Descripción

Una caldera de biomasa es un intercambiador de calor en el que la energía se aporta por un proceso de combustión de la biomasa.

Las calderas de biomasa se emplean para la calefacción doméstica y para la producción de calor industrial.

En la combustión de biomasa se libera CO2 a la atmósfera, el mismo CO2 que absorbió de la atmósfera durante su crecimiento, si se trata de materia orgánica vegetal, o que absorbieron las plantas que ingirió, si se trata de materia orgánica animal: BALANCE NEUTRO DE SUS EMISIONES DE CO2.

Conceptos básicos

La biomasa como combustible

La biomasa se define como el combustible que se obtiene de recursos biológicos como la madera, residuos agrícolas y estiércol.

La energía de la biomasa proviene en última instancia del sol.

Existen diferentes tipos o fuentes de biomasa que pueden ser utilizados para suministrar la demanda de energía de una instalación:

  • Biomasa natural (p.ej.: podas naturales).
  • Biomasa residual seca (p.ej.: serrín, cáscara de almendra).
  • Biomasa residual húmeda (p.ej.: residuos ganaderos).
  • Cultivos energéticos (p.ej.: cardo, girasol, miscanto).
  • Biocarburantes (p.ej.: colza, pataca).

Las calderas de biomasa pueden quemar varios tipos de biomasa.

Por término medio, un kilogramo de biomasa permite obtener 3.500kcal (un litro de gasolina tiene aproximadamente 10.000kcal).

El contenido energético de la biomasa se mide en función del poder calorífico del recurso.

Consumo de biomasa

Francia es el país de Europa que mayor cantidad de biomasa consume, seguido de Suecia. España ocupa el sexto lugar dentro de esta lista.

En nuestro país, tradicionalmente, se ha utilizado este tipo de combustible (hueso de aceituna, cáscara de almendra, etc.) en las industrias que lo generan como subproducto.

En España, los recursos potenciales de biomasa se elevan a 19Mtep, de los cuales 13Mtep corresponden a biomasa residual y 6Mtep a cultivos energéticos.

La producción de ACS y de calor para calefacción con biomasa está cobrando cada vez más importancia en nuestro país.

Es aconsejable la instalación de calderas de biomasa en industrias donde se puede aprovechar el residuo industrial como biomasa.

En la actualidad, muchas de las actividades industriales podrían satisfacer toda o parte de su demanda energética con biomasa.

El consumo de biomasa por sectores puede verse en la siguiente tabla:

Componentes

Una planta de combustión de biomasa consta de los siguientes sistemas:

  • Almacenamiento de combustible.
  • Transporte y dosificación del combustible al equipo de combustión.
  • Equipos y cámara de combustión.
  • Caldera (vapor, agua caliente, aceite térmico).
  • Recuperadores auxiliares de calor.
  • Depuración de gases.
  • Extracción de cenizas.

La diferencia principal entre la operación de una caldera de biomasa y una caldera de gasóleo es que en la caldera de biomasa las cenizas se han de retirar periódicamente.

Existen diferentes tecnologías para llevar a cabo una combustión completa de la biomasa (calderas de aceite térmico, calderas de vapor, calderas de agua caliente).

Las calderas e instalaciones de aceite térmico, presentan como principales ventajas el mayor ahorro energético y la ausencia de mantenimiento.

Existen diferentes tipos de silos, de hogares y diferentes componentes en función de la biomasa que se utiliza como combustible.

Ventajas e inconvenientes

Ventajas

El empleo energético de la biomasa presenta numerosas ventajas:

  • La biomasa es una fuente de energía inagotable y no contaminante.
  • Disminuye la dependencia de los combustibles fósiles.
  • Ayuda a la limpieza de los montes y al uso de los residuos de las industrias.
  • Genera menores emisiones que las calderas de combustibles convencionales.
  • Fomenta la creación de puestos de trabajo.
  • Tiene un coste muy inferior al de la energía convencional (hasta 4 veces menor que el gasóleo).
  • Gran variedad de combustibles disponibles aptos para consumo en la misma caldera (independencia de suministro de combustible).
  • Existe una tecnología muy avanzada, con garantía de funcionamiento, alto rendimiento y fiabilidad.
  • Disminuye la factura energética al reducir la cantidad de combustibles que se deben adquirir del exterior.
  • La implantación de cultivos energéticos en tierras abandonadas evita la erosión y degradación del suelo.
  • Tenemos gran excedente de biomasa en nuestro país.
  • Ayuda a evitar incendios.

