Usuari:Rcomellas/proves/Caldera de biomassa

Les calderes de biomassa són calderes destinades a la combustió de biomassa, normalment biomassa forestal o subproductes agrícoles, com el pinyol d'oliva, la closca d'ametlla o altres.

• Estufes, normalment de llenya o pèl·lets, que escalfen una única sala i normalment actuen simultàniament com a elements decoratius.
• Calderes de baixa potència per a habitatges unifamiliars o construccions de mida reduïda.
• Calderes dissenyades per a un bloc o edifici d’habitatges, que actuen com a calefacció centralitzada.
• Centrals tèrmiques que escalfen diverses instal·lacions o grup d’habitatges (xarxa de calor o district heating en anglès).

Les calderes de biomassa es classifiquen en funció del tipus de combustible que admeten i de la classe de tecnologia que utilitzen:

En funció del tipus de combustible

• Calderes de llenya: mida petita, molt eficients i baix cost.
• Calderes específiques de pèl·let: mida petita (fins a 40 kW), altament eficients i baix cost.
• Calderes d’estella: mida mitjana o gran, altament eficients i una mica més cares que les de pèl·lets.
• Calderes mixtes o policombustibles: mida mitjana (potències des de 25 kW fins a 150 kW) o gran (potències superiors als 200 kW), i admeten diferents tipus de combustible programant la caldera i a vegades canviant el cremador.

En funció del tipus de tecnologia utilitzat

• Calderes convencionals adaptades per a biomassa: antigues calderes de carbó adaptades per poder utilitzar biomassa o calderes de gasoil amb un cremador de biomassa. Tot i que són barates, la seva eficiència és reduïda (75% – 85%). Acostumen a ser semiautomàtiques, ja que com que no estan dissenyades específicament per a biomassa no disposen de sistemes específics de manteniment i neteja.
• Calderes estàndard de biomassa: dissenyades específicament per a un combustible determinat (llenya, pèl·lets, estella... ), assoleixen rendiments de fins a un 92%. Generalment es tracta de calderes automàtiques, ja que disposen de sistemes automàtics d’alimentació del combustible, neteja de l’intercanviador de calor i extracció de cendres.
• Calderes mixtes: permeten l’ús alternatiu de dos combustibles en funció de les necessitats econòmiques o de subministrament de cada situació. Necessiten un emmagatzematge i un sistema d’alimentació de la caldera per a cada combustible, per la qual cosa el cost d’inversió és més gran que per a altres tecnologies. El seu rendiment és alt, pròxim al 92%, i són calderes totalment automàtiques.
• Calderes de pèl·lets a condensació: petites, automàtiques i per a ús exclusiu de pèl·lets, aquestes calderes recuperen la calor latent de condensació continguda al combustible abaixant progressivament la temperatura dels gasos fins que es condensa el vapor d’aigua a l’intercanviador. Mitjançant aquesta tecnologia, l’estalvi de pèl·lets és del 15% respecte a una combustió estàndard, de manera que s'aconsegueixen les eficiències més altes del mercat, amb un rendiment de fins al 103% respecte al PCI.

Avui en dia, l’avanç tecnològic ha permès que les calderes de biomassa igualin en prestacions de comoditat i rendiment les calderes de combustibles fòssils a què estem acostumats. Tot i que el cost de les calderes de biomassa és de 3 a 5 vegades el cost d’una caldera de gas o gasoil, el preu de la biomassa és molt menor, cosa que fa que l’amortització d’aquestes calderes de biomassa sigui interessant. Tanmateix, l’ús energètic de la biomassa presenta una sèrie de petits inconvenients en comparació amb l’ús dels combustibles fòssils:

• La biomassa té menys densitat energètica, la qual cosa fa que els sistemes d’emmagatzematge siguin més grans.
• Els sistemes d’alimentació del combustible i l’eliminació de les cendres són més complexos i requereixen uns costos d’operació i manteniment més elevats.
• Els canals de distribució de la biomassa no s’han desenvolupat tant com els dels combustibles fòssils.
• La biomassa té un contingut elevat d’humitat, i això fa que en determinades aplicacions pugui caldre un procés previ d’assecatge. La instal·lació (caldera, cremador, sistemes d’alimentació, sitja, etc.) determina el material que hi pot entrar o no. Per això és necessari plantejar-se des del principi el biocombustible que es vol emprar i les característiques del lloc que s'ha de calefactar, per tal de dissenyar-ne la instal·lació adient.

Tipus de combustible utilitzat

La biomassa utilitzada pot tenir de diferents orígens:

• Origen forestal: procedeix de l’aprofitament forestal. La gestió forestal genera, a més de productes de fusta per a les indústries forestals, subproductes utilitzables com a combustibles com, per exemple:
  • Arbres no valoritzables en l’activitat de la indústria forestal, com poden ser els arbres de diàmetre petit, bifurcats, morts en peu i torts.
  • Serradures i capçades, branques, escorça, soques i arrels que les activitats de les indústries forestals no aprofiten.

