La opción por la biomasa: diseño de las instalaciones



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Transcripción:

ENERGÍAS RENOVABLES EN NAVARRA La opción por la biomasa: diseño de las instalaciones 23 Mayo 2011 Steven Trogisch 1

1. PRECIOS DE LOS COMBUSTIBLES Julio 2008: >140 Subida continuada del precio del crudo: ANTECEDENTES GRAN INESTABILIDAD DEL PRECIO DEL PETRÓLEO Nov 1987: 13 EVOLUCIÓN FUTURA? 2

1. PRECIOS DE LOS COMBUSTIBLES COMPARATIVA ENERGÉTICA 1000litros Liter gasoil Öl 1000 2 t kg Pellets 2000 Pellets = 5 m³ Buchenscheiter 5 m³ Leña de haya = II II II 1000m³ 1000 m³gas Gas 1212m³ m³ Hackgut Astilla 21 m³21m³ Elefantengras 1000 Miscanthus Liter Oil lose = = 1 l gasoil (0,80 /l) = 2 kg pellets (0.42 /kg) 3

1. PRECIOS DE LOS COMBUSTIBLES COMPARATIVA COMBUSTIBLES /kwh 0,100 0,090 0,080 0,070 0,060 /kwh 0,050 0,040 0,030 0,020 0,010 0,000 A stillas P ellets G as N atural G as P ro p ano G aso il E lectricid ad Combustible Nov 2009 4

2. La Biomasa LA BIOMASA 5

2. La Biomasa PELLETS PELLETS 6

2. La Biomasa Diferentes tipos de PELLETS www.hargassner-iberica.com 7

2. La Biomasa - PELLETS SUMINISTRO DE PELLETS EN ESPAÑA Fabricantes de pellets en España con capacidades de >10.000 t/año (Fuente: Avebiom (link) 8

2. La Biomasa - PELLETS SUMINISTRO DE PELLETS EN NAVARRA Fábricas con >10.000 t/a Fabricantes de pellets en Navarra (Fuente: Avebiom (link) 9

2. La Biomasa TRANSFORMACIÓN DE LA BIOMASA PELLETS en España: capacidad versus producción Existen 32 plantas de producción (10.000 60.000t/a) Capacidad de producción: 800.000 t/a Producción 2010: 150.000 t 60% se exportó a Italia (750.000 estufas!) Biomasa forestal útil anual en España: 45 mill. m3/a Actualmente estamos aprovechando el 29% CONCLUSIÓN: No hay ni habrá falta de pellets Fuente: AVEBIOM 10

2. La Biomasa - PELLETS EJEMPLO: SUMINISTRO DE PELLETS EN EL PAÍS VASCO Suministro de pellets en sacos, big bags y a granel en camión neumático 11

2. La Biomasa - ASTILLAS Astilla de madera 12

2. La Biomasa - ASTILLAS Astilla de madera = madera triturada Aplicaciones energéticas: Sistemas de biomasa para medianas y grandes potencias (servicios domésticos y centralizados) Entornos cercanos a bosques, rurales o donde se produzca en suficiente cantidad Tecnología probada de recogida, manipulación y triturado Producción más barata, sinergias con la limpieza de bosques, poda de jardines, etc 13

2. La Biomasa - ASTILLAS Limpieza de bosques? 14

2. La Biomasa - ASTILLAS Equivalencia con pellets: PCI pellet DIN PLUS= 4.300 Kcal/Kg PCI astilla G50 con 39% humedad = 2.485 Kcal/Kg PCI astilla G50 con 26% humedad = 3.055 Kcal/Kg Densidad pellet 650 Kg/m3 Densidad astilla 200 Kg/m3, Aproximadamente 1 m3 de pellets equivale energéticamente a 4 m3 de astillas. 15

