La biomasa, en el centro de todas las miradas 

La generación de energía eléctrica y térmica a partir de biomasa ha adquirido en los últimos meses una atención preferente, ya que supone un tipo de generación en régimen especial que no completa el cupo asignado, por lo que el margen de crecimiento está marcado por la posibilidad de obtener los permisos necesarios. Se trata además de una tecnología madura, de la que se conocen a la perfección todos los problemas y como solucionarlos.

Planta de biomasa en Puente