BIOCOMBUSTIBLES Y CALDERAS DE BIOMASA

Transcripción

1 BIOCOMBUSTIBLES Y CALDERAS DE BIOMASA LA BIOMASA, UNA OPORTUNIDAD PARA LAS ENTIDADES LOCALES David Sánchez- dsanchez@cener.com Arbizu, 11 de junio de 2012

2 í n d i c e 1. Biocumbustibles sólidos Tipos y Características Adecuación: humedad y granulometría Norma y Certificación 2. Calderas Usos térmicos Tipos y Componentes Aplicación y Rentabilidad

3 . Biocombustibles

4 CADENA DE APROVECHAMIENTO DE LA BIOMASA 1. Biocombustibles BIOMASA producción BIOCOMBUSTIBLE conversión BIOENERGIA Biocombustibles sólidos Biocombustibles líquidos Biocombustibles gaseosos No combustibles

5 CADENA DE APROVECHAMIENTO DE LA BIOMASA 1. Biocombustibles OMASA PRODUCCIÓN Reducción granulométrica Secado Densificación Transporte Almacenamiento BIOCOMBUSTIBLE SÓLIDO CONVERSIóN

6 BIOCOMBUSTIBLES SÓLIDOS 1. Biocombustibles Biocombustibles sólidos Principalmente: Aplicaciones térmicas. Producción de calor Producción de electricidad Ejemplos Restos de cosechas Astillas Pellets Leñas Cáscara de almendras Hueso de aceituna

7 TIPOS BIOCOMBUSTIBLES SÓLIDOS 1. Biocombustibles Algunos ejemplos de Biocombustibles sólidos: Orujo de uva seco Astillas de madera Hueso de aceituna Pellet de madera Serrín Cáscara de almendra

8 Biocombustible y caldera 1. Biocombustibles Es esencial para el adecuado funcionamiento del sistema de calefacción con biomasa que la calidad del combustible se corresponda con los requerimientos de la caldera. Los parámetros más importantes en el combustible son los siguientes: Granulometría Densidad Poder calorífico Humedad Contenido en cenizas Contenido en cloro Temperatura fusión cenizas Es necesario realizar tratamientos a la biomasa antes de su utilización: Adecuación de humedad: Secado Reducción granulométrica: triturado, astillado, molienda Densificación: Aumento de su densidad energética

9 HUMEDAD 1. Biocombustibles Variación PCI frente humedad PCI MJ/kg 20,0 18,0 16,0 14,0 12,0 10,0 8,0 6,0 4,0 2,0 0,0 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% Contenido huemdad humedad La humedad afecta de forma importante a la energía que podemos obtener de la biomasa Además, con más humedad para la combustión: Necesidad de exceso de aire, generándose más gases, produciéndose hollines y menor rendimiento (mayor consumo de biomasa).

10 REDUCCIÓN GRANULOMETRICA 1. Biocombustibles Reducción granulométrica. Equipos: Astilladoras: Actúan por corte. Utilizan cuchillas o elementos como tornillos con bordes afilados. Proporcionan mayor calidad sin necesidad de procesos posteriores antes de su combustión. Muchos equipos se pueden autoalimentar. Poca tolerancia a la presencia de piedras. Alto coste de mantenimiento de cuchillas. Trituradoras: Actúan por rotura por presión. Impacto con piezas metálicas: Martillos o dientes. Tienen una mayor tolerancia que las astilladoras a materiales sucios. Más robustas. Menor frecuencia de mantenimiento. A veces, el material que producen no es apto para su utilización en algunos tipos de calderas. Mayor potencia. No suelen tener autoalimentación.

