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El aprovechamiento energético de la biomasa forestal y la prevención de incendios Jornada de debate Fredi López Mendiburu INIA Madrid, 23 de Noviembre de 2011
El aprovechamiento energético de la biomasa forestal y la prevención de
incendios
Jornada de debate
Fredi López Mendiburu
INIA Madrid, 23 de Noviembre de 2011
• Energías renovables • Opción sostenible y medioambiental • Opción propia y autóctona • Opción de futuro ante el fin del modelo actual basado en combustibles fósiles • Limitaciones de calidad: alta variabilidad y baja predictibilidad, salvo la Biomasa • Precios y macroeconomía • Consumo. Necesario control de la demanda energética sin perder competitividad
• Biomasa. La hermanita pequeña de las renovables
– Calidad y predictibilidad – Disposición. Propia y necesaria – Desarrollo rural. Empleo En resumen, con la Biomasa podemos conseguir:
una parte de la energía que nuestro país necesita
con retornos para el agricultor y el medio rural
y efectos ambientales positivos
Pero con una gran falta de conocimiento y divulgación
Energías renovables. Biomasa
Biomasa, la hermanita pequeña..
1.1. Tipos de biomasa.
Biomasa
Fracción biodegradable de materia orgánica
Tipos de Biomasa según su origen:
• Residual:
• - Agrícola
• - Forestal
• - Industrial
• Cultivos energéticos: agrícolas y forestales
Y dentro de estos grupos la podemos clasificar según sus características en:
• Biomasa herbácea:
• Agrícola: paja del cereal, zuro y cañote del maíz, tallo del girasol o cultivos
energéticos.
• Biomasa leñosa:
• Agrícola: sarmiento de vid, podas de olivos, frutales.
• Forestal: tratamientos silvícolas de masa forestales; o cortas finales, o leñas (de
pinos, eucalytos, etc.), o cultivos energéticos.
• Industrial: serrines, virutas, cáscaras, huesos, etc.
Biomasa, la hermanita pequeña.. 1. Tipos y procesos
La biomasa se caracteriza por la HETEROGENEIDAD del recurso, de su aprovechamiento y de su uso
1.2.- Procesos de aprovechamiento de la Biomasa
PRODUCTOS
FINALES
oElectricidad
oCalor
oBiocarburantes oBioetanol
oBiodiesel
oOtros
FUENTES
DE BIOMASA
oResiduos forestales
oResiduos agrícolas
herbáceos
Leñosos
oResiduos industrias
de la madera
agroalimentarias
oRSU
oCultivos energéticos
Leñosos
Herbáceos
Oleaginosos
SUMINISTRO
o Recolección
o Manipulación
o Almacenamiento
o Pretratamiento
o Transporte
TECNOLOGÍAS DE
CONVERSION
oBioquímica
(fermentación)
oTermoquímica
Combustión
Gasificación
Pirólisis
oQuímica
(Transesterificación)
(Síntesis química)
1. Tipos y procesos
Para la evaluación de un emplazamiento para un proyecto hay que tener en cuenta
una serie de aspectos:
2.1. Disponibilidad de biomasa
Primero estudiamos la cantidad y el tipo de biomasa del que se puede disponer en
el entorno del emplazamiento. A partir de la biomasa potencial, y mediante una serie
de filtros (otros usos, razones o requisitos) obtenemos un valor de biomasa disponible.
Mediante la aplicación de un factor de contratación obtenemos un valor de biomasa
contratable. Un valor de cantidad para cada tipo de biomasa existente en el entorno.
Esta información nos permite dimensionar y ubicar la instalación.
2.2. Características de la biomasa
Las características físico-químicas y de formato influyen en la tecnología a
seleccionar.
2.3. Coste de la biomasa
El coste de la biomasa está vinculado a las tarifas y al coste de la instalación.
Depende de si se trata de biomasa herbácea o leñosa, o del mix de ambas.
2. Biomasa. Aspectos a tener en cuenta para un proyecto
2. Aspectos a tener en cuenta
Físico-químicas:
1. HUMEDAD: afecta tanto a la cantidad y calidad de la materia prima, como al proceso.
Se busca baja y estable.
2. PCI o PCS: Poder calorífico inferior o superior.
3. DENSIDAD: dependiendo de la tipología y presentación de la biomasa, la densidad
real y aparente varia considerablemente.
4. COMPOSICIÓN QUÍMICA:
― Análisis elemental: C, H, N, S, O
― Análisis de cenizas.
― Análisis de Cl y álcalis.
Tª: fusión cenizas, problemas de combustión. Interesa contenido cenizas inferior 6%
y punto de fusión elevado.
Formato:
1. TAMAÑO Y FORMA: la biomasa presenta una gran diversidad de formas y tamaños
(virutas o serrín en mm. hasta residuos agrícolas o forestales con varios cm.).
