Viabilidad de planta de biomasa para el proceso de fabricación en industria agroalimentaria

i Equation Chapter 1 Section 1 Trabajo Fin de Máster Máster en Ingeniería Industrial Viabilidad de planta de biomasa para el proceso de fabricación en industria agroalimentaria Dpto. de Ingeniería Mecánica y Fabricación Escuela Técnica Superior de Ingeniería Universidad de Sevilla Autor: Moisés Moya Muñoz Tutor: Andrés Jesús Martínez Donaire Sevilla, 2023 iii Trabajo Fin de Máster Máster en Ingeniería Industrial Viabilidad de planta de biomasa para el proceso de fabricación en industria agroalimentaria Autor: Moisés Moya Muñoz Tutor: Andrés Jesús Martínez Donaire Profesor Titular de Universidad Dpto. de Ingeniería Mecánica y Fabricación Escuela Técnica Superior de Ingeniería Universidad de Sevilla Sevilla, 2023 v Trabajo Fin de Máster: Viabilidad de planta de biomasa para el proceso de fabricación en industria agroalimentaria Autor: Moisés Moya Muñoz Tutor: Andrés Jesús Martínez Donaire El tribunal nombrado para juzgar el Trabajo arriba indicado, compuesto por los siguientes miembros: Presidente: Vocales: Secretario: Acuerdan otorgarle la calificación de: Sevilla, Octubre de 2023 El Secretario del Tribunal A mi familia A mis maestros vii Agradecimientos Me gustaría agradecer en primer lugar a mis padres por su constante ayuda en esta larga etapa. A mis amigos por ser siempre un apoyo, y a mis compañeros de trabajo por facilitarme todo lo que he necesitado durante estos años. En segundo lugar, agradecer la colaboración de Lucas Muñoz Molina (Veolia) y de Federico Buyo (Termosun) en la elaboración de este proyecto, aportando ideas y experiencia. Por último, mis palabras de agradecimiento son para mi tutor Andrés Jesús Martínez, un docente ejemplar por su dedicación y pasión por su trabajo. Moisés Moya Muñoz Máster en Ingeniería Industrial Sevilla, 2023 ix Figura 3-3. Enfriadora de absorción con agua sobrecalentada [22]. 29 Figura 4-1. Factores de emisión de la energía. 30 Figura 4-2. Factores de conversión. 31 Figura 4-3. Ciclo del carbono. 32 Figura 5-1. Evolución del precio del GNL en 2023. 34 Figura 5-2. Evolución del precio del gas (2016-2021). 34 Figura 5-3. Variación del precio (€/MWh) del gas en el mercado holandés TTF. 35 Figura 5-4. Evolución futura de precios del gas. 35 Figura 5-5. Evolución precio de astilla G30 granel [12]. 40 Figura 5-6. Presupuesto e impacto esperado del PERTE. 40 Figura 5-7. Intensidades brutas máximas en forma de subvención [35]. 41 1 1 SITUACIÓN ACTUAL Y OBJETIVOS DEL PROYECTO n este texto, se aborda un estudio sobre la potencial sustitución del Gas Natural Licuado, en adelante GNL, en la generación de agua sobrecalentada (ASC), por una fuente de energía renovable como es la biomasa. Se analizan aspectos energéticos, medioambientales y económicos. En complemento, se explora la posibilidad de aprovechar el agua sobrecalentada en un ciclo de absorción por bromuro de litio para la generación de agua fría. Lejos de tratarse de un caso teórico, todos los datos han sido tomados de los registros reales de la fábrica de pastas alimenticias de la empresa Pastas del Sur S.L., situada en la provincia de Córdoba. En la campiña cordobesa, según datos del Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentación [2] en el año 2020 (campaña 2020-2021) se cultivaron 35.914 ha de trigo duro, con un total de 133.007 Tm de grano cosechado. Un importante empresario de la zona fue el pionero en la introducción hace más de 50 años del trigo duro en España. Esta variedad de trigo se diferencia del blando por tener mayor porcentaje de proteína, lo que hace que sea el idóneo para la elaboración de pasta. En el proceso de elaborar pasta a partir de sémola, se necesita agua sobrecalentada para calentar el agua de amasado a 38 ºC, así como calentar el aire de los hornos. Más adelante se explica en mayor detalle cómo se obtiene actualmente el agua caliente sobrecalentada empleando calderas de GNL. 1.1 Proceso de fabricación Actualmente, en el centro productivo coexisten dos fábricas que consumen GNL; una que cuenta con 8 líneas de fabricación de pasta, de las cuales 2 son de pasta larga, 5 de pasta corta y 1 de pasta troquelada; y otra fábrica de pan rallado, que cuenta con una sola línea. El Pastificio, como se conoce la sección que fabrica los semielaborados, tuvo una producción en 2022 de 93.592.112 kg de producto. Teniendo en cuenta que se trabajaron 342 días según el cuadrante de ese año, la producción diaria superó los 273.661 kg. Por otro lado, en Pan Rallado, la producción en 2022 fue de 3.936.922 kg de pan rallado. Avanzando en la introducción anterior, la pasta tiene una humedad por encima del 30 % en el amasado y, tras el proceso de secado, llega al 13 % aproximadamente. La humedad se aporta a la pasta en el proceso de amasado con agua a 38 ºC obtenida a partir de ASC cuya consigna es de 125 ºC y 4,5 bar. Por otro lado, el ASC sirve para elevar la temperatura en los secaderos de las líneas a través de intercambiadores agua-aire. En estos secaderos/hornos la pasta se seca, es decir, se reduce su humedad hasta el 13 % mencionado. Respecto al Pan Rallado, el gas es utilizado por unos quemadores que tiene el horno que calienta el pan para elevar su temperatura. 1.1.1 Instalación ASC La instalación de ASC consta de un circuito cerrado por el que el agua es impulsada desde las calderas a una E Si no es correcto, no lo hagas. Si no es verdad, no lo digas. - Marco Aurelio - Situación actual y objetivos del proyecto 2 2 temperatura de 130 ºC y retorna desde las líneas de producción a 120 ºC. Parte del agua que circula por ese circuito se emplea en la generación de agua caliente sanitaria (ACS) y otra parte en la generación de agua caliente a 38 ºC para el amasado, en ambos casos se emplea un interacumulador. Para entender mejor la instalación se presenta a continuación un esquema de esta: Figura 1-1. Diagrama de instalación de agua caliente. Las cuatro calderas que aparecen en el esquema pueden funcionar de manera simultánea, aunque no suele ser lo habitual. Dos de ellas disponen de quemadores de gas y gasoil, una tercera sólo de gas, y una cuarta los tiene de gasoil. Las calderas 1 y 2, del fabricante Vulcano Sadeca y modelo T-3000, tienen una potencia térmica de 3.489 kW por unidad, mientras que las calderas 3 y 4, del fabricante Ignis y modelo WA-2000, tienen una potencia térmica de 2.326 kW cada una. Hay que resaltar que la caldera nº 4 funciona con gasoil, por lo que se tiene como apoyo en alguna emergencia por falta de suministro de GNL. En el funcionamiento habitual, la caldera nº 1 funciona a máxima carga, la nº 2 modula según necesidad, la nº 3 entra en servicio cuando se hacen mantenimientos en la nº 1 y 2, y por último la nº 4 se tiene de respaldo al GNL como ya se ha mencionado. En la siguiente figura de la sala de calderas se pueden ver las cuatro calderas mencionadas, donde se aprecia tanto el conducto de impulsión (inferior) como el de retorno (superior): Viabilidad de planta de biomasa para el proceso de fabricación en industria agroalimentaria 3 Figura 1-2. Sala de calderas actual. 