INSTALACIONES DE BIOMASA

Transcripción

1 Bruno De Miranda Santos Ingeniero Industrial A Coruña, 4 de abril 2010 INSTALACIONES DE BIOMASA ÍNDICE Introducción Marco legislativo Análisis DAFO en el uso de Biomasa Estudio económico de una instalación de Biomasa en una Vivienda Unifamiliar Conclusiones 1

2 INTRODUCCIÓN. QUÉ ES LA BIOMASA? Directiva 2001/77/EC Fracción biodegradable de los productos, residuos y residuos de la agricultura (incluido sustancias vegetales y animales), forestales incluidos sus industrias, así como la fracción biodegradable de los residuos industriales y municipales Según IDAE Es el conjunto de la materia orgánica, de origen vegetal o animal y los materiales que proceden de su transformación natural o artificial. TIPO DE BIOMASA Tipos de Biomasa Residuos vegetales (podas, siegas, limpieza de montes) Residuos de la industria maderera Paja y residuos cereales Cáscaras de frutos secos Residuo del proceso de elaboración de aceite de oliva Orujo de uva Cultivos industriales de algodón, girasol, caña de azúcar, etc. Cultivos energéticos Residuos de la ganadería 2

3 TIPO DE BIOMASA Poderes caloríficos de diferentes tipos de biomasa (fuente: IDAE) LA BIOMASA EN EL ÁMBITO DOMÉSTICO Tipos de Biomasa Indicados para su uso domético Pellets Astillas Leña, briquetas 3

4 ELEGIR LA BIOMASA ADECUADA Cómo elegir? En el caso de usuarios domésticos que no dispongan de residuos vegetales leñosos, nos decantaremos por pellets o astillas. Solo optaremos por leña o briquetas si el usuario está dispuesto a carga manual. Comprobaremos las especificaciones del fabricante de la caldera Optaremos por distribuidores que suministren biomasa normalizada (Normas Ö-NORM, DIN PLUS, ) Prestaremos atención a los parámetros de tamaño, contenido en humedad y densidad aparente. EL TAMAÑO DE LAS ASTILLAS ÖNORM M 7133 astillas de madera para generación de energía Clases en función del tamaño Tipo astilla Porciones de tamaños admisibles max. 4% max. 20% % max. 20% Tamaño de astilla (mm) Valores extremos admisibles Media (cm 2 ) Longitud (cm) G30 < 1,0 1,0-2,8 2,8-16,0 >16,0 3,0 8,5 G50 < 1,0 1,0-5,6 5,6-31,5 >31,5 5,0 12,0 G100 < 1,0 1,0-11,2 11,2-63,0 >63,0 10,0 25,0 4

5 LA INFLUENCIA DE LA HUMEDAD El contenido en humedad previo de las astillas condiciona de manera muy importante su poder calorífico Condición de la madera Humedad PCI (H u ) Recién cortada % 2,0 kwh/kg Almacenado un año % 3,4 kwh/kg Varios años de almacén % 4,0 kwh/kg Por encima del 30% de humedad, las astillas no son almacenables.deben utilizarse astillas secas (W20 o inferior) o astillas almacenables (W30 o inferior) LOS PELLETS Acerca de los pellets Proceden de serrín prensado, no debe incluir aditivos ni aglutinantes, ni residuos de barniz o pegamento. Diámetro de pellets 6 mm, longitud 1 3 cm Max. contenido en humedad 10 %, asegurando un almacenamiento ilimitado y silo seco garantizado Poder calorífico inferior del orden de 4,9 kwh/kg La densidad aparente es 650 kg/m³ Contenido de ceniza inferior a 0,5 % Deseable que el fabricante certifique que cumple normas (DIN, ÖNORM) 5

6 LOS PELLETS Ejemplo de características de Pellets, ensayo realizado por CIS-Madera LA INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN Características de la instalación de calefacción Es posible realizar instalaciones con elevado nivel de automatización, casi transparentes para el usuario Requerimiento de espacio elevados No es deseable la preparación instantánea de agua caliente sanitaria, debemos optar por acumuladores o interacumuladores. Es aconsejable que el circuito de calefacción cuente con un volumen de agua importante (inercia del orden de 20 litros / kw) Hay que prestar atención a los dispositivos de seguridad anti-incendio 6