1. Pacas: uniforme con medidas estandarizadas.
2. Astilla: en función de la granulometría.
Según el tamaño y la forma de la biomasa, hay que establecer distintos
sistemas de alimentación y almacenamiento de la misma.
El precio de compra será establecido en €/Termia para cada tipo de biomasa.
2.2. Características de la Biomasa
2. Aspectos a tener en cuenta
Herbácea: • Humedad baja y estable
• Alto contenido en cenizas
• Alto contenido en cloro y álcalis
Paja de cereal Astilla de pino
Humedad (% b.h.) 12 % 40 %
Cenizas (% b.s.) 6,66 3,05
Volátiles (% b.s.) 76,1 75,6
Análisis elemental (% b.s.)
C 45,4 51,3
H 6,1 4,69
N 0,6 0,51
S 0,08 0,15
Cl 0,41 0,02
PCS (Kj/Kg b.s.) 14.670 10.200
Propiedades como combustible
Leñosa: • Humedad alta y variable
• Bajo contenido en cenizas
• Bajo contenido en cloro y álcalis
2.2. Características de la Biomasa
2. Aspectos a tener en cuenta
Recogida de la leña en el campo:
•La planta consume X tm/año de residuos leñosos.
•Se establecen contratos a 10 años con particulares, coop. y empresas.
•Materia prima de un radio medio de 100 km, y máximo de 200 km.
Acopio de la leña en puntos intermedios de almacenamiento
Ya en planta, se controla el peso y
humedad del combustible, que se almacena
en el silo
Transporte de la biomasa a planta
Ejemplo de biomasa leñosa
A) Residuos forestales
PROBLEMÁTICA
1.- Disponibilidad del recurso en cantidad, calidad y precio
- Dificultad para asegurar una producción estable de grandes cantidades de biomasa.
- Heterogeneidad de los residuos obtenidos
- Mecanización complicada.
- La maquinaría existente en el mercado en muchos casos no consigue la viabilidad económica que permita su aprovechamiento.
- La obtención de residuos forestales implica una serie de operaciones (limpieza, astillado y transporte) que superan sensiblemente los precios que el uso energético puede pagar.
2.- Existencia en algunos casos de un uso alternativo
Existen otros aprovechamientos tanto tradicionales como industriales: uso de leñas, venta de astillas a fábrica de tableros, o a la industria papelera.
3.- Ausencia de pretratamientos de adecuación del recurso
Hay una gran heterogeneidad de los residuos forestales que quedan depositados en el monte. Existen alternativas para homogeneizar el recurso o facilitar el transporte. Alternativa: el astillado y la compactación. Esto produce un incremento importante del precio de gestión.
3. Ejemplos de suministro de biomasa
Barreras de disponibilidad de materia prima
B) Residuos agrícolas leñosos
Son los procedentes de las podas de olivos, frutales y viñedos.
PROBLEMÁTICA 1.- Disponibilidad del recurso en cantidad, calidad y precio Estos residuos tienen un marcado carácter estacional derivado del tipo de cultivo de donde provienen, lo cual obliga a la existencia de centros de acopio de biomasa. Heterogeneidad de los residuos obtenidos. Existencia de normativas restrictivas sobre la permanencia de estos residuos en los cultivos o sobre su quema en campo lo cual obliga a buscar soluciones alternativas como su aprovechamiento energético. 2.- Dispersión y pequeña escala de las explotaciones agrícolas generadoras del recurso Lo cual produce dificultades en la logística de aprovisionamiento y obligan a establecer contactos con un gran número de productores. 3.- Ausencia de pretratamientos de adecuación del recurso Existe una gran dispersión de los residuos tanto física como en el tiempo. Existen alternativas para homogeneizar el recurso y facilitar el transporte. Alternativa: astillado y la compactación. Incremento del precio.
Barreras de disponibilidad de materia prima
3. Ejemplos de suministro de biomasa
La paja es conducida a la caldera
Ejemplo de biomasa herbácea
Ya en planta, se controla el peso
y humedad del combustible, que
se almacena de forma
automatizada
Recogida de la paja en el campo:
•La planta consume X tm/año de residuos agrícolas.
•Se establecen contratos a 10 años con particulares y cooperativas.
•Materia prima de un radio medio de 100 km, y máximo de 200 km.
Acopio de la paja en puntos intermedios de almacenamiento
Transporte de la biomasa a planta
C) Residuos agrícolas herbáceos
Son principalmente paja de cereal y cañote de maíz.
PROBLEMÁTICA 1.- Disponibilidad del recurso en cantidad, calidad y precio.
La generación de estos residuos también es estacional, coincidiendo con los
periodos de cosecha de los distintos productos agroalimentarios.
Además las variaciones anuales de la producción agrícola dificultan la
estabilidad en el suministro de las plantas de generación de energía.
