Análisis de generación en sistemas de energía híbridos usando el biogás para suministro eléctrico
DOI:
https://doi.org/10.55204/trc.v3i2.e285Palabras clave:
cambio climático, contaminación, electricidad, ruralidad, sostenibilidadResumen
El empleo de la energía fósil, para la industria, transporte y electricidad ha contribuido a la contaminación atmosférica y al calentamiento global, por lo que es necesario buscar alternativas para reducir su uso, entre las cuales está la producción de energía a base de biogás, sin embargo, para su factibilidad es necesario analizar la autonomía de generación. Para ello se llevó a cabo una revisión sistemática, mediante la revisión de 300 artículos científicos en revistas científicas incluidas en base de datos como Scopus, Google Académico, Latindex y Researchgate, durante el periodo 2018-2023, se seleccionaron 32 artículos donde se analizaron las ventajas y desventajas del uso de biogás. Los resultados revelan que los sistemas a base de biogás solamente son autónomos a pequeña escala para la producción de energía en hogares y la calefacción en poblaciones rurales, sin embargo poseen la ventaja de ser una energía limpia, no contaminante, reducen las emisiones de CO2 y permite el aprovechamiento de residuos agrícolas que son altamente contaminantes, mejorando la calidad de vida de aquellas poblaciones rurales, que no poseían servicio eléctrico, sin embargo para su implantación se requiere de una alta inversión a corto plazo, que requiere del apoyo de los gobierno nacionales.
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Abanades, S., Abbaspour, H., Ahmadi, A., Das, B., Ehyaei, M. A., Esmaeilion, F., ... & Silveira, J. L. (2022). A conceptual review of sustainable electrical power generation from biogas. Energy Science & Engineering, 10(2), 630-655. DOI: 10.1002/ese3.1030
Afridi, Z. U. R., & Qammar, N. W. (2020). Technical challenges and optimization of biogas plants. ChemBioEng Reviews, 7(4), 119-129. https://doi.org/10.1002/cben.202000005
Afridi, Z. U. R., & Qammar, N. W. (2020). Technical challenges and optimization of biogas plants. ChemBioEng Reviews, 7(4), 119-129. https://doi.org/10.1002/cben.202000005
Agyenim, F. B., Dzamboe, P. D., Mohammed, M., Bawakyillenuo, S., Okrofu, R., Decker, E., ... & Nyarko, E. H. (2020). Powering communities using hybrid solar–biogas in Ghana, a feasibility study. Environmental Technology & Innovation, 19, 100837. https://doi.org/10.1016/j.eti.2020.100837
Ali, F., Ahmar, M., Jiang, Y., & AlAhmad, M. (2021). A techno-economic assessment of hybrid energy systems in rural Pakistan. Energy, 215, 119103. https://doi.org/10.1016/j.energy.2020.119103
Almazán, I. R., Legarreta-González, M. A., García, A. B., Ochoa, L. E., & Esparza, L. U. C. (2019). Beneficios económicos del uso de biodigestores en una empresa productora de quesos. Revista Biológico Agropecuaria Tuxpan, 7(2), 33-39. https://doi.org/10.47808/revistabioagro.v7i2.27
Al-Rawashdeh, H., Al-Khashman, O. A., Al Bdour, J. T., Gomaa, M. R., Rezk, H., Marashli, A., ... & Louzazni, M. (2023). Performance Analysis of a Hybrid Renewable-Energy System for Green Buildings to Improve Efficiency and Reduce GHG Emissions with Multiple Scenarios. Sustainability, 15(9), 7529. https://doi.org/10.3390/su15097529
Arcos-Vargas, A., Gomez-Exposito, A., & Gutierrez-Garcia, F. (2019). Self-sufficient renewable energy supply in urban areas: Application to the city of Seville. Sustainable Cities and Society, 46, 101450. https://doi.org/10.1016/j.scs.2019.101450
Augustyn, G., Mikulik, J., Rumin, R., & Szyba, M. (2021). Energy self-sufficient livestock farm as the example of agricultural hybrid off-grid system. Energies, 14(21), 7041. https://doi.org/10.3390/en14217041
Ayodele, T. R., Ogunjuyigbe, A. S. O., & Alao, M. A. (2018). Economic and environmental assessment of electricity generation using biogas from organic fraction of municipal solid waste for the city of Ibadan, Nigeria. Journal of cleaner production, 203, 718-735. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2018.08.282
Barrera-Cardoso, E. L., Odales-Bernal, L., Carabeo-Pérez, A., Alba-Reyes, Y., & Orestes, F. (2020). Recopilación de aspectos teóricos sobre las tecnologías de producción de biogás a escala rural. Tecnología Química, 40(2), 303-321. http://scielo.sld.cu/scielo.php?pid=S2224-61852020000200303&script=sci_arttext&tlng=pt
Bist, N., Sircar, A., & Yadav, K. (2020). Holistic review of hybrid renewable energy in circular economy for valorization and management. Environmental Technology & Innovation, 20, 101054. https://doi.org/10.1016/j.eti.2020.101054
Buragohain, S., Mohanty, K., & Mahanta, P. (2021). Hybridization of solar photovoltaic and biogas system: Experimental, economic and environmental analysis. Sustainable Energy Technologies and Assessments, 45, 101050. https://doi.org/10.1016/j.seta.2021.101050