1.1.2 Instalación de agua fría Otra de las necesidades del proceso de elaboración de la pasta es el agua fría en dos etapas clave: 1. Extrusión: en la etapa de extrusión de la masa los sinfines alcanzan altas temperaturas y se hace obligatorio su refrigeración con agua fría. 2. Enfriadores finales: tras los secaderos/hornos, la pasta se hace pasar por un equipo denominado enfriador final en el que se baja su temperatura para su correcto almacenamiento. En términos de temperatura, el agua que circula por el circuito cerrado es impulsada a 10 ºC y retorna a 14 ºC. Para ello, se cuenta con 5 enfriadoras de agua condensada por aire instaladas en la azotea de la nave. Estas unidades tienen una potencia total absorbida de 870 kW. La instalación está sobredimensionada, estimando el consumo anual en 4.104 MWh, contemplando 342 días de trabajo y 24 h/día. Expresado de otra manera, se sabe que con 1.000 kWf es suficiente. Este sobredimensionamiento se debe fundamentalmente a que, en verano, con las altas temperaturas que se alcanzan en la zona, las enfriadoras no funcionan bien al estar por encima de su rango de temperatura de trabajo, haciendo que de manera muy frecuente se disparen térmicos y las máquinas se paren. Al tener máquinas “de sobra”, cuando una salta siempre quedan otras funcionando y así se garantiza el correcto servicio. Se muestra a continuación un esquema de la instalación para ayudar a entender mejor lo anteriormente explicado, en el que puede observarse como se emplean unos interacumuladores de agua fría en los que llega agua de retorno de las líneas y es enfriada con el agua del circuito de las climatizadoras. Figura 1-3. Diagrama de instalación de agua fría. Situación actual y objetivos del proyecto 4 4 1.2 Coste de la energía Se analiza en este apartado el coste del combustible, el de operación de la instalación, así como el riesgo latente. Respecto al precio del combustible, la reciente escalada sufrida en los dos últimos años en la que ha llegado a incrementarse en hasta un 1.830 %, como puede observarse en el gráfico de la figura 1-1 [3], marcan la necesidad de explorar vías alternativas. Esta desviación en el coste de la energía aleja los costes reales de los presupuestados, limitando el margen de ganancia. De hecho, la parte del coste de transformación asociado a la energía consumida para generar ASC pasó de 0,00419 €/kg en 2020 a 0,0329 €/kg en 2022. Figura 1-4. Evolución del precio del MWh de gas natural licuado 2021/22. Fuente: El País. Para poner en contexto estos precios, la potencia calorífica consumida por las calderas de la fábrica en 2022 fue de 34.486.824 kWh. Considerando un 90 % de rendimiento según las pruebas de mantenimiento efectuadas trimestralmente a los quemadores por una empresa especialista, efectivamente se han empleado en el proceso 31.038.141 kWh. Por otro lado, los quemadores del horno en Pan Rallado consumieron 2.855.873 kWh. Es decir, más de 37.341 MWh consumidos en sólo un año. Con las fluctuaciones en el precio que se observan en la gráfica, el diferencial del coste de un año respecto a otro es aproximadamente 2.000.000 €. A continuación, se analiza en detalle. 1.3.1 Combustible En el año 2022, el GNL facturado por la suministradora fue de 36.953.923 kWh con un coste económico de 3.200.974 €, obteniendo un coste por MWh de 87 € (todos los precios son sin IVA). El suministro se hizo en 128 cisternas distribuidas a lo largo de todo el año, lo que supone sumarle 92.906 € del transporte. Además, las descargas de los camiones cisterna supone a la empresa un coste anual de 6.591 €, tarea que subcontrata a una empresa de servicios. Se muestra a continuación tabla resumen del coste por MWh. Tabla 1. Cálculo del coste de GNL (€/MWh). Coste Consumo (MWh) Coste GNL (€) Transporte (€) Descargas (€) Precio (€/MWh) GNL 36.954 3.200.974 92.906 6.591 89,3 Por otro lado, el consumo de gasóleo de calefacción entre 2020 y 2022 fue de 80.000 l, esto resulta en una media anual aproximada de 26.000 l. Su coste varía mucho debido a las fluctuaciones del precio del Viabilidad de planta de biomasa para el proceso de fabricación en industria agroalimentaria 5 combustible en los últimos años, por lo que se calcula el precio medio de los tres años mencionados, 0,816 €/l. Con este valor, se obtiene un coste anual en gasóleo aproximado de 21.219 €. Si se considera un valor de 10,18 kWh/l para el PCS del gasóleo, tenemos 264.680 kWh consumidos por la caldera cuatro. Esta cifra es despreciable frente a lo consumido en GNL y por tanto no se va a considerar en los cálculos posteriores ya que, de hecho, se contempla que este consumo seguirá existiendo en situaciones de mantenimientos o averías de la caldera principal (se explica más adelante la reconfiguración de la sala actual). 1.3.2 Almacenamiento El almacenamiento del GNL se hace en un depósito ubicado dentro del recinto de la fábrica. Dicho depósito es del fabricante Air Liquide, modelo EH127000 PNS del año 2.000. Se muestra en la siguiente figura: Figura 1-5. Tanque de GNL. La capacidad geométrica total del tanque es de 126,91 m3 mientras que la capacidad de almacenamiento útil es de 120,56 m3, esto equivale a 52 Tm. Las condiciones de almacenamiento son en estado líquido a -162 ºC y 5 bar. Las dimensiones y condiciones de almacenamiento ya pueden hacer al lector imaginar los inconvenientes desde el punto de vista de la seguridad que esto supone, se verá más adelante. 1.3.3 Operación En cuanto a la operación de la sala de calderas, se necesitan muy pocos recursos. Concretamente, salvo en arranque y parada que asiste personal de la empresa de servicios de manera puntual, el resto del tiempo no requiere de personal dedicado. Tan sólo el personal de producción hace rondas para comprobar el correcto funcionamiento cada hora. 1.4 Ventajas Entre las principales ventajas del GNL destacan su alto poder calorífico frente a otros tipos de combustibles, así como el bajo coste de operación (descarga de cisternas y arranque de calderas). Por otro lado, el punto fuerte de una caldera de gas es su arranque a valores nominales de funcionamiento casi de inmediato. Por último, el bajo mantenimiento que requiere la instalación, así como la nula generación de residuos sólidos. Situación actual y objetivos del proyecto 6 6 1.5 Inconvenientes A la hora de hacer foco en los inconvenientes del sistema actual, la lista es más extensa, por lo que se enumeran a continuación: 1. Coste del transporte por carretera: vinculado directamente al precio del gasóleo, las constantes subidas afectan a la tarifa de transporte, encareciendo el combustible. 