periodo de crecimiento: 4 años
- Ciclo de corte: 5 años
- Producción total por hectárea: 78 t
- Marco de plantación: 3 x 1 m
- Demanda total de astillas: 48.658 t
- Area neta anual de plantado: 624 ha
- Area de reserva: 15%
- Area anual total: 704 ha
- Area total forestal: 2.816 ha
Los principales logros y problemas en la implementación del proyecto son:
- La puesta en marcha de un plan articulado de desarrollo forestal e industrial basado en estudios técnicos y financieros científicamente sustentados.- El aseguramiento de un flujo de financiamiento ajustado a las necesidades para el desarrollo forestal energético de la empresa.
- Incrementos forestales satisfactorios.
- Cumplimiento de las normas culturales establecidas en el protocolo de manejo.
- Incremento en la eficiencia de las labores forestales.
- Costos menores que los proyectados.
- Problema con la propiedad de las tierras de uso forestal.
- Areas afectadas por la hormiga Atta sp.
- Calidad del material de vivero.
- Experiencia del personal.
- Falta de un programa de investigaciones que sustente el desarrollo futuro.
- Poco conocimiento del manejo y comportamiento de los rebrotes.
- Falta de políticas que estimulen el desarrollo de estos programa considerando las externalidades de los mismos.
Comparación del costo de generación del kWh con bunker y leña en el Ingenio San Antonio Nicaragua
En esta empresa se realizaron varios análisis alternativos, con la finalidad de confirmar la rentabilidad del proyecto; para tal fin se realizó un estudio sobre la rentabilidad y el costo comparativo del kilowat generado con respecto al combustible sustituto bunker. Los parámetros más importantes y los resultados del mismo los expresamos resumidamente a continuación.
Generación y demandas de astillas:
- Capacidad de generación por hora: 27.300 kW
- Tiempo de generación: 130 días
- Demanda de lbs de vapor por kW: 9,63 lbs
- Lbs vapor por kilos de Astillas: 10,44 lbs
- kWh por kilos de astillas: 1,06 kWh
- Demanda total de astillas incluyendo reserva: 86.486 t
- Demanda de astillas para generación: 78.624 t
Demanda de bunker y comparación energética de los combustible:
- Capacidad de Generación por hora: 27.300 kWh
- Peso del galón de bunker: 3,62 kg
- Kilocalorías por libra de vapor: 338,52 kilo/cal.
- Poder calórico del bunker: 10.000 kilo/cal.
- Libras de vapor por kilovatio: 9,63 lbs
- Kilovatio por kilo de bunker: 3,06 kWh
- Kilovatio por galón de bunker: 11 kWh
- Demanda total de galones bunker: 7.658.164,80 gls
- Poder calórico inferior de la madera: 3.534 kilo/cal.
- Poder calórico del bagazo: 1.740 kilo/cal
- Galones de bunker por tonelada de leña: 97,4 gls
- Toneladas de bagazo para generación: 160.709,41.
- Galones de bunker por tonelada de bagazo: 47,65 gis
El costo total de la inversión energético forestal de manera resumida es el siguiente:
- Capital de trabajo (establecimiento y aprovechamiento de 4.577 ha): $EE.UU. 3.287.868
- Activos fijos diferidos: $EE.UU. 80.000
- Activos fijos: $EE.UU. 1.984.000
- Total inversión forestal: $EE.UU. 5.352.368
- Costo Financiero anual: 25 %
- Costo del bunker sin impuesto: $EE.UU. 0,40/gls
- Valor comparativo de la leña: $EE.UU. 38,95/t
- Valor del kwh generado (supuesto): $EE.UU. 0,055
- Ingresos totales por venta de energía: $EE.UU. 5.110.560
- Ingresos anuales por sustitución de bumker: $EE.UU. 1.436.852
- Tasa interna de retorno (bagazo y astillas): 60,54%
- Tasa interna de retorno (sólo astillas): 30,51%
Costo de la tonelada de astillas:
- Costo de la tonelada en plantación: $EE.UU. 21,26
- Costo de la tonelada de rebrote: $EE.UU. 18,02
Equivalencias de costos:
- Costo de mercado nacional del bunker: $EE.UU. 0,70/gls
- Costo del bunker sin impuesto: $EE.UU. 0,40/gls
- Costo del gls de bunker generado por astillas: $EE.UU. 0,23
- Costo del kWh generado por bunker: $EE.UU. 0,036
- Costo del kWh generado por bunker (precio de mercado): $EE.UU. 0,063
- Costo del kWh generado por astillas: $EE.UU. 0,021
El valor del bunker real a que compra la empresa es de $EE.UU. 0,70 por galón.
Conclusiones y Recomendaciones
De lo expuesto en esta conferencia sobre las plantaciones energéticas en los ingenios azucareros de Nicaragua podemos concluir lo siguiente:
1. Estas empresas brindan grandes facilidades técnicas y administrativas para el desarrollo de programas forestales energéticos ya que son por excelencia productores de energía a partir de biomasa y contribuyen por su alto grado de organización a disminuir los costos fijos y financieros del componente forestal.2. Las inversiones energético forestales contribuyen a mejorar el aprovechamiento de la infraestructura, equipos y de los suelos, crean nuevas alternativas de mercado y financieras. Siendo menores por MW instalado que otras fuentes como la hidroeléctrica calculadas en Nicaragua 1,5 millones por MW contra 500 mil en forestal.
3. El logro de altos rendimientos exige, una adecuada preparación de suelos, una labor de establecimiento o plantado precisa y oportuna así como el desarrollo adecuado de los programas culturales y de protección de las plantaciones forestales.
4. Se requiere de la disponibilidad de tierras que puedan ser destinadas a la producción forestal. Estudios técnicos y económicos que en cada caso demuestren su rentabilidad y estimulen la inversión privada en este rubro.
5. Consideramos que este tipo de programa forestal crea un mercado seguro a largo plazo, que puede estimular a pequeños productores a cultivar bosques ya que de acuerdo a los estudios realizados, una hectárea puede producir ganancias de 100 a 300 $EE.UU. por año a partir del quinto año dependiendo de su potencial productivo. En el caso de Nicaragua compite con cultivos rentables sobre mejores suelos que los destinados a la plantación forestal.
6. Se requiere de fuentes de financiamiento y mecanismos que favorezcan este tipo de inversiones y del desarrollo de investigaciones que mejoren la productividad de los bosques cultivados.
7. Se deben crear fuentes crediticias que faciliten la participación de una base mayor de productores en los programas forestale con fines energéticos.
8. Recomendamos mejorar y profundizar las investigaciones en torno a este tema para asegurar el incremento productivo de la próximas rotaciones energético - forestales.
9. Recomendamos que al mas corto plazo se implemente políticas de estímulos a la inversión privada en la dendroenergía y se apliquen los planteamientos del Plan de Acción Forestal.
10. Hace falta una mayor extensión forestal sobre estas oportunidades.
11. Se debe mejorar en lo inmediato la comunicación y la información por medio de la Red de Cooperación Técnica en Dendroenergía de las empresas que desarrollan actividades relacionadas a la producción de energía.
Fuentes bibliográficas
- Estudio de Factibilidad Proyecto Agroindustrial Tipitapa Malacatoya.- Volumen III Ingeniería del Proyecto Tomo C, Ingeniería Forestal Energética.
- Tecnoplan, S.A Managua, Nicaragua.
- Una estrategia forestal para estimular el manejo de plantaciones energéticas, Augusto Otarola y Pedro Silva, Managua, Nicaragua 1986.
