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PROYECTO CONICYT 2014 - PCCI130067

“Bilateral cooperation project between researchers from

Chile and Germany to promote the use of renewable

energy through biomass from short-rotation plantations”

INFORME DE AVANCE

CONCEPCIÓN – JUNIO 2015

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1. INTRODUCCIÓN Chile quiere aumentar el uso de la bioenergía en los próximos años y el potencial para la utilización de biomasa proveniente de plantaciones forestales de corta rotación puede ser vista como una forma eficiente para ello. Algunas evaluaciones asumen que hay un área potencial de hasta 2 millones de hectáreas que podrían utilizarse para la producción de biomasa para energía proveniente de plantaciones de corta rotación (SRC). El Instituto Forestal (INFOR) investiga en esta área desde hace algunos años y se ha llevado a cabo diferentes proyectos en este tema (Opciones dendroenergéticas eficiente como alternativa productiva para pequeños y medianos propietarios forestales. Fase I, el caso de Acacia dealbata y Salix sp, Programa Acacia para su uso en Chile: tecnologías para posicionar su utilización económica en el sector forestal y Sostenibilidad de la utilización de biomasa forestal como fuente energética industrial y domiciliaria entre la región de Aysén, entre otros. Por su parte, el Instituto de la utilización del bosque (FOBAWI) de la Universidad de Friburgo, Alemania, también cuenta con varios años de experiencia en el área de producción y suministro de energía la madera procedente de bosques y plantaciones y se han llevado a cabo diferentes proyectos en los últimos años. A través de una colaboración entre estas dos instituciones socios podrían intercambiarse la experiencia adquirida, conocimientos científicos y se podrían iniciar nuevos proyectos en beneficio del sector privado y de propietarios de bosques y/o tierras para forestar, en especial pequeños y medianos propietarios. INFOR puede beneficiarse principalmente de la experiencia y el conocimiento de la FOBAWI en la silvicultura, recolección específica y sistemas logísticos y el establecimiento de una cadena de suministro permanente y sostenible para astillas de SRC. También la experiencia de la FOBAWI en los análisis del ciclo de vida (LCA) para las cadenas de suministro de astillas de madera, son muy valiosos para el INFOR y el desarrollo del sector bioenergético en Chile. El FOBAWI puede por otro lado beneficiarse de la experiencia del INFOR en el cultivo de especies de ciclo corto, que son hasta ahora casi desconocido en Alemania (por ejemplo, con Acacia o especies de eucalipto). También puede la Universidad de Freiburg ampliar su cooperación científica y el intercambio, por ejemplo, en las tesis o programas de intercambio de estudiantes. Más adelante, a través de la red científica también una cooperación económica amplia entre Chile y Alemania se puede esperar, sobre todo en el ámbito de la silvicultura, los sistemas de recolección, la transformación de la biomasa en las plantas y el suministro de calor y electricidad en los sistemas descentralizados (por ejemplo, en público o en privado, pequeños sistemas de calefacción urbana de propiedad).

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Por lo anterior, durante el año 2013 se presentó a CONICYT y fue aprobado en el marco de las actividades del Programa de cooperación científica internacional convocatoria 2013, el proyecto “Bilateral cooperation project between researchers from Chile and Germany to promote the use of renewable energy through biomass from short-rotation plantations”, ha desarrollarse en conjunto por The Institute of forest utilization (FOBAWI) at the University in Freiburg, Alemania, Ministerio Federal de Educación, Ciencia, Investigación y Tecnología (BMBF), y por el Instituto Forestal de Chile, sede Concepción. Los Objetivos de este proyecto corresponden a:

• Intercambiar experiencias y conocimientos científicos con profesionales de amplia experiencia

en plantaciones forestales de corta rotación, SRC, con énfasis en la comparación de los

rendimientos específicos del lugar y de las especies, el potencial de la biomasa y los estudios de

demanda, los sistemas de recolección específicos; conceptos de producción económica y

sostenible, transporte y suministro, análisis del ciclo de vida de las cadenas de suministro;

análisis económicos, entre otros.

• Formular proyectos de investigación con aplicación empresarial con el objetivo de ampliar el

aprovechamiento económico y sostenible del potencial de bioenergía en Chile (junto con los

propietarios de la tierra y de las empresas pequeñas y medianas)

• Crear una red de plantaciones de corta rotación (SRC) con diferentes instituciones y empresas

en Chile y Alemania

• Ampliar el intercambio científico en el sector de la bioenergía (programas para estudiantes,

elaboración de tesis en la institución asociada, etc.)

• Generar un programa de difusión y transferencia tecnológica en ambos países

Para el año 2014 y en el marco del programa se realizaron 2 actividades principales:

• Gira tecnológica a Aemania

• Visita de investigador de la Universidad de Frieburg

El detalle y resultados de ambas actividades se presentan a continuación.

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2. ACTIVIDADES REALIZADAS 2.1 Gira tecnológica Es en el marco de las actividades del proyecto “Bilateral cooperation project between researchers from Chile and Germany to promote the use of renewable energy through biomass from short-rotation plantations” que se planificó y realizó una gira técnica a Alemania con el objetivo de conocer de las experiencias silvícolas, aprovechamiento comercial y mercados de los productos derivados de cultivos de plantaciones para energía. La experiencia existente en Alemania, son de interés para su aplicación en Chile, ya que los sistemas utilizados, especies y manejo se vislumbran como una interesante opción ´para su uso en nuestro país, requiriendo de conocer en forma más detallada los conceptos utilizados, procedimientos y logística utilizada en la silvicultura, transformación de la biomasa y sus usos para fines dendroenergéticos. Por lo anterior, se planificó una gira a fin de abordar estos factores y al mismo tiempo desarrollar iniciativas conjuntas de investigación con el Instituto de la utilización del bosque (FOBAWI) de la Universidad de Friburgo, Alemania.

2.1.1 Objetivos de la Gira

1. Conocer la silvicultura de plantaciones dendroenergéticas en Alemania, experiencias en el

uso de la biomasa a escala local (pequeña y mediana).

2. Visitar experiencias orientadas al cultivo de especies forestales, gestión de la biomasa y

sistemas de generación de energía para sectores residenciales o industriales.