11 BIOCOMBUSTIBLES SÓLIDOS 1. Biocombustibles Ejemplos de características de algunas biomasas son las siguientes: TIPO BIOMASA Humedad Cenizas % en base húmeda PCI Volátiles Azufre (Kcal/Kg) Densidad Media (Kg/m 3 ) Orujos de Uva Secos < 12 <4 > 58 < 0,3 > Hueso de Aceituna < 1 > 65 < 0,1 > Astilla de Madera > 65 < 0, Serrín (Húmedo) < 1 > 65 < 0, Cáscara de almendra ~ 9-15 ~ 1-3 ~ ~ 0 > Pélets de Madera < 12 < 1 > 60 < 0,05 > Leñas ,2 n.d. 0,

12 Normalización 1. Biocombustibles Para garantizar un buen funcionamiento del mercado de los biocombustibles sólidos: Es necesario conocer el origen de la biomasa que esta se utiliza y las características concretas del BS Definir parámetros de calidad Normalización de la biomasa En Europa CEN Comité Europeo de Normalización Comité técnico 335- Solid Biofuels En España AENOR Asociación Española de Normalización y Certificación Comité técnico 164 Biocombustibles sólidos

13 Normalización 1. Biocombustibles emas normalizados Terminología Ensayos físicos y químicos Poder calorífico Humedad Densidad Cenizas y su composición Distribución de partículas Laboratorios Especificaciones y clasificación de los biocombustibles Aseguramiento de la calidad Muestreos

14 Normalización 1. Biocombustibles NE-EN Especificaciones ara Pelets: Normativas Origen Forma comercializada Dimensiones (L y D) Humedad Cenizas Azufre Durabilidad mecánica Finos Aditivos Densidad aparente Poder calorífico Cl, S y N Informativas Comportamiento fusión de cenizas

15 Certificación de pellet doméstico 1. Biocombustibles AEBIOM (Asociación Europea de Biomasa) EPC (Consejo Europeo Pelleta) Interlocutor del sector con instituciones Europeas Gestionas la marca EN PLUS, marca de calidad de pellet CERTIFICACIÓN EN-PLUS asada en EN sobre calidad de pellets para uso doméstico Regula las calidades A1, A2, B en Europa para el pellet doméstico En España AVEBIOM

16 . Calderas

17 Usos Térmicos 2. Calderas Las calefacciones modernas alimentadas con biomasa son absolutamente diferentes del tronco de leña ardiendo en una chimenea o estufa. En el plazo de los últimos 20 años, las calderas de biomasa han experimentado un avance considerable. Las calderas automáticas alcanzan los mejores niveles establecidos actualmente de: Rendimiento, Emisiones, Confort.

18 Usos Térmicos 2. Calderas Las emisiones han caído en dos órdenes de magnitud y los rendimientos han alcanzado el mismo nivel que las calderas de gasoil o de gas: El estado actual de la tecnología de las calderas automáticas parece haber aumentado su rendimiento de un 60 % a un % durante la década pasada y se ha logrado una disminución de las emisiones del CO desde valores del rango de mg/m3 hasta valores de 50 mg/m3 y menores Este progreso ha incluido la fiabilidad de operación de una caldera automática. El estado actual de desarrollo tecnológico de estas calderas permite que la limpieza de las superficies de intercambio y la extracción de cenizas sean automáticas. Estos sistemas de calefacción arrancan automáticamente y modulan la potencia según la demanda. Sin embargo, hay que destacar, que hay una amplia gama de calidades disponibles en el mercado. La selección cuidadosa de una caldera de alta calidad es esencial para realizar con éxito un proyecto. Un sistema de calefacción con biomasa necesita algo más de espacio para la caldera, el silo de combustible y el acceso para el suministro de combustible.

19 Biocombustibles y calderas 2. Calderas No todas las biomasas son combustibles iguales y las calderas están diseñadas para un combustible con unas especificaciones determinadas. Normalmente las calderas de pequeña potencia (<~100 kwt) admiten un combustible estandarizado según una norma como por ejemplo: los pellets o astillas secas (<30%) y cribadas). contenido en cenizas máx de 1,5% granulometría homogénea, de 3-5 cm Por otro lado las calderas de gran potencia se diseñan a medida de un combustible determinado y admiten una variación limitada en las características de éste. Normalmente, Tecnología de parrilla: Lecho delgado : para combustibles de baja humedad y elevada finura (parrilla fija). Lecho grueso : para combustibles de alta humedad. Partículas pequeñas: parrillas móviles o de avance (parrilla viajera ). Partículas de mayor tamaño: parrillas fijas (horizontales o inclinadas ).