Calise, F., Cappiello, F. L., Cimmino, L., Napolitano, M., & Vicidomini, M. (2023). Dynamic Simulation and Thermoeconomic Analysis of a Novel Hybrid Solar System for Biomethane Production by the Organic Fraction of Municipal Wastes. Energies, 16(6), 2716. https://doi.org/10.3390/en16062716
Campello, L. D., Barros, R. M., Tiago Filho, G. L., & dos Santos, I. F. S. (2021). Analysis of the economic viability of the use of biogas produced in wastewater treatment plants to generate electrical energy. Environment, Development and Sustainability, 23, 2614-2629. https://doi.org/10.1007/s10668-020-00689-y
Carpejani, P., de Jesus, É. T., Bonfim Catapan, B. L. S., Gouvea da Costa, S. E., Pinheiro de Lima, E., Tortato, U., ... & Richter, B. K. (2020). Affordable and clean energy: a study on the advantages and disadvantages of the main modalities. International Business, Trade and Institutional Sustainability, 615-627. https://doi.org/10.1007/978-3-030-26759-9_35
de Sá Machado, V. A., de Souza, C. G., Gonçalves, M. M. B. P., Chaves, C. F., & Boloy, R. A. M. (2023). Techno-economic feasibility analysis of biogas-solar photovoltaic hybrid system for bioenergy generation: A case study in the municipality of Boa Esperança (Pará, Brazil). Biomass Conversion and Biorefinery, 1-15.
de Sá Machado, V. A., de Souza, C. G., Gonçalves, M. M. B. P., Chaves, C. F., & Boloy, R. A. M. (2023). Techno-economic feasibility analysis of biogas-solar photovoltaic hybrid system for bioenergy generation: A case study in the municipality of Boa Esperança (Pará, Brazil). Biomass Conversion and Biorefinery, 1-15. https://doi.org/10.1007/s13399-023-03978-4
Díaz-Arias, A. A. (2022). Biogás: una fuente de energía para las generaciones futuras en la era post-petrolera. Agroindustria, Sociedad y Ambiente, 2(19), 104-122. https://doi.org/10.5281/zenodo.7365402
Gao, M., Wang, D., Wang, Y., Wang, X., & Feng, Y. (2019). Opportunities and challenges for biogas development: a review in 2013–2018. Current Pollution Reports, 5, 25-35. https://doi.org/10.1007/s40726-019-00106-7
González, N. Z., Olvera, R. E. M., & Reza, I. R. (2020). El cambio climático: un obstáculo ambiental y económico en el agotamiento de los recursos naturales para el desarrollo sostenible y la seguridad alimentaria. RILCO DS: Revista de Desarrollo sustentable, Negocios, Emprendimiento y Educación, 2(11), 9. https://dialnet.unirioja.es/descarga/articulo/7864535.pdf
Itodo, I. N., Yakubu, D. K., & Kaankuka, T. K. (2019). The Effects of Biogas Fuel in an Electric Generator on Greenhouse Gas Emissions, Power Output, and Fuel Consumption. Transactions of the ASABE, 62(4), 951-958. ttps://doi.org/10.13031/trans.13394
Jahangir, M. H., Montazeri, M., Mousavi, S. A., & Kargarzadeh, A. (2022). Reducing carbon emissions of industrial large livestock farms using hybrid renewable energy systems. Renewable Energy, 189, 52-65. https://doi.org/10.1016/j.renene.2022.02.022
Kabeyi, M. J. B., & Olanrewaju, O. A. (2022). Technologies for biogas to electricity conversion. Energy Reports, 8, 774-786. https://doi.org/10.1016/j.egyr.2022.11.007
Kaur, G., Sharma, N. K., Kaur, J., Bajaj, M., Zawbaa, H. M., Turky, R. A., & Kamel, S. (2022). Prospects of biogas and evaluation of unseen livestock based resource potential as distributed generation in India. Ain Shams Engineering Journal, 13(4), 101657. https://doi.org/10.1016/j.asej.2021.101657
Kumar, D., & Tewary, T. (2022). Techno‐economic assessment and optimization of a standalone residential hybrid energy system for sustainable energy utilization. International Journal of Energy Research, 46(8), 10020-10039. https://doi.org/10.1002/er.6389
Kundwa, M. J., Mahame, C., Bigirimana, T., & Sanga, P. (2018). Contribution of modern biogas plant to energy source and environment protection in Rwanda. J Civil Environ Eng, 8(325), 2. DOI: 10.4172/2165-784X.1000325
Lau, L. C., Ajien, E., Hanafi, I. T., Lee, M. Y. M., Januri, Z., Chan, G. S. C., & Kinti, J. (2023). Potential of Biogas Utilization for Renewable Energy Mix Contribution and Rural Electrification in Sarawak. Reviews in Agricultural Science, 11, 54-75. https://doi.org/10.7831/ras.11.0_54
Lauer, M., Leprich, U., & Thrän, D. (2020). Economic assessment of flexible power generation from biogas plants in Germany's future electricity system. Renewable Energy, 146, 1471-1485. https://doi.org/10.1016/j.renene.2019.06.163
Lesme Jaén, R., Martillo Aseffe, J. A., & Oliva Ruiz, L. O. (2020). Estudio de la gasificación de la tusa del maíz para la generación de electricidad. Ingeniería Mecánica, 23(3). http://scielo.sld.cu/scielo.php?pid=S1815-59442020000300008&script=sci_arttext&tlng=pt
Li, C., Zhang, L., Qiu, F., & Fu, R. (2022). Optimization and enviro-economic assessment of hybrid sustainable energy systems: The case study of a photovoltaic/biogas/diesel/battery system in Xuzhou, China. Energy Strategy Reviews, 41, 100852.
