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Utilización de sistemas de
biomasa en
Turismo Rural
Gregorio Antolín Giraldo
Director del Área de Biocombustibles de CARTIF
21 de Octubre de 2008
1
Introducción
Biomasa es el conjunto de materiales orgánicos
generados a partir de la fotosíntesis o producidos en la
cadena biológica.
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Introducción
LA BIOMASA CONTRIBUYE
COMPROMISOS DE KIOTO:
AL
CUMPLIMIENTO
DE
LOS
• Las plantas y cultivos captan CO2 durante su crecimiento.
• En el proceso de combustión de la biomasa se emite menor cantidad
de CO2 que el captado.
21 de Octubre de 2008
3
Introducción
PROTOCOLO DE KIOTO
• Establece un 5,2% de reducción global de las emisiones de los
seis principales GEI (CO2, CH4, N2O, HFC, PFC y SF6) en el período
2008-2012 respecto a 1990.
•
El compromiso de reducción es diferente para cada país,
dependiendo de su estado de desarrollo económico.
- U.E.: 8%
- Japón: 6%
- Rusia: mantener emisiones
- España: incrementar el 15% hasta 2012 para no frenar su
crecimiento.
Con las políticas y medidas actuales sólo se llegará a un 4,7%
de reducción en la U.E. en el 2010.
La mayor desviación en la U.E. es de España, que
superaba las emisiones en un 53% en el año 2007
respecto a 1990.
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Introducción
Fuentes de biomasa:
Biomasa natural
Residuos: - Agrícolas
- Forestales
- Ganaderos
Excedentes de cosechas agrícolas
Cultivos energéticos
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Biocombustibles más utilizados
PELETS
• Biocombustible densificado, cilíndrico y estandarizado.
• Características físicas: - Diámetro: < 2,5 cm.
- Longitud: pocos cm (ideal: el doble de φ) .
- Densidad real: 1.000 - 1.200 kg/m3.
- Densidad aparente: 650 kg/m3 .
• Poder Calorífico: PCI ≈ 16.750 - 18.840 kJ/kg
(4.000 - 4.500 kcal/kg).
• Uso tanto doméstico como industrial: permite una alimentación
automática.
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Biocombustibles más utilizados
VENTAJAS PELETS
•
Disminuye costes de transporte y almacenamiento.
•
Combustible homogéneo.
•
Facilita la automatización de los sistemas de alimentación.
•
Combustible limpio y fácil de manipular por el usuario.
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Biocombustibles más utilizados
BRIQUETAS
• Biocombustible densificado. Suelen ser cilíndricas.
• Tamaño mayor: Diámetro ≈ 6 cm.
Longitud ≈ 40 cm.
• Uso doméstico (chimeneas y calderas individuales).
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Biocombustibles más utilizados
RESIDUOS FORESTALES: ASTILLAS DE MADERA
• Trozos pequeños de longitudes entre 5 y 50 mm.
• Calidad: en función de la materia prima y tecnología de producción.
Astillas procedentes de residuos de monte (podas, ramas, etc.).
- Humedad elevada: ≈ 50%.
- Adecuadas para grandes calderas en Redes District Heating.
Astillas producidas en la industria del aserrado o procedentes del
monte con secado posterior.
- Humedad < 30%.
- Apropiadas para calderas de grandes edificios o viviendas.
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Biocombustibles más utilizados
RESIDUOS AGROINDUSTRIALES
• Suelen ser de tamaño reducido (pocos centímetros).
• Humedad variable: 10 - 40%.
• Poder calorífico: PCI ≈ 14.650 - 16.750 kJ/kg
(3.500 - 4.000 kcal/kg).
• Combustibles baratos y de gran calidad.
• Aplicación doméstica e industrial.
• Los más comunes: - Cáscara almendra
- Cáscara piñón
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- Orujillos
- Pepitas uva
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Biocombustibles más utilizados
RESIDUOS AGRÍCOLAS: LEÑOSOS Y HERBÁCEOS
LEÑOSOS
• Podas de olivos, viñedos y árboles frutales.
• Dispersión y pequeña escala de las explotaciones generadoras del
recurso.
• Ausencia de pretratamiento del recurso.
HERBÁCEOS
• Se obtienen durante la cosecha de algunos cultivos, como los de cereales
(paja) o maíz (cañote).
