El primer que has de saber és que és la biomassa no és més que matèria orgànica d'origen vegetal o animal, Aquí s'inclouen els residus i deixalles orgàniques, que és susceptible de ser aprofitada per produir energia.
La raó és deguda al fet que les plantes transformen l'energia radiant de el Sol en energia química mitjançant la fotosíntesi i part d'aquesta energia queda emmagatzemada en forma de matèria orgànica, la qual podem aprofitar.
Actualment, és acceptada la següent definició de biomassa:
"Es considera biomassa a un grup de productes energètics i matèria primes de tipus renovable que s'originen a partir de matèria orgànica formada per via biològica".
És per aquesta raó que el concepte de combustibles fòssils i les matèries orgàniques derivades d'aquests com són els plàstics i la majoria dels productes sintètics es troba fora de lloc en la definició de biomassa.
Encara que aquests combustibles i materials orgàniques derivades van tenir un origen biològic, la seva formació va tenir lloc en temps passats.
La biomassa és per tant, una energia renovable d'origen solar a través de la fotosíntesi dels vegetals.
A més, segons la Directiva 2003/30 / CE biomassa és:
"Fracció biodegradable de productes de rebuig i residus procedents de l'agricultura, silvicultura i de les indústries relacionades, així com de la fracció biodegradable de residus industrials i municipals".
Pel que ens adonem és que de forma general, qualsevol definició de biomassa engloba 2 termes principalment; renovable i orgànic.
La Biomassa com a font d'energia
Des de temps remots l'home ha emprat la biomassa com a font d'energia per realitzar les seves tasques quotidianes.
Des que l'ús dels combustibles fòssils va començar a prendre força, la biomassa es va veure oblidada en un pla inferior, On la seva aportació a la producció d'energia primària era insignificant.
A dia d'avui, gràcies a diversos factors, la biomassa ha tingut un ressorgiment com a font d'energia.
Els factors que han estat responsables de fer renéixer a la biomassa com a font d'energia són:
- L'encariment de l'preu de l'petroli.
- L'augment de la producció agrícola.
- Necessitat de buscar usos alternatius a la producció agrícola.
- Canvi climàtic.
- Possibilitat d'utilitzar els coneixements científics i tècnics per optimitzar el procés d'obtenció d'energia.
- Marc econòmic favorable per al desenvolupament de plantes que utilitzen biomassa com a combustible, gràcies a les subvencions a la producció que reben les plantes generadores d'energia amb aquesta font.
- Dificultat normativa per desenvolupar un altre tipus de projectes, deixant a la biomassa com l'alternativa més raonable per rendibilitzar una inversió econòmica.
Tipus de biomassa
La biomassa destinada a la producció d'energia s'obté de les restes d'aprofitaments forestals, de les indústries de la primera i segona transformació de la fusta, de la fracció orgànica dels residus sòlids urbans, dels residus de les explotacions ramaderes, dels productes agrícoles i forestals, de cultius energètics, aquells destinats exclusivament a la seva explotació per a l'obtenció de biomassa.
De forma general, la biomassa s'obté de qualsevol producte orgànic susceptible d'aprofitament energètic, Encara que aquests són els principals.
biomassa natural
La biomassa natural és la que es produeix en ecosistemes naturals. L'explotació intensiva d'aquest recurs no és compatible amb la protecció de l'entorn, encara que sigui una de les principals fonts energètiques en els països subdesenvolupats.
Aquesta biomassa natural és creada sense cap intervenció de l'home per modificar-la o potenciar-la.
Es tracta fonamentalment de residus forestals:
- Derivats de neteja de boscos i de restes de plantacions
- Llenyes i branques
- coníferes
- frondoses
biomassa residual
La biomassa residual és la que generada a les activitats humanes que utilitzen matèria orgànica. La seva eliminació en molts casos suposa un problema. Aquest tipus de biomassa té associades unes avantatges en la seva utilització:
- Redueix la contaminació i riscos d'incendis.