2. Coste de las descargas de cisternas: hay que subcontratar esta tarea a una empresa de servicios con personal cualificado para efectuar estas descargas. 3. Riesgo de almacenamiento: existe un peligro latente de que el tanque explote. Aunque la probabilidad de que esto ocurra es muy baja, la empresa está exponiendo a todos sus trabajadores, personal externo, colaboradores, incluso usuarios de la vía pública y vecinos de la localidad a una potencial explosión del tanque y la consecuente muerte por deflagración de nube con una tasa del 50 % para las personas que se encuentren en un radio de 564 m y aumenta hasta el 100 % en un radio de 412 metros, en el peor de los escenarios. 4. Este riesgo conlleva algunos requisitos legales como la elaboración de un Informe de Evaluación del Plan de Autoprotección. Además, hay que hacer una Evaluación Global del Plan de Emergencia Interior (PEI) periódicamente según el Artículo 12 del Real Decreto 840/2015. Esto supone en torno a 1.300 € cada 3 años. 5. Igualmente, es necesaria una Inspección de Seguridad periódica por un organismo de control autorizado (OCA), según el Artículo 21 del Real Decreto 840/2015. Esto supone unos 400 € al año. 6. Además, se necesita disponer de un consejero de seguridad. Esto supone unos 500 € al año. 7. También hay que hacer revisiones de mantenimiento del tanque y el resto de los equipos por una empresa especializada, con un coste anual de 1.300 € al año. 8. Es obligatorio emplear odorizante, para facilitar la detección de fugas mediante el olfato, con un coste anual de 1.800 €. 9. Coste de mantenimiento del tanque y sus elementos satélites (ejemplo: pintura). En el último año, la cantidad asciende a 6.000 €. 10. Ante un accidente también existe un efecto medioambiental muy importante para la zona, al pasar el río Guadalquivir a escasos metros. 11. La aseguradora aumenta la cuota debido al riesgo existente* 12. Volatilidad del precio del GNL, como la vivida desde finales de 2021 hasta principios de 2023. 13. Altas emisiones de gases de efecto invernadero (GEI), en concreto 𝐶𝑂2. A la vista de la larga lista de inconvenientes, en el siguiente apartado se exponen los objetivos del presente trabajo cuyo fin persigue la eliminación o al menos la reducción de éstos. 1.6 Objetivos Este proyecto analiza la viabilidad de la implantación de una planta de biomasa para el suministro de ASC y agua fría para el proceso de fabricación en una empresa de pastas alimenticias, con el fin de eliminar o al menos minimizar los fuertes inconvenientes de la actual fuente de energía basada en GNL. Dicho análisis se vertebra entorno a tres ejes fundamentales: energético, económico y medioambiental. Así, desde el punto de vista energético, se pretende conseguir un combustible de tipo biomasa que sustituya al GNL para abastecer de ASC al proceso de fabricación; del económico, buscar un combustible que mantenga su precio estable en el tiempo sin ser afectado por conflictos externos en terceros países (independencia energética); del medioambiental, rebajar las emisiones de 𝐶𝑂2 a la atmósfera para contribuir a la descarbonización de la industria, reduciendo el impacto medioambiental del proceso productivo se contribuye también a construir una imagen corporativa amigable con el medioambiente. Viabilidad de planta de biomasa para el proceso de fabricación en industria agroalimentaria 7 Se resume a continuación los objetivos clave: 1. Encontrar una fuente de energía renovable con las siguientes características: • Cercanía geográfica de la biomasa • Precios estables en el tiempo del combustible e inferiores al GNL • Reaprovechamiento de subproductos generados en la fábrica 2. Eliminar el riesgo potencial de explosión del tanque de GNL 3. Conseguir cero emisiones netas de GEI en generación de ASC 4. Lograr un payback inferior a 7 años Se anima al lector a continuar leyendo el documento para comprobar cuáles de estos objetivos son finalmente alcanzados. 8 2 VIABILIDAD DE UNA INSTALACIÓN DE BIOMASA ada la extensa lista de inconvenientes que tiene el combustible fósil GNL, y con la orientación hacia un futuro más responsable con el medio ambiente, la solución pasa por estudiar las diferentes alternativas que ofrece la biomasa. La biomasa, desde hace dos décadas se establece como principal sustituto de los combustibles fósiles debido a sus cero emisiones netas de 𝐶𝑂2 y a su estabilidad en el precio fundamentalmente. De hecho, la biomasa es ya la cuarta fuente de energía primaria del mundo alcanzando el 12 % del consumo total de energía, y representa hasta un 40 % en algunos países en desarrollo [4]. 2.1 Introducción a la biomasa La Real Academia Española define la biomasa como sigue: “Materia orgánica originada en un proceso biológico, espontáneo o provocado, utilizable como fuente de ene rgía” [5] . Es materia orgánica y es fuente de energía porque procede de las plantas (incluidas algas, árboles, cultivos) que almacenan la luz solar en enlaces químicos. Cuando estos enlaces entre moléculas adyacentes de carbono, hidrógeno y oxígeno se rompen por digestión, combustión, o descomposición, la energía es liberada [6]. Hay que resaltar que la energía que se aprovecha de la biomasa proviene de la luz solar. Con la fotosíntesis comienza el ciclo de la biomasa, momento en el que la planta absorbe el 𝐶𝑂2 que en reacción con el agua y la luz solar produce hidratos de carbono que forman los componentes básicos de la biomasa [6]. Posteriormente, una vez se tala el árbol como materia prima para producir papel, muebles, etc. se generan residuos como astillas y serrín que son aprovechados como combustibles de biomasa. Esta materia orgánica suele ser heterogénea [7]. El ciclo de la biomasa varía según su origen, pudiendo estar en 1 año para las plantas que se cosechan cada año, hasta 20 años para el caso de los árboles. En la siguiente figura tomada de la web Hogarsense [8] se representa el mencionado ciclo de la biomasa: D El alma se tiñe con el color de sus pensamientos. - Marco Aurelio - Viabilidad de planta de biomasa para el proceso de fabricación en industria agroalimentaria 9 Figura 2-1. Ciclo de la biomasa. El ser humano ha explotado la biomasa desde el inicio de los tiempos, quemando madera para calentarse, cocinar, o incluso comiendo plantas. Sin embargo, en el último siglo se han explotado recursos no renovables como el carbón o el petróleo, que son biomasa que al cabo de varios millones de años se convierten en combustibles fósiles. Lamentablemente el empleo de estos combustibles emite 𝐶𝑂2 a la atmósfera que contribuye al efecto invernadero, ya que ese 𝐶𝑂2 fue absorbido hace millones de años, no es una escala en la que el ser humano pueda considerar que sea renovable. Sin embargo, la quema de biomasa actual no aporta 𝐶𝑂2 a la atmósfera porque la replantación de la biomasa cosechada garantiza que se absorba de nuevo y se cierre el ciclo [6]. Tiene diferentes ventajas, siendo la principal el hecho de liberar en su combustión aproximadamente la misma cantidad (o menos) de 𝐶𝑂2 que el que ha sido absorbido por la planta durante su crecimiento. Esto significa que las emisiones netas de 𝐶𝑂2 emitidas a la atmósfera se consideran nulas [9]. El empleo de la biomasa como recurso energético tiene otras muchas ventajas, como son las siguientes [9]: 1. Aprovechamiento de residuos agrícolas, industriales y urbanos. 