BIOMASA RESIDUOS. BUENAS PRÁCTICAS Y OPORTUNIDADES DE DESARROLLO

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Samuel Carrizo Saavedra
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1 BIOMASA RESIDUOS. BUENAS PRÁCTICAS Y OPORTUNIDADES DE DESARROLLO Dr. Gregorio Antolín n Giraldo Director Área de Biocombustibles de CARTIF OPORTUNIDADES DE NEGOCIO EN EL SECTOR DE LA BIOMASA Burgos, 21 de Mayo de 2009

2 Biomasa: Conjunto de materiales orgánicos generados a partir de la fotosíntesis o producidos en la cadena biológica.

3 ETAPAS DE REVALORIZACIÓN ENERGÉTICA DE LA BIOMASA RESIDUAL. Estudios del potencial y estado (cantidad y como se encuentra). Caracterización (análisis elemental e inmediato, composición y fusibilidad de cenizas, PCS, PCI, etc.). Logística de suministro (tecnologías de recolección, empacado, trituración, secado, etc.). Determinación de los usos finales de los residuos biomásicos. Uso actual de la biomasa residual (pienso, cama, etc.). Demanda de energía en la zona (domestica e industrial) y tipo de energía. Viabilidad técnica y económica.

Logística de suministro (tecnologías de recolección, empacado, trituración, secado, etc.).

4 APLICACIONES ENERGÉTICAS DE LA BIOMASA Generación de calor (calefacción y ACS) - Consumo doméstico. - Consumo industrial. - Calefacción de distrito. Generación de electricidad Transporte - Cogeneración. -Co-combustión. - Hibridación. - Sustitutivo de la gasolina (bioetanol). - Sustitutivo del gasóleo (biodiesel).

Generación de electricidad Transporte - Cogeneración. -Co-combustión.

5 CASOS PRÁCTICOS DE NEGOCIO ENERGÉTICO CON BIOMASA RED DE CALEFACCIÓN Y ACS CENTRALIZADA EN CUÉLLAR (SEGOVIA). PRODUCCIÓN DE ENERGÍA EN PROCESOS INDUSTRIALES. PELETIZADO DE RESIDUOS. GASIFICACIÓN DE BIOMASA RESIDUAL. OBTENCIÓN DE BIOETANOL. OBTENCIÓN DE BIODIESEL. CULTIVOS ENERGÉTICOS

PRODUCCIÓN DE ENERGÍA EN PROCESOS INDUSTRIALES. PELETIZADO DE RESIDUOS.

6 RED DE CALEFACCIÓN Y ACS CENTRALIZADA EN CUÉLLAR (SEGOVIA)

7 RED DE CALEFACCIÓN Y ACS CENTRALIZADA EN CUÉLLAR Objetivos del Proyecto. - Implantación de calefacción y ACS centralizado con biomasa residual forestal. - Utilización y revalorización de residuos forestales para afianzar el concepto de sostenibilidad de los montes. - Sustitución de un combustible contaminante, perecedero y foráneo (gasóleo C) por biomasa residual menos contaminante, renovable y autóctono.

- Utilización y revalorización de residuos forestales para afianzar el concepto de sostenibilidad de

8 RED DE CALEFACCIÓN Y ACS CENTRALIZADA EN CUÉLLAR Utilización actual. - Instalaciones Municipales: - Pabellón polideportivo (capacidad personas). - Centro cultural (12 salas). - Piscina cubierta (biomasa y energía solar). - Colegio Público (600 alumnos). - 5 Bloques de viviendas colectivas (225 inmuebles) Viviendas unifamiliares de alto standing.

- Centro cultural (12 salas). - Piscina cubierta (biomasa y energía solar).

9 RED DE CALEFACCIÓN Y ACS CENTRALIZADA EN CUÉLLAR Principales Componentes. - Caldera de kcal/h (Invierno). - Caldera de kcal/h (Verano). - Silo de almacenamiento de 100 m 3. - Sistema de alimentación. - Bombas de agua de la red. - Multiciclón depurador de humos. - Red de distribución. - Intercambiadores de calor. - Equipos auxiliares de control.

- Silo de almacenamiento de 100 m 3. - Sistema de alimentación. - Bombas de agua de la red.

