Planificación de la demanda de sustratos: balance anual y superficie de cultivo

La demanda anual de sustratos se calcula «desde el final»: a partir de la potencia del cogenerador y el tiempo de funcionamiento se obtiene la cantidad de energía, de esta el volumen de metano, y del potencial de metano de cada sustrato, sus masas; solo después se añaden las pérdidas y la reserva. En un ejemplo típico para una cogeneración (CHP) con una potencia eléctrica de 500 kW, se obtienen alrededor de un millón de m³ de CH₄ al año, lo que equivale a varios miles o incluso más de diez mil toneladas de ensilado de maíz o una cantidad equivalente de otros sustratos. El siguiente cálculo tiene carácter ilustrativo; los datos propios deben basarse en análisis.

Paso 1: metano a partir de la potencia de la cogeneración (CHP)

Supuestos: potencia eléctrica de 500 kW, eficiencia eléctrica del 40 %, funcionamiento de 8 000 h/año, poder calorífico del metano de aproximadamente 10 kWh/m³ (aproximación).

• Potencia del combustible: 500 / 0,40 = 1 250 kW,
• Consumo de metano: 1 250 / 10 = 125 m³ CH₄/h,
• Anual: 125 × 8 000 = 1 000 000 m³ CH₄.

Si la eficiencia es del 38 %, la demanda aumenta aproximadamente un 5 %. Recuerde que parte de la energía se consume para necesidades propias y que una parte del biogás puede destinarse a la antorcha.

Paso 2: potencial de metano de los sustratos

Índice por tonelada de masa fresca (FM) = materia seca (MS) × sólidos volátiles (SV) × rendimiento por SV. Los valores de la tabla son ejemplos y no deben considerarse datos de referencia.

Paso 3: mezcla y masas

Supongamos que se dispone de 15 000 t de purín al año, lo que proporciona 15 000 × 13 ≈ 195 000 m³ de CH₄. Los 805 000 m³ restantes deben provenir del ensilado: 805 000 / 107 ≈ 7 500 t. Con una dosis diaria: ensilado aprox. 20,5 t/d, purín aprox. 41 t/d — estos valores son similares a los ejemplos de artículos sobre OLR y tiempo de retención hidráulica (TRH).

Paso 4: pérdidas y reserva

Las pérdidas de ensilado desde la cosecha hasta el dosificado dependen de la calidad del ensilado y la gestión del montón; en la práctica, se asume un porcentaje de varios a más de diez. Supongamos un 12 %: el ensilado debe cosecharse en 7 500 / 0,88 ≈ 8 520 t. Además, conviene planificar una reserva para una cosecha peor, por ejemplo, un 10 %, lo que da aproximadamente 9 400 t para contratar o cultivar.

Paso 5: superficie y almacenamiento

• Rendimiento de masa fresca de maíz para ensilado: por ejemplo, 45 t/ha; 9 400 / 45 ≈ 209 ha. En un año seco, el rendimiento puede disminuir en varias decenas por ciento, por lo que la misma superficie proporcionará mucho menos sustrato.
• Capacidad de los silos: con una densidad del ensilado compactado de aproximadamente 0,65–0,75 t/m³, se necesitan unos 12 500–14 500 m³ de volumen solo para el ensilado, más una reserva para la forma del montón y las maniobras de la maquinaria.

Factores de riesgo

Lista de comprobación para el planificador

1. Reúna análisis de MS, SV y potencial de los sustratos (ensayos propios de BMP o datos de referencia, considerando la variabilidad).
2. Calcule el balance en tres niveles: año medio, malo y muy malo.
3. Verifique el balance C/N y el nitrógeno amoniacal para la mezcla establecida.
4. Compruebe la capacidad de los almacenes en función de la continuidad del suministro durante 12 meses más una reserva.
5. Considere la logística: transporte, tiempo de cosecha, presión de la maquinaria.
6. Planifique la gestión del digestato (campos, balance de nitrógeno).
7. Revise el resultado con un asesor agrícola o proveedor de sustratos.

Al final, conviene comparar el resultado con los datos operativos: si durante dos años el consumo real de sustratos por MWh difiere en más de un pequeño porcentaje del plan, la causa suele ser supuestos erróneos sobre la MS o las pérdidas, y no el propio proceso de fermentación.

Calendario de suministro a lo largo del año

El balance anual no es suficiente, ya que la instalación consume el sustrato de manera uniforme, mientras que el ensilado se produce una sola vez en otoño. Por ello, se elabora un balance mensual: estado del almacén a principios de mes, consumo según la dosis diaria y posibles entregas de purín y otros materiales. Con una dosis de 20,5 t/d de ensilado, el consumo mensual es de aproximadamente 620 t; por lo tanto, durante los nueve meses entre cosechas, se necesitan alrededor de 5 600 t en el silo, y las aproximadamente 1 900 t restantes deben provenir de la cosecha actual o de la compra. La comparación mensual revela si el silo con la capacidad planificada es realmente suficiente.

Qué hacer si el resultado es insuficiente

1. Aumentar la proporción de purín u otros sustratos disponibles localmente.
2. Contratar ensilado o cereal de fuentes externas en cantidades establecidas.
3. Reducir la carga de la instalación (menor potencia, mayor TRH) durante el período de escasez.
4. Considerar cultivos de segunda cosecha o intermedios como complemento. Cada opción tiene su coste; planificar con antelación es más económico que reaccionar en abril, cuando las reservas se agotan.