- Redueix l'espai en abocadors.
- Els costos de producció poden ser baixos.
- Els costos de transport poden ser baixos.
- Evita emissions de CO2.
- Genera llocs de treball.
- Contribueix a el desenvolupament rural.
La biomassa residual es divideix al seu torn en una sèrie de categories que s'esmenten a continuació.
excedents agrícoles
Els excedents agrícoles que no són emprats en l'alimentació humana es consideren aptes per a la seva utilització com a biomassa amb finalitats energètiques.
Aquest ús de productes agrícoles usats en la cadena d'alimentació humana ha provocat una mala fama injustificada de l'ús de la biomassa amb finalitats energètiques, a l'haver-se acusat aquest ús d'una pujada de el cost de determinats productes agrícoles que són la base de l'alimentació en molts països de l'tercer món i en vies de desenvolupament.
Aquests excedents agrícoles poden ser utilitzats tant com a combustible en plantes de generació elèctrica com transformats en biocombustibles.
cultius energètics
Els cultius energètics abans esmentats són cultius específics dedicats exclusivament a la producció d'energia.
A diferència dels agrícoles tradicionals, tenen com a característiques principals la seva gran productivitat de biomassa i la seva elevada rusticitat, expressada en característiques com ara resistència a la sequera, a les malalties, vigor, precocitat de creixement, capacitat de rebrot i adaptació a terrenys marginals.
Entre els cultius energètics es poden incloure cultius tradicionals (cereals, canya de sucre, llavors oleaginoses) i altres no convencionals (Cynara, pataca, sorgo dolç) que estan sent objecte de nombrosos estudis per determinar les seves necessitats de cultiu.
Processos de transformació de la biomassa
Com s'ha vist anteriorment, la gran varietat que existeix de materials que s'inclou dins el concepte de biomassa permet al seu torn establir una varietat de possibles processos de transformació d'aquesta biomassa en energia.
Per aquesta raó, la biomassa pot transformar-se en diferents formes d'energia aplicant diversos processos de conversió, aquests tipus d'energia són:
Calor i vapor
És possible generar calor i vapor mitjançant la combustió de biomassa o biogàs.
La calor pot ser el producte principal per a aplicacions en calefacció i cocció, o pot ser un subproducte de la generació d'electricitat en plantes que cogeneran electricitat i vapor.
combustible gasós
El biogàs produït en processos de digestió anaeròbica o gasificació pot ser usat en motors de combustió interna per generació elèctrica, per a calefacció i condicionament en el sector domèstic, comercial i institucional i en vehicles modificats.
biocombustibles
La producció de biocombustibles com l'etanol i el biodièsel (pots fer una ullada a l'article Com fer biosiesel casolà) Té el potencial per reemplaçar quantitats significatives de combustibles fòssils en moltes aplicacions de transport.
L'ús extensiu d'etanol al Brasil ha demostrat, durant més de 20 anys, que els biocombustibles són tècnicament factibles a gran escala.
Als Estats Units i Europa la seva producció està incrementant-se i s'estan comercialitzant barrejats amb derivats de l'petroli.
Per exemple, la barreja anomenada E20, constituïda el 20% d'etanol i 80% de petroli, resulta aplicable en la majoria de motors d'ignició.
Actualment, aquest tipus de combustible rep algun tipus de subvenció o ajuda estatal, Però, en el futur, amb l'increment en els cultius energètics i les economies d'escala, la reducció de costos pot fer competitiva la seva producció.
electricitat
L'electricitat generada a partir de la biomassa pot ser comercialitzada com a "energia verda", ja que no contribueix a l'efecte hivernacle per estar lliure d'emissions de diòxid de carboni (CO2).
Aquest tipus d'energia pot oferir noves opcions a l'mercat, ja que la seva estructura de costos permetrà als usuaris suportar majors nivells d'inversió en tecnologies eficients, la qual cosa incrementarà la indústria bioenergètica.
