Biomasa, todo o que precisa saber sobre esta enerxía renovable

O primeiro que debes saber é que a biomasa non é máis que materia orgánica de orixe vexetal ou animalAquí inclúense os residuos orgánicos e os residuos susceptible de ser usado para producir enerxía.

A razón débese a que as plantas transforman a enerxía radiante do Sol en enerxía química a través do fotosíntese e parte desta enerxía almacénase en forma de materia orgánica, que podemos aproveitar.

Actualmente, acepta a seguinte definición de biomasa:

"A biomasa considérase un grupo de produtos de enerxía renovable e materias primas que se orixinan a partir de materia orgánica formada por medios biolóxicos".

Por esta razón, o concepto de combustibles fósiles e a materia orgánica derivada deles como plásticos e a maioría dos produtos sintéticos está fóra de lugar na definición de biomasa.

Aínda que estes combustibles e materiais orgánicos derivados tiñan unha orixe biolóxica, a súa formación tivo lugar noutros tempos.

A biomasa é, polo tanto, unha enerxía renovable de orixe solar a través da fotosíntese das plantas.

Ademais, segundo Directiva 2003/30 / CE a biomasa é:

"Fracción biodegradable de residuos e residuos da agricultura, a silvicultura e industrias afíns, así como a fracción biodegradable de residuos industriais e municipais".

Polo que nos damos conta é que, de xeito xeral, calquera definición de biomasa comprende principalmente 2 termos; renovables e orgánicos.

A biomasa como fonte de enerxía

Desde a antigüidade, o home utilizou a biomasa como fonte de enerxía para realizar as súas tarefas diarias.

Dende que comezou a afianzarse o uso de combustibles fósiles, esqueceuse a biomasa nun plano inferior, onde a súa contribución á produción de enerxía primaria foi insignificante.

Hoxe, grazas a varios factores, a biomasa rexurdiu como fonte de enerxía.

Os factores que se encargaron de revivir a biomasa como fonte de enerxía son:

• O aumento do prezo do petróleo.
• Aumento da produción agrícola.
• Necesidade de buscar usos alternativos á produción agrícola.
• Cambio climático.
• Posibilidade de empregar coñecementos científicos e técnicos para optimizar o proceso de produción de enerxía.
• Marco económico favorable para o desenvolvemento de plantas que utilizan biomasa como combustible, grazas ás subvencións á produción que reciben as centrais xeradoras de enerxía con esta fonte.
• Dificultade normativa para desenvolver outro tipo de proxectos, deixando a biomasa como a alternativa máis razoable para rendibilizar un investimento económico.

tipos de biomasa

A biomasa destinada á produción de enerxía obtense dos restos forestais, das industrias da primeira e segunda transformación da madeira, da fracción orgánica dos residuos sólidos urbanos, dos residuos das explotacións gandeiras, de produtos agrícolas e forestais, cultivos enerxéticos, os destinados exclusivamente á súa explotación para obter biomasa.

Xeralmente, a biomasa obtense de calquera produto orgánico susceptible ao uso de enerxía, aínda que estes son os principais.

biomasa natural

A biomasa natural é a producida en ecosistemas naturais. A explotación intensiva deste recurso non é compatible coa protección do medio ambiente, aínda que sexa unha das principais fontes de enerxía dos países subdesenvolvidos.

Esta biomasa natural créase sen ningunha intervención humana para modificala ou mellorala.

Trátase fundamentalmente residuos forestais:

• Derivados da limpeza de bosques e restos de plantacións
• Leña e pólas
• coníferas
• Frondosa

biomasa residual

A biomasa residual é o que xerado nas actividades humanas que utilizan materia orgánica. A súa eliminación en moitos casos é un problema. Este tipo de biomasa ten asociadas vantaxes no seu uso:

• Reduce os riscos de contaminación e incendios.
• Reducir o espazo do vertedoiro.
• Os custos de produción poden ser baixos.
• Os custos de transporte poden ser baixos.
• Evite as emisións de CO2.
• Crear emprego.
• Contribúe ao desenvolvemento rural.