2. Limpieza de bosques reduciendo el riesgo de incendios forestales y de plagas de insectos. 3. Disminución de las emisiones de sulfuros 𝑆𝑂2 ni de dióxidos de nitrógeno 𝑁𝑂𝑋, responsables de la lluvia ácida. Emisiones reducidas de CO y HC. 4. Las cenizas generadas en la combustión pueden ser empleadas para la producción de abono ecológico aportando minerales. 5. Tiene carácter local (< 150 km) por lo que se evitan largos desplazamientos del combustible, como sí ocurre con los fósiles. 6. Reducción de peligros derivados del escape de gases tóxicos y combustibles. 7. Se reduce la dependencia energética del exterior, evitando fluctuaciones en los precios de combustibles importados debidos a conflictos externos. 8. Mejora socioeconómica de las áreas rurales. Viabilidad de una instalación de biomasa 16 16 Figura 2-9. Tipos de astilla. La elección del tamaño de astilla se justifica en función del precio de cada una. Según datos facilitados por Termosun, los precios actuales a fecha de octubre de 2023 son los siguientes: • G100 → 60-70 €/Tm + transporte • G50 → 120-130 €/Tm + transporte La principal diferencia técnica entre un tipo de astilla y otro es el porcentaje de humedad, y por tanto su poder calorífico inferior. La relación que existe entre la humedad y el PCI puede estimarse, según datos facilitados por Termosun, en una pérdida de PCI de 500 kcal/kg cada aumento del 10 % de humedad. Esta relación se guarda siempre que el porcentaje de ceniza sea menos al 3 %. Se muestra a continuación una tabla comparativa para seleccionar el tamaño más rentable: Tabla 3. Comparativa de precios astilla G50 y G100. Tamaño Humedad PCI (kcal/kg) PCI (kWh/kg) Precio (€/Tm) Precio (€/MWh) G50 30 % 3.000 3,49 125 35,82 G100 50 % 2.000 2,33 65 27,90 Teniendo en cuenta el consumo anual calculado, el ahorro conseguido al emplear astilla G100 es de: ∆= (35,82 −27,90) €/𝑀𝑊ℎ × 4,45 𝑀𝑊 ×342 𝑑í𝑎𝑠 ×24 ℎ/𝑑í𝑎 = 289.283 €/𝑎ñ𝑜 2.3.1 Aprovechamiento de subproductos Tal y como se expone en el primer apartado de este documento, uno de los objetivos marcados para este proyecto es el uso de uno de los subproductos que se generan en la fábrica, concretamente el salvado de trigo. Se conoce como salvado de trigo a la cáscara que protege el grano de trigo. Puede verse con mayor claridad en la siguiente figura [19]: Figura 2-10. Estructura del grano de trigo. Viabilidad de planta de biomasa para el proceso de fabricación en industria agroalimentaria 17 Éste se genera en la sección de semolería, donde el trigo se limpia, se le quita la cáscara, y se muele hasta obtener la sémola que posteriormente, mezclada con agua y tras un proceso de elaboración, se convertirá en la pasta alimenticia comúnmente conocida. En el pasado año 2022, semolería limpió 99.369.677 kg de trigo sucio, generando un total de 22.988.152 kg de salvado. El precio de venta fue de 280 €/Tm. Según la ficha técnica del salvado de trigo duro que dispone la empresa, la humedad del salvado es del 14 %. Con este dato, y con la experiencia del colaborador Termosun, se estima el PCI en 4.000 kcal/kg. Esto supone el doble que la astilla G100. Tabla 4. Comparativa de precios entre astilla y salvado. Combustible Humedad PCI (kcal/kg) PCI (kWh/kg) Precio (€/Tm) Precio (€/MWh) G100 50 % 2.000 2,33 65 27,90 Salvado 14 % 4.000 4,65 280 60,22 Sin embargo, debido a que el precio (€/MWh) es 2,15 veces mayor que el de la astilla, se concluye que no es rentable aprovechar el salvado para su combustión, sino que se le saca más provecho con su venta. Aunque técnicamente la caldera podría quemar salvado ante un eventual problema en el suministro de astilla, habría que reconfigurar el sistema de alimentación para adaptarlo a este producto. 2.4 Cálculos del consumo Habiendo seleccionado ya el combustible a emplear, astilla G100, y conociendo el PCI de este, 2,33 kWh/kg, se puede estimar la cantidad de astilla y energía necesaria: 𝐶𝑜𝑚𝑏𝑢𝑠𝑡𝑖𝑏𝑙𝑒 𝑎𝑛𝑢𝑎𝑙 = 4.500 𝑘𝑊 ×342 𝑑í𝑎𝑠 ×24 ℎ/𝑑í𝑎 2,33 𝑘𝑊ℎ/𝑘𝑔 =15.852.360,52 𝑘𝑔 ≅15.853 𝑇𝑚 En términos de energía se necesitan 36.936 MWh de astilla. Si bien el consumo real será algo menor, ya que en el cálculo anterior se ha considerado que la caldera trabaja a máxima potencia, la diferencia es despreciable y de esta manera se obtiene un dato más conservador. El cálculo más realista de la energía de biomasa necesaria sería como se muestra a continuación: Tabla 5. Cálculo de energía de biomasa consumida. GNL Biomasa Rendimiento caldera 0,9 0,85 Energía consumida 34.487 MWh 34.487 × 0,9 0,85 =36.516 𝑀𝑊ℎ 2.5 Diagrama de flujo de la instalación Para entender mejor cómo funciona una caldera de biomasa, el día 12 de septiembre del presente año se organiza una visita con la colaboración de Veolia Servicios Lecam a las obras situadas en las instalaciones de COVAP, en Pozoblanco. En ese caso, la necesidad del proceso es de vapor saturado a 215 ºC y 16 bar de presión. Para ello, se han instalado dos calderas de vapor de 10 MW de potencia cada una, alimentadas por astilla. A continuación, se representa el diagrama de flujo de esta instalación, con la modificación de que para Viabilidad de una instalación de biomasa 18 18 el caso de estudio de este proyecto la caldera es de agua sobrecalentada en lugar de vapor saturado. Figura 2-11. Diagrama de flujo de una caldera de biomasa. Hay que puntualizar que el recuperador de humos o economizador, según el fabricante de la caldera, puede situarse también a la salida de los filtros de mangas. 