Study of the impact of cogeneration pressure and temperature on the efficiency of a sugar plant and analysis of the possible repowering

All over the world, energy policies of the countries are moving to a reduction of fossil fuel share of the energy mix and to invest on renewable green energy sources. Biomass is one of these and it represents, in the form of sugar cane, a strategic source in Colombia, especially in the region of Valle del Cauca, where sugar industry is able to convert the energy content of the cane into different energy products: ethanol, which is obtained through fermentation, electric energy and steam which are cogenerated by combustion of the bagasse. In this work the case of sugar plant “Ingenio Manuelita” is considered. After performing the energy and material balance of the process, the study of the effect of different pressures and temperatures of cogeneration boilers is carried on in order to optimize the efficiency. Moreover, new innovative solutions and layout of the process are proposed in order to increase its energy performances. An economic analysis is managed considering the common investment indexes.

In tutto il mondo, le politiche energetiche dei paesi si stanno muovendo verso una riduzione della partecipazione dei combustibili fossili nell’”energy mix” e verso investimenti in risorse rinnovabili. Le biomasse sono una di queste e svolgono un ruolo strategico in Colombia, specialmente nella regione della Valle del Cauca, dove l’industria zuccheriera è in grado di convertire il contenuto energetico della canna in diversi prodotti: etanolo che è ottenuto tramite la fermentazione e, energia elettrica e vapore che sono cogenerati attraverso la combustione del bagassa. In questa tesi si considera il caso dell’“Ingenio Manuelita”. Dopo aver svolto il bilancio materiale ed energetico dell’impianto, si studia l’effetto di diverse pressioni e temperature delle caldaie per ottimizzarne l’efficienza. Si propongono nuove innovative soluzioni e configurazioni del processo per migliorarne le prestazioni energetiche. Si illustra infine la relativa analisi economica, considerando i tipici indici di investimento.