Pola súa banda, a biomasa residual divídese nunha serie de categorías que se mencionan a continuación.

Excedente agrícola

Os excedentes agrícolas que non se usan para o consumo humano considéranse adecuados para o seu uso como biomasa con fins enerxéticos.

Este uso de produtos agrícolas empregados na cadea alimentaria humana causou un mal nome inxustificado do uso da biomasa con fins enerxéticos, xa que se acusou a este uso dun aumento do custo de certos produtos agrícolas que son a base dos alimentos en moitos países do terceiro mundo e en desenvolvemento.

Estes excedentes agrícolas poden usarse como combustible nas plantas de xeración de electricidade e transformarse en biocombustibles.

Cultivos enerxéticos

Os cultivos enerxéticos mencionados anteriormente son cultivos específicos dedicados exclusivamente á produción de enerxía.

A diferenza dos cultivos agrícolas tradicionais, as súas principais características son as súas alta produtividade da biomasa e alta rusticidade, expresado en características como resistencia á seca, enfermidades, vigor, crecemento precoz, capacidade de rebrote e adaptación a terras marxinais.

Os cultivos enerxéticos poden incluír cultivos tradicionais (cereais, cana de azucre, oleaxinosas) e non convencionais (cynara, pataca, sorgo doce) que están a ser obxecto de numerosos estudos para determinar as súas necesidades de cultivo.

Procesos de transformación da biomasa

Como se viu anteriormente, a gran variedade de materiais incluídos dentro do concepto de biomasa permite á súa vez establecer un variedade de posibles procesos de transformación desta biomasa en enerxía.

Por este motivo, a biomasa pódese transformar en diferentes formas de enerxía aplicando diversos procesos de conversión, estes tipos de enerxía son:

Quentar e cocer ao vapor

É posible xerar calor e vapor queimando biomasa ou biogás.

A calor pode ser o produto principal para aplicacións de calefacción e cociña ou pode ser un subproduto da xeración de electricidade en plantas que coxeran electricidade e vapor.

Combustible gasoso

O biogás producido nos procesos de dixestión ou gasificación anaerobia pódese utilizar en motores de combustión interna para a xeración de electricidade, para calefacción e acondicionamento nos sectores doméstico, comercial e institucional e en vehículos modificados.

Biocombustibles

A produción de biocombustibles como etanol e biodiésel (pode botar unha ollada ao artigo Como facer biosiesel caseiro) ten o potencial de substituír cantidades significativas de combustibles fósiles en moitas aplicacións de transporte.

O uso extensivo de etanol en Brasil demostrou, durante máis de 20 anos, que os biocombustibles son tecnicamente viables a gran escala.

Nos Estados Unidos e Europa a súa produción está a aumentar e comercialízanse mesturados con derivados do petróleo.

Por exemplo, a mestura chamada E20, composta por 20% de etanol e 80% de petróleo, é aplicable na maioría dos motores de ignición.

Actualmente, este tipo de combustible recibe algún tipo de combustible subvención ou axuda estatal, pero, no futuro, co aumento dos cultivos enerxéticos e as economías de escala, a redución de custos pode facer que a súa produción sexa competitiva.

Electricidade

A electricidade xerada a partir da biomasa pódese comercializar como "enerxía verde", xa que non contribúe ao efecto invernadoiro porque está libre de emisións de dióxido de carbono (CO2).

Este tipo de enerxía pode ofrecer novas opcións ao mercado, xa que a súa estrutura de custos permitirá aos usuarios soportar niveis máis altos de investimento en tecnoloxías eficientes, o que aumentará a industria da bioenerxía.

Cogeneración (calor e electricidade)

A co-xeración refírese ao produción simultánea de vapor e electricidade, que se pode aplicar a moitos procesos industriais que requiren ambas formas de enerxía.