2. LA BIOMASA - ASTILLAS PRODUCCIÓN Ideal G30 & W20 max. 50mm largo & humedad 35 % 16

2. LA BIOMASA ASTILLA ASTILLA Uso de astilla en el sector rural (Hotel) www.hargassner-iberica.com 17

2. LA BIOMASA ASTILLA ASTILLA SILO DE ASTILLAS www.hargassner-iberica.com 18

7. CALDERAS de biomasa CALDERAS 19

7. CALDERAS de biomasa - pellets Funcionamiento básico, con alimentación por aspiración y sin fin directo VIDEO 20

7. CALDERAS de biomasa CALDERA DE LEÑA 20-30 kw Leña de 1/3 1/2-1 m 21

7. CALDERAS de biomasa CARACTERÍSTICAS CALDERA DE LEÑA 20-30 kw Limpieza automática Encendido automático Sonda Lambda Material refractario = alta eficiencia y confort 22

7. CALDERAS de biomasa CONTROL CALDERA DE LEÑA 20-30 kw Nuevo Touch Screen Hargassner 23

7. CALDERAS de biomasa Tipo de alimentación para astillas ASTILLAS Tornillo sinfín alimentado por recogedor de paletas 24

7. CALDERAS de biomasa Tipo de alimentación para astillas Tornillo sinfín alimentado por recogedor de paletas ASTILLAS Sonda Lambda para el ajuste automático al combustible RECOGEDOR Ø 1,5-5m Allowed height up to 5m Caja rompedora Sinfin de alimentación y canal de acero inoxidable Válvula anti retorno de llama certificada Engranaje robusto / patentado Tornillo progresivo con perfil cónico, reforzado, NO requiere un suelo o estructura de madera debajo del tornillo 25

7. CALDERAS de biomasa Tipo de alimentación para astillas 26

7. CALDERAS de biomasa Tipo de alimentación para astillas 27

8. FACTORES relevantes...para un funcionamiento óptimo de una sala de calderas de biomasa Sala de calderas y silo adecuados (llenado automático del silo posible?) Potencia adecuada: NO SOBREDIMENSIONAR Automatismo: desde el llenado del silo hasta la distribución del calor Llenado del silo Alimentación de la caldera Combustión (aire, encendido, ) Limpieza automática de la caldera (parrilla + intercambiador): EFICIENCIA!! Eliminación de cenizas Gestión térmica Seguir esquema hidraulico del fabricante, no complicar la instalación, MANTENIMIENTO 28

8. DIMENSIONADO caldera Dimensionado caldera La potencia de la caldera depende de: Demanda térmica del edificio Metros cuadrados, antigüedad del edificio, aislamiento, Instalación hidráulica (50 100W/m2) Inercia, radiadores o suelo radiante, Tipo de uso que se le dé al edificio (hotel, comunidad de vecinos, casa rural, industria, ) considerando los picos térmicos Capacidad de modulación de la caldera 29

8. DIMENSIONADO caldera Dimensionado caldera Ejemplo: casa unifamiliar, radiadores, 200 m2 200m2 x 70 W/m2 = 14000 W = 14 kw Depósito de ACS en base a las personas que habitan la casa (para 3 4 personas unos 200 300l) Silo: con un consumo anual de 5t, recomendamos un silo que tenga una capacidad de al menos el 70% del consumo anual: 3.500 kg (p.e. silo textil de 2 x 2m) 30

8. DIMENSIONADO caldera MODULACIÓN Modulación: producción de potencia variable en la caldera, manteniendo altos niveles de rendimiento Cómo modula la caldera? Electrónica / sistema de control Cámara de combustión apta (mantenimiento de temperaturas óptimas) Alimentación variable Dosificación de aire variable Sonda Lambda Rango típico de modulación: 30 100%, con un alto rendimiento del 93 95% 31

8. DIMENSIONADO caldera MODULACIÓN Modulación 100% - 22kW Rendimiento caldera 90 95% Funcionamiento contínuo 30% 7kW 0% Funcionamiento discontinuo = rendimiento bajo, mayor desgaste, mayores emisiones, Solución: inercia obligatorio tiempo 32

8. DIMENSIONADO caldera MODULACIÓN Dimensionado correcto de la caldera ejemplo Classic 22, casa unifamiliar Alto rendimiento y menor consumo ya que funciona mucho tiempo en su rango de modulación 30 100% Inversión menor Menor espacio necesario 100% - 22kW Demanda pico: 22 kw Rendimiento caldera 90 95% 30% 7kW 0% tiempo 33