Inconvenientes

La utilización energética de la biomasa presenta pequeños inconvenientes con relación a los combustibles fósiles.

  • Los rendimientos de las calderas de biomasa son algo inferiores a los de las calderas que usan un combustible fósil líquido o gaseoso.
  • La biomasa posee menor densidad energética, lo que hace que los sistemas de almacenamiento sean mayores.
  • Los sistemas de alimentación de combustible y eliminación de cenizas son más complejos y requieren unos mayores costes de operación y mantenimiento.
  • Los canales de distribución de la biomasa no están tan desarrollados como los de los combustibles fósiles.
  • Muchos de estos recursos tienen elevados contenidos de humedad, lo que hace que en determinadas aplicaciones puede ser necesario un proceso previo de secado.

Aplicaciones

Aplicaciones generales

Con biomasa se puede generar energía térmica (agua o aire caliente, vapor, etc.), energía eléctrica e incluso energía mecánica mediante el uso de biocarburantes en motores de combustión interna.

  • Generación de energía térmica: el sistema más extendido es el basado en la combustión de biomasa sólida, aunque también es posible quemar biogás.
    Generación de energía eléctrica: en función del tipo y cantidad de biomasa disponible varía la tecnología más adecuada a emplear para este fin:
    Generación de energía mecánica: la utilización de biocarburantes es especialmente interesante en industrias agrarias, suponiendo importantes ahorros en la factura de combustibles.

Aplicaciones industriales

Algunas aplicaciones de las calderas de biomasa en diferentes industrias son:

Medidas de eficiencia

Calderas automáticas de biomasa

Los avances en los últimos 20 años se han alcanzado particularmente en el diseño de la cámara de combustión, en el suministro del aire de combustión y en los sistemas de control automático del proceso de la combustión.

Las calderas de biomasa automáticas permiten que la limpieza de las superficies de intercambio y la extracción de cenizas sean automáticas.

Estas calderas automáticas:

  • Se pueden combinar fácilmente con sistemas de energía solar.
  • Han aumentado su rendimiento hasta un 85%-92%.
  • Han disminuido las emisiones de CO hasta 50mg/m3.

El rendimiento anual para instalaciones de calefacción de biomasa en grandes edificios alcanza un valor medio del 78%.

Las calderas de biomas convencionales, diseñadas para el uso en la industria de madera o en usos agroindustriales, puede generar emisiones significativas, tener un rendimiento más bajo, necesitar un mayor rendimiento y su funcionamiento tiene menos fiabilidad de la necesaria en el sector doméstico.

Producción de ACS e integración con sistemas de energía solar térmica

La combinación de una caldera de biomasa con un sistema de energía solar térmica para calefacción y ACS es una opción particularmente atractiva.

  • Calefacción sin producción de agua caliente sanitaria

El sistema de energía solar precalienta el agua procedente del retorno de la calefacción y la almacena en el acumulador del sistema solar.

  • Calefacción y producción de ACS descentralizada

Para la distribución de calefacción y generación de agua caliente sanitaria se disponen de intercambiadores que cederán calor a los sistemas individuales de ACS.

  • Calefacción y producción de ACS centralizada

En este caso el agua de retorna de la calefacción no se almacena en el acumulador del sistema solar ya que éste contendrá agua caliente sanitaria.

Ejemplo

Los parámetros económicos de los sistemas de biomasa respectos a los sistemas de calefacción convencionales están determinados por:

  • Los costes de inversión, que son generalmente más altos.
  • Los costes de operación, que son más bajos.

Entre el 20% y el 25% de la inversión total para un sistema de calefacción de biomasa está relacionado con el almacenamiento del combustible y el sistema de suministro del combustible.

La caldera automática de biomasa, incluyendo un sistema de limpieza de humos simple y otros equipos que se encuentran normalmente en una sala de calderas, suman cerca del 50% de los costes.

El resto puede dividirse entre la chimenea y el coste de ejecución, así como el diseño, gastos administrativos, etc.

Gasto acumulado por el uso de una caldera industrial con biomasa comprada a un distribuidor:

Información complementaria: Ver Catálogo Biomasa.