Martínez-Rodríguez, M. C., Campos-Villegas, L. E., & Piña-Garrido, B. (2023). Cálculo de la generación de biogás por el método de digestión anaerobia a partir de biomasa extraída de la central de abasto de Ecatepec, Estado de México. Revista Tecnología en Marcha, ág-68. https://doi.org/10.18845/tm.v36i4.6106
Mudgal, V., Reddy, K. S., & Mallick, T. K. (2019). Techno-economic analysis of standalone solar photovoltaic-wind-biogas hybrid renewable energy system for community energy requirement. Future cities and environment, 5, 11-11. https://doi.org/10.5334/fce.72
Mwakitalima, I. J., Rizwan, M., & Kumar, N. (2023). Integrating Solar Photovoltaic Power Source and Biogas Energy-Based System for Increasing Access to Electricity in Rural Areas of Tanzania. International Journal of Photoenergy, 2023. https://doi.org/10.1155/2023/7950699
Okonkwo, E. C., Okafor, K. I., & Akun, E. (2018). The economic viability of the utilisation of biogas as an alternative source of energy in rural parts of Nigeria. International Journal of Global Energy Issues, 41(5-6), 205-225. https://doi.org/10.1504/IJGEI.2018.097136
Palacios Núñez, M. L., Toribio López, A., & Deroncele Acosta, A. (2021). Innovación educativa en el desarrollo de aprendizajes relevantes: una revisión sistemática de literatura. Revista Universidad y Sociedad, 13(5), 134-145. http://scielo.sld.cu/scielo.php?pid=S2218-36202021000500134&script=sci_arttext
Pérez Vargas, J. J., Nieto Bravo, J. A., & Santamaría Rodríguez, J. E. (2019). La hermenéutica y la fenomenología en la investigación en ciencias humanas y sociales. Civilizar Ciencias sociales y humanas, 19(37), 21-30. https://doi.org/10.22518/usergioa/jour/ccsh/2019.2/a09
Rodino, A. A., Hernandez, H. S., Camayd, Y. R., & Cachapa, A. F. (2022). Metodologia de Projecto de uma unidade produtora de Biogás. Estudo de caso em Angola. Sociedad & Tecnología, 5(1), 1-12. https://doi.org/10.51247/st.v5i1.185
Singh, A. K., Pal, P., Rathore, S. S., Sahoo, U. K., Sarangi, P. K., Prus, P., & Dziekański, P. (2023). Sustainable Utilization of Biowaste Resources for Biogas Production to Meet Rural Bioenergy Requirements. Energies, 16(14), 5409. https://doi.org/10.3390/en16145409
Thirunavukkarasu, M., Sawle, Y., & Lala, H. (2023). A comprehensive review on optimization of hybrid renewable energy systems using various optimization techniques. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 176, 113192. https://doi.org/10.1016/j.rser.2023.113192
Vendoti, S., Muralidhar, M., & Kiranmayi, R. (2021). Techno-economic analysis of off-grid solar/wind/biogas/biomass/fuel cell/battery system for electrification in a cluster of villages by HOMER software. Environment, Development and Sustainability, 23(1), 351-372. https://doi.org/10.1007/s10668-019-00583-2
Villarroel-Schneider, J., Höglund-Isaksson, L., Mainali, B., Martí-Herrero, J., Cardozo, E., Malmquist, A., & Martin, A. (2022). Energy self-sufficiency and greenhouse gas emission reductions in Latin American dairy farms through massive implementation of biogas-based solutions. Energy Conversion and Management, 261, 115670. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2022.115670
Wasajja, H., Lindeboom, R. E., van Lier, J. B., & Aravind, P. V. (2020). Techno-economic review of biogas cleaning technologies for small scale off-grid solid oxide fuel cell applications. Fuel Processing Technology, 197, 106215. https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2019.1062
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