EHN: Planta de Biomasa de Sangüesa 25 MW de potencia neta mediante combustión de paja Alfredo Erviti. (EHN) Madrid 12 de diciembre de 2002 EHN ( Energía Hidroeléctrica de Navarra) es una empresa cuya actividad se centra en exclusiva en el desarrollo y explotación de las energías renovables. Con un origen en la mini hidráulica y su mayor expansión en el ámbito de la energía eólica, en el año 1996 inicia el proyecto de una central de Biomasa a partir de la combustión de Paja de Cereal en Navarra. Se trataba sin duda de un importante reto en el ámbito de las energías renovables, apostando por el campo de la Biomasa y constituyendo la primera experiencia de una instalación a partir de restos vegetales (paja) en nuestro país. Las dificultades tecnológicas, la dificultad de garantizar el suministro de biomasa, la complejidad de la logística de abastecimiento, y sobre todo un marco tarifario insuficiente hacen que los proyectos de biomasa no lleguen a materializarse. Hoy la planta de Biomasa de Sangüesa construida por EHN con la participación de IDAE es una realidad que deberá servir de referencia para el desarrollo del conjunto de la Biomasa en España... la eterna promesa de las energías renovables.
DESCRIPCIÓN DE LA PLANTA La planta tiene una potencia instalada 25 MW eléctricos netos, 8000 horas anuales de funcionamiento con un consumo de paja de 160.000 Tm. Esto evitará la emisión de 200.000 Tm/año de CO 2 sustituyendo el consumo de energías fósiles. Ha supuesto una inversión de 51 millones de euros. PLANTA DE BIOMASA EN SANGÜESA Esquema de la planta Chimenea 1. Producción de vapor 2. Generación de electricidad y reanudación del proceso Generador Turbina vapor Canalización eléctrica subterránea Transformador 11/16kV Red CALDERA Subestación Sangüesa Vapor Agua que vuelve al canal Precalentador Filtro de humos Economizador Vapor Calderín Vapor Sobrecalentador Agua Condensador Bomba Agua que se toma del canal para refrigeración Canal Depósitos de cenizas Paredes con agua circulante Contenedor de cenizas de fondo Parrilla Trituradora de paja Depósitos de inquemados Almacenamiento y alimentación de paja Una de las principales dificultades de la paja reside en su baja densidad energética lo cual obliga a gestionar grandes volúmenes de combustible. Las pacas se recibirán en dos tamaños (2,5m x1,2m x 0,9 m y 2,5m x 1,2m x 0,7 m) para permitir automatizar la planta. Teniendo en cuenta el consumo de la planta, de lunes a sábados (1 turno), deberán entrar en la Planta del orden de 45 camiones diarios. Se ha previsto el que en el transporte a la planta de Biomasa se
utilice Biodiesel en el momento que se encuentre operativa la planta que EHN está promoviendo en Navarra. Esto supondrá un nuevo aporte a la mejora del balance energético completo de la planta de Biomasa La descarga en la planta es automática, por lo que se ha normalizado dos tipos de camiones para el transporte de paja, adecuado al diseño de los puentes grúas de la nave de almacenamiento. Hay dos muelles de descarga operados por tres puentes-grúa. La capacidad del almacenamiento en planta está preparada para un periodo de consumo a plena carga de 3 días x 24 horas, con lo que el volumen aproximado de almacenamiento es de 10.000 m 3. Caldera de biomasa. Su diseño es para utilizar como combustible 100% paja (adicionalmente está diseñada para aceptar 50% de madera si en el futuro se instalan los sistemas auxiliares necesarios). Consiste en horno y sistemas de combustión, partes a presión y sistema de tratamiento de gases. Utiliza parrilla vibratoria inclinada refrigerada por agua como sistema de combustión. Las características del vapor en salida de caldera son 92 bar y 540 ºC. Caudal = 30 kg/s. Las dificultades técnicas de combustión de la paja que preocupan en el diseño y operación de caldera son esencialmente: la corrosión y la sinterización de las cenizas con fenómenos de slagging y fouling. Estos fenómenos son debidos al contenido en cloro (Cl) y de elementos alcalinos, especialmente potasio (K), en la composición de la paja. Con composiciones normales de la paja en cloro (del orden de 0,3 % sobre base seca ) y potasio (del orden del 1%) los problemas aludidos pueden considerarse resueltos y las instalaciones son técnicamente viables. Se debe considerar no obstante que tanto la cantidad de cloro como de potasio no son un valor fijo, y pueden aparecer en cantidades mayores o menores dependiendo de diversos factores. Las características de la paja no solamente cambian en función del tipo de cereal, sino que además lo hacen con el tipo de
suelo y los fertilizantes usados. La lluvia en el periodo anterior a su cosecha y entre esta y el empacado es, por ejemplo, un factor determinante; por tanto la climatología influye en la calidad de la biomasa como combustible. Ciclo de vapor El proceso del ciclo térmico esta diseñado para un elevado rendimiento energético. Se trata de un ciclo de Rankine regenerativo, con generación de vapor principal de alta presión y temperatura y con cuatro extracciones en la turbina de vapor para precalentamiento del condensado y del agua de alimentación a la caldera. El vapor extraído de la turbina de vapor se condensa en un condensador de superficie refrigerado por agua de río. Refrigeración El agua de refrigeración (1.2 m 3 /sg) se toma de un canal de riego que pasa por el polígono Rocaforte proveniente del rió Irati. En ciclo abierto se toma el agua necesaria mediante las bombas de circulación y tras su paso por el condensador se retorna al propio canal a su paso por las cercanías del polígono. Sistemas adicionales son la estación de regulación y medida de gas natural, tratamiento de agua, tratamiento de efluentes, agua de planta, control químico, aire comprimido, laboratorio, talleres y almacén, calefacción, ventilación y aire acondicionado y protección contra incendios. Instalaciones eléctricas La planta genera electricidad a 11 kv a través de un alternador síncrono de cuatro polos. La energía generada se transmite a la celda de interruptor de generador y de allí al transformador principal de 31 MVA y relación de transformación 11/68 kv. Este transformador se conecta en alta tensión con el parque de intemperie de 66 kv, configurado como posición de línea, desde el cual se rutará una conexión mediante cable enterrado de 66 kv hasta la subestación de Sangüesa de la compañía eléctrica.