• Grandes variaciones en la producción de una temporada a otra, lo que
supone oscilaciones fuertes en los precios.
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Biocombustibles más utilizados
CULTIVOS ENERGÉTICOS
• Cultivos de plantas de crecimiento rápido destinadas a la
obtención de energía o como materia prima para obtener otros
combustibles.
• Cultivos productores de biomasa lignocelulósica.
• Cultivos destinados a producir biocarburantes:
En estado líquido:
- Aceites vegetales.
- Alcoholes obtenidos por destilación.
Cultivos de semillas oleaginosas: Para obtener aceites
vegetales.
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Biocombustibles más utilizados
COMPARACIÓN ENTRE LOS DIVERSOS BIOCOMBUSTIBLES
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Ventajas de la biomasa
Medioambientales
• Recurso renovable (varias veces durante el ciclo humano).
• Conservación del medio ambiente:
Menos emisiones de compuestos de S y N.
No contribuye al efecto invernadero.
Gestión adecuada de residuos agrícolas y forestales.
• Valorización de residuos, reduciendo problemas de tratamiento,
gestión y riesgo de incendios.
• Cumplimiento del Protocolo de Kioto.
En línea con los criterios del DESARROLLO SOSTENIBLE.
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Ventajas de la biomasa
Socio-económicas
• Menor dependencia de fuentes de energía extranjeras.
• Recurso autóctono. Distribución por todo el Planeta.
• Producción descentralizada. Suministro energético basado en la demanda.
• Fomento del empleo y desarrollo rural (≈ 10 veces más que la fósil).
• Fijación de la población en zonas rurales.
• Alternativa de cultivos energéticos.
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Legislación
Unión Europea:
– Plan de acción sobre la Biomasa
España:
– Plan de Energías Renovables
- Código Técnico de Edificación
Castilla y León:
– Plan de la Bioenergía
Qué se quiere conseguir en el 2020?
- Ahorrar un 20% el consumo de energía.
- Aumentar hasta el 20% el consumo de las energías renovables.
- Aumentar hasta el 10% el consumo de biocombustibles.
- Reducir como mínimo un 20% las emisiones de gases de efecto
invernadero.
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Legislación
CÓDIGO TÉCNICO DE EDIFICACIÓN
Obliga a la instalación de placas solares u otra fuente de energía
renovable (como la biomasa) para la producción de agua caliente
sanitaria en edificios nuevos o rehabilitados.
Sólo podrán utilizarse EE.RR. o residuales para calentar piscinas al
aire libre y climatizar espacios abiertos.
Las instalaciones térmicas deben tener un consumo reducido de
energía convencional, y como consecuencia una producción limitada
de emisiones de GEI y contaminantes atmosféricos.
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Energía y biomasa: CLAVES
CALIDAD Y PRECIO
•Para obtener un óptimo aprovechamiento de la biomasa es necesaria su
caracterización.
•La planta de aprovechamiento energético de la biomasa deberá ubicarse
lo más cercana posbile a las fuentes de biomasa para reducir los costes
del transporte.
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Aplicaciones energéticas
Aplicaciones energéticas de la biomasa
• Transporte
- Sustitutivo de la gasolina
- Sustitutivo del gasóleo
• Generación de
electricidad
- Cogeneración
- Co-combustión
- Consumo doméstico
• Generación de calor
- Consumo industrial
- Calefacción de distrito
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Energía y biomasa
Se puede obtener energía de la biomasa:
• Directamente: Combustible en calderas.
Normalmente va precedido de un tratamiento mecánico.
• Indirectamente: mediante transformación en combustibles que
sustituyen a otros.
• Procesos extractivos.
• Procesos termoquímicos.
• Procesos biológicos o bioquímicos.