2.6 Equipos auxiliares A continuación, se muestran las imágenes reales de la instalación mencionada anteriormente que Veolia está llevando a cabo en COVAP con el objetivo de ilustrar al lector los equipos que aparecen en el diagrama de bloques de la figura 2-11. • Astilla: se almacena en tres módulos de tipo “top loader”, donde un rastrillo va empujando la astilla hacia la cinta de palas de manera automática. Se puede ver en proceso de ejecución en la siguiente figura: Figura 2-12. Almacén de astilla top loader. (Cortesía de Veolia) Viabilidad de planta de biomasa para el proceso de fabricación en industria agroalimentaria 19 Se representa a continuación el flujo que sigue la astilla desde la descarga hasta la caldera: Figura 2-13. Esquema toploader. (Cortesía de Termosun) • Caldera: como ya se ha mencionado anteriormente, en este caso la caldera es de vapor saturado. Hay dos unidades iguales, y son alimentadas de astilla mediante un tornillo sinfín. En la parte inferior de la caldera se generan cenizas gruesas. Se muestra en la siguiente figura: Figura 2-14. Calderas y sistema de alimentación de astilla. (Cortesía de Veolia) Como se ha mencionado anteriormente, estas calderas son de vapor saturado. Por tanto, para ilustrar de manera más fidedigna la caldera de agua sobrecalentada que se instalaría para este proyecto se muestra a continuación una imagen y un esquema cedidos por Termosun. Viabilidad de una instalación de biomasa 20 20 Figura 2-15. Caldera tipo Vertigo del fabricante Binder. (Cortesía de Termosun) Figura 2-16. Corte caldera tipo Vertigo del fabricante Binder. (Cortesía de Termosun) Tabla 6. Descripción de las zonas señaladas en la caldera. A Zona de aire primario B Parrilla móvil (sistema de combustión) C Zona de aire secundario (step combustión) D Primera cámara deflectora E Limpieza de HV F Intercambiador seguridad de la cámara combustión G Entrada gases intercambiador 1 H Intercambiador de calor 1 I Depósito cenizas con sinfín J Intercambiador de calor de seguridad del intercambiador K Intercambiador de calor 2 L Puerta acceso a intercambiador de calor Viabilidad de planta de biomasa para el proceso de fabricación en industria agroalimentaria 21 En esta caldera la peculiaridad reside en que el intercambiador de calor pirotubular está en posición vertical en lugar de horizontal, lo que facilita la retirada de cenizas evitando depósitos en el interior de los tubos. Así se consigue alargar los intervalos de mantenimiento. Para el caso de estudio, una caldera de 6 MW de potencia tendría las medidas siguientes: Tabla 7. Medidas de una caldera Vertigo marca Binder de 6 MW. (Cortesía de Termosun) Alto (mm) Largo (mm) Ancho (mm) 8.630 7.610 5.560 • Intercambiador: es el equipo donde se produce la transferencia de calor entre los gases calientes que salen de la caldera y el agua caliente, dando como resultado vapor saturado. Este equipo está situado sobre la caldera y puede observarse en color negro en la figura 3-6. • Recuperador de humos: en este equipo se consigue mejorar la eficiencia global de la instalación, ganando aproximadamente 10 ºC de temperatura en el agua caliente que retorna del proceso para el caso del vapor. El funcionamiento es muy sencillo, no es más que un intercambiador de calor en el que los gases a la salida del intercambiador transfieren energía al agua de retorno. De esta manera se consigue que el agua caliente ingrese en el intercambiador a 105 ºC en lugar de 95 ºC. Se muestra la imagen en la siguiente figura: Figura 2-17. Recuperador de humos. (Cortesía de Veolia) Además del recuperador de humos mencionado o economizador, Binder cuenta con dos economizadores adicionales que tienen funciones diferentes pero el mismo fin, aumentar el rendimiento global de la instalación. Viabilidad de una instalación de biomasa 22 22 • Economizador LUVO: es un intercambiador de los gases de combustión con el aire de combustión, consigue precalentar el aire que se introduce en la cámara de combustión • Economizador LUWA: es un intercambiador del agua caliente del circuito de refrigeración del hogar de la caldera con el aire de combustión, consigue igualmente precalentar el aire que se introduce en la cámara de combustión. Además, cumple la función de disipar la energía almacenada en el circuito de refrigeración en forma de calor cerrando así el ciclo de enfriamiento del hogar. • Acumulador de agua condensada: en el retorno del vapor saturado enviado al proceso, se tiene agua condensada que es almacenada en un depósito que hace las funciones de acumulador. Ver figura abajo: Figura 2-18. Acumulador de agua condensada. (Cortesía de Veolia) • Multiciclón: en este equipo se decantan las cenizas gruesas. Precede a los filtros de mangas. Figura 2-19. Multiciclón. (Cortesía de Veolia) Viabilidad de planta de biomasa para el proceso de fabricación en industria agroalimentaria 23 • Filtro de mangas: los gases a la salida del multiciclón son monitorizados, y si su temperatura está en un rango determinado, pasan a los filtros de mangas donde se retienen las cenizas finas. En el caso de que la temperatura sea menor o mayor del rango establecido, los gases se reconducen con un bypass para proteger los filtros de mangas. En general, los filtros pueden aguantar picos de hasta 260 ºC y suelen trabajar bien a temperaturas constantes entorno a los 180 ºC. Figura 2-20. Filtros de mangas. (Cortesía de Veolia) • Chimenea: una vez los gases salen del filtro de mangas, son impulsados por unos soplantes hasta las chimeneas, equipo a través del cual los gases de combustión son expulsados a la atmósfera. Figura 2-21. Soplantes. (Cortesía de Veolia) Viabilidad de una instalación de biomasa 24 24 Figura 2-22. Chimenea. (Cortesía de Veolia) 2.7 Emplazamiento Uno de los aspectos claves de esta propuesta es plantear si existe un espacio disponible dentro del recinto de la fábrica para ubicar las instalaciones de biomasa. Sin ser objeto de este trabajo entrar en el detalle del diseño y dimensionamiento de los equipos auxiliares, se presenta a continuación una propuesta de ubicación y distribución general. Teniendo en cuenta que la potencia instalada que se ha calculado para la generación de ASC es de 4,5 MW, según datos obtenidos tanto de Veolia como de Termosun, coinciden en que la superficie necesaria para los equipos está en torno a los 500 m2, y otros 500 m2 para la superficie de almacenamiento. En total, suman 1.000 m2. En la siguiente figura tomada de la web Calcmaps.com se muestra la imagen del recinto propuesto, con medidas de 32 metros de ancho y 60 metros de largo, un total de 1.920 m2. Figura 2-23. Área disponible. Viabilidad de planta de biomasa para el proceso de fabricación en industria agroalimentaria 25 Aunque el área sea el doble de la requerida, es necesaria una zona para que los camiones puedan hacer la operación de descarga con las maniobras necesarias. Esta zona debe tener al menos 30 metros de largo y 30 de ancho, que es justamente la mitad del solar. Por tanto, las medidas son perfectas para el propósito. En la siguiente figura esta área tiene color marrón, y una línea divisoria roja marca la otra mitad del solar donde se van a ubicar edificio, almacenamiento, y equipos. Además, se marca el flujo de entrada y descarga de camiones con flechas amarillas. Los tres almacenamientos de tipo top-loader deben tener unas dimensiones de 6x20 metros cada uno, en total 18 metros de ancho y 20 de largo. Esto supone que ocupa algo más de la mitad en el lado ancho del solar y 2/3 de la mitad en el lado largo. Está representado en la siguiente figura con líneas naranjas. La zona que queda libre