El sistema de alimentación auxiliar está constituido por un conjunto de transformadores redundantes, que suministran potencia a las barras de 400/230V y 690V, esta última barra alimenta los ventiladores y las bombas de alta potencia. Arquitectura Para completar el carácter de proyecto de referencia que significa esta planta se ha incorporado a la misma una arquitectura emblemática. Los tres edificios de la planta están relacionados entre sí por un tratamiento unitario, en diseño y materiales utilizados. Se ha empleado acero en fachadas y cubiertas, con grandes huecos de iluminación cerrados con policarbonato que permiten intuir, por trasparencias diurnas y nocturnas, el proceso productivo que se desarrolla en el interior de las naves. Se ha construido también una galería de visitas que permitirá ver el conjunto del proceso productivo sin interferir en el mismo. Gestión del combustible Esta es sin duda una cuestión clave en cualquier proyecto de Biomasa y no ha sido menos en el caso de Sangüesa. La principal dificultad radica en la garantía de suministro de grandes cantidades de biomasa (160 millones de kg) durante una largo periodo de tiempo, así como la logística que ello precisa en la recogida, empacado, almacenamiento y transporte. Es un hecho que la biomasa inventariada raramente responde a la realmente disponible, esencialmente por causas como la incertidumbre climatológica, la existencia de otros usos alternativos, y la limitación de los costes asumibles de puesta en planta de esa biomasa. EHN ha llevado a cabo dos estrategias paralelas de contratación a largo plazo. Por un lado se han firmado contratos de cesión de la paja en campo con agricultores y cooperativas, y por otro se han cerrado contratos de suministro directamente con profesionales del mercado de la paja. Ha sido preciso adquirir
equipos de recogida compuestos cada uno de ellos por 1-2 empacadoras, 3 tractores 1 rastrillo y 1 remolque autocargador. Esto ha totalizado una inversión adicional de unos 3 millones de uros La estrategia diseñada ha sido ensayada en la campaña del año 2000 con una muestra de 100.000 Tm de paja. Como continuación del ensayo que duró 2 campañas hasta la puesta en marcha de la planta, se ha confeccionando una herramienta informática para realizar toda la gestión del combustible. La experiencia acumulada en este campo es importante y los primeros años de trabajo están permitiendo optimizar el proceso de acopio de combustible. Se ha elegido un sistema descentralizado de almacenamiento (pajeras), utilizando pequeñas unidades (unas 500 toneladas cada una) distribuidas a lo largo de todo el área de suministro combinado con un pequeño número de grandes almacenamientos de paja. De forma paralela EHN está realizando un gran esfuerzo en la experimentación de diferentes cultivos energéticos, sobre los que creemos que pueden depositarte importantes expectativas a medio-largo plazo, siempre se dediquen los esfuerzos y recursos necesarios, y sobre todo mediante una adecuada integración de las políticas agrarias y energéticas. Reflexiones sobre la rentabilidad de la biomasa La realidad del proyecto de Sangüesa, permite generar una serie de reflexiones y conclusiones para el desarrollo de la Biomasa en España, basándose en una primera experiencia real del uso de una biomasa compleja por su composición y por la logística de abastecimiento. Todas las previsiones de desarrollo de la Biomasa están desafortunadamente incumpliéndose. Ello se debe a las enormes dificultades de desarrollo de los proyectos. Ya hemos apuntado varias de ellas y de forma resumida podríamos enumerarlas: La dificultad de garantizar el combustible en cantidad, calidad y precio.
La logística del combustible: recogida, tratamiento, almacenaje y transporte. Complejidad de las instalaciones fiabilidad de las tecnologías garantías de rendimiento y disponibilidad. Alto coste de las inversiones (2 millones de /MW instalado en Sangüesa) Coste de Operación y Mantenimiento elevados (12 /MWh en Sangüesa) Falta de un escenario claro de apoyo a la Biomasa (necesidad de aplicar las medidas establecidas en los planes de fomento de las EERR) Y sin duda la clave de la falta de viabilidad de los proyectos de Biomasa es el precio de venta de la energía: hoy es una tarifa claramente insuficiente como para soportar las inversiones, los costes de operación y que, en definitiva, no permite un desarrollo de la Biomasa en España; una energía renovable que, no olvidemos, aporta la enorme ventaja de su garantía de potencia. Una revisión de la tarifa permitirá que se comiencen a concretar proyectos de Biomasa y por lo tanto se comiencen a cumplir los objetivos que en los planes de fomento de las Energías Renovables se establecen para la Biomasa.