3. Realizar contactos y establecer relaciones con instituciones, empresarios e investigadores

en Alemania para el intercambio de experiencias y conocimiento científico en el sector de

la bioenergía y la ampliación de la utilización de la bioenergía en Chile

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2.1.2 Itinerario de la Gira

Día Lugar Actividad Objetivo Dirección y contacto

lunes 28/07/2014

Professur für Forstbenutzung

Reunión con Prof. Becker y Dr. Schweier, visita Universidad y Instituto, presentación de trabaja de Janine (sistemas de cosecha, life cycle analisis),

Conocer del estado actual de la investigación y tecnología en el sector de bioenergía en Alemania, presentación de trabaja de Janine (sistemas de cosecha, life cycle analisis), plan de trabajo cooperación, gestiones logísticas del proyecto

Werthmanstraße 6 79085 Freiburg Tel. Janine 0761 203 3808

Martes 29/07/2014

HFR Rottenburg

Reunión autoridades Universidad de Rottenburg, con Stefan Pelz y Göran Spangenberg

Conocer de las actividades de la U. de Rottenburg, con Prof. Pelz sobre actividades con el INFOR, visitar un ensayo de agroforestal con plantaciones de Salix, conocer los laboratorios de la universidad y su investigación en bioenergía

Schadenweilerhof, 72108 RottenburgTel. Stefan 07472/951-235

Miercoles 30/07/2014

St. Peter Bioenergiedorf

Visita la planta y la sistema de calefacción distrital de la comuna St. Peter

Conocer Planta de biomasa con 1,7 MW y el sistema para calificar 166 casas

Treffpunkt Heizzentrale, Jörgleweg 1, 79271 St. Peter Tel. Markus Bohnert 07660 / 920 150 o. 0162 / 2550 741

Jueves 31/07/2014

Ensayo agroforestal SRC Markus

Rebmann

Visita un ensayo agroforestal con investigadores del Instituto for forest growth y la plantación de corta rotación de Markus Rebmann

Comocer del manejo de plantaciones de corta rotación con Populus, Salix y Miscanthus para producir calor por la granja y casas vecinas, conocer máquina de plantación y cosecha desarrolladas por propietarios

Christopher Morhart Chair of Forest Growth (+49) (0)761 / 203 8571 -- Markus Rebmann 79215 Biederbach Tel.: 07682 - 6636

Viernes 01/08/2014

Bingen y Neufra

Visita de variadas plantaciones de corta rotación y el distrito forestal de la comuna Neufra

Conocer ensayos e investigación sobre Populus (con irrigación y fertilización), visitar variadas plantaciones con Populus cerca de Sigmaringen; Ver el manejo de un bosque nativo por la producción de biomasa

Robert Hauser Sallwürkstraße 8, 72419 Neufra 07574 932671

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Día Lugar Actividad Objetivo Dirección y contacto

Sábado 02/08/2014

Erkheim Baufritz casas de madera

Conocer de la implementación de calefacción en base a biomasa en la produccion de casas (noch anmelden!)

Baufritz Alpenweg 25 D-87746 Erkheim/Allgäu Tel.: +49 (0) 8336 / 9000 E-Mail: info@baufritz.de

Domingo 03/08/2014

München fin de semana

Lunes 04/08/2014

Freising Visita de la granja de Josef Braun

Conocer de la producción de calor y electricidad con una planta de biomasa pequeña para una granja. Es una planta de la empresa Spanner

http://www.holz-kraft.de/es/) (noch nachfragen!

Martes 05/08/2014

Bingen

Visita ensayo plantación de corta rotación con diferentes especies

Conocer en Bingen un ensayo de la FVA. Es una plantación de corta rotación con diferentes especies de Álamo y con un sistema de irrigación y fertilización.

Hanspeter Walz walz@solarcomplex.de Tel.: 07731 8274-25

Miércoles 06/08/2014

Karlsruhe

Reunión de trabajo en Universidad de freiburg

Reunión con Prof. Becker, Prof. Jaeger, Dr. Janine Schweier y Martin Brunsmeier sobre el proyecto y próximas actividades

Werthmanstraße 6 79085 Freiburg Tel. Janine 0761 203 3808

Jueves 07/08/2014

Colonia

Retorno a Francfurt, Visita Landwirtschaftliches Technologiezentrum LTZ

Conocer ensayo de una plantación de corta rotación con 35 especies diferentes (varias especies de Populus, Salix, Acacia, Paulownia, Miscanthus, otras)

Arno Zürcher LTZ, 0721/9518-230, arno.zuercher@ltz.bwl.de

Viernes 08/08/2014

Frankfurt Retorno a Chile

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2.1.3 Imágenes de la gira

Universidad de Freiburg, Freiburg, Alemania Universidad de Freiburg, Freiburg, Alemania

The Institute of forest utilization (FOBAWI),

Universidad de Freiburg

The Institute of forest utilization (FOBAWI), Universidad de Freiburg

Profesor Dr. Dr. h. c. Gero Becker e Investigadora Janine Schweier del Institute of

forest utilization (FOBAWI), Universidad de Freiburg; Cisco Aust, investigador de INFOR

Profesor Dr. Dr. h. c. Gero Becker e Investigadora Janine Schweier del Institute of

forest utilization (FOBAWI), Universidad de Freiburg; Juan Carlos Pinilla, investigador de

INFOR

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Universidad de Rottenburg, Rottenburg Universidad de Rottenburg, con Stefan Pelz,

Scientific Director Institiute of Applied Sciences

Visita laboratorios Universidad de Rottenburg Laboratorio de pellets, Universidad de

Rottenburg

Laboratorio estudios de la madera, Universidad de Rottenburg

Instalaciones Universidad de Rottenburg

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Visita ensayos con especies de Salix para producción biomasa para energía, Rottenburg

Visita ensayos con especies de Salix para producción biomasa para energía, Rottenburg

Planta para calefacción distrital en base a

biomas, 1,7 MW, distrito St. Peter Sistema calefacción distrital en base a

biomasa, 220 casas

Sistema calefacción distrital en base a

biomasa, 220 casas Instalaciones planta para calefacción distrital en base a biomas, 1,7 MW, distrito St. Peter

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Sistema alimentación de biomasa Instalaciones planta de biomasa

Miscanthus, ensayo silvícola de especies para energía, Instituto for forest growth

Ensayo Agroforestal con especies para energía, Instituto for forest growth

Plantaciones de corta rotación con Sauce y Álamo para calefacción distrital

Plantaciones de corta rotación con Sauce (derecho) y Álamo (izquierda) para calefacción

distrital

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Plantaciones de corta rotación con Sauce para calefacción distrital

Plantaciones de corta rotación con Álamo para calefacción distrital

Plantaciones de corta rotación con Álamo para calefacción distrital, distrito Elzach

Detalle bosque de corta rotación con Álamo para calefacción distrital

Detalle bosque de corta rotación con Salix para

calefacción distrital Plantaciones de corta rotación con Sauce y

Álamo para calefacción distrital

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Astillas producidas en base a las plantaciones Máquina cosechadora de plantaciones para

biomasa energética

Sistema de almacenamiento de las astillas para

su uso en calefacción distrital Detalle sierras cosechadora de plantaciones

para biomasa energética

Nuefra (Gammertingen), visita ensayos manejo de un bosque nativo con diferentes productos,

incluida la biomasa para energía

Nuefra (Gammertingen), visita ensayos manejo de un bosque nativo con diferentes productos, incluida la biomasa para energía

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Schwoerer Haus, empresa cual produce casas de madera con calefacción en base a biomasa,

Nuefra (Gammertingen)

Sistema calefacción en base a biomasa, Nuefra (Gammertingen)

Schwoerer Haus, empresa cual produce casas de madera con calefacción en base a biomasa,

Nuefra (Gammertingen)

Sistema calefacción en base a biomasa, Nuefra (Gammertingen)

Visita a empresa que produce calderas de cogeneración con biomasa (Spanner

Holzkraftwerke)

Proceso fabricación calderas de cogeneración con biomasa (Spanner Holzkraftwerke).