20 Componentes de sistema 2. Calderas Un sistema de calefacción de biomasa consta de los siguientes componentes: caldera silo de biomasa sistema de alimentación de biomasa a la caldera sistema de extracción y almacenamiento de cenizas eventual acumulador inercial.

21 Tipos de calderas 2. Calderas Las calderas se pueden agrupar en los siguientes tipos: Calderas domesticas de pellets (10-50 kw) Calderas muy compactas en los que los tubos de humos suelen ser verticales. La alimentación a la cámara de combustión suele ser inferior o superior. Incluyen sistemas para la comodidad del usuario como la limpieza automática y el encendido eléctrico. Calderas colectivas compactas. ( kw) Estas calderas son versiones agrandadas de las calderas domésticas de pellets. Pueden admitir como combustible pellets o astillas seca de la granulometria adecuada.

22 Tipos de calderas 2. Calderas alderas colectivas con alimentador inferior (<600 kw) ste tipo de calderas se adaptan bien a biomasas con bajo contenido de nizas y pequeño tamaño de partículas (<~50 mm). Caldera alimentación inferior alderas colectivas con parrilla móvil stas calderas son más caras pero pueden utilizar otras biomasas con ntenidos altos en humedad y cenizas, y una distribución de tamaño de artícula no homogénea. Este diseño por su coste se utiliza generalmente n calderas con una potencia superior a kw. Caldera parrilla móvil

23 Tipos de calderas 2. Calderas Se pueden distinguir varios tipos alimentación la biomasa a las cámaras de combustión integradas dentro de calderas. Los tipos más comunes son: Alimentación superior con la caída a un crisol Alimentación inferior Alimentación lateral y parrilla móvil Alimentación superior Alimentación inferior Parrilla móvil

24 Aplicación calor 2. Calderas Utilización de la biomasa para la generación de calor en el ámbito doméstico Cuándo puedo usar la biomasa? Las limitaciones técnicas son menores y la mayor parte de las veces salvables, por lo que en mayor parte de los casos la viabilidad de la aplicación de biomasa viene determinada po los parámetros que determinan los costes de cada caso. El factor clave para la viabilidad económica es el número de horas de demanda de calor y el tamaño de la caldera necesaria.

25 Calderas de biomasa Rentabilidad 2. Calderas En que casos es rentable? La inversión inicial es mayor que con los combustibles fósiles pero sin embargo el coste de combustible es claramente menor. Por lo tanto cuanto mayor sea el ahorro anual en combustible respecto a la inversión inicial antes se amortizará la instalación y menor será el coste del calor generado. Esto depende fundamentalmente de lo siguientes factores: Horas anuales de funcionamiento a plena carga: ratio entre el consumo anual de combustible (expresado en kwh) y la potencia de la caldera (en kw). Potencia de la caldera Diferencial de coste entre el combustible fósil y la biomasa utilizada

26 Selección de calderas 2. Calderas Puntos importantes a considerar cuando se selecciona una caldera son : Alto rendimiento (más del 85%) probado por mediciones certificadas. Bajas emisiones de CO (por debajo de 250 mg/m3), bajas emisiones de polvo (por debajo de 50 mg/m3 a plena carga). Modulación la potencia de salida (no solo regulación por conexión/desconexión, ya que esto causa emisiones y pérdidas altas). Alto grado de automatización para reducir el trabajo del mantenimiento. Limpieza automática del intercambiador, extracción y compactación de cenizas. Sistemas de seguridad :Evitar el reflujo de la llama de la caldera hacia el almacén o silo de combustible: Referencias que prueben que la caldera se ha utilizado en aplicaciones similares

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