Estudio analiza el potencial de la biomasa de yuca, la energía solar y las baterías en comunidades aisladas de la Amazonía

Las comunidades aisladas de la Amazonía dependen mayoritariamente de generadores diésel para el suministro de electricidad, lo que se traduce en elevados costos operativos, dificultades logísticas y emisiones de gases de efecto invernadero. Un estudio publicado en la revista Energy for Sustainable Development investigó una alternativa basada en una microrred híbrida compuesta por generación fotovoltaica, biomasa procedente de residuos de yuca y almacenamiento en baterías.

Los investigadores concluyeron que la configuración propuesta fue capaz de cubrir prácticamente toda la demanda eléctrica de la comunidad analizada y alcanzó un costo nivelado de la energía (LCOE) de 0,33 reales/kWh, significativamente inferior a los 1,92 reales/kWh del sistema actualmente abastecido exclusivamente con diésel.

Según el estudio, la biomasa actúa como fuente de generación de base, mientras que los paneles fotovoltaicos y las baterías reducen los costos operativos y compensan la variabilidad de la generación solar, suavizando las oscilaciones de la carga eléctrica. Los autores también realizaron análisis de sensibilidad que indicaron la resiliencia del sistema incluso ante aumentos de la demanda, variaciones en los datos meteorológicos y una reducción de la disponibilidad de biomasa.

Biomasa como base de la generación

El trabajo partió de la premisa de que los residuos del cultivo de la yuca representan un recurso energético abundante y poco aprovechado en la Amazonía.

Los autores destacan que aproximadamente el 38 % de la materia seca de la yuca —compuesta por las partes aéreas de la planta y las coronas de las raíces desechadas durante la cosecha— puede utilizarse para generar energía. Se consideró que la biomasa estaría disponible mediante un sistema de recolección, secado al aire libre durante el periodo de cosecha y almacenamiento bajo techo para garantizar el suministro durante todo el año.

Aunque existen pocos estudios sobre el aprovechamiento energético de estos residuos, los investigadores adoptaron parámetros técnicos y económicos de centrales alimentadas con bagazo de caña de azúcar como hipótesis conservadora, con el argumento de que los residuos de yuca tienen actualmente un costo de oportunidad prácticamente nulo en las comunidades amazónicas.

La conversión energética se modeló mediante combustión directa en una caldera de parrilla y un ciclo de vapor, con una eficiencia térmica global del 22 %, una tecnología considerada más sencilla de operar y mantener en localidades remotas que los sistemas basados en gasificación.

El estudio utilizó el software HOMER Pro para realizar la optimización técnico-económica de la microrred.

Como caso de estudio se seleccionó el municipio de Alvarães, en Amazonas, considerado representativo de los sistemas aislados de la región a partir de datos del Portal de Seguimiento de los Sistemas Aislados (PASI) de la Empresa de Investigación Energética (EPE). El municipio tiene una capacidad instalada de 3,87 MW y actualmente se abastece mediante generación diésel.

Como no existen mediciones horarias de carga para la localidad, los investigadores elaboraron un perfil sintético anual de demanda con resolución horaria —8.760 horas—, mediante una metodología desarrollada por la EPE. El perfil se basó en curvas de carga de un sistema aislado similar, posteriormente ajustadas para reproducir los valores medios mensuales y los picos reales de demanda observados en Alvarães.

Para estimar la disponibilidad de biomasa se utilizaron datos de la Encuesta Agrícola Municipal (PAM) del IBGE, que permitieron identificar la yuca como el cultivo más adecuado debido a su amplia distribución regional y a la regularidad de su producción. La información sobre la estacionalidad de la cosecha se obtuvo de la CEAGESP.

El sistema modelado incluyó un generador de biomasa, módulos fotovoltaicos, un banco de baterías y un inversor bidireccional. HOMER Pro simuló 9.422 configuraciones posibles y realizó simulaciones horarias a lo largo de un año para encontrar la combinación con el menor costo presente neto (NPC) y el menor LCOE, manteniendo un límite máximo de déficit de cobertura de la carga del 1 %.

La configuración considerada óptima por el modelo estuvo compuesta por una central de biomasa de 1,1 MW, un sistema fotovoltaico de 600 kW, un banco de baterías con una capacidad de 430 kWh y un convertidor bidireccional de 470 kW, además de mantener un generador diésel únicamente como fuente de respaldo. Según los investigadores, esta combinación permitió que la biomasa cubriera la carga de base, mientras que la generación solar redujo el consumo de combustible y las baterías almacenaron los excedentes de energía para atender la demanda durante los periodos de menor generación fotovoltaica, lo que minimizó la necesidad de poner en funcionamiento el generador diésel.

Principales resultados

La configuración optimizada prácticamente eliminó la necesidad de generación diésel y cubrió casi íntegramente la demanda de la comunidad.

Según los autores, la generación con biomasa suministró energía de manera continua para la carga de base, mientras que la energía solar redujo el consumo de combustible y las baterías absorbieron los excedentes de generación, lo que contribuyó al equilibrio operativo del sistema.

Los análisis de sensibilidad mostraron que el sistema se mantuvo económicamente competitivo incluso cuando se consideraron escenarios más exigentes, como el crecimiento de la demanda eléctrica, cambios en los datos de irradiación solar y una menor disponibilidad de biomasa.

Los investigadores afirman que estos resultados refuerzan la viabilidad técnica y económica de los sistemas híbridos para la electrificación de comunidades aisladas de la Amazonía, siempre que exista una disponibilidad sostenible de biomasa local y una infraestructura adecuada para la recolección y el almacenamiento de los residuos agrícolas.

El estudio señala, sin embargo, que todavía existen lagunas de conocimiento sobre las características de combustión de los residuos de yuca, especialmente en relación con las variedades cultivadas en la Amazonía, e indica que investigaciones experimentales adicionales podrían contribuir a perfeccionar futuros proyectos de este tipo.