En Centroamérica, por exemplo, este proceso é moi común na industria azucarera, onde é posible aproveitar os residuos do proceso, principalmente o bagazo.

Debido á alta fiabilidade do bagazo dispoñible, tradicionalmente a cogeneración lévase a cabo de forma bastante eficiente. Non obstante, nos últimos anos houbo unha tendencia a mellorar o proceso para xerar máis electricidade e vender o excedente á rede eléctrica.

Os procesos que se poden seguir para levar a cabo esta transformación pódense dividir en físico, fisicoquímico, termoquímico e biolóxico.

Combustión en plantas de biomasa

En poucas palabras, a combustión é unha reacción química bastante rápida pola cal combina osíxeno do aire (que é o oxidante) cos diferentes elementos oxidantes do combustible orixinando así unha liberación de calor.

Por este motivo, para que se produza este proceso químico deben producirse estas 4 circunstancias:

1. Debe haber unha cantidade suficiente de combustible, é dicir, biomasa.
2. Debe producir unha cantidade suficiente de aire de combustión, que conteña o osíxeno necesario para oxidarse ou reaccionar co combustible.
3. A temperatura debe ser o suficientemente alta como para que a reacción se produza e se manteña. Se a temperatura non supera un determinado valor, chamado punto de inflamación, o oxidante e o combustible non reaccionan.
4. Debe haber un iniciador de combustión, normalmente unha chama preexistente. Isto significa que outros elementos normalmente participan na ignición do sistema de combustión, incluso outros combustibles.

Pretratamento da biomasa

Antes da combustión na caldeira, a biomasa debe someterse a un proceso de preparación previa que facilitar o proceso de reacción entre o combustible e o oxidante.

Este proceso facilita a combustión xa que axusta fundamentalmente a granulometría e o grao de humidade.

O conxunto de procesos ou tratamentos previos teñen tres obxectivos fundamentais:

1. Homoxeneizar a entrada de biomasa na caldeira, de xeito que a caldeira recibe un fluxo constante de enerxía dun valor similar.
2. Diminuír a súa granulometría para aumentar a súa superficie específica.
   De feito, canto menor sexa o tamaño do gran, maior será a superficie para que o combustible e o oxidante poidan reaccionar, acelerando así a reacción e reducindo a cantidade de biomasa que non reacciona (sen queimar)
3. Diminuír a humidade que contén, evitando que parte da calor liberada na combustión se utilice como calor de vaporización da auga, reducindo a temperatura dos fumes.

Todo isto tamén se debe facer co o menor consumo de enerxía posible, xa que toda a enerxía consumida nestes procesos, a non ser que sexa enerxía residual ou enerxía que poida usarse sen custo, significará unha diminución da enerxía neta xerada pola planta.

A caldeira de biomasa

A caldeira é definitivamente a principal equipamento dunha planta termoeléctrica de combustión de biomasa.

Nel lévase a cabo o proceso de transformación da enerxía química contida na biomasa en enerxía térmica, que posteriormente se transformará en enerxía mecánica.

A caldeira, ademais de ser o principal equipamento, é tamén a principal preocupación dos técnicos que se encargan do funcionamento dunha planta.

É sen dúbida o equipo que pode causar máis problemas potenciais, o que causa máis tempo de inactividade e o que require un mantemento máis rigoroso.

