Una caldera de biomassa és un intercanviador de calor en el qual l'energia s'aporta per un procés de combustió de la biomassa.

Les calderes de biomassa s'empren per a la calefacció domèstica i per a la producció de calor industrial.

En la combustió de biomassa s'allibera CO2 a l'atmosfera, el mateix CO2 que va absorbir de l'atmosfera durant el seu creixement, si es tracta de matèria orgànica vegetal, o que van absorbir les plantes que va ingerir, si es tracta de matèria orgànica animal: BALANÇ NEUTRE DE LES SEVES EMISSIONS DE CO2.

2.1 La biomassa com a combustible

La biomassa es defineix com el combustible que s'obté de recursos biològics com la fusta, els residus agrícoles i el fem.

L'energia de la biomassa prové en última instància del sol.

Existeixen diferents tipus o fonts de biomassa que poden ser utilitzats per a subministrar la demanda d'energia d'una instal·lació:

• Biomassa natural (p. ex.: podes naturals).
• Biomassa residual seca (p. ex.: serradures, closques d'ametlla).
• Biomassa residual humida (p. ex.: residus ramaders).
• Cultius energètics (p. ex.: card, gira-sol, eulàlia).
• Biocarburants (p. ex.: colza, nyàmera).

Les calderes de biomassa poden cremar diversos tipus de biomassa.

De mitjana, un quilogram de biomassa permet obtenir 3.500 kcal (un litre de gasolina té aproximadament 10.000 kcal).

El contingut energètic de la biomassa es mesura en funció del poder calorífic del recurs.

2.2 Consum de biomassa

França és el país d'Europa que consumeix més quantitat de biomassa, seguit de Suècia. Espanya ocupa el sisè lloc dins d'aquesta llista.

Al nostre país, tradicionalment, s'ha utilitzat aquest tipus de combustible (pinyol d'oliva, closques d'ametlla, etc.) en les indústries que el generen com a subproducte.

A Espanya, els recursos potencials de biomassa s'eleven a 19 Mtep, dels quals 13 Mtep corresponen a biomassa residual i 6 Mtep a cultius energètics.

La producció d’ACC i de calor per a calefacció amb biomassa està guanyant cada vegada més importància en el nostre país.

La producció d’ACC i de calor per a calefacció amb biomassa està guanyant cada vegada més importància en el nostre país.

En l'actualitat, moltes de les activitats industrials podrien satisfer tota o part de la seva demanda energètica amb biomassa.

El consum de biomassa per sectors es pot veure a la taula següent:

Una planta de combustió de biomassa consta dels sistemes següents:

• Emmagatzematge de combustible.
• Transport i dosificació del combustible a l'equip de combustió.
• Equips i cambra de combustió.
• Caldera (vapor, aigua calenta, oli tèrmic).
• Recuperadors auxiliars de calor.
• Depuració de gasos.
• Extracció de cendres.

La diferència principal entre l'operació d'una caldera de biomassa i una caldera de gasoil és que a la caldera de biomassa les cendres s'han de retirar periòdicament.

Existeixen diferents tecnologies per dur a terme una combustió completa de la biomassa (calderes d'oli tèrmic, calderes de vapor, calderes d'aigua calenta).

Les calderes i les instal·lacions d'oli tèrmic presenten com a principals avantatges un estalvi energètic superior i l'absència de manteniment.

Existeixen diferents tipus de sitges, fogars i diferents components en funció de la biomassa que s'utilitza com a combustible:

4.1 Avantatges

La utilització energètica de la biomassa presenta nombrosos avantatges:

• La biomassa és una font d'energia inesgotable i no contaminant.
• Disminueix la dependència dels combustibles fòssils.
• Ajuda a la neteja de les boscos i a l'ús dels residus de les indústries.
• Genera menys emissions que les calderes de combustibles convencionals.
• Fomenta la creació de llocs de treball.
• Té un cost molt inferior al de l'energia convencional (fins a 4 vegades menor que el gasoil).
• Gran varietat de combustibles disponibles aptes per a consum en la mateixa caldera (independència de subministrament de combustible).
• Existeix una tecnologia molt avançada, amb garantia de funcionament, alt rendiment i fiabilitat.
• Disminueix la factura energètica en reduir la quantitat de combustibles que s'han d'adquirir de l'exterior.
• La implantació de cultius energètics en terres abandonades evita l'erosió i la degradació del sòl.
• Tenim un gran excedent de biomassa al nostre país.
• Ajuda a evitar incendis.