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Energía y biomasa
PROCESOS
Mecánicos
Termoquímicos
Biológicos
Extractivos
PRODUCTOS
Leñas
Astillado
Astillas
Trituración
Briquetas y pelets
Compactación
Serrín
Combustión
Gases calientes
(humos)
Pirólisis
Carbón
Aceites
Gasificación
Gas de gasógeno
Gas de síntesis
Fermentación
alcohólica
Digestión
anaerobia
Extracción
físico-química
Etanol
Varios
Biogás (CO2, CH4)
Aceites Ésteres
Hidrocarburos
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APLICACIONES
Calefacción
Electricidad
Calefacción
Electricidad
Transporte
Calefacción
Electricidad
Transporte
Calefacción
Electricidad
Transporte
Industria química
Transporte
Industria química
Calefacción
Electricidad
Transporte
Industria química
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Energía y biomasa
PROCESOS
Mecánicos
Termoquímicos
Biológicos
Extractivos
Astillado
Trituración
Compactación
PRODUCTOS
Leñas
Astillas
Briquetas y pelets
Serrín
Combustión
Gases calientes
(humos)
Pirólisis
Carbón
Aceites
Gasificación
Gas de gasógeno
Gas de síntesis
Fermentación
alcohólica
Digestión
anaerobia
Extracción
físico-química
Etanol
Varios
Biogás (CO2, CH4)
Aceites Ésteres
Hidrocarburos
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APLICACIONES
Calefacción
Electricidad
Calefacción
Electricidad
Transporte
Calefacción
Electricidad
Transporte
Calefacción
Electricidad
Transporte
Industria química
Transporte
Industria química
Calefacción
Electricidad
Transporte
Industria química
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Energía y biomasa: COMBUSTIÓN
• Serie de reacciones químicas mediante las cuales se produce la oxidación
completa de un material.
• Productos:
- CO2
- Cenizas
- Vapor H2O
- Calor (componente útil del proceso)
• Etapas:
• Secado: eliminación del agua (105 ºC).
• Liberación de volátiles orgánicos: a partir de 200 - 250 ºC.
• Combustión de volátiles: a partir de 300 - 500 ºC.
• Combustión del carbono fijo.
• Al final del proceso sólo quedan las cenizas.
• Elevada eficacia térmica en el proceso: 80-85%.
• Tecnología ampliamente desarrollada.
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Energía y biomasa: COMBUSTIÓN
• Gran variedad de equipos (uso doméstico e industrial):
• Calderas de agua caliente.
• Calderas de vapor.
• Calderas de aceite térmico.
• Aplicaciones:
• Generación de calor:
- Calefacción
- ACS
- Procesos industriales (prensa, secadero, etc)
• Generación eléctrica: - Turbina de vapor + Generador (Cogeneración)
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Energía y biomasa: COMBUSTIÓN
CLASIFICACIÓN DE LAS CALDERAS
TIPO DE QUEMADOR:
COMBUSTIBLE UTILIZADO:
1- De tornillo sinfín o crisol.
1- Leñas.
2- Quemador de pelets.
2- Recortes de madera.
3- De parrilla (varios tipos).
3- Briquetas y pélets.
4- Ciclónico o cámara torsional.
4- Astillas.
5- Lecho fluido.
5- Serrín.
6- Quemador de doble cuerpo.
6- Residuos agrícolas.
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Energía y biomasa: COMBUSTIÓN
Quemador de tornillo sinfín o crisol:
Es el más utilizado para instaciones de pequeña capacidad y
combustibles con humedad hasta 30%.
Limitaciones:
- Formación de escorias: se alcanzan altas temperaturas.
- Rendimiento menor: se opera con elevados excesos de aire
de combustión.
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Energía y biomasa: COMBUSTIÓN
Quemador de pelets:
Sus características permiten emplear pelets como combustible.
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Energía y biomasa: COMBUSTIÓN
Quemador de parrilla:
Parrilla fija.
Parrilla viajera.
viajera
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Parrilla móvil inclinada.
inclinada
Energía y biomasa: COMBUSTIÓN
Quemador de parrilla:
TIPOS:
- Lecho delgado: para combustibles de baja humedad y elevada
finura.
- Lecho grueso: para combustibles de alta humedad.
Parrillas móviles o de avance (parrilla viajera): partículas
pequeñas.
Parrillas fijas (horizonatales o inclinadas) : partículas de
gran tamaño
DOS PRÁCTICAS CON RESPECTO AL AIRE DE COMBUSTIÓN:
- Usar impulsor y extractor.
- Usar sólo impulsor: disminuye el rendimiento.
21 de Octubre de 2008
Energía y biomasa: COMBUSTIÓN
Quemador ciclónico o cámara torsional:
Esquema de funcionamiento.