8. DIMENSIONADO caldera MODULACIÓN Modulación caldera biomasa ejemplo Classic 35, casa unifamiliar 100% 35kW Rendimiento caldera 90 95% Demanda pico: 22 kw 30% 12kW Potencia de la caldera de biomasa MAL ajustada a la demanda térmica: 0% Bajo rendimiento y mayor consumo ya que funciona mucho tiempo por debajo de su rango de modulación mínimo del 30% (la caldera arranca y para con frecuencia, aquí es recomendable instalar depósito de inercia) Inversión mayor tiempo 34

8. Dimensionado caldera HÍBRIDOS BIOMASA & CALDERA COMBUSTIBLE FÓSIL Caldera de biomasa cubre el 80% de la demanda térmica Alto rendimiento ya que funciona mucho tiempo a máxima caga Menor inversión y menor espacio necesario Demanda térmica / potencia 100% Caldera convencional o INERCIA cubre los picos térmicos Caldera de biomasa cubre el 80% de la demanda térmica: 0% Alto rendimiento ya que funciona mucho tiempo a máxima caga Inversión menor Menor espacio necesario tiempo 35

9. ELEMENTOS principales Elementos principales en una instalación de biomasa: Silo Alimentación Caldera Chimenea ACS INERCIA Grupos hidráulicos Control / centralita Sistemas hidráulicos 36

9. ELEMENTOS principales Elementos principales en una instalación de biomasa: Silo Alimentación Caldera Chimenea ACS INERCIA Grupos hidraulicos Control / centralita 37

9. ELEMENTOS principales Tipo de almacenamiento ASTILLAS PELLETS Silo de obra o contenedor Silo de obra Silo enterrado Silo textil Sin Silo Contenedor o silo exterior 38

9. ELEMENTOS principales Tipo de alimentación: aspiración para PELLETS 1. ASPIRACIÓN DESDE SILO DE OBRA 3. ALIMENTACIÓN DIRECTA POR SINFÍN DIRECTO 2. ASPIRACIÓN DESDE SILO TEXTIL O PVC 4. ASPIRACIÓN DESDE UN PUNTO DE ASPIRACIÓN 39

9. ELEMENTOS principales SILOS PELLETS 40

9. ELEMENTOS principales SILOS PELLETS 41

9. ELEMENTOS principales SILOS PELLETS Silo de pellets con dos sondas de aspiración RAPS 42

9. ELEMENTOS principales ESQUEMAS de instalación: pellets por aspiración desde silo enterrado 43

9. ELEMENTOS principales Loading with Hargassner Distribution auger Wood chip storage above heating room Extension box for wood chip agitator open-ended agitator room External extension box for wood chip agitator Wood chip storage above heating room with downpipe 44

9. ELEMENTOS principales Elementos principales en una instalación de biomasa: Silo Alimentación Caldera Chimenea ACS INERCIA Grupos hidraulicos Control / centralita 45

9. ELEMENTOS principales CHIMENEA CHIMENEA Respetar tiro exigido (depende del modelo de la caldera) El tiro depende de muchos factores (tipo de chimenea, altura, altura sobre el mar, temperatura de humos, temperatura exterior, ) Tiro forzado da mas juego Tiene que haber buen acceso para limpieza, análisis de humos, 46

9. ELEMENTOS principales REGULADOR DE TIRO El regulador de tiro evita un tiro excesivo Mejora el rendimiento de la caldera Reduce el consumo energético Regulador de tiro Tiro: 20mBar Tiro: >20 mbar aire Con regulador de tiro: Sin regulador de tiro: Alimentación controlada de aire primario y secundario Alimentación controlada de aire primario y secundario aire aire 47

9. ELEMENTOS principales REGULADOR DE TIRO 48

9. ELEMENTOS principales Elementos principales en una instalación de biomasa: Silo Alimentación Caldera Chimenea ACS INERCIA Grupos hidráulicos Control / centralita 49

9. ELEMENTOS principales ACS ACS Interesa que la caldera arranque un mínimo de veces Dimensionado correcto para cargar dos veces al día (casa unifamiliar aprox. 200 300 l) Aislamiento correcto 50