de unos 660 m2 es suficiente para ubicar el edificio que alberga la caldera que tiene de base 7,6 x 5,5 m2 aproximadamente según información facilitada por Termosun, así como transportadores redlers, economizadores, etc. Se dibuja el perímetro en color negro. Por último, se presenta una circunferencia verde que representa la chimenea fuera del edificio de la caldera. Figura 2-24. Distribución del espacio propuesto. Para visualizar mejor los equipos del interior de la nave de la caldera, se muestra un diseño 3D ofrecido por Termosun de una caldera vertical tipo Vertigo, por lo que la instalación real en el caso de estudio sería muy similar. Figura 2-25. Diseño 3D caldera vertical Binder. (Cortesía de Termosun) Análisis de emisiones a la atmósfera 32 32 cantidad de 𝐶𝑂2 emitido a la atmósfera supone un beneficio fiscal muy importante. Sin embargo, no es el caso de esta empresa. Aun así, este dato es muy positivo para mejorar la imagen corporativa como compañía que apuesta firmemente por la descarbonización, digno de ser publicado en los diferentes medios. En la siguiente figura se representa la comparativa del ciclo del carbono que hace posible esta disminución en las emisiones de GEI [24]: Figura 4-3. Ciclo del carbono. 33 5 ANÁLISIS ECONÓMICO legados a este punto del business case o caso de negocio, en el que ya se ha explicado la situación actual, las principales desventajas del uso de GNL, y se ha planteado el nuevo escenario en el que se propone quemar astilla de madera forestal de tamaño G100 en una caldera de biomasa de 6 MW, se aborda la parte final correspondiente al análisis económico de viabilidad del proyecto. Este análisis económico pasa por calcular y estimar cómo va a afectar a la cuenta de resultados la inversión propuesta, obteniendo el payback de la inversión [25]. Para saber cómo va a afectar la situación propuesta a la cuenta de resultados, se tiene que conocer qué diferencia existe en el gasto de combustible, así como en los costes de mantenimiento y operación entre las calderas de GNL y la de biomasa. En combustibles el gasto será menor, pero en mantenimiento y operación el gasto será mayor, debido a que como se ha visto anteriormente se requiere mano de obra constante para la operación de la caldera. En este estudio, la inversión no traerá consigo unos ingresos futuros, sino que reducirá el gasto, es decir, habrá ahorros. Estos ahorros serán principalmente en la cuenta de combustibles y, además, deben ser superiores al aumento del gasto por mantenimiento y operación. Por tanto, la cuenta de resultados y los flujos de caja no se pueden calcular como en un estudio económico habitual en el que se analiza la viabilidad de un negocio, ya que en este caso no existen las ventas ni por tanto los ingresos. Lo que se va a calcular es cómo este proyecto va a afectar a la cuenta de resultados de la empresa, en qué puntos va a impactar y si el resultado es favorable o no. Por otro lado, es importante destacar que la empresa fue adquirida por un fondo inversor hace cuatro años aproximadamente y que, según su modelo de negocio, no tardará en vender de nuevo la empresa. Esto hace que el payback sea clave en este proyecto, el plazo en el que se recupera la inversión debe ser razonable para que el proyecto resulte atractivo. 5.1 Combustible, costes de operación y mantenimiento Para el estudio económico, es importante tomar un valor del combustible actual, GNL, que sea representativo y lo más realista posible, evitando picos puntuales que desvirtúen los cálculos. Sin embargo, es difícil predecir su valor futuro. Por un lado, se tiene que el precio medio del MWh en el año 2022 al que la empresa pagó el gas fue de 87 €. En 2023, el coste medio es de 93 €/MWh. Sin embargo, según datos extraídos de la web del Mercado Ibérico del Gas (MIBGAS), el coste medio del gas en lo que va de año 2023 es de 38,88 €/MWh. Esto se debe a que los precios se negocian el año anterior con los valores previstos a futuro. En la siguiente gráfica de elaboración propia con datos extraídos de la web mencionada [26], puede verse la evolución descendente del precio ponderado de todas las operaciones de la sesión de negociación en el PVB o punto virtual de balance, este punto, según el BOE [27], es un punto virtual de intercambio de la red de transporte donde los usuarios pueden transferir la titularidad del gas. L El tiempo es como un río que arrastra rápidamente todo lo que nace. - Marco Aurelio - Análisis económico 34 34 Figura 5-1. Evolución del precio del GNL en 2023. La notable diferencia del precio medio en 2022 y 2023 hace que se vuelva más complicado estimar el valor futuro. Si se mira atrás, puede verse cómo incluso antes de comenzar el conflicto en Ucrania ya se produjo una subida del precio del gas del 361 %, pasando de 10,25 € en 2020 a 47,31 € en 2021 [28]. En la siguiente gráfica se representa la evolución del precio del gas entre los años 2016 y 2021 [29]. Figura 5-2. Evolución del precio del gas (2016-2021). Puede concluirse de este gráfico que el precio del gas fue estable en gran medida desde 2016 a mediados de 2019, salvando algunos picos puntuales, y en 2020, tras una acusada bajada hasta 4,32 €/MWh, el precio se disparó sin control hasta los 183 €/MWh a finales de 2021. Posteriormente, en el pasado año 2022 y lo que va de año 2023, el gráfico de evolución es el que sigue [30]: 0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00 €/MWh Fecha MIBGAS PVB Average Price Index Day-Ahead Series1 Lineal (Series1) Viabilidad de planta de biomasa para el proceso de fabricación en industria agroalimentaria 35 Figura 5-3. Variación del precio (€/MWh) del gas en el mercado holandés TTF. Se alcanzaron picos de 292 €/MWh en la segunda mitad del año 2022. Se puede concluir por tanto que el precio del gas es muy volátil y sensible a conflictos entre diferentes países a nivel mundial. Por último, una estimación del valor futuro extraída también de la web de MIBGAS [26]: Figura 5-4. Evolución futura de precios del gas. El índice de precios del Mibgas es muy semejante al de referencia europeo TTF, y es este último sobre el que la empresa negocia el contrato con la suministradora. Con todo lo visto, y teniendo en cuenta que lo más conservador es considerar el precio más bajo previsible, dado que cuanto más bajo sea menor diferencia habrá con el precio de la astilla y menos ahorro habrá. Se toma el precio del MWh para los años sucesivos en 55 €, a lo que hay que sumar aproximadamente 4 €/MWh del transporte, quedando un valor de 59 €/MWh. Visto el precio del gas, hay que tomar un valor de manera análoga para la astilla. Del apartado 2.4 se tiene que Análisis económico 36 36 el precio de la astilla G100 (50 % de humedad) es de 40 €/MWh, según datos facilitados por Termosun. Respecto al mantenimiento y operación, se vio anteriormente que