10 RED DE CALEFACCIÓN Y ACS CENTRALIZADA EN CUÉLLAR Descripción de la instalación.

11 APROVECHAMIENTO DE BIOMASA RESIDUAL PARA PRODUCIR ENERGÍA EN PROCESOS INDUSTRIALES

Metodología: Se ha evaluado el potencial de biomasa residual y seleccionado un equipo que se adapta a las características de la

12 Aprovechamiento energético de biomasa residual en una bodega. Problemática: tica Los residuos generados en la Bodega suponen un problema y un gasto en su gestión. Metodología: Se ha evaluado el potencial de biomasa residual y seleccionado un equipo que se adapta a las características de la biomasa y necesidades de la bodega. Resultado: Biomasa consumida: 143 t/año Calefacción Energía sustituida por EE.RR.: 623,5 MWh/año ENERGÍA Trituradora de residuos Residuos Silo de almacenamiento Caldera de biomasa Agua caliente

13 PELETIZADO DE RESIDUOS BIOMÁSICOS

14 El Plan de Fomento para el desarrollo de la biomasa como fuente de EE.RR. no se está cumpliendo por la baja rentabilidad de los proyectos. Puntos críticos son los costes de transporte y almacenamiento. PELETS: ALTERNATIVA PARA REDUCIR ESTOS COSTES Escasa implantación en España, y en general en el Sur de Europa, mientras en el Norte existen mercados ya desarrollados.

Puntos críticos son los costes de transporte y almacenamiento.

15 PELETS. Biocombustible densificado, cilíndrico y estandarizado. Características físicas: - Diámetro: < 2,5 cm. - Longitud: pocos cm (ideal: el doble de φ). - Densidad real: kg/m 3. - Densidad aparente: 650 kg/m 3. Poder Calorífico: PCI kj/kg ( kcal/kg). Uso doméstico e industrial: permite una manipulación automática.

- Longitud: pocos cm (ideal: el doble de φ). - Densidad real: 1.000-1.200 kg/m 3.

16 Situación en España - Falta conocer el producto por parte de los potenciales productores y usuarios. - Competencia por la materia prima: (a) Falta de garantías de suministro a largo plazo. (b) Costes elevados y variables. - Uso de otros combustibles sólidos (cáscara de almendra, cascarilla de arroz, residuos de industria piñonera, residuos de la industria aceitera, etc.), con buena calidad, elevado poder calorífico, fácil manejo, menor precio. - Ausencia de tecnología nacional. - Mercado no regulado (prenorma europea). - Malas experiencias en el pasado: algunas instalaciones tuvieron que cerrar.

- Uso de otros combustibles sólidos (cáscara de almendra, cascarilla de arroz, residuos de industria piñonera, residuos de la industria aceitera, etc.

17 Expectativas Futuras en España - Buenas perspectivas por necesitar aumentar la participación de la biomasa como fuente de energía (Plan de Fomento de las EE.RR ). - Grandes cantidades de residuos de biomasa agroforestal. - Varias iniciativas para la construir instalaciones de producir pelets. - Centros de Investigación, OPIS y Agencias Energéticas trabajando en el tema. - Mercados maduros en otros países europeos. - Demanda de pèlets en España por existir estufas y calderas.

- Varias iniciativas para la construir instalaciones de producir pelets.

18 PLANTA PILOTO DE PELETIZACIÓN Objetivo. - Optimizar el proceso de producción de pelets de biomasa. Planta Piloto. - Gran versatilidad de materias primas. - Elementos: trituradora, tolva, rosca de alimentación, prensa de matriz plana y sistema de descarga de pelets. - Producción: kg/h. - Tamaño del pelet: 6 y 8 mm de diámetro. Planta piloto de peletización Rosca Rodillos

19 Planta de pelets TAMIZADO: Reaprovechamiento de finos en el proceso. ENFRIADO. EMPAQUETADO: Sacos de 15 Kg. Sacos de hasta 30 Kg. Big bags de hasta Kg.

20 PLANTAS DE PELETS EN ESPAÑA CMLETA

21 GASIFICACIÓN DE BIOMASA RESIDUAL (SYNGAS)

22 Gasificación de biomasa residual Determinación de las condiciones de operación en lecho fluidizado burbujeante, para la obtención de gas combustible.