7 LA INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN Distintas opciones para el almacenamiento Silo de obra Silo plegable de lona (aconsejable en locales con humedad) Tolva o tanque incorporado a la caldera (menor autonomía) Distintas opciones para la alimentación Alimentación por gravedad Alimentación mediante tornillo sinfín (silo contiguo) Alimentación mediante sistemas neumáticos (silo a distinto nivel, o alejado de la caldera) LA INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN Ejemplo de instalación de caldera de pellets con silo de almacenamiento y tornillo sinfín 7

8 LA INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN Ejemplo de instalación de caldera de pellets con silo de almacenamiento y alimentación neumática LA INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN Ejemplo de instalación de caldera de pellets con silo de almacenamiento y alimentación neumática 8

9 LA INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN Ejemplo de caldera de pellets con tanque incorporado LA INSTALACIÓN DE CALEFACCIÓN Esquema tipo de instalación de calefacción 9

10 MARCO LEGISLATIVO Reglamentación más relevante RITE: Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios (Real Decreto 1027/2007 y modificaciones) CTE: Código Técnico de la Edificación. Documentos Básicos HE (Real Decreto 314/2006 y modificaciones) Futura Orden que desarrolle la aplicación del RITE en Galicia La Biomasa es relevante para Certificación de Eficiencia Energética de edificios nuevos (Real Decreto 47/2007) EL REGLAMENTO DE INSTALACIONES TÉRMICAS Enfoque reglamentario Las instalaciones de biomasa son un tipo más de instalaciones térmicas, aunque cuentan con requisitos particulares. Las prestaciones exigidas a las calderas son inferiores a las del resto de combustibles. Las exigencias de mantenimiento obligatorio son muy superiores a las de las que tienen las instalaciones de otros combustibles. 10

11 EL REGLAMENTO DE INSTALACIONES TÉRMICAS Requisitos de rendimiento térmico (IT ) En el caso de generadores de calor que utilicen biomasa el rendimiento mínimo instantáneo exigido será del 75 % a plena carga. Cuando el generador de calor utilice biocombustibles sólidos sólo se deberá indicar el rendimiento instantáneo del conjunto caldera-sistema de combustión para el 100 % de la potencia máxima, para uno de los biocombustibles sólidos que se prevé se utilizará en su alimentación 0, en su caso, la mezcla de biocombustibles. EL REGLAMENTO DE INSTALACIONES TÉRMICAS Requisitos de seguridad (IT ) Los generadores de calor que utilicen biocombustible sólido tendrán: un dispositivo de interrupción de funcionamiento del sistema de combustión en caso de retroceso de los productos de la combustión o de llama. Deberá incluirse un sistema que evite la propagación del retroceso de la llama hasta el silo de almacenamiento que puede ser de inundación del alimentador de la caldera o dispositivo similar, o garantice la depresión en la zona de combustión; un dispositivo de interrupción de funcionamiento del sistema de combustión que impida que se alcancen temperaturas mayores que las de diseño, que será de rearme manual; 11

12 EL REGLAMENTO DE INSTALACIONES TÉRMICAS Requisitos de seguridad (IT ) un sistema de eliminación del calor residual producido en la caldera como consecuencia del biocombustibieya introducido en la misma cuando se interrumpa el funcionamiento del sistema de combustión. Son válidos a estos efectos un recipiente de expansión abierto que pueda liberar el vapor si la temperatura del agua en la caldera alcanza los 100 cco un intercambiador de calor de seguridad; una válvula de seguridad tarada a 1 bar por encima de la presión de trabajo del generador. Esta válvula en su zona de descarga deberá estar conducida hasta sumidero. EL REGLAMENTO DE INSTALACIONES TÉRMICAS Requisitos de espacio en la sala de máquinas (IT ) [Potencia térmica mayor de 70 kw] Con calderas de combustibles sólidos, la distancia entre éstas y la chimenea será igual, al menos, al tamaño de la caldera. Las calderas de combustibles sólidos en las que sea necesaria la accesibilidad al hogar, para carga o reparto del combustible, tendrán un espacio libre frontal igual, por lo menos, a una vez y media la profundidad de la caldera. Las calderas de biocombustibles sólidos en las que la retirada de cenizas sea manual, tendrán un espacio libre frontal igual, por lo menos, a vez y media la profundidad de la caldera. 12