4.2 Desavantatges

La utilització energètica de la biomassa presenta petits desavantatges en relació amb els combustibles fòssils.

• Els rendiments de les calderes de biomassa són una mica inferiors als de les calderes que usen un combustible fòssil líquid o gasós.
• La biomassa posseeix menor densitat energètica, per tant els sistemes d'emmagatzematge són superiors.
• Els sistemes d'alimentació de combustible i d’eliminació de cendres són més complexos i requereixen uns majors costos d'operació i de manteniment.
• Els canals de distribució de la biomassa no estan tan desenvolupats com els dels combustibles fòssils.
• Molts d'aquests recursos tenen elevats continguts d'humitat, que fa que en determinades aplicacions pugui ser necessari un procés previ d'assecatge.

5.1 Aplicacions generals

Amb biomassa es pot generar energia tèrmica (aigua o aire calent, vapor, etc.), energia elèctrica i fins i tot energia mecànica mitjançant l'ús de biocarburants en motors de combustió interna.

• Generació d'energia tèrmica: el sistema més estès és el basat en la combustió de biomassa sòlida, encara que també es pot cremar biogàs.
• Generació d'energia elèctrica: en funció del tipus i de la quantitat de biomassa disponible, varia la tecnologia més adequada que cal emprar per a aquesta fi.
• Generació d'energia mecànica: la utilització de biocarburants és especialment interessant en indústries agràries, i suposa importants estalvis a la factura de combustibles.

5.2 Aplicacions industrials

Algunes aplicacions de les calderes de biomassa en diferents indústries són:

6.1 Calderes automàtiques de biomassa

Els avenços en els últims 20 anys s'han assolit particularment en el disseny de la cambra de combustió, en el subministrament de l'aire de combustió i en els sistemes de control automàtic del procés de la combustió.

Les calderes de biomassa automàtiques permeten que la neteja de les superfícies d'intercanvi i que l'extracció de cendres siguin automàtiques.

Aquestes calderes automàtiques:

• es poden combinar fàcilment amb sistemes d'energia solar.
• han augmentat el seu rendiment fins a un 85%-92%.
• han disminuït les emissions de CO fins a 50 mg/m3.

El rendiment anual per a instal·lacions de calefacció de biomassa en grans edificis arriba a un valor mitjà del 78%.

Les calderes de biomassa convencionals, dissenyades per a l'ús en la indústria de fusta o en usos agroindustrials, pot generar emissions significatives, tenir un rendiment més baix, necessitar un major rendiment i el seu funcionament té menys fiabilitat de la necessària en el sector domèstic.

6.2 Producció d'ACC i integració amb sistemes d'energia solar tèrmica

La combinació d'una caldera de biomassa amb un sistema d'energia solar tèrmica per a calefacció i ACC és una opció particularment atractiva.

Calefacció sense producció d'aigua calenta corrent

El sistema d'energia solar preescalfa l'aigua procedent del retorn de la calefacció i l'emmagatzema a l’acumulador del sistema solar.

Calefacció i producció d’ACC descentralitzada.

Per a la distribució de calefacció i la generació d'aigua calenta corrent es disposa d’intercanviadors que cediran calor als sistemes individuals d’ACC.

Calefacció i producció d’ACC centralitzada.

En aquest cas l'aigua de retorn de la calefacció no s'emmagatzema a l’acumulador del sistema solar ja que aquest contindrà aigua calenta corrent.

Els paràmetres econòmics dels sistemes de biomassa respecte dels sistemes de calefacció convencionals estan determinats per:

• Els costos d'inversió, que generalment són més alts.
• Els costos d'operació, que són més baixos.

Entre el 20% i el 25% de la inversió total per a un sistema de calefacció de biomassa està relacionat amb l'emmagatzematge del combustible i el sistema de subministrament del combustible.

La caldera automàtica de biomassa, que inclou un sistema de neteja de fums simple i altres equips que es troben normalment en una sala de calderes, sumen prop del 50% dels costos.

La resta pot dividir-se entre la xemeneia i el cost d'execució, i també el disseny, les despeses administratives, etc.

Despesa acumulada per l'ús d'una caldera industrial amb biomassa comprada a un distribuïdor:

Informació complementària: Vegeu catàleg Biomassa i Annex Biomassa a la indústria