23 Gasificación: Planta de Guascor de Vitoria 450 kwe-800 kwe

24 OBTENCIÓN DE BIOETANOL

Determinación de parámetros de operación. Caracterización del producto.

25 Obtención de bioetanol Desarrollo y optimización del proceso a escala laboratorio, piloto e industrial. Determinación de parámetros de operación. Caracterización del producto. Selección de cepas de levaduras, materias primas, etc. Asesoramiento técnico en la construcción de plantas.

26 BIOETANOL: MATERIAS PRIMAS Remolacha Patata Pataca Trigo Maíz Yacón Caña de azúcar Sorgo

27 APLICACIONES DEL BIOETANOL COMO COMBUSTIBLE: Producción de ETBE: ETBE: 45% Bioetanol 55% Isobutileno. Aditivo de las gasolinas (2-15%): - Mejora el índice de octano. - Oxigena el carburante. Requerido etanol al 99,98%. Motores no modificados. Mezcla directa con gasolinas y gasóleos: Blending directo con gasolina: máx. permitido 5,0% (Directiva 2003/17/CE). Aumento en la volatilidad de la gasolina. Requerido etanol al 99,98%. Bioetanol como combustible único. Requerido etanol al 96,0% (azeótropo).

28 OBTENCIÓN DE BIODIESEL (CAVITACIÓN)

29 Obtención de biodiesel Estudio del proceso a nivel de laboratorio. Determinación de parámetros de operación. Utilización de etanol en vez de metanol (Pyto. de Desarrollo Sostenible). Caracterización del producto. Asesoramiento técnico en la construcción de plantas.

30 BIODIÉSEL MATERIAS PRIMAS: Tradicionales: - Colza. - Palmiste. - Palma. - Girasol. - Cacahuete. - Soja. - Coco. Novedosos: - Orujo. - Cardo (Cyanara cardunclus). - Jartropha. - Higuereta. - Biomasa lignocelulósica.

31 PLANTAS PRODUCTORAS DE BIOCARBURANTES EN ESPAÑA

32 CONSUMO Y PRODUCCIÓN DE BIOCARBURANTES Consumo de biocarburantes y previsiones (ktep) (Fuente: IDEA). Producción de biocarburantes y previsiones (ktep) (Fuente: IDEA).

33 CULTIVOS ENERGÉTICOS

34 CULTIVOS ENERGÉTICOS. Cultivos 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 o biodiesel. - Alcoholes obtenidos por destilación. Cultivos de semillas oleaginosas: Para obtener aceites vegetales. Los residuos del cultivo pueden utilizarse como biomasa residual lignocelulósica.

35 CULTIVOS PRODUCTORES DE BIOMASA LIGNOCELULÓSICA: Especies leñosas cultivadas en tiempos de rotación cortos: - Chopo. - Eucalipto. - Sauce. - Paulonia. Especies herbáceas: - Cardo. - Switchgrass sp. - Miscanthus sp. CULTIVOS DESTINADOS A PRODUCIR BIOCARBURANTES: Especies para biodiesel: - Colza. - Soja. - Girasol. - Cacahuete. Especies para bioetanol: - Trigo. - Remolacha. - Patata. - Maiz.

36 CONDICIONES PARA LOS CULTIVOS ENERGÉTICOS. No requieran condiciones especiales de suelo o climáticas. Que se acomode a las características del suelo y condiciones del lugar, aportando la mayor rentabilidad económica y energética. Interesa conseguir alto rendimiento en la transformación energética y alta producción. Conflicto reciente: cultivos alimentación vs cultivos energía. Solucionado con los biocarburantes de 2ª generación.

37 Precio de combustibles Biomasa De 0 a 0,030 /kwh Gas natural Gasoil Gas Propano 0,045 /kwh 0,078 /kwh 0,062 /kwh

38 Calderas de biomasa: calefacción y ACS

39 CALDERAS DE BIOMASA Y PELETS Sistema compacto solar-biomasa Con motor Stirling para producir electricidad Caldera de condensación

40 DIVERSOS SISTEMAS DE ALIMENTACIÓN

41 GRACIAS POR SU ATENCIÓN

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