La variación en la producción también da lugar a variaciones en los precios de
estos residuos marcados por los mercados alternativos existentes.
Barreras de disponibilidad de materia prima
3. Ejemplos de suministro de biomasa
D) Cultivos energéticos
Son cultivos destinados específicamente a la producción de materiales
combustibles. Pueden ser herbáceos o leñosos.
PROBLEMÁTICA
1.- Necesidad de un marco legislativo y de ayudas
2.- Altos costes que comprometen la rentabilidad de su cultivo
3.- Precio y el volumen de inversión asociado
Los costes asociados al cultivo y recolección de estas especies siguen siendo
demasiado altos.
Barreras de disponibilidad de materia prima
3. Ejemplos de suministro de biomasa
La apuesta por la Biomasa requiere una garantía de suministro. Eso hace
importante a la logística del suministro
Una empresa va a exigir tres aspectos del combustible:
- Cantidad: tiene que ser la suficiente para abastecer lo necesario
- Calidad: se requiere para la optimización y para los procesos
- En plazo: - tanto a lo largo de todo un año superando la estacionalidad
- como a lo largo de la vida útil de la planta (10-15 años)
4. Biomasa. Aspectos a tener en cuenta para un proyecto
TIPOS DE CONTRATOS
En función de:
-Tipología y condiciones de producto
-Fases de entrega
-Servicios
SISTEMA LOGÍSTICO
1. Recogida de la biomasa
2. Transformación / Adecuación
3. Transporte a planta
4. Aprovechamiento energético
4. Punto de vista de la empresa
BIOMASA Tres plantas referenciales
372.000 t. de materia prima al año
57 MW
en 3 plantas operativas
140.000 hogares de producción equivalente
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EN SIETE TECNOLOGÍAS
Datos a 30.06.2011
Trabajamos con todas las renovables y con todas las biomasas
VENTAJAS DEL USO DE LA BIOMASA
El aprovechamiento energético de la biomasa contribuye con:
• Beneficio Medioambiental
– Utilización de energía renovable
– Reducción de emisiones CO2. Cumplimiento de Kyoto.
– Prevención incendios y plagas, descontaminación y gestión de residuos.
• Beneficio Económico
– Diversificación de las fuentes de energía energía local
– Producción eléctrica estable y predecible con tarifa moderada respecto a otras energías
– Reducción de la dependencia energética de otros países
– Alternativa sector agroforestal
• Beneficio Social
– Incidencia favorable en zonas rurales
– Generación de empleo
5.- Conclusiones. Retos y medias a tomar
Desarrollo
Rural
RETOS Y MEDIDAS A TOMAR
• Retos tecnológicos Mejora tecnológica:
Rango de combustibles Aumento eficiencia Disminución de costes
• Retos de suministro de biomasa
Mercado de biomasa seguro y estable.
Cultivos energéticos Contratación de biomasa:
Mercado energético ≠ Mercado tradicional Planificación y ordenación forestal Tamaño de astilla e Impurezas. Humedad, PCI y Precio Contratos a largo plazo. Sin especulación pero con estabilidad. Suministro distribuido a lo largo del año. Almacenamiento en planta de corta capacidad
Trazabilidad de la biomasa
5.- Conclusiones. Retos y medias a tomar
RETOS Y MEDIDAS A TOMAR
• Retos económicos Insuficiente precio de energía vendida
Tarifa eléctrica insuficiente (moderada respecto a otras tecnologías) Falta de normativas de apoyo a la biomasa térmica Política arancelaria perjudicial para los biocombustibles El futurodesarrollo no pasa sólo por una adecuada tarifa eléctrica, sino también por la aplicación de medidas que contribuyan a garantizar el suministro.
Dificultad de financiación
Requiere garantía se suministro entre otros factores.
5.- Conclusiones. Retos y medias a tomar
La tarta de la biomasa (esperemos que muy sabrosa)
La idea es utilizar el símil de una tarta a modo de ejemplo para explicar a modo macroeconómico cómo gestionar las ayudas, las primas, las tarifas, los impuestos, las tasas de carbono, la PAC, los planes forestales y las normativas con el fin de generar una jugosa energía renovable:
• Equipo de cocineros Industria (tarifas y normativas) Agricultura (PAC), Forestal, Medio Ambiente, Desarrollo rural Fomento, Infraestructuras, Vivienda (normativas) Innovación Economía y hacienda
• Reparto
Entorno rural:
Agricultores, empacadores, leñadores, forestales Transportistas Industria agroforestal
Participantes: Industriales energéticos Constructores y fabricantes
5.- Conclusiones. Retos y medias a tomar
El aprovechamiento energético de la biomasa forestal y la prevención de incendios
Jornada de debate
Fredi López Mendiburu
INIA Madrid, 23 de Noviembre de 2011