9. ELEMENTOS principales INERCIA Depósito de inercia: Almacenamiento térmico Suministra calor para picos térmicos Evita que la caldera arranque con frecuencia Esencial para calderas que no tienen modulación o tienen una modulación básica OJO: pérdidas térmicas, muy importante el tipo de aislamiento y su espesor 51

9. ELEMENTOS principales INERCIA Depósito de inercia: 20 30 l/kw Combinación con solar térmica posible (Rite!), Importante: estratificación Posibilidad de producción de ACS instantánea (ventajas: menores pérdidas térmicas, no legionella, menor espacio, mayor eficiencia del sistema) 52

9. ELEMENTOS principales EJEMPLOS: GEOTANK, 4 t Elementos principales en una instalación de biomasa: Silo Alimentación Caldera Chimenea ACS INERCIA Grupos hidráulicos Control / centralita 53

9. ELEMENTOS principales GRUPOS HIDRAULICOS Grupos hidraulicos: sistemas pre-montados que incluyen bombas de circulación, válvulas mezcladoras, etc Los hay para los sistema anticondensados de las calderas y para los circuitos de calefacción Simplifican la instalación, Reducen el riesgo a errores, Modulares, para varios circuitos 54

9. ELEMENTOS principales Elementos principales en una instalación de biomasa: Silo Alimentación Caldera Chimenea ACS INERCIA Grupos hidraulicos Control / centralita Sistema hidraulico 55

9. ELEMENTOS principales SISTEMA DE CONTROL LAMBDA HATRONIC Sistema de control gestiona: la producción térmica en base a la demanda la distribución del calor sobrante los circuitos de calefacción y ACS sistemas en cascada, conexión con calderas normales, etc. 56

9. ELEMENTOS principales SISTEMA DE CONTROL LAMBDA HATRONIC Concepto de funcionamiento Si se desea funcionar con termostatos: SOLO con INERCIA Todos los sistemas eléctricos suelen ir conectados a la centralita (bombas, sondas, mezcladoras, ) Todas las calderas deben de tener una sonda EXTERIOR 57

9. ELEMENTOS principales Elementos principales en una instalación de biomasa: Silo Alimentación Caldera Chimenea ACS INERCIA Grupos hidraulicos Control / centralita Sistema hidráulico 58

9. ELEMENTOS principales Esquema hidraulico Classic 9 22 kw 59

9. ELEMENTOS principales Esquma hidraulico > 25 kw 60

9. ELEMENTOS principales Esquema hidraulico con INERCIA 61

9. ELEMENTOS principales Esquema hidraulico con CALOR EXTERNO 62

9. ELEMENTOS principales Esquema hidraulico cascada 63

9. ELEMENTOS principales Elementos principales en una instalación de biomasa: Chimenea ACS INERCIA Grupos hidraulicos Control / centralita Sistema hidráulico Mantenimiento 64

9. ELEMENTOS principales MANTENIMIENTO ANTES DESPUÉS El mantenimiento es esencial para garantizar una buena eficiencia, confort y una larga vida útil de la caldera 65

9. ELEMENTOS principales MANTENIMIENTO Mantenimiento esencial, respetar intervalos de mantenimiento. Sujetos a mantenimiento: caldera, silo, dalida de humos, combustión 66

9. ELEMENTOS principales MANTENIMIENTO Mantenimiento de las calderas en base a las indicaciones del fabricante. En calderas HARGASSNER: Mantenimientos anuales / bianuales* *El mantenimiento depende del uso de la caldera, calidad del combustible, 67

9. CALDERAS de biomasa Suciedad en la caldera 1 año 2 semans (mal pellet) 1 año La limpieza de las calderas de biomasa es ESENCIAL 68

9. CALDERAS de biomasa Suciedad en la caldera Costras tras la combustion de pellets de mala calidad 69

9. CALDERAS de biomasa Suciedad en la caldera Las costras generan problemas con el sistema de extracción de cenizas, cámara de combustión, emisiones, etc 70

9. Calderas de biomasa PELLETS Pellets fuera de norma (demasiado largos) 71

9. Calderas de biomasa PELLETS Pellets obstruyendo manguera de aspiración 72

10. CALDERAS de biomasa EJEMPLOS INSTALACIONES EJEMPLOS INSTALACIONES DE BIOMASA 73

10. CALDERAS de biomasa EJEMPLOS: Bomberos Asturias 012 Caldera biomasa 110 kw, combinada con placas solares térmicas. Silo de obra con 23 t de capacidad. 74