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Astillas utilizadas en calderas de cogeneración con biomasa (Spanner Holzkraftwerke)

Calderas de cogeneración con biomasa instalada en contenedor (Spanner

Holzkraftwerke)

Calderas de cogeneración con biomasa

(Spanner Holzkraftwerke) Instalaciones Spanner Holzkraftwerke

Bingen, ensayo de la FVA, plantación de corta rotación con diferentes especies de Álamo y con un sistema de irrigación y fertilización

Diferentes especies de Álamo

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Instalaciones para el control del sistema de irrigación y fertilización

Crecimiento de Álamo

Crecimiento de Álamo Diferentes especies de Álamo

Instalaciones para el control del sistema de irrigación y fertilización

Detalle ensayo

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Detalle retoñación plantación luego de la

primera cosecha Detalle diferencias crecimiento de las especies

de Álamo

Detalle identificación especies de Álamo Detalle crecimiento de las especies de Álamo

Visita del Landwirtschaftliches

Technologiezentrum Augustenberg (instituto de investigación de agricultura), ensayos de plantaciones de bioenergía con diferentes

especies de árboles.

Visita del Landwirtschaftliches Technologiezentrum Augustenberg (instituto de investigación de agricultura), ensayos de plantaciones de bioenergía con Miscanthus

2.1.4 Resumen de las actividades realizadas

Durante el primer día de la gira se visitaron las dependencias de la Universidad de Freiburg y del Institute of forest utilization (FOBAWI).

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Durante esta visita se realizó una jornada de trabajo con el profesor Becker, director del Instituto de utilización forestal y la investigadora Dr. Janine Schweier. Se realizó una breve presentación de la labor de INFOR en general y de sus actividades relacionadas con la investigación en bioenergía. El profesor Becker entrego antecedentes acerca del instituto FOBAW, sus actividades y principales proyectos en desarrollo y la Dra. Schweier presentó diferentes presentaciones sobre el sector forestal en Alemania, la Universidad y la investigación del instituto en el sector de bioenergía. Se analizó el proyecto conjunto, las actividades a realizar durante las dos semanas de la gira, se propusieron nuevas ideas de investigación y de posibilidades de cooperación. En relación con las actividades a desarrollar, el profesor Becker sugirió plantear algunas iniciativas para ser discutidas nuevamente una vez finalizada la gira y conocido del sector de la bioenergía en Alemania. Se señalaron instancias de trabajo en relación con la silvicultura y manejo de plantaciones de corta rotación (SRC) y su utilización en Chile, planteando que uno de los primeros factores a analizar son las áreas disponibles de plantación, las especies forestales a utilizar y la ubicación de los centros de demanda o consumo de esta biomasa, entre otros aspectos. También se señaló lo importante de contar con la logística necesaria y conocer de los productos y formas de uso de la biomasa. Al respecto y luego de los antecedentes entregados por INFOR en relación al sector forestal y energético de Chile, se concluyó que la opción de las SRC en Chile deberían apuntar a satisfacer demandas de biomasa para energía a distintas escalas y centros industriales, y de la validez o importancia que la biomasa representa para disminuir los problemas de contaminación ambiental o polución que afectan a varias ciudades en Chile. Especial interés se prestó a las ciudades del sur de Chile donde el uso de la leña es común, tales como Concepción, Chillan, Temuco, y Coyhaique, entre otras. Se menciona la posibilidad de desarrollar proyectos en conjunto apuntando a estos dos temas, la generación de biomasa para su uso en energía y apoyar los procesos de descontaminación que se implementan en Chile a través del uso eficiente de biomasa. Se concluye preparar información al respecto la que será nuevamente discutida al finalizar la gira. Posteriormente se reúnen los equipos técnicos para intercambiar experiencias sobre la silvicultura y manejo de plantaciones para energía, la bibliografía disponible en la Universidad de Freiburg, repasando además, las actividades a realizar, en las cuales nos acompañará la Dr. Schweier y otros investigadores del instituto. Durante el segundo día en compañía del investigador del FOBAW señor Martin Brunsmeier se visitó la escuela de Ciencias Forestales de la Universidad de Rottenburg, sosteniendo una reunión con el profesor Pelz y el Director de la Universidad, profesor Kaiser. La reunión se inició con presentaciones de la universidad acerca de su investigación en el área de las SRC y especialmente en el tema del uso de la biomasa en energía, su análisis, caracterización e investigación. Se destaca el nivel de equipamiento tecnológico en sus laboratorios lo que les permite realzar este tipo de investigación, visitando sus laboratorios y observando sus estudios por ejemplo en la calidad del pellet obtenido desde diferentes fuentes de biomasa. También se conoció de sus otras actividades en cuanto a la caracterización y clasificación de maderas nativas, tales como Fagus. Se analizó la posibilidad de trabajos y proyectos juntos.

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Posteriormente se visitó un ensayo de bioenergía establecido cerca de la Universidad, en compañía del asistente de investigación señor Göran Spanngenberg conociendo de la investigación en una plantación de corta rotación con Salix con un doble objetivo de generar biomasa para energía y de protección de animales domésticos. Se obtuvieron antecedentes acerca de la silvicutura utilizada, cuidados y mantención, turnos esperados y otros datos de interés. Se destacó que el factor genético no es tan primordial en este tipo de estudio, donde la variable principal es la especie/variedad a utilizar. Durante el tercer día se visitó una caldera de biomasa para calefacción distrital para 220 casas en el pueblo Sankt Peter. La producción por el año es 8.500 MWh. Se conoció del diseño de la planta, sus características técnicas y forma de operación en base a astillas. La propiedad de la planta es de la comunidad, la cual se abastece a través de ellas de energía térmica y/o eléctrica. Durante la tarde se realizó una reunión con la Dra. Schweier para discutir los siguientes trabajos en el proyecto, con que datos se cuenta y que se puedan utilizar. Se mencionó de la necesidad de disponer en Chile de información digitalizada de diferentes variables de modo de poder ser usadas en el establecimiento de SRC. Entre ellas se requiere de:

• Datos climatológicos: temperaturas medias, máximas y mínimas; distribución y monto de precipitaciones; días con heladas; períodos sin lluvia.

• Mapas de suelos: clasificación, textura, profundidad, densidad, porosidad, etc.

• Rendimientos de especies para SRC: rangos de rendimiento anuales en volumen o biomasa para diferentes especies según condiciones de suelo y clima.