Co-generació (calor i electricitat)
La co-generació es refereix a la producció simultània de vapor i electricitat, que pot aplicar-se a molts processos industrials que requereixen les dues formes d'energia.
A Amèrica Central, per exemple, aquest procés és molt comú en la indústria sucrera, on és possible aprofitar les deixalles de procés, principalment el bagàs.
Per l'alta fiabilitat de bagàs disponible, tradicionalment, la co-generació es realitza d'una manera eficaç. No obstant això, en els últims anys ha existit la tendència a millorar el procés per generar més electricitat i vendre l'excedent a la xarxa elèctrica.
Els processos que es poden seguir per realitzar aquesta transformació poden dividir-se en físics, fisicoquímics, termoquímics i biològics.
La combustió en plantes de biomassa
De forma senzilla, la combustió és una reacció química bastant ràpida, mitjançant la qual es combina oxigen de l'aire (Que és el comburent) amb els diferents elements oxidants de el combustible originant d'aquesta manera un despreniment de calor.
Per aquesta raó, perquè es produeixi aquest procés químic han de succeir aquestes 4 circumstàncies:
- Hi ha d'haver una quantitat suficient de combustible, és a dir, de biomassa.
- Ha de fer una quantitat suficient d'aire comburent, que conté l'oxigen necessari per oxidar o reaccionar amb el combustible.
- La temperatura ha de ser la suficient com perquè es produeixi i es mantingui la reacció. Si la temperatura no supera un determinat valor, denominat temperatura d'inflamació, comburent i combustible no reaccionen.
- Hi ha d'haver un iniciador de la combustió, normalment una flama preexistent. Això significa que en l'encesa de sistema de combustió participen normalment altres elements, fins i tot altres combustibles.
El pretractament de la biomassa
La biomassa, abans de procedir a la seva combustió a la caldera, cal sotmetre-la a un procés previ de preparació, que faciliti el procés de reacció entre combustible i comburent.
Aquest procés facilita la combustió ja que ajusta la granulometria i grau d'humitat, fonamentalment.
El conjunt de processos o tractaments previs tenen tres objectius fonamentals:
- homogeneïtzar l'entrada de biomassa a la caldera, de manera que la caldera rebi un flux d'energia constant i de valor similar.
- disminuir seva granulometria per augmentar la seva superfície específica.
De fet, com més petita sigui la mida de l'gra més gran és la superfície perquè puguin reaccionar el combustible i el comburent, amb el que es produeix l'acceleració de la reacció i es disminueix la quantitat de biomassa que no reacciona (incremats) - Disminuir la humitat que conté, evitant que part de la calor alliberada en la combustió s'utilitzi com a calor de evaporació de l'aigua, disminuint la temperatura dels fums.
Tot això s'ha de fer a més amb el menor consum d'energia possible, Ja que tota l'energia consumida en aquests processos, llevat que siguin energies residuals o energia que puguin utilitzar-se sense cost, suposaran una disminució de l'energia neta generada per la planta.
La caldera de biomassa
La caldera és sens dubte el equip principal d'una central termoelèctrica de combustió de biomassa.
S'hi duu a terme el procés de transformació de l'energia química continguda en la biomassa en energia tèrmica, que serà més tard transformada en energia mecànica.
La caldera, a més de ser l'equip principal, és també la principal preocupació dels tècnics que s'encarreguen de l'explotació d'una central.
És sens dubte, l'equip que més problemes potencials pot donar, que més parades provoca, i que requereix un manteniment més estricte.
Les raons per les que la caldera és un equip problemàtic són les següents:
- Es tracta d'una tecnologia emergent, no prou desenvolupada. Enfront de la gran experiència acumulada en altres processos de combustió que alliberen gran quantitat d'energia tèrmica a partir de l'oxidació d'un combustible sòlid, com les centrals de carbó, la combustió de biomassa s'enfronta a una sèrie de problemes nous que encara no s'han resolt de forma totalment satisfactòria.
- L'alt contingut en potassi i en clor de la biomassa provoca incrustacions i corrosió en diverses parts de la caldera.