10. CALDERAS de biomasa EJEMPLOS: Bomberos Asturias 012 Caldera pellets 110 kw con alimentación de pellets por sinfín directo, depósito de inercia solar, depósito de ACS, aguja hidraulica 75

10. CALDERAS de biomasa EJEMPLOS: Colegio Público de La Muñeca, Guadalajara 2 calderas biomasa de150 kw de pellets, combinada con placas solares térmicas. Alimentadas por aspiración desde silo enterrado de obra, con dos sinfines y 15 t de capacidad. 76

10. CALDERAS de biomasa EJEMPLOS: Colegio Público de La Muñeca, Guadalajara Calderas con un depósito de inercia y dos de ACS. Varios circuitos de calefacción por radiadores y suelo radiante 77

10. CALDERAS de biomasa EJEMPLOS: POLICIA LOCAL LANGREO, (Asturias) Caldera pellets 60 kw, alimentada por sistema de aspiración, con depósito de ACS. Calienta por suelo radiante y fan-coils. Silo textil 2 x 2 m. Almacenamiento: 3,6t pellets 78

10. CALDERAS de biomasa EJEMPLOS: POLICIA LOCAL LANGREO, (Asturias) Silo textil 3,6 t pellets 79

10. CALDERAS de biomasa EJEMPLOS: COMUNIDAD DE VECINOS Infiesto (Asturias) Comunidad de vecinos con 28 viviendas. Caldera pellets 200 kw, con depósito de ACS. Alimentación de pellets por aspiración desde silo de obra, con 15 t de capacidad. 80

10. CALDERAS DE BIOMASA EJEMPLOS: COMUNIDAD DE VECINOS Domingo Beltrán (Vitoria) Comunidad de vecinos Domingo Beltrán (12 vecinos), Vitoria; 2 x 60 kw Fotos durante la instalación de las calderas en cascada en el sótano -1 81

10. CALDERAS DE BIOMASA EJEMPLOS: COMUNIDAD DE VECINOS Domingo Beltrán (Vitoria) Sustitución de la antigua caldera de carbon. 82

10. CALDERAS DE BIOMASA EJEMPLOS: COMUNIDAD DE VECINOS Domingo Beltrán (Vitoria) Dos silos 83

10. CALDERAS de biomasa EJEMPLOS: COMUNIDAD DE VECINOS Zaragoza Comunidad de vecinos: Avenida Madrid 191-193 (Zaragoza) con 22 viviendas. Caldera pellets 200 kw, con depósito de inercia. Alimentación de pellets por aspiración desde silo de obra con sinfín, con 15 t de capacidad. Proyecto de gestión energética REBI. 84

10. CALDERAS de biomasa EJEMPLOS: CASA DE LA MADERA (Burgos) Casa de la Madera (Burgos) Instalación perteneciente a la red de casas del parque de la Junta de Castilla y León, caldera de 100kW solo para calefacción (Suelo radiante). Gestión energética con Rebi. 85

10. CALDERAS de biomasa EJEMPLOS: PROYECTO HOMBRE (Galicia) Edificio Proyecto Hombre, en Galicia. Caldera de pellets 200 kw alimentada por aspiración desde silo enterrado de 15 t. Depósito de ACS de 500 l. 86

10. CALDERAS de biomasa EJEMPLOS: COLEGIO PÚBLICO TORIJA (Guadalajara) Colegio publico con dos calderas HARGASSNER en cascada, con una tercera caldera de gasoil de apoyo. Depósito de inercia, ACS y silo de obra enterrado de 12 t con RAS. 87

10. CALDERAS DE BIOMASA EJEMPLOS: Granja Porcina en Peñaranda de Duero 2 calderas de astilla de 70 kw en cascada, Granja porcina, calefacta dos naves de cría porcina, con suelo radiante 88

10. CALDERAS DE BIOMASA EJEMPLOS: Granja Porcina en Peñaranda de Duero 2 calderas en cascada con Inercia de 4000l y posibilidad de apoyo con antigua calderas de gasoil. 89