Se decidió analizar con qué tipo de antecedente se cuenta en Chile respecto de lo anterior, de modo de ser usados en programas de fomento al establecimiento de SRC. Al día siguiente se visitó en compañía de los investigadores, ChristopherMorhardt, del Instituto für Waldwachstum (IWW) (crecimiento del bosque) y Michael Nahm del Forest Resarch Institute Baden-Württemberg (FVA), un ensayo agroforestal con diferentes especies de árboles y diferentes objetivos, incluido la biomasa para energía. Se conoció de las especies a utilizar, destacando Miscanthus y especies de álamo para el tema bioenergía. Se conoció de la silvicultura utilizada y de las formas de evaluación del ensayo, destacando el uso de sensores en el árbol para monitorear crecimiento, variaciones debido a temperaturas y otros factores a analizar. Nuevamente el factor que se considera relevante es la variedad a utilizar, no planteando programas de mejora genética en ello. En la tarde en conjunto con la Dra. Schweier se visitó a un agricultor que cuenta con 8 hectáreas de plantaciones de corta rotación de Sauce y Álamo y también una caldera de biomasa para calefacción distrital. Se conoció de las plantaciones establecidas, de su manejo, turnos de corta (4-6 años) y su uso en calefacción distrital. Interesante resultó la experiencia de observar la logística para el tratamiento de la biomasa. Se conoció de las formas de cosecha de las plantaciones, de su paso por un astillador y de la forma de almacenamiento de ella. El propietario para estos efectos ha diseñado galpones de acumulación de astillas y también, un prototipo para la cosecha de los árboles, maquinaria que es eficiente hasta un cierto tamaño del diámetro de los árboles.

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Durante el día viernes 01 se viajó a la localidad de Nuefra (Gammertingen) para conocer del manejo de bosque nativo, siendo acompañados por el consultor Ing. Forestal señor Robert Hauser. Durante la jornada se observaron diferentes silviculturas utilizadas para estos manejos, uno de cuyos productos es la biomasa para energía. En este proceso participan especies latifoliadas y coníferas. Se señaló que los productos de los raleos planificados para los diferentes bosques son comercializados en distintas formas para su uso en energía. Las formas se mencionaron, van desde leña hasta astillas. Sin embargo, se indicó que un tema importante en este caso, es la distancia para el transporte de la biomasa, siendo un factor a considerar al momento de destinar la biomasa a su uso en bioenergía. Al día siguiente se visitó una empresa constructora de casas en madera, Schwoerer Haus, que incluyen la utilización de calefacción central en base a una caldera de biomasa o de chimeneas adaptadas al uso de biomasa en forma de astillas o pellets. Al inicio de la segunda semana de la gira, se visitó la empresa Spanner Holzkraftwerke, la cual se dedica a la producción de calderas de cogeneración con biomasa para toda Alemania. Durante la visita se conoció del proceso de fabricación, el tipo de biomasa recomendado para su uso en estas calderas y del creciente interés por el uso de este tipo de elemento. Respecto de la biomasa, se han estado desarrollando innovaciones para utilizar desechos de la agroindustria, cuescos o de la industria del vino (restos de poda de vides), entre otras. La empresa desconocía el uso de la biomasa en Chile y manifestaron interés en conocer más del mercado nacional y de los tipos de tecnologías utilizadas en los procesos de generación y cogeneración. Al día siguiente se visitó en la localidad de Bingen un ensayo de la Universidad de Freiburg, donde se testean diferentes especies de álamo y salix en un formato de corta rotación con fines de producción de biomasa para energía. El ensayo se destaca además, por la utilización de un sistema de irrigación y fertilización totalmente computarizado con monitoreo a distancia. En este ensayo se analizaron las especies y variedades utilizadas, el porqué de su selección y método de establecimiento. Se informó que el ensayo fue cosechado hace 2 años y que se manejó la retoñación de modo de generar biomasa para uso energético, estimando rotaciones de 4 años. Se conoció de las mejores variedades en cuanto a rendimiento en biomasa, correspondiente a la variedad Monviso, adquirida en Italia. Se observó también el efecto de un insecto que afecto en particular a una de las variedades de álamo utilizadas, que presentó notorias diferencias en su crecimiento. En la reunión del día miércoles en la Universidad de Freiburg, con el equipo técnico: Prof. Becker, Prof. Jaeger, Dr. Janine Schweier y Martin Brunsmeier, y de INFOR: Cisco Aust y Juan Carlos Pinilla, se analizaron las experiencias visitadas y la información que se pudo obtener en relación con los objetivos del proyecto. Se decidió sobre diversas nuevas actividades a desarrollar y productos inmediatos de este viaje. Junto con ello se discutió acerca de los próximos trabajos a desarrollar en el marco del proyecto. Se señaló la necesidad de establecer las áreas disponibles de plantación en Chile para su uso en plantaciones forestales dedicadas a energía. El profesor Becker mencionó la necesidad para ello, de contar con bases de datos de suelo y clima apropiados para este análisis en Chile, todo modelado a través de sistemas de información geográfico (SIG) e inicialmente, enfocado en áreas pilotos.

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En un principio se señaló que las primeras opciones de trabajo deberían ser la Región del Biobio por ser la región forestal del país, con gran población y desarrollo industrial, y la Región de Coyhaique, dado sus requerimientos de energía local asociado a un grave problema de contaminación ambiental derivado del uso ineficiente de la leña. Se sugirió analizar las bases de datos disponibles en Chile y realizar una actividad piloto utilizando alguna de las especies forestales que está investigando INFOR. Se decidió hacer el primer estudio en la Región del Biobio con la especie forestal Acacia dealbata. Un segundo tema analizado correspondió a la necesidad de contar con antecedentes de crecimiento y rendimiento de especies forestales potenciales para su uso en energía, para su uso como SRC. Junto con ello se mencionó l necesidad de contar con información acerca del efecto del espaciamiento inicial sobre el crecimiento y rendimiento de las especies forestales para energía. Se señaló que INFOR y otras instituciones en Chile están estudiando este tema, mencionado que existe un listado de especies potenciales a utilizar, entre las que destacan:

• Populus (álamos)

• Acacia (dealbata, mearnsii)

• Eucalyptus (globulus, nitens)

• Salix Para cada especie se deberían estimar las mejores procedencias para su uso en cada zona y la instalación de nuevos ensayos con distintas densidades iniciales. A partir de estos ensayos más antecedentes recopilados desde la investigación de INFOR y otras fuentes, se deberían conformar bases de datos de crecimiento y rendimiento según variedad. Un tercer punto analizado correspondió a la logística de cosecha y transporte de la biomasa, y de la forma de utilización. Se mencionó la necesidad de estudios de la maquinaria disponible tanto para la cosecha como para el transporte, así como de las condiciones del material biomásico. Una vez analizado estos factores se debería estudiar el modo de utilización de la biomasa, entendiendo esto como si se usará en forma de chips, pellet o alguna otra forma. Cada uso dependerá de las condiciones o escenarios donde se desee utilizar esta biomasa, ya sea para generación eléctrica o térmica, ya sea domiciliaria o industrial. El análisis de estos factores debe determinar el modo de uso de la biomasa. Esto abrió también la discusión en torno al Pellet, y como este producto a incrementado su participación en el mercado chileno. Los profesionales de la Universidad de Freiburg, mencionaron su experiencia al respecto agregando que es una buena opción para su uso en generación térmica para comunidades, edificios públicos y otras instancias. Agregaron que lo importante es conocer de las características técnicas y económicas de este producto antes de recomendar su uso. En el tema tecnológico recomiendan realizar estudios respecto del tipo de biomasa a utilizar para la producción de pellet en Chile, analizando distintas especies, zonas de crecimiento y características del aserrín o virutas para hacer el pellet, y caracterizar el pellet resultante.