• Origen agrícola, provinents d’activitats agroalimentàries i explotacions i processos agrícoles:
  • Rebuig de la indústria agroalimentària com, per exemple, la brisa del raïm, el pinyol o la sansa de l’oliva, les closques dels fruits secs, les pellofes, etc.
  • Subproductes de l’explotació agrícola com, per exemple, la palla dels cereals, el canyís (canya del blat de moro), o les branques i les tiges d’espècies agrícoles.

• Cultius energètics llenyosos: deixant de banda els cultius oleaginosos i industrials per a produir biocombustibles líquids o biocarburants, hi ha un aprofitament de la biomassa sòlida derivada de l’explotació de cultius energètics llenyosos com, per exemple, els pollancres, les acàcies, les salicàcies o les paulònies.

• Residus de fusta generats per la indústria del moble o el reciclatge d’activitats com la construcció. No totes les fustes són aptes ja que, en alguns casos, poden tenir altres elements adherits com les pintures o els tractaments que incorporen elements i això fa que variï el comportament i les característiques com a combustible.

Aquests combustibles poden trobar-se al mercat en diferents presentacions:

• Pèl·let de fusta. És un biocombustible sòlid format per la compactació de subproductes provinents de la indústria de la fusta, majoritàriament serradures i encenalls. La compactació es dóna com a resultat d’una aplicació combinada de calor i alta pressió en una màquina que força el pas de la matèria primera, prèviament homogeneïtzada, a través d’un motlle amb forats de la mida que es vulgui (matriu). Aquest és un procés de densificació, amb el qual incrementem el valor energètic per unitat de volum. La seva homogeneïtat i característiques físiques permeten una manipulació i emmagatzematge fàcil, donant-li unes característiques ideals com a combustible per a calderes i estufes de biomassa. El mercat del pèl·let de fusta és un mercat emergent a Catalunya, encara que fa més de trenta anys que es coneix al món. Nascut als Estats Units durant la primera crisi energètica als anys setanta, va ser als països escandinaus, juntament amb Àustria, Suïssa i Alemanya, on es va establir una indústria molt avançada en la fabricació de pèl·lets de fusta i en el disseny de calderes de biomassa.
• Estella forestal, provinent de la trituració de material llenyós procedent del bosc o bé del subproducte de l’activitat de les serradores i altres indústries forestals. La qualitat de l’estella forestal ve determinada principalment per l’espècie, la humitat, la granulometria i el contingut en cendres.
• Llenya i briquetes: La llenya és un combustible poc utilitzat en les calderes de biomassa actuals per la necessitat d’alimentació manual. És una bona opció per als usuaris que tenen fusta a l’abast i, alhora, espai per a instal·lar un sistema d’emmagatzematge. Hi ha calderes que combinen la possibilitat de treballar amb llenya i altres biocombustibles com, per exemple, el pèl·let de fusta. Les briquetes són cilindres de fusta compactada amb dimensions més grans que el pèl·let de fusta. Són poc conegudes al mercat actual i sovint una solució a problemes d’emmagatzematge de serradures i encenalls a les fusteries.
• Subproductes agroindustrials: Provinents de l’activitat industrial, al mercat actual hi ha una gran varietat de subproductes agrícoles. Els més destacats són el pinyol d’oliva, la closca dels fruits secs i, en l’àmbit més industrial, hi ha el granet i la brisa del raïm, el marro del cafè, la palla dels cereals o el canyís.

Aplicacions tèrmiques de la biomassa

La biomassa és un combustible que, mitjançant calderes i equips adequats per a fer-lo servir, pot substituir qualsevol aplicació tèrmica convencional alimentada per fonts no renovables (gas, gasoil, butà, GLP). La diferència més important respecte a un equip que s’alimenti de gas és que, tal com passa amb el gasoil o el GLP, cal un magatzem (una sitja) on acumular una reserva energètica de matèria primera (estella, pèl·let o altres productes de biomassa sòlida), ja que no s’està connectat a cap xarxa energètica contínua.

