OPTIMIZACIÓN DEL PROCESO CALCIUM LOOPING MEDIANTE ENERGÍA SOLAR TÉRMICA DE CONCENTRACIÓN PARA LA PLANTA DE BIOMASA DE MIAJADAS

Abstract

El presente Trabajo de Fin de Grado, surgido a partir del proyecto presentado en la IV Edición de los Premios de Eficiencia Industrial 2025 de Saint-Gobain Isover en colaboración con Acciona, aborda el diseño y análisis económico de una torre de concentración solar destinada a alimentar energéticamente un proceso de calcium looping para la captura de CO¿ en la planta de biomasa de Miajadas (Cáceres). La integración de energía solar térmica de concentración ofrece una vía renovable para satisfacer la elevada demanda energética de la reacción de calcinación, mejorando la sostenibilidad del conjunto y generando una oportunidad de capitalización a través de la venta de créditos de carbono. El objetivo principal ha sido dimensionar la torre solar para suministrar el calor necesario para la captura del CO¿ generado. Para ello, se analizaron distintas composiciones de biomasa (100 % Herbácea, 100 % Leñosa y Mezcla Herbácea y Leñosa al 50 %), lo que, combinado con la variabilidad en el contenido de carbono, dio lugar a nueve escenarios de demanda energética (H min, H med, H max, L min, L med, L max, HL min, HL med, HL max) con potencias térmicas requeridas entre 23,63 MW y 30,99 MW. Mediante el software System Advisor Model (SAM), se simuló el diseño del campo de heliostatos y el sistema de almacenamiento térmico para tres configuraciones: múltiplo solar (MS) 1 sin almacenamiento, MS 2,4 con 6 horas y MS 2,4 con 10 horas de almacenamiento. Los resultados de la simulación identifican la configuración de MS 2,4 y 10 horas de almacenamiento como la técnicamente más adecuada, alcanzando factores de capacidad cercanos al 45 % y minimizando el coste del calor aportado entre 0,986 y 1,065 €/kWh. Las emisiones anuales de la planta oscilan entre 166,5 y 208,3 kilotoneladas de CO¿, requiriendo una energía de captura entre 745166 y 977450 GJ anuales. El análisis económico, considerando una vida útil de 30 años, amortización lineal, impuesto de sociedades del 25 %, inflación del 2 % y una tasa de descuento (WACC) del 8 %, revela que ningún escenario base resulta viable. Los valores actuales netos (VAN) son negativos en todos los casos, oscilando entre ¿41,13 M€ y ¿47,97 M€, con tasas internas de retorno (TIR) comprendidas entre el 3,15 % y el 3,72 %, muy por debajo del 8 % exigido. El período de recuperación (payback) se sitúa entre 19 y 21 años. Ante esta inviabilidad, se exploraron dos alternativas. La primera, una evolución alcista del precio del carbono con un incremento anual del 10 % partiendo de 82,85 €/t, transforma el escenario HL min en un proyecto rentable, alcanzando un VAN de 136,25 M€, una TIR del 13,83 % y un payback de 12 años. La segunda, una subvención pública de 60 M€ sobre el CAPEX, reduce la inversión neta y logra para el mismo escenario un VAN positivo de 13,25 M€, una TIR del 11,1 % y un payback de 10 años, demostrando el impacto del apoyo institucional. No obstante, la reciente volatilidad del mercado de carbono (caída a ~73 €/t a principios de 2026) introduce incertidumbre sobre estos resultados. En conclusión, su viabilidad económica depende críticamente de un contexto de precios del carbono favorable o de la obtención de ayudas públicas.