21 de Octubre de 2008
Energía y biomasa: COMBUSTIÓN
Quemador ciclónico o cámara torsional:
Se utiliza para combustibles sólidos pulverizados o de pequeño diámetro.
El combustible se introduce tangencialmente por transporte neumático
con el comburente.
El combustible adopta movimiento helicoidal dentro de la cámara.
El menor diámetro de la salida de gases (forma de ciclón) impide salir al
combustible hasta su gasificación.
Necesidad de un combustible auxiliar (arranque y mantenimiento de T).
Por el coste es sólo recomendable para instalacciones de potencia.
21 de Octubre de 2008
Energía y biomasa: COMBUSTIÓN
Lecho Fluido:
La combustión se realiza en el seno
de la suspensión de partículas de
cenizas y combustible. A veces se usa
un inerte.
Se inyecta por abajo el aire primario
de combustión, mediante para producir
el movimiento de toda la mezcla.
En el freeboard se inyecta el aire
secundario que quema los volátiles
antes de salir por chimenea.
21 de Octubre de 2008
Energía y biomasa: COMBUSTIÓN
Quemador de Doble Cuerpo:
Un hogar con dos cuerpos:
- Primer cuerpo: el combustible se piroliza y/o
gasifica.
- Segundo cuerpo: el gas se quema a alta T.
Dos etapas de combustión.
Sirve para cualquier biomasa y para bajas T.
Evita la formación de escoria (biomasa
herbácea).
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Equipos de ACS y calefacción
Calderas de biomasa: calefacción y ACS
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Equipos de ACS y calefacción
CALDERAS DE BIOMASA Y PELETS
Sistema compacto
solar-biomasa
Con motor Stirling para
producir electricidad
Caldera de
condensación
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Equipos de ACS y calefacción
ESTUFAS DE PELETS
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Equipos de ACS y calefacción
DIVERSOS SISTEMAS DE ALIMENTACIÓN
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Precios
Precio de combustibles
Biomasa
De 0 a 0,030 €/kWh
Gas natural
0,045€/kWh
Gasoil
0,078 €/kWh
Gas Propano
0,062 €/kWh
21 de Octubre de 2008
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Precios
El precio de venta del pelet variará si la venta se realiza en fábrica o si se
realiza en el lugar de consumo, teniéndose que añadir los gastos derivados
del transporte de los pelets.
pelets También variará si se venden en sacos o a
granel.
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Utilización de la biomasa en municipios
CALEFACCIÓN y ACS
Casa Unifamiliar (Talavera de la Reina)
• 2.000 kg pelets/año (mezclados con cáscara de piñón).
• Coste biomasa: 800€/año (Con gasoil antes 3.000€).
• Ahorro anual: 2.200€.
• Coste instalación: 5.800€.
• Subvención: 1.850€
• Coste real: 3.950€
• Amortización: 2 años.
• Emisiones de CO2 evitadas: 15 toneladas
FUENTE: NovaEnergía
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Inversiones y ayudas
SUBVENCIONES EN CASTILLA Y LEÓN
¿Qué actuaciones son subvencionables?
• Sustitución de calderas y quemadores.
• Sustitución de otros equipos consumidores de energía por otros más eficientes.
• Instalaciones de equipos de control de las variables energéticas.
• Auditorias Energéticas.
• Instalacciones de cogeneración hasta 1.000 kW de potencia eléctrica.
Más información:
●
ENTE PÚBLICO REGIONAL DE LA ENERGÍA DE CASTILLA Y LEÓN (EREN)
TFNO: 987 84 93 93
WEB: www.eren.jcyl.es
●
●
IDAE: www.idae.es
DIPUTACIÓN DE ÁVILA: subvencionesenergia@diputacionavila.es
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Área de Biocombustibles
Co-combustión con
biomasa lignocelulósica
Obtención de
biocarburantes
Estudios de viabilidad y
asesoramiento técnico-económico
Líneas de Trabajo
del Área de
Biocombustibles
Pretratamiento y densificación
de biomasa lignocelulósica
Gasificación y
Pirólisis de biomasa
lignocelulósica
Estudios de potencial
Cogeneración con
ORC, Microturbinas y Stirling
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GRACIAS POR SU ATENCIÓN
www.innovativethinking.es
www.cartif.es
biomasa@cartif.es
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