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Para esto se requiere de un número importante de pruebas y de laboratorios para hacer los análisis, estando la Universidad dispuesta a participar y apoyar este estudio, junto con prestar asesoría para la instalación de un laboratorio de la materia de en INFOR. Desde el punto de vista económico, se analizó las opciones para la realización de estudios para demostrar la eficacia económica de este tipo de soluciones para energía, ya sea en forma de astillas o pellet. Esto implica análisis a distintas escalas, tanto local, comuna, provincial o regional, y conocer de las tecnologías disponibles para el uso de este tipo de material y las condiciones de ubicación, transporte y abastecimiento de la biomasa. El análisis de las distintas combinaciones de escenarios permitiría recomendar en qué circunstancias recomendar el uso de uno u otro tipo de combustible, en qué condiciones y en que escenarios de demanda, consumo, precios y otros. Para estos análisis la Universidad también manifestó su apoyo para participar de proyectos conjuntos. Finalmente, se abordó la necesidad o recomendación de conformar en Chile una red de trabajo en torno a la biomasa. Esto requiere de reunir en torno a este tema a distintas entidades, tales como ministerios (energía, agricultura, salud, medioambiente), INFOR, gobiernos locales, universidades, propietarios, empresas forestales, CONAF, CORMA, comunidades indígenas, municipios, empresas de servicios, consultores, empresas generadoras de energía, Pymes forestales, privados y otros. La conformación de esta red permitiría consensuar acciones o puntos de vista respecto del uso de la biomasa, definir acciones requeridas en beneficio del sector, afrontar en conjunto las demandas o desafíos que se generan en esta temática y tener una voz común ante la sociedad y su demandas, entre otros beneficios. La jornada de trabajo finalizó con la conformación del programa de trabajo del investigador de la Universidad de Freiburg en su próxima visita a Chile en el marco del proyecto. Este programa se definió como:

Plan de trabajo con Martin Brunsmeier de la Universidad de Freiburg Periodo de estadía en el INFOR: Martin 3.12.2014 – 30.12.2014

Período Actividad

1° semana Conocer el INFOR Inicio actividades proyecto BioCoop

2° semana Trabajar en el proyecto BioCoop* (ver que datos de SIG son disponible en el INFOR, definir el proceso de la análisis de SIG)

3° semana

Trabajar en el proyecto (ver que datos sobre el consumo de calefacción en la universidad en Coyhaique, en el INFOR y por ejemplo en un colegio de un pueblo son disponible (consumo por año, mensual, mínimo y máximo, costos de la calefacción, etc.) y finalizar el primer reporte para el BMBF en Alemania

4° semana Trabajar en el proyecto (definir los conceptos para el uso de bioenergía, empezar con el análisis de SIG, ver que datos de crecimiento de Europa se puede usar para el folleto)

* el trabajo en el proyecto incluye: 1. Análisis de SIG para presentar el potencial para plantaciones de dendroenergía en la Región del

BioBio

2. Preparación de un folleto para el manejo de plantaciones de dendroenergía en Chile

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Como resultado de este período de trabajo del investigador señor Brunsmeier, agregado a su segunda visita, se definió que se debería obtener como producto de esta cooperación los siguientes productos: • Publicación sobre los antecedentes principales del uso de plantaciones forestales de corta

rotación para su uso en energía en Chile • Generación de una herramienta de cálculo de rentabilidad en el uso de plantaciones para

energía. Durante el viaje de vuelta a Frankfurt se visitó el Landwirtschaftliches Technologiezentrum Augustenberg (instituto de investigación de agricultura), donde se observó la investigación relacionada con plantaciones para bioenergía utilizando diferentes especies forestales y otras herbáceas como el Miscanthus.

Comentarios y conclusiones

Ante la necesidad de aplicar conocimientos relativos al valor de las energías renovables en Chile, se formuló y adjudicó a CONICYT en el marco de las actividades del Programa de cooperación científica internacional convocatoria 2013, el proyecto “Bilateral cooperation project between researchers from Chile and Germany to promote the use of renewable energy through biomass from short-rotation plantations”, desarrollado en conjunto por The Institute of forest utilization (FOBAWI) at the University in Freiburg, Alemania, Ministerio Federal de Educación, Ciencia, Investigación y Tecnología (BMBF), y por el Instituto Forestal de Chile, sede Concepción, marco en el cual se generó y realizó una gira tecnológica por Aelamia, para conocer la situación actual de los modelos de manejo de plantaciones forestales de corta rotación (SRC) para la producción de biomasa para su uso en la generación de dendroenergía. La dendroenergía es la energía que se produce en base a la combustión de biomasa como madera, leña, astilla, pellets, briqueta y carbón. La gira contempló el estudio del proceso de producción de la dendroenergía dentro del marco de la sostenibilidad energética, esto quiere decir, que la producción de energía asegure un equilibrio entre la seguridad energética (sostenibilidad en el tiempo), equidad social (accesible para todos) y mitigación del impacto ambiental, o sea, el desarrollo de sistemas de energía estables, accesibles y ambientalmente aceptables. Por lo tanto, se visitaron proyectos de producción de especies forestales de rápido crecimiento (álamo, salix, otras), cuidados silviculturales, productividad, mercadeo de la energía, funcionamiento comunitario, logística y abastecimiento, entre otros factores. En esta gira, investigadores de INFOR de la Sede Biobio, señores Juan Carlos Pinilla y Cisco Aust, visitaron la Universidad de Freiburg en Alemania, para el desarrollo de los conceptos de utilización regional de la biomasa procedente de plantaciones de corta rotación como un recurso para los sistemas de calefacción de locales y energía.

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El objetivo de la gira fue el intercambiar experiencias y profesionales científicos con amplios conocimientos de árboles forestales de corta rotación, el diseño de propuestas/proyectos con el objetivo de extender la utilización económica y sostenible del potencial de bioenergía en Chile (junto con los propietarios de la tierra y de empresas pequeñas y medianas) y extender el intercambio científico en el sector de la bioenergía (programas para estudiantes, pasantías, cursos, etc) El programa de trabajo consideró la visita de los investigadores de INFOR a la Universidad de Freiburg y Rottenburg en Alemania, así como otras instituciones de investigación y empresas relacionadas con el uso de la biomasa forestal en la producción de energía y de calefacción distrital. La gira permitió además, trabajar con los investigadores del Institute of Forest Utilization (FOBAWI) para conocer de los principales conceptos relacionados con la utilización de especies forestales en bosques de corta rotación, silvicultura aplicada, aplicaciones locales de calefacción distrital en base a biomasa, suministro establecidos con madera para energía, el concepto y aplicación del Análisis del Ciclo de Vida, conocer de plantaciones para energía en diversas localidades de Alemania, actores estratégicos, y la formulación de propuestas de trabajo conjunto que permitan crear una Red bilateral en bosques de corta rotación para energía, entre otras.