10. CALDERAS de biomasa EJEMPLOS: Casa Bifamiliar ASTILLA Puigcerdá (Cataluña) Caldera astillas 55 kw, con depósito de ACS. Alimentación de astillas por sinfín desde silo enterrado. Capacidad: 11 t de astilla. 90

10. CALDERAS de biomasa EJEMPLOS: Casa Bifamiliar ASTILLA (Cataluña) Silo de astillas enterrado. 91

10. CALDERAS de biomasa EJEMPLOS: POLIDEPORTIVO Elburgo, (Álava) Caldera pellets 100 kw, con depósito de ACS y aguja hidraulica, Alimentación por aspiración, con silo de obra con sinfín para pellets. Silo de obra con una capacidad de 9 t. 92

10. CALDERAS de biomasa EJEMPLOS: Calefacción centralizada 2 x 200 kw (Weng, Austria) Dos calderas de 200 kw de astilla, para calefactar con una red centralizada un hotel, el ayuntamiento, el polideportivo y varias casas 93

10. CALDERAS de biomasa EJEMPLOS: Calefacción centrañizada, 2 x 200 kw, Astillas Silos de astillas, capacidad: 45 t de astilla. 94

10. CALDERAS de biomasa EJEMPLOS: Caldera pellets 22 kw, Bitorano (Álava) Caldera de pellets, 22 kw, alimentación de pellets por aspiración desde silo exterior enterrado de 3,9 t de capacidad. Ejemplo ceniza. 95

10. CALDERAS de biomasa EJEMPLOS: Caldera pellets 22 kw, Bitorano (Álava) GEOTANK, 4 t 96

10. CALDERAS de biomasa EJEMPLOS: Casa unifamiliar, 25 kw pellets, GEOTANK, 4 t Caldera de pellets, 25 kw, alimentación de pellets por aspiración desde silo enterrado 97

10. CALDERAS de biomasa EJEMPLOS: Casa unifamiliar, 25 kw pellets, GEOTANK, 4 t 98

10. CALDERAS de biomasa EJEMPLOS: POLICIA LOCAL LANGREO, (Asturias) Caldera de pellets, 25 kw, alimentación de pellets por aspiración desde silo textil 99

10. CALDERAS DE BIOMASA EJEMPLOS: Agroturismo Arkaute (Vitoria) Agroturismo Arkaute, Vitoria; Agrofire 40, para uso con cebada. Calefacta dos viviendas, total 400 m2. 100

10. CALDERAS de biomasa EJEMPLOS: calderas (15 22 kw) 101

10. CALDERAS de biomasa EJEMPLOS: Agrofire Agrofire con sistema de alimentación RA Agrofire con sistema de alimentación por aspiración 102

10. CALDERAS de biomasa EJEMPLOS: Caldera de Leña HV30 Kit hidráulico: bomba de bypass integrable Caldera de leña HV30 ATENCIÓN: Imprescindible INERCIA correctamente dimensionado 103

10. CALDERAS de biomasa EJEMPLOS: DISTRICT HEATING con COGENERACIÓN - AUSTRIA District heating con COGENERACIÓN: Consumo 65.000 m3 de astilla por año, 8 MWt, 1,5 MWe en Melk, Austria: con lo que calientan un hospital, un monstario muy grande, colegio, hacienda, el ayuntamiento, casas unifamiliares, etc... Tiene una red de 5 km. 104

11. SISTEMAS CONTENERIZADOS SOLUCIÓN COMPACTA SISTEMAS CONTENERIZADOS Para astillas y Pellets RETO: espacio, alimentación, estética, precio 105

11. SISTEMAS CONTENERIZADOS ESQUEMAS de contenedor con sistema elevador de ASTILLAS HARGASSNER 106

11. SISTEMAS CONTENERIZADOS INSTALACIÓN DE UN DOBLE CONTENEDOR HARGASSNER 107

11. SISTEMAS CONTENERIZADOS NOVEDAD: SISTEMA DE LLENADO VERTICAL DE ASTILLAS Sistema exclusivo, patentado por HARGASSNER 108

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