13 EL REGLAMENTO DE INSTALACIONES TÉRMICAS Requisitos del almacenamiento de biomasa (IT ) Las instalaciones alimentadas con biocombustibles sólidos deben incluir un lugar de almacenamiento dentro o fuera del edificio, destinado exclusivamente para este uso. Cuando el almacenamiento esté situado fuera del edificio podrá construirse en superficie o subterráneo, pudiendo utilizarse también contenedores específicos de biocombustible, debiendo prever un sistema adecuado de transporte. En edificios nuevos la capacidad mínima de almacenamiento de biocombustible será la suficiente para cubrir el consumo de dos semanas. Se debe prever un procedimiento de vaciado del almacenamiento de biocombustible para el caso de que sea necesario, para la realización de trabajos de mantenimiento o reparación o en situaciones de riesgo de incendio. EL REGLAMENTO DE INSTALACIONES TÉRMICAS Requisitos del almacenamiento de biomasa (IT ) En edificios nuevos el almacenamiento de biocombustible sólido y la sala de máquinas deben encontrarse situados en locales distintos y con las aperturas para el transporte desde el almacenamiento a los generadores de calor dotadas con los elementos adecuados para evitar la propagación de incendios de una a otra. En instalaciones térmicas existentes que se reformen, en donde no pueda realizarse una división en dos locales distintos, el depósito de almacenamiento estará situado a una distancia de la caldera superior a 0,7 m y deberá existir entre el generador de calor y el almacenamiento una pared con resistencia ante el fuego de acuerdo con la reglamentación vigente de protección contra incendios. Las paredes, suelo y techo del almacenamiento no permitirán filtraciones de humedad, impermeabilizándolas en caso necesario. 13

14 EL REGLAMENTO DE INSTALACIONES TÉRMICAS Requisitos del almacenamiento de biomasa (IT ) No están permitidas las instalaciones eléctricas dentro del almacén. Cuando se utilice un sistema neumático para el transporte de la biomasa, éste deberá contar con una toma de tierra. Cuando se utilicen sistemas neumáticos de llenado del almacenamiento debe: instalarse en la zona de impacto un sistema de protección de la pared contra la abrasión derivada del golpeteo de los biocombustibles y para evitar su desintegración por impacto; diseñarse dos aberturas, una de conexión a la manguera de llenado y otra de salida de aire para evitar sobrepresiones y para permitir la aspiración del polvo impulsado durante la operación de llenado. Podrán utilizarse soluciones distintas a la expuesta de acuerdo con las circunstancias específicas, siempre que sean debidamente justificadas. Cuando se utilicen sistemas de llenado del almacenamiento mediante descarga directa a través de compuertas a nivel del suelo, estas deben constar de los elementos necesarios de seguridad para evitar caídas dentro del almacenamiento. EL REGLAMENTO DE INSTALACIONES TÉRMICAS Requisitos del mantenimiento (IT 3) Operación Comprobación del estado de almacenamiento del biocombustible sólido Apertura y cierre del contenedor plegable en instalaciones de biocombustible sólido Limpieza y retirada de cenizas en instalaciones de biocombustible sólido Periodicidad 70 kw >70 kw semanal semanal semestral semestral mensual mensual Control visual de la caldera de biomasa Comprobación y limpieza, si procede, de circuito de humos de calderas y conductos de humos y chimeneas en calderas de biomasa. semanal semanal anual mensual Revisión de los elementos de seguridad en instalaciones de biomasa mensual mensual 14