Aplicacions tèrmiques més habituals amb biomassa en funció de la seva potència i el tipus d’aplicació

Equip	Potència	Aplicacions	Observacions
Estufa	De 5 a 20 kW aprox.	Habitatges i espais petits segons rang de potència.	Porten tremuja adjunta amb capacitat per a unes hores d’autonomia. Accepten circuits per a distribuir la calor per diferents espais tancats.
Calderes petites	De 10 a 70 kW aprox.	Habitatges unifamiliars i edificis de serveis de mida petita.	Necessiten espai per a emmagatzemar el biocombustible. Alta versatilitat de disseny i capacitat dels sistemes d’emmagatzematge.
Calderes mitjanes	De 70 a 500 kW aprox.	Comunitats de veïns (edificis plurifamiliars). Edificis de serveis i del sector terciari (hotels, edificis municipals, poliesportius, col·legis). Explotacions ramaderes i agrícoles.	Hi ha una gran varietat de qualitats i particularitats entres els equips disponibles al mercat. És important que les comunitats de propietaris resolguin la logística de subministrament del biocombustible.
Calderes grans	Superior a 500 kW	Xarxes de calefacció de barri. Generació de calor per a la indústria.	Projectes complexes amb gran demanda de biocombustible.

Tot i que hi ha equips de biomassa que funcionen per piròlisi o gasificació (calderes de llenya de flama invertida), la combustió és el procés habitual utilitzat per a generar energia tèrmica. La combustió és la reacció termoquímica d’un combustible (en aquest cas, la biomassa) amb un comburent que, en la majoria de casos, és l’oxigen.

El fet d’aprofitar la biomassa dels nostres boscos i de les activitats vinculades a la fusta i la indústria agroalimentària, no aporta solament els avantatges mediambientals evidents relacionats amb la utilització de fonts renovables. L’activitat vinculada a la biomassa també saneja els nostres boscos i, pel fet de ser una tecnologia nova que està en una fase creixent al nostre país, té un gran potencial en la creació de llocs de treball. Tanmateix, la biomassa inclou una sèrie de particularitats diferents a les vinculades a les fonts convencionals com el gasoil o el gas natural. A la figura 1.12 es presenten aquestes particularitats, diferenciant si són una millora respecte a la utilització de fonts energètiques convencionals, o si comporten una limitació que cal tenir en consideració.

• Estalvi energètic de fonts d’origen fòssil i diversificació energètica.
• La instal·lació d’equips de biomassa té un cost superior a la d’equips convencionals de potència equivalent.
• Balanç de CO2 neutre perquè es considera que es tanca el cicle natural del carboni que es basa en el procés de la fotosíntesi.
• L’usuari no està connectat a una xarxa de subministrament de combustible, com la xarxa elèctrica o la de gas i, per tant, cal gestionar l’aprovisionament del combustible.
• Emissions de SO2 (causant de la pluja àcida) molt inferiors a les emeses pels combustibles fòssils.
• Baix contingut en clor, sofre i nitrogen en comparació als combustibles fòssils.
• Es necessita un espai per a emmagatzemar el biocombustible.
• Incentiva la gestió forestal sostenible econòmica i mediambientalment, cosa que disminueix el risc d’incendis i plagues forestals, i dinamitza el mercat forestal valoritzant els seus productes i subproductes.
• Cal preveure la logística de subministrament del biocombustible i validar l’accessibilitat dels camions subministradors fins al punt de càrrega de la sitja.
• Els preus dels biocombustibles estan subjectes a mercats locals i no als internacionals, i no estan sotmesos a la volatilitat de preus que tenen les fonts d’origen fòssil.
• Tot i l’existència de nombroses normatives europees referents a les qualitats de la biomassa, encara manca normativa i reglamentació específica estatal per a l’ús i la producció de biomassa per a usos energètics.
• La despesa en combustible es produeix al territori mateix.
• L’aprofitament d’un recurs autòcton ajuda a enriquir el teixit productiu i a generar riquesa al territori.
• La baixa densitat energètica de la biomassa comparada amb la dels combustibles fòssils en dificulta sovint la manipulació i fa que augmentin els costos derivats del transport i emmagatzematge (cal més espai per a acumular la mateixa energia).

Crea activitat industrial i llocs de treball en àmbits rurals. L’heterogeneïtat d’algunes biomasses és un fet difícil de controlar per la seva influència en les condicions climàtiques i el seu origen. Davant les fuites en l’emmagatzematge o en el transport, la biomassa no genera fluids contaminants. Sovint, l’elevat cost associat a l’assecatge de la biomassa és una limitació per a produir biocombustibles sòlids de qualitat. La biomassa té una nul·la o baixa emanació de gasos quan està emmagatzemada i una baixa volatilitat si es compara amb els combustibles fòssils. En molts casos, l’absència de pretractaments dels productes i subproductes forestals i agrícoles provoca una minva de la qualitat del biocombustible. Construir edificis amb instal·lacions tèrmiques alimentades per biomassa millora dràsticament les emissions de CO2 vinculades a l’explotació de l’edifici i, per tant, millora la Qualificació Energètica atorgada a la nova construcció. Els preus dels productes i subproductes agrícoles estan marcats pel seu caràcter estacional i per la seva dispersió espacial.

Referències

[[Categoria: X ]] [[Categoria: X ]] [[Categoria: X ]]