A Techno-Economic Assessment of Syngas Production by Plasma Gasification of Municipal Solid Waste as a Substitute Gaseous Fuel

Abstract

The updraft plasma gasification process of different municipal solid wastes (MSWs) to produce syngas as a substitute gaseous fuel was assessed from a techno-economic viewpoint. The plasma gasification process was modeled under a thermo-chemical approach using aspen plus. The model validation has been carried out with experimental data from the literature, reaching an average relative error of 6.23% for temperature, heating values, and fuel species concentration of the syngas. The plasma torch power consumption was one of the main process parameters that affects the energy and exergy efficiencies. In spite of increasing moisture content of MSW, from 26.61% to 57.9%, the energy and exergy efficiencies expanded by 1.5% and 5.4% on average, respectively, which ascribed to the reduction of torch power consumption; this behavior resulted as the torches thermally degraded a lower fraction of dry MSW. Whereas, if plasma temperature increased (2500 °C to 4000 °C), the gasification efficiencies diminished because of the torch power consumption boosted by 28.3%. Furthermore, the parameter combinations process (air flow and plasma temperature) was found to reach the highest process efficiency, the efficiency ranged from 79.22% to 83.46%, highlighting the plasma gasification flexibility. The levelized cost of syngas production varied from 15.83 to 26.21 ¢US$/kW h. Therefore, to make these projects feasible (waste to energy), a waste disposal charge ranging between 14.67 and 26.82 ¢US$/kW h was proposed.

Metodologías para la estructuración de inversiones en proyectos de energía renovable

“…Los resultados obtenidos mostraron que el LCOE se puede reducir hasta un 20%. Cabe aclarar que el mercado de energía consta Saldarriaga-Loaiza et al (2019) analizaron los efectos de los incentivos tributarios de la Ley 1715 en el LCOE de plantas de cogeneración de energía a biomasa forestal en el departamento de Antioquia. Los resultados del análisis mostraron que los costos de generación se reducen un 11.2% cuando los incentivos se aplican con una depreciación de activos a 10 años, financiación del 50% de la inversión inicial y periodo de gracia de 5 años.…”

“…Los resultados del análisis mostraron que los costos de generación se reducen un 11.2% cuando los incentivos se aplican con una depreciación de activos a 10 años, financiación del 50% de la inversión inicial y periodo de gracia de 5 años. Montiel-Bohórquez et al (2021) evaluaron el efecto de los incentivos tributarios de la Ley 1715 y Ley 1955 en el costo nivelado del syngas, considerando una externalidad positiva a partir del ingreso por disposición de residuos sólidos urbanos.…”

“…Barroso y Ferreiro (2017) realizaron un estudio de inversiones en FNCER, basado en una evaluación multicriterio, con un enfoque socioeconómico y sostenible para Cuba; los autores sugieren usar una evaluación multicriterio porque conjuga los elementos cuantitativos y cualitativos de las inversiones. Seulki y Kim (2019) propusieron un modelo de optimización de red mediante programación lineal entera mixta con el fin de determinar la configuración óptima de generación y el tiempo en el cual se debe realizar la inversión. He et al (2019) adoptaron el modelo de Richardson para evaluar el efecto del periodo de los créditos sobre la eficiencia de las inversiones en proyectos con FNCER.…”

“…y 10% E.A. Cabe aclarar que para todos los escenarios de deuda se consideró un periodo de gracia de 5 años, por su impacto positivo en la reducción del LCOE(Montiel- Bohórquez et al, 2021;Saldarriaga-Loaiza, López-Lezama, et al, 2020). Finalmente, se analizó la variación del VPN en función de la volatilidad implícita de los factores de capacidad solar y eólico, considerando incentivos tributarios y la metodología de OR con Black y Scholes.Análisis de sensibilidad para el LCOEEn la Figura 2 y Figura 3 se muestra la variación del LCOE en función de la tasa de depreciación de activos y porcentaje de deuda, así como de la tasa de interés y porcentaje de deuda, respectivamente, para los proyectos solar fotovoltaico (SF) y eólico (E).…”

Effect of the Colombian Renewable Energy Law on the Levelized Cost of a Substitute Gaseous Fuel Produced from MSW Gasification

“…The assessment was conducted based on a previous work, where the plasma gasification model and its validation were presented in detail. Furthermore, the MSW plasma gasification process was thermodynamically characterized, and the operational parameters leading to reach the highest cold gas efficiency as a function of the MSW type were found (Montiel-Bohórquez et al, 2021).…”