A partir de las visitas realizadas, las reuniones de trabajo sostenidas y la conversación con expertos y productores de biomasa, se da cuenta de que la plantaciones dendroenergéticas o bosques para energía, constituyen una de las opciones importantes desde el punto de vista económico y ambiental. Éstas son formaciones destinadas a suministrar en el corto y mediano plazo, un abastecimiento seguro de biomasa frente a la creciente demanda de energía que requiere el desarrollo. Esta biomasa es utilizada por medio de la combustión, generando energía térmica o eléctrica ya sea en un sistema de calefacción interconectado o directamente para la producción de energía eléctrica. Otra opción de interés es el uso de las plantaciones para energía de combustibles tipo pellets para su uso en combustión, generando energía para diferentes usos. Este tema ha sido ampliamente estudiado en países europeos, donde han desarrollado toda una investigación e innovación en la tecnología a aplicar, especies para utilizar y métodos de cultivos. La gestión del uso de la biomasa a través de su combustión, para la generación de energía térmica o eléctrica ya sea en un sistema de calefacción interconectado o directamente para la producción de energía eléctrica, requiere del análisis de variados factores, destacando desde la recolección de la biomasa en el bosque, el proceso logístico, el tratamiento de la materia prima para su uso como chips o pellet, la inversión en equipos térmicos y su mantenimiento, hasta la venta de energía útil al cliente. Esta generación requiere de una base tecnológica y de la investigación con el objetivo de mejorar la eficiencia en todo el ciclo de la biomasa. En este sentido se destaca que la innovación es un pilar fundamental, requiriendo de aplicaciones tecnológicas para hacer seguimiento y control durante la recogida de la biomasa y la logística de las materias primas así como el monitoreo en los consumos y los niveles de confort de las instalaciones térmicas que se gestionan.

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Desde el área de ingeniería, un aspecto que se observó fue las opciones para el uso de la biomasa para la generación térmica, existiendo la opción de instalación de nuevas calderas de biomasa en centros domiciliarios, o bien, realizar la reconversión de calderas a petróleo para su uso con biomasa. Existen empresas que realizan proyectos de transformación de salas de calderas a biomasa y redes de distrito, generando energía térmica consiguiendo ahorros elevados respecto a otros combustibles. Esta transformación es una real posibilidad para su uso en calefacción distrital o bien para su uso en instalaciones de gran magnitud, tales como hospitales, edificios públicos, universidades, etc., solución que es factible de utilizar en Chile y en especial, en áreas aisladas o ciudades con problemas de contaminación derivados del uso de la biomasa inadecuada, tales como Temuco, Chillán o Coyhaique, entre otras. Durante la visita se discutió acerca del concepto de “círculo virtuoso de la biomasa”, la cual se señala corresponde a la promoción de la sustitución de combustibles fósiles y contaminantes potenciando las ventajas socioeconómicas y ambientales que la bioenergía tiene para la sociedad. Durante la visita se conoció desde las plantaciones para energía (SRC), los propietarios, centros de consumo, etc., hasta el uso de calderas con fines de calefacción distrital (district heating). El desafío es concretar y establecer y utilizar en Chile parte de las experiencias visitadas en Aelmania. Sin embargo, para esto es necesario definir con claridad donde localizar este tipo de instalaciones, para que se va a utilizar y conocer el verdadero potencial existente de volumen de biomasa que se pueden generar anualmente, siendo este factor uno de los parámetros más importantes a la hora de tomar decisiones para la instalación de centros o plantas de biomasa o definir si utilizar pellets o astillas, entre otros factores. Es por esto que existe la necesidad de generar información que permita caracterizar, cuantificar, zonificar y gestionar desde un punto de vista operativo (técnico/económico) el recurso biomasa existente. Con ello, se podrían generar emprendimientos productivos basados en la utilización de la biomasa forestal como fuente de energía, permitiendo el aprovechamiento sustentable de las plantaciones y bosque nativo. Lo anterior permitiría al país una importante disminución en el uso de combustibles fósiles, generando una autosuficiencia energética de una manera limpia. Frente a la opción del uso de las plantaciones para energía de combustibles tipo pellets para su uso en generación de energía, existe una gran experiencia en Alemania, cuya investigación e innovación en la tecnología a aplicar, especies para utilizar y silvicultura son utilizables o adaptables a las diferentes condiciones que existen en Chile, siendo las experiencias visitadas y el conocimiento de la universidad de Freiburg un muy buen ejemplo de ello. En relación con la silvicultura, la gira permitió concluir que según lo observado hasta el momento no difiere de lo utilizado en el país, en donde la diferencia se produce fundamentalmente en la búsqueda del mejor material genético para el establecimiento de las plantaciones.

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Cabe recordar que ante el creciente valor de las energías fósiles, la necesidad de mantener y aumentar la productividad de la economía nacional y regional, sumado a los problemas derivados de la amenaza del calentamiento global, la inseguridad en el suministro de energía y la creciente demanda energética, es que ha crecido el interés entre los científicos, políticos y el gobierno de reconsiderar sus opciones y estrategias en materia de Energías Renovables No Convencionales (ERNC). Con ello se podrá ampliar y diversificar la matriz energética de Chile y promover la generación de energía a partir de fuentes renovables, siendo este tema uno de las líneas de acción planteadas por el Ministerio de Agricultura y acogida por el INFOR. La gira permitió además, iniciar el establecimiento de contactos y relaciones entre equipos de investigadores de Chile y Alemania en beneficio de las actividades de investigación de INFOR en temas de la generación y uso de la biomasa para energía. Esta gira permitirá fortalecer el trabajo en Chile y abre nuevas posibilidades de investigación aplicada y transferencia técnica para beneficio de nuestro país, en especial para la pequeña y mediana propiedad. 2.2 Visita de investigador de la Universidad de Frieburg

Durante el mes de diciembre del año 2014 se realizó la visita del investigador de la Universidad de Freiburg, señor Martin Brunsmeier, a las dependencias del Instituto Forestal en Concepción. El Dr. Brunmeier es jefe de operaciones y utilización forestal en la Universidad de Freiburg, martin.brunsmeier@foresteng.uni-freiburg.de, con áreas de investigación en la evaluación de la sostenibilidad de diferentes cadenas de madera para el suministro o abastecimiento de energía, y el desarrollo eficiente de unidades locales, descentralizados para la producción de energía mediante el uso de la biomasa procedente de la corta de plantaciones de corta rotación y su retoñación.