las descargas de cisternas de gas tenían un coste anual de 6.591 € para la empresa, que al igual que los costes de mantenimiento y operación de las calderas, son despreciables. Sin embargo, como ya se ha visto apartados atrás, la operación de una caldera de biomasa requiere mano de obra permanente, al menos 1 operario en cada turno, con lo que se tienen 5 operarios en total. Si se estima el coste en 38.000 €/operario, en total suma 190.000 €. Teniendo en cuenta que el consumo anual en la caldera de 6 MW propuesta se estima en 49.248 MWh, el coste de operación es de 3,85 €/MWh. Se suma 0,50 €/MWh más por el mantenimiento, quedando un total de 4,35 €/MWh. Además, con el objetivo de garantizar el suministro durante todo el año, se contempla subcontratar tanto el suministro como el mantenimiento y operación con una empresa de servicios. De esta manera, tanto el suministro como el precio estarán garantizados al amparo de un contrato firmado entre las partes. Estas empresas garantizan el suministro gracias a que una rama de su negocio es precisamente la producción de biomasa desde el origen. A la luz de los cálculos anteriores, el precio por MWh óptimo sería de 44,35 €/MWh. En la siguiente tabla se presenta el resumen de los datos anteriores que se usarán en cálculos posteriores: Tabla 9. Coste del combustible estimado en el estudio económico. Combustible €/MWh GNL 59 Astilla 44,35 Hay que contemplar también el coste en electricidad que tienen las enfriadoras de aire-agua, donde el dato del coste de la electricidad ha sido obtenido de la página web omip (Power Spain Base Load - Q1-24) [31]: Tabla 10. Coste de la electricidad consumida por las enfriadoras de aire-agua. Equipo Consumo anual (MWh) Coste (€/MWh) Coste anual (€) Enfriadoras aire-agua 4.104 120 492.480 El coste en mantenimiento de estas máquinas, unos 30.000 € al año también se asume despreciable debido al orden de magnitud del coste de la energía. Tabla 11. Cálculo de ahorros anuales con biomasa. Situación actual Situación propuesta Energía consumida ASC (MWh) 34.487 36.516 Energía consumida frío (MWh) 4.104 12.312 Coste (€) 2.527.213 2.165.522 Ahorro anual (€) 361.691 Analizando estos resultados, se ve que al generar frío con la enfriadora por absorción el coste es de 546.037 €, frente a los 492.480 € que cuesta actualmente consumiendo electricidad. Esto hace que se desestime la opción de generar frío aportando calor generado en la caldera de biomasa, por lo que la caldera finalmente será de 5 MW. 4,5 MW necesarios más un pequeño margen para absorber ampliaciones de líneas de fabricación en el corto plazo. Queda por tanto un ahorro anual de 415.248 €, habiendo sido conservadores tanto en el rendimiento de la Viabilidad de planta de biomasa para el proceso de fabricación en industria agroalimentaria 37 caldera, como en los precios del GNL y la astilla. 5.2 Inversión En este punto es muy importante tener en cuenta todas las partidas necesarias del proyecto para evitar desviaciones sobre el presupuesto que se apruebe para acometer la instalación. Para ello, se cuenta con dos ofertas alternativas que, si bien la potencia ofertada no es la misma que la obtenida en este estudio, se puede hacer una aproximación bastante certera. Ambas ofertas han sido preparadas para la fábrica donde se propone el proyecto. A continuación, se relacionan todas las partidas que se estiman necesarias y posteriormente se calcula en una tabla el valor total de la inversión: • Caldera de agua sobrecalentada de 5,0 MW a 125ºC de trabajo ➢ Parrilla móvil quemador ➢ Cámara de combustión de tipo vertical con alimentador por sinfín ➢ Doble intercambiador vertical de calor con limpieza automática ➢ Ventiladores de circuito primario, secundario, extracción de humos y de recirculación ➢ Conductos de aire primario, secundario y recirculación (con válvulas) • Multiciclón con aislamientos • Economizador con limpieza neumática • Sistemas de recuperación de calor tipo Luvo y Luwa • Filtro de mangas ➢ Filtro-Jet Mangas con válvula bypass, conductos de conexionado, rotativas de descarga, calefactor, escalera y barandillas ➢ Aislamiento de filtro y sinfín de cenizas hasta sistema centralizado • Chimenea con interior de acero inoxidable • Aislamientos y calorifugados de los conductos. • Conexión a sistema SCADA • Estructuras, pasarelas y plataformas ➢ Estructuras de suportación de conductos y equipos suministrados ➢ Pasarelas y plataformas • Sinfines de extracción de cenizas, válvulas rotativas de descarga: HC, IC ➢ Contenedor 1.250 L • Cuadro eléctrico y control lambda del O2 basado en PLC • Válvulas de seguridad (Tmax=150 ºC) • Conjunto de 2 topladers con volumen total 750 m3 • Transportadores • Sistema de criba y tambor magnético • Compresor de aire comprimido para limpieza automática de los tubos del intercambiador vertical • Caudal 20 𝑁𝑚3/ℎ, presión entre 5 y 8 bar, calidad del aire ISO 3.3.3 • Dirección de montaje mecánico y puesta en marcha ➢ Dirección de montaje mecánico y eléctrico ➢ Cables y bandejas galvanizadas tipo “rejiband” ➢ Puesta en marcha y formación de personal de operación y mantenimiento Aparte de todos estos elementos que conforman la instalación de biomasa, se necesita: • Obra civil ➢ Construcción de la nave que albergará la instalación ➢ Acometidas de agua de red, agua tratada, circuito ASC, circuito ACS, electricidad • Sustitución del actual depósito de GNL de 52 Tm por uno de 10 Tm Análisis económico 38 38 Descripción Precio (€) Caldera y resto de equipos periféricos (incluida instalación) 3.150.000 Obra civil 250.000 Sustitución depósito GNL - Total 3.400.000 Donde se ha supuesto que la venta del depósito actual equivale a la compra del depósito pequeño, incluidos trabajos de desmontaje y montaje. 5.3 Análisis financiero Como se avanzaba en la introducción de este apartado, la inversión en este proyecto no se abre un nuevo negocio dentro de la empresa que genere nuevas ventas y por tanto aumente los ingresos, por lo que no se puede particularizar una cuenta de resultados ni flujos de caja para ese negocio concreto y calcular variables como el VAN o la TIR. Sin embargo, sí se analiza cómo esta inversión se va a reflejar en los estados financieros de la empresa, así como calcular el tiempo en el que se recupera la inversión o payback. En la siguiente tabla se representa la estructura tipo de la cuenta de resultados de una empresa. Para su elaboración se han empleado los apuntes de Técnicas de Control de Gestión [32]: Tabla 12. Cuenta de resultados. CUENTA DE RESULTADOS VENTAS - GASTOS DE EXPLOTACIÓN = BENEFICIO BRUTO DE EXPLOTACIÓN (BAAIT) - AMORTIZACIONES = BENEFICIO ANTES DE INTERESES E IMPUESTOS (BAIT) - GASTOS FINANCIEROS = BENEFICIO ANTES DE IMPUESTOS (BAT) - IMPUESTOS BENEFICIO NETO (BDI) Ya que el proyecto repercute en una disminución del gasto en combustible, el