As razóns polas que a caldeira ten problemas para o equipamento son as seguintes:

• É unha tecnoloxía emerxente, non suficientemente desenvolvida. Fronte á gran experiencia acumulada noutros procesos de combustión que liberan unha gran cantidade de enerxía térmica da oxidación dun combustible sólido, como as plantas de carbón, a combustión de biomasa enfróntase a unha serie de novos problemas que aínda non foron abordados. resolvéronse de xeito completamente satisfactorio.
• O alto contido en potasio e cloro da biomasa provoca escamas e corrosión en varias partes da caldeira.
• A combustión non é totalmente estable, presentando variacións significativas na presión e temperatura.
• Hai grandes dificultades para automatizar completamente o control da caldeira, debido á variabilidade das condicións nas que a biomasa pode estar presente na entrada.
• A rendibilidade das plantas, mesmo coas primas de produción de electricidade que ofrece a lexislación española, é moi reducida, o que obriga a aforrar todos os compoñentes, incluída a caldeira. Polo tanto, non se utilizan os mellores materiais nin as mellores técnicas, debido ao aumento de custo que supoñen.

Só un Unha selección adecuada do tipo de caldeira pode levar a un éxito na consecución dun proxecto de xeración de electricidade de biomasaAo mesmo tempo, unha elección inadecuada dificultará enormemente a rendibilidade dun investimento neste tipo de centrais, que supón entre 1 e 3 millóns de euros por MW de potencia eléctrica instalada.

Centrais termoeléctricas de biomasa

Unha planta termoeléctrica de biomasa é unha central de xeración de enerxía que aproveita a enerxía química contida nunha determinada cantidade de biomasa e que se libera como enerxía térmica a través dun proceso de combustión.

En primeiro lugar, unha planta de recuperación de enerxía de biomasa debe contar cun sistema de pretratamento de biomasa, cuxos principais obxectivos son reducir a humidade que contén, adaptar o tamaño e uniformidade da biomasa, co fin de estandarizar as condicións. entrada na caldeira e lograr a maior eficiencia do sistema de combustión.

Unha vez que a enerxía térmica se libera nun forno axeitado, os gases liberados pola combustión, compostos por CO2 e H2O, principalmente xunto con outras substancias sólidas e gasosas, intercambian a súa calor nunha caldeira pola que circula a auga e que normalmente se converte en vapor a certa presión e temperatura.

Os gases de combustión da biomasa atravesan a caldeira, cedendo a súa enerxía á auga / vapor en diferentes etapas: paredes de auga, superquentador, feixe de vaporizador, economizador e precalentadores de aire.

O vapor a presión formado na caldeira é entón transportado a unha turbina, onde se expande, producindo unha nova transformación de enerxía pola que se converte a enerxía potencial contida no vapor a presión. primeiro en enerxía cinética e máis tarde en enerxía mecánica de rotación.

Marco lexislativo para as plantas termoeléctricas de biomasa en España

A xeración de electricidade en España corresponde a investidores privados, aínda que é unha actividade fortemente regulada polo Estado.

Diferentes leis e decretos regulan esta actividade e é esencial que calquera técnico que traballe en centrais de biomasa coñeza este marco legal.

As distintas actividades relacionadas coa enerxía eléctrica están suxeitas a unha determinada intervención estatal, dada a importancia destas actividades.

Tradicionalmente utilizouse o carácter de servizo público, sendo o Estado o responsable da xeración, transporte, distribución e comercialización de enerxía eléctrica.

Hoxe xa non é un servizo público, xa que estas actividades están totalmente liberalizadas.

Actualmente mantense a intervención pública xa que son actividades suxeitas a unha forte regulación. Será interesante estudar en primeiro lugar como son as diferentes normas que poden afectar ás actividades relacionadas coa xeración, transporte e venda de enerxía eléctrica.

Biomasa de uso doméstico

Aínda que me centrei máis na obtención de enerxía para a electricidade, tamén se mencionou o uso da biomasa para xerar calor para o uso da calefacción e mellor aínda, a nivel doméstico con caldeiras e estufas dedicadas exclusivamente a ela.

Se queres máis información podes ler o artigo do meu compañeiro Germán Todo o que precisa saber sobre as estufas de pellets

Deste xeito, non haberá ninguén que te impida no tema da biomasa e quen sabe, quizais te atrevas a instalar un destes fogóns na túa casa.