El programa de trabajo del señor Martin Brunsmeier en el marco del proyecto fue el siguiente:

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Período Actividad

1° semana Conocer el INFOR Inicio actividades proyecto BioCoop

2° semana Trabajar en el proyecto BioCoop* (ver que datos de SIG son disponible en el INFOR, definir el proceso de la análisis de SIG)

3° semana

Trabajar en el proyecto (ver que datos sobre el consumo de calefacción en la universidad en Coyhaique, en el INFOR y por ejemplo en un colegio de un pueblo son disponible (consumo por año, mensual, mínimo y máximo, costos de la calefacción, etc.) y finalizar el primer reporte para el BMBF en Alemania

4° semana Trabajar en el proyecto (definir los conceptos para el uso de bioenergía, empezar con el análisis de SIG, ver que datos de crecimiento de Europa se puede usar para el folleto)

* el trabajo en el proyecto incluye: 1. Análisis de SIG para presentar el potencial para plantaciones de dendroenergía en la Región del

BioBio

2. Preparación de un folleto para el manejo de plantaciones de dendroenergía en Chile

Durante su estadía el señor Brunsmeier, realizó las actividades encomendadas, generando primeras versiones de los productos comprometidos: • Publicación sobre áreas disponibles en la Región del Biobío para el establecimiento de

plantaciones dendroenergéticas en base a Acacia dealbata

• Recopilación de antecedentes principales para el uso de plantaciones forestales de corta rotación para su uso en energía en Chile

Durante el período de estadía del investigador Brunsmeier se inició además, el estudio para la generación de una herramienta de cálculo de rentabilidad en el uso de plantaciones para energía.

En este proceso se trabajó en conjunto con los investigadores de INFOR, recopilando en primer lugar la información existente en términos de bases de datos de suelo y clima en la Región del Biobio, para posteriormente, recabar antecedentes acerca del rendimiento en biomasa de especies forestales que pudiesen utilizadas en plantaciones de corta rotación para suministro de biomasa para energía. 2.2.1 Superficie disponible para SRC en la Región del Biobio El objetivo de este trabajo conjunto en un principio y luego del análisis de la información disponible, fue el de estimar el potencial de la especie forestal Acacia dealbata para la producción de biomasa. Junto con ello, se desarrolló una primera versión de una planilla de cálculo para estimar el volumen de biomasa necesaria para abastecer plantas de calefacción específicos. El estudio se basó en la experiencia de Alemania en plantaciones de corta rotación (SRC), el cual es un sistema de plantación utilizado en Europa para generar más biomasa para fines energéticos. El establecimiento de los sistemas de calefacción distrital con una combustión altamente eficiente y filtros modernos podría reducir las emisiones de partículas finas que provocan smog y también podría generar más energía (calor y electricidad) con menos biomasa.

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El trabajo a través de una serie de etapas y usando sistemas de información geográficos más las bases de datos disponibles de suelo y agua permitió generar un mapa regional con las áreas que son adecuadas para las plantaciones de Acacia dealbata en la región del Bío Bío. Estas áreas incluyen las tierras no utilizadas con bosque nativo, plantaciones, cuerpos de agua, cultivos, o pastizales. El resultado inicial señaló cerca de 190.000 hectáreas que se pueden estimar como potencial utilizable para SRC con Acacia dealbata (Figura 1). El siguiente mapa y la tabla presenta la distribución de estas áreas.

Figura 1. Áreas potenciales en la Región del Biobio para el establecimiento de plantaciones de

Acacia dealbata para su uso en energía

Tabla 1: Áreas potenciales para Acacia dealbata en la Región del Biobio

Áreas potenciales para Acacia dealbata y el

uso actual de la tierra

Matorral 116.605 ha

Tierras húmedas 788 ha

Pastizales 43.068 ha

Áreas de sucesión 22.492 ha

Llanuras aluviales 7.182 ha

Total 190.135 ha

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2.2.2 Planilla de cálculo

Dentro del desarrollo de las actividades, se inició el diseñó de una herramienta simple de cálculo de la estimación de la biomasa requerida para alimentar un tamaño específico de una planta de calefacción o caldera. Diferentes aspectos como la eficiencia de la caldera, la tasa de utilización, así como las características de la biomasa (contenido de agua y energía) se consideraron en el desarrollo de esta planilla. Conociendo la tasa de crecimiento de una especie, es posible entonces, hacer una aproximación de la superficie de tierra necesaria para abastecer una planta de energía. Ambos resultados, la estimación de superficies para Acacia dealbata y el inició del diseño de una planilla de cálculo para la estimación de la biomasa requerida se condensaron en un primer documento, el que se presenta en el Anexo 1 de este documento.

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ANEXO 1

Working with Short Rotation Coppice for a more efficient usage of biomass for bioenergy

Juan Carlos Pinilla

Cisco Aust Martin Brunsmeier

1. Introduction and aims

The project BioCoop is a cooperation between the Instituto Forestal (INFOR) in Concepcion, Chile and the Chair of Forest Utilization of the University of Freiburg, Germany. The aim of this project is to establish a well going cooperation between the two institutions for further projects. Also it is set to initiate a network of partners from the industry, science and consumer branch within Chile and also with German partners. Also the potential of Acacia dealbata for biomass production has been estimated and the volume of biomass needed for specific heating plants has been calculated. Short Rotation Coppice (SRC) is a plantation system used in Europe to generate more biomass for energy purposes on agricultural land. The establishment of district heating systems with a highly efficient combustion and modern filters could reduce the emissions of fine particles which provoke smog and also could generate more energy (heat and power) with less biomass.

2. Potential of SRC in Bio Bio

Within the project the potential for SRC with Acacia dealbata in the region Bio Bio in Chile have been estimated. This has been done with the geographic information software ArcGIS. The Bio Bio region experiences about three to four months in the summer without virtually any rain. This makes well known SRC-species from Europe like poplar and widow not suitable for this region, because they need sites with a high level of ground water and a good, steady and year round water supply for their growth (Aust et al. 2013). Such sites are however not often to find in the Bio Bio region, which is why southern species like eucalyptus or pinus species are used on plantations. Also acacia species (especially Acacia dealbata) show very good yields and growth rates under these climate conditions. Acacia dealbata is originally from Southeast-Australia and is very used to long and dry periods during the summer. The INFOR established, because of this, several test sites with Acacia dealbata. The results of the measurement of the yield can be seen in the following table (Figure 1).

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Figure 1: Yield of Acacia dealbata on test sites of the INFOR

Acacia dealbata qualifies for SRC because it has next to its good growth rates good combustion characteristics (Burgos & Pelz, 2013) and a strong sprouting ability. Due to missing knowledge about cultivation of SRCs and especially a missing market for wood chips from SRCs, no plantation for bioenergy purposes with a short rotation cycle have been established in Chile. In Chile a large amount of areas have a high potential for the establishment of SRC and the interest from the industry and the land- and forestry owners to use this land increases. Because of this different studies have been performed to analyse the biomass potential in Chile. Especially the study from the University of Austral, Valdivia in cooperation with CONAF and the ministry of energy has to be mentioned here: Evaluación de Mercado de Biomasa y su Potencial (UACH, 2013). This study shows the biomass potential of existing plantations, of natural forests and the potential of future energy-SRC. For the region Bio Bio the potential of to be newly established SRC is accounted with 392.000 ha including agricultural land. Without the agricultural land there is still an unused area of 55.000 ha (UACH, 2013). Within this project a focus has been set to the potential of Acacia dealbata. Specific studies about this species in Chile do not yet exist. But the data and experiences made from the test sites of the INFOR could be well used. With a geographical information system software (ArcGIS, ArcMap 10.2.2) the habitat characteristics of Acacia dealbata and the qualities of the Bio Bio region have been compared. Digital maps of the average air temperature, the amount of precipitation and the soil characteristics have been used to show suitable areas for SRCs. Table 1 shows the habitat characteristics which have been crosscut with the location/area characteristics.