coste de transformación del producto asociado a la energía será menor, por tanto, la segunda fila de la cuenta de resultados “Gastos de explotación” será menor, aumentando así el beneficio bruto de explotación. Por otro lado, los gastos de estructura serán mayores debido al personal necesario para operar la planta, bien sean en plantilla de la empresa o servicio subcontratado. Viabilidad de planta de biomasa para el proceso de fabricación en industria agroalimentaria 39 Por último, el beneficio antes de amortizaciones, intereses y tasas, o EBITDA, se verá incrementado en 415.248 €, que es el ahorro calculado anteriormente frente a la situación actual, es decir, el balance del ahorro en energía es mucho mayor que el sobre coste en mano de obra. Las amortizaciones pueden calcularse sabiendo que el coeficiente lineal máximo para este tipo de instalaciones es del 7 %, es decir, 14 años y 4 meses, y que el periodo máximo permitido es 30 años [33]. Para decidir el plazo más adecuado, se cuenta con la información del fabricante BINDER que informa de una vida útil de la caldera de 20 años. Tabla 13. Cálculo de amortización. BASE AMORTIZABLE VIDA ÚTIL CUOTA ANUAL COEFICIENTE 3.400.000 € 20 años 3.400.000 20 =170.000 € 5 % Por tanto, el beneficio antes de intereses e impuestos incrementará 415.248 € − 170.000 € = 245.248 € Finalizando el estudio de la cuenta de resultados, para un impuesto de sociedades del 25 %, el beneficio neto de la empresa aumentará cada año en 183.936 € aproximadamente, siempre y cuando se cumplan las hipótesis planteadas. Con estos datos, se puede calcular el payback como sigue: 3.400.000 € 183.936 € + 170.000 € = 9,6 𝑎ñ𝑜𝑠 El plazo de recuperación es algo elevado, por lo que se hace una comparativa aprovechando el coeficiente lineal máximo de amortización permitido para de esta manera reducir el BAIT y pagar por tanto menos impuestos. Tabla 14. Cálculo del payback. Efectivamente el tiempo de recuperación de la inversión se ve reducido al emplear el coeficiente del 7 %, por lo que se decide amortizar en 14 años y 3 meses. Hay que hacer hincapié en que estos cálculos son conservadores, ya que se está considerando que el precio del gas se mantiene estable a lo largo de los años, y visto el análisis anterior, esto dista de la realidad. De hecho, es previsible que con los conflictos bélicos actuales en Europa del este y Oriente próximo el precio del GNL vuelva a tener picos como los vividos en los años 2021 y 2022. En el escenario de un aumento del precio del gas, la consecuencia directa sobre la inversión sería que el ahorro de combustible sería mayor y por tanto el payback se acortaría en gran medida. Por el lado del precio de la astilla, como se ha comentado es precio cerrado que se acuerda en contrato y tan sólo es revisable por subidas de IPC, y al ser suministrado directamente por productores, sin intermediarios, se tiene garantía de que no habrá cambios inesperados en su precio durante los 15 años de contrato (suele ser la duración habitual para estos contratos de suministro y servicio de operación y mantenimiento). Se muestra a continuación un gráfico de evolución de precios en el que se observan las pequeñas fluctuaciones en su precio: Análisis económico 40 40 Figura 5-5. Evolución precio de astilla G30 granel [12]. 5.4 Subvenciones Es importante conocer las ayudas a las que la empresa puede optar al llevar a cabo esta inversión. Concretamente, existe un paquete de ayudas de inversión pública de 3.100 millones de euros, aprobado por el Consejo de Ministros el 27 de diciembre de 2022, denominado Proyecto Estratégico para la Recuperación y Transformación Económica (PERTE) de descarbonización industrial. En la siguiente tabla extraída de la memoria descriptiva [34], puede verse el reparto de la inversión prevista, así como la inversión privada esperada: Figura 5-6. Presupuesto e impacto esperado del PERTE. Concretamente en la línea de actuación integral del PERTE Descarbonización Industrial, que está orientada a la descarbonización de la industria manufacturera (el caso de la empresa en estudio), las ayudas en forma de subvención suman 800 millones de euros. Viabilidad de planta de biomasa para el proceso de fabricación en industria agroalimentaria 41 Este proyecto estratégico se enmarca en la Estrategia de Descarbonización a Largo Plazo 2050, que tiene por objetivo alcanzar en el año 2050 cero emisiones netas de gases de efecto invernadero (GEI), cumpliendo con el Acuerdo de París, firmado a finales de 2015 dentro de la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático (COP21). Leyendo la memoria citada, puede verse que los proyectos de descarbonización como el presentado en este documento son atractivos para el Ministerio ya que, según datos extraídos del mencionado documento, la industria manufacturera fue responsable del 21 % del consumo final de combustibles fósiles y del 22 % del total de las emisiones de GEI en el año 2019. Es por este motivo que el Gobierno de España está especialmente interesado en reducir las emisiones de GEI en este sector. En esta línea, se concreta aún más sobre las necesidades de la industria de alimentación y bebidas, indicando que los procesos utilizan vapor o calor seco a temperaturas inferiores a 130 ºC y que, además, esta industria se caracteriza por una elevada disponibilidad de biomasa de la producción agrícola de la que provienen sus materias primas. Por eso, concluye, la sustitución de combustibles fósiles (en el caso de estudio, GNL) por biomasa es, en muchas ocasiones, la mejor opción de descarbonización [34]. Se indica también en la etiqueta 024 del epígrafe 12.1 de la memoria descriptiva del PERTE, que los proyectos para mejorar la eficiencia energética en el sector industrial, cuyo objetivo sea reducir al menos un 30 % de las emisiones directas e indirectas de GEI en comparación con la situación anterior, el coeficiente climático asociado será del 100 %. En el caso de estudio, la reducción de 𝐶𝑂2 estimado es de más de 6.365 toneladas, por encima del 90 % de reducción respecto a la situación actual. Es de esperar que este proyecto sea acogido con entusiasmo por la administración y se cree factible la obtención de subvención, que según la siguiente tabla puede llegar al 40 % del importe total de la inversión [35]: Figura 5-7. Intensidades brutas máximas en forma de subvención [35]. Esto haría que el payback de la inversión se redujese notablemente hasta 6,4 años. Haciendo el proyecto mucho más atractivo para la propiedad. Tabla 15. Payback considerando la obtención de subvención. Dada la gran importancia que tiene la obtención de la máxima subvención íntegra, se aconseja contratar a una consultoría reputada para la supervisión y asesoramiento de todo el proceso para así tener mayores garantías de que la administración concederá la ayuda máxima.