15 ANÁLIS DAFO EN EL USO DE BIOMASA Análisis DAFO Análisis Interno: Fortalezas, Debilidades Análisis Externo: Amenazas, Oportunidades Preguntas a contestar Cómo se puede explotar cada fortaleza? Cómo se puede aprovechar cada oportunidad? Cómo se puede detener cada debilidad? Cómo se puede defender de cada amenaza? ANÁLIS DAFO EN EL USO DE BIOMASA Oportunidades La Unión Europea apuesta de manera firme por las energías renovables Existe una creciente mejora de la imagen social de las nuevas energías Escalada de precios de los combustibles fósiles Posibilidad de reducir la dependencia energética Posibilidad de convertirse en motor de generación de empleo Mercado emergente, en fase expansiva Subvenciones a la implantación 15

16 ANÁLIS DAFO EN EL USO DE BIOMASA Amenazas Inseguridad jurídica Poder de los grupos de presión vinculados al sector energético Reglamentación demasiado exigente en cuanto al mantenimiento Mala coyuntura económica Déficit de tarifa ANÁLIS DAFO EN EL USO DE BIOMASA Fortalezas Plazos de amortización dentro del ciclo de vida de los productos Refuerzo de la imagen de responsabilidad social del usuario Disminución del impacto ambiental con respecto a otros combustibles Posibilidad de obtener una Calificación Energética A en la certificación energética de edificios Posibilidad de valorizar residuos Ausencia de olores. Sin riesgo de escapes. 16

17 ANÁLIS DAFO EN EL USO DE BIOMASA Debilidades Elevado coste de inversión inicial Elevados requerimientos de espacio Desconocida para el público en general Falta de cualificación en mantenedores / instaladores Oferta de combustible poco publicitada Como todo mercado nuevo, atractivo para los oportunistas ESTUDIO ECONÓMICO DEL USO DE BIOMASA Aplicación a una vivienda unifamiliar. Datos de partida Demanda de calefacción media: 100 w/m 2 Superficie considerada: 150 m 2 Carga térmica: w = 15 kw Horas de uso anual de la calefacción: horas Demanda energética anual en calefacción: kwh/año Demanda energética anual en agua caliente: kwh/año Demanda energética anual total: kwh 17

18 ESTUDIO ECONÓMICO DEL USO DE BIOMASA Cálculo del consumo anual de combustible Demanda de Combustibl e (kg) = Demanda energética (kwh/año) PCI (kwh/kg) Rendimient o ESTUDIO ECONÓMICO DEL USO DE BIOMASA Cálculo coste anual de combustible Combustible Pellets Gasóleo C Propano Unidad Kg Kg Kg Poder calorífico Inferior (kwh/kg) 4,90 11,63 13,95 Demanda energética (kwh/año) Rendimiento de la caldera 0,85 0,85 0,85 Consumo de combustible (kg/año) Coste unitario ( /kg) 0,20 0,70 0,85 Importe del combustible ( /año) 989, , ,70 Ahorro obtenido con la caldera de pellets ( /año) 0,00 469,51 487,51 18

19 ESTUDIO ECONÓMICO DEL USO DE BIOMASA Críticas al modelo Dificultad a la hora de estimar los rendimientos estacionales de las calderas, el uso de valores arbitrarios puede llevar a resultados contrarios Imposibilidad de conocer la evolución del coste de la energía a la hora de calcular amortizaciones, aunque es previsible que los pellets no crezcan al mismo ritmo que los combustibles fósiles. Se ha supuesto el mismo coste de mantenimiento, y se han despreciado los términos fijos en la facturación de gas canalizado por suministro ESTUDIO ECONÓMICO DEL USO DE BIOMASA Balance medioambiental La factura medioambiental de la biomasa es más favorable que la de otros combustibles, y siempre que se cultive / obtenga dentro del territorio del estado contribuirá a reducir el gasto por el cupo de emisiones. 19

20 CONCLUSIONES La Biomasa como contribución a la eficiencia energética Tecnología relativamente joven, con escasa implantación en Galicia. Gran potencial a la hora de valorizar residuos Mercado nuevo para las empresas instaladoras / mantenedoras Graves amenazas reglamentarias. Inseguridad jurídica. 20