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Table 1: Habitat characteristics Acacia dealbata

Habitat characteristics Acacia dealbata (Paneque, 2012)

Annual precipitation 600-1500 mm

Annual average temperature (air) > 8° C

Deepness of soil > 50 cm

Water permeability of the soil average – good

Results show that 1.2 Mio. ha are suitable for SRC with Acacia dealbata according to the habitat requirements. There is no data available to calculate a correlation between the growth rate and the habitat requirements, which is why it is not possible to estimate an annual growth rate per specific plantation site. For this identical SRCs should be planted and the water availability, air temperature and soil characteristics should be measured.

Figure 2: Potential locations of Acacia dealbata in the Region Bio Bio, Chile

Within a second step all sites which are infrastructure, water bodies, etc. have to be subtracted from all potential locations (see Figure 2). To do so, another map has been created to show all areas which are suitable for plantations in the region Bio Bio. These areas include unused lands like scrub- or grasslands. After selecting these lands and crosscutting those with the potential locations, a total of 190.000 ha can be estimated as usable potential for SRCs with Acacia dealbata (see Figure 3). The following map and table shows the distribution of these areas.

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Figure 3: Usable potential of areas for SRCs with Acacia dealbata in the region Bio Bio, Chile

Table 2: Potential areas for Acacia dealbata

Potential areas for Acacia dealbata shown with their actual land use

scrubland 116.605 ha

wet lands 788 ha

grassland 43.068 ha

area of succession 22.492 ha

river flood plains 7.182 ha

Total 190.135 ha

Agricultural land could be also used for SRCs for energy purposes, but then the wood production would be in a direct competition with food and fodder production. This is why primarily other areas should be used.

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3. Calculations of SRC, program / Software area, biomass supply,

Besides the estimation of potential areas in the region Bio Bio the volume of biomass needed for specific heating plants has been calculated. There are different supply chains which occur by establishing SRCs and the usage of the biomass for heating systems.

Figure 4: Supply chains of biomass from SRCs for heating systems

Either wood chips or pellets can be produced from biomass from SRCs. Both can be used for generating heat whereby wood chips are mostly used as supply for biomass heating plants for district or industrial heating and pellets used in small scale boilers in private homes. Within the project BioCoop a simple calculation tool was designed. With this calculation tool the biomass for a specific heating plant or boiler size can be estimated. Different aspects like the boiler efficiency, the utilization ratio as well as characteristics of the biomass (water and energy content) are considered. With the known growth rate of the SRC-species an estimation of the needed land area can be given.

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Heating plant Wood Chips Short Rotation Coppice

Output 80 kWh Energy content biomass 2,8 kWh/kg Species EucalyptusEfficiency 90% Water content 40% Yield 10 t/ha and year (t absolutely dry)Heating days per year 185 days Value of wood chips 40.000 $/t Rotation cycle 5 yearsHeating hours per heating day 8 hoursUtilization ratio (year) 17%

Calculation / Results

Needed energy for heating plant Needed energy for heating plant Area of Short Rotation Coopice needed for supply of heating plantEnergy needed = Output * Efficiency Energy needed = Output * Efficiency * (Utilization * 365 * 24) Area = Biomass consumption of heating plant / yield

89 kWh/hour 131.556 kWh/year 4,70 ha

Biomass consumption Biomass consumption Biomass consumption = Energy needed / Energy content of biomass Biomass consumption = Energy needed / Energy content of biomass

32 kg/hour 46.984 kg/year

Cost of supply Cost of supplyCost of supply = Biomass consumption * Value of biomass Cost of supply = Biomass consumption * Value of biomass

1.269,84 $/kg and hour 1.879.365,08 $/year Figu

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In this example a boiler with 80 kWh of output is taken into account. By respecting the efficiency grade of 90% biomass with a total energy content of 89 kWh is needed. Since the water content is directly related to the energy content both characteristics play a vital role in calculating such energy related models. As of this 130.000 kWh/year are needed to supply the boiler with a utilization rate of 17% (no heating is estimated for the summer months). With a growth rate of 10 t/ha and year and a rotation cycle of 5 years, 4.7 ha of SRCs are needed to produce the biomass for this specific boiler. An estimation tool for economic aspects of the cultivation and harvest of the biomass from the SRC is also included in the tool.

4. Conclusion

There is a high potential of usable land area for SRCs. The biomass can be used for energy purposes. With geographical information systems the potential land can be identified, considering habitat characteristics of the tree species and site characteristics like water availability or soil issues. With an estimation tool for the amount of biomass needed, investors or scientists can do further research about establishing SRCs and investing in heating plants. Further information can be obtained by contacting the project partners at INFOR, Chile or University of Freiburg, Germany. The project partners gratefully acknowledge the funding of this research project and cooperation by the CONYCIT (Comisión Nacional de Investigación Científica y Tecnológica / National Commission for Scientific Research and Technology), Chile and the BMBF (Bundesministerium für Bildung und Forschung / Ministery of Education and Scientific Research), Germany.

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Bibliography Aust C., Schweier J., Brodbeck F., Sauter U.H., Becker G., Schnitzler J.-P. 2013. Woody biomass production potential of short rotation coppices on agricultural land in Germany. Global Change Biology Bioenergy (5): 13 pages. DOI: 10.1111/gcbb.12083 Burgos F., Pelz S. 2013. Combustibles solides de Madera. Fuente de energía renovable en la región de los ríos. Valdivia. ISBN 965-16-0287-2 Paneque, Manuel. Cultivos energéticos: una apuesta de futuro. 2. Auflage. Santiago de Chile, Universidad de Chile, 2012.

Pinilla Suárez, J.C.; Molina Brand, M.P.; Hernández Careaga, G.; Barros Asenjo, S.; Ortiz, O. y Navarrete Torres, M. 2011. Avances de la investigación con especies del género Acacia en Chile. Informe Técnico N°179. Instituto Forestal, Sede Bio Bio, Chile. Pinilla Suárez, J.C. y Valenzuela, Ibarra, C. 2012. INSTITUTO FORESTAL (SANTIAGO, CHILE). Algunos antecedentes en la búsqueda de opciones económicas para el abastecimiento de biomasa dendroenergética en Chile [artículos de revistas]. 2012, Ago.. Publicado en: Ciencia e Investigación Forestal, CIFOR, v.18:n2, Pág.: 69-90 Pinilla Suárez, J.C. y Navarrete Torres, M. 2012. Informe Técnico Proyecto 1: Desarrollo productivo de los bosques, de la industria forestal y fomento del uso de la madera. Promoción del uso dendroenergético de los productos forestales madereros, el caso de Acacia dealbata y Salix sp.. Informe de proyecto Ministerio de Agricultura de Chile. Instituto Forestal. 50 p.; Concepción, 2012. UACH (Universidad Austral de Chile); Evaluación de Mercado de Biomasa y su Potencial. Valdivia 2013. http://www.conaf.cl/explorador-de-biomasa-forestal-potencia-uso-de-energia-renovables/