- La combustió no és totalment estable, presentant variacions importants de pressió i temperatura.
- Hi ha una gran dificultat per automatitzar completament el control de la caldera, per la variabilitat de les condicions en què es pot presentar la biomassa a l'entrada.
- La rendibilitat de les plantes, fins i tot amb les primes a la producció elèctrica que ofereix la legislació espanyola, és molt ajustada, el que obliga a estalviar en tots els components, incloent-hi la caldera. No es fan servir ja que els millors materials ni les millors tècniques, per l'increment en el cost que suposen.
només una adequada selecció de l'tipus de caldera pot conduir a un èxit en la consecució d'un projecte de generació elèctrica amb biomassa, I alhora, una elecció inadequada dificultarà enormement que una inversió en aquest tipus de plantes, que suposa entre 1 i 3 milions d'euros per MW de potència elèctrica instal·lada, pugui rendibilitzar.
Centrals termoelèctriques de biomassa
Una central termoelèctrica de biomassa és una planta de generació elèctrica que aprofita l'energia química continguda en una quantitat determinada de biomassa i que és alliberada com a energia tèrmica mitjançant un procés de combustió.
En primer lloc, una planta de valorització energètica de biomassa ha de disposar d'un sistema de pretractament de biomassa, els fins principals són la disminució de la humitat que conté, l'adequació de la mida i la uniformitat de la biomassa, a l'objecte d'uniformitzar les condicions d'entrada a la caldera i aconseguir la major eficiència de sistema de combustió.
Un cop alliberada l'energia tèrmica en un forn apropiat, els gasos alliberats en la combustió, compostos per CO2 i H2O majoritàriament juntament amb altres substàncies sòlides i gasoses, intercanvien la seva calor en una caldera per la qual circula aigua, i que és convertida normalment en vapor a una determinada pressió i temperatura.
Els gasos de combustió de la biomassa travessen la caldera cedint la seva energia a l'aigua / vapor en diferents etapes: parets d'aigua, sobrecalentador, fes vaporitzador, economitzador i preescalfadors d'aire.
El vapor a pressió format a la caldera és transportat llavors fins a una turbina, on s'expandeix, produint-se una nova transformació energètica per la qual l'energia potencial continguda en el vapor a pressió es converteix primer en energia cinètica, i després en energia mecànica rotativa.
Marc legislatiu de les Centrals termoelèctriques de biomassa a Espanya
La generació d'energia elèctrica a Espanya correspon a inversors privats, Encara que és una activitat fortament regulada per l'estat.
Diferents lleis i decrets regulen aquesta activitat, i és imprescindible per a qualsevol tècnic que treballa en centrals de biomassa conèixer aquest marc legal.
Les diferents activitats relacionades amb l'energia elèctrica estan subjectes a una certa intervenció de l'Estat, donada la transcendència d'aquestes activitats.
Tradicionalment, s'ha utilitzat el caràcter de Servei Públic sent l'Estat el responsable de la generació, transport, distribució i comercialització d'energia elèctrica.
Avui ja no es tracta d'un Servei Públic, ja que aquestes activitats estan totalment liberalitzades.
La intervenció pública es manté actualment a l'ésser activitats subjectes a una forta regulació. Serà interessant estudiar en primer lloc com són les diferents normes que poden afectar les activitats relacionades amb la generació, transport i venda d'energia elèctrica.
Biomassa per a ús domèstic
Encara que m'he centrat més en l'obtenció d'energia per a electricitat s'ha esmentat també l'ús de la biomassa per generar calor per a l'ús de la calefacció i millor encara, a nivell domèstic amb calderes i estufes dedicades exclusivament a això.
Si vols més informació pots llegir l'article del meu company Germán Tot el que cal saber sobre les estufes de pellets
D'aquesta manera, no hi haurà qui et pari en el tema de la biomassa i qui sap, potser t'animes a instal·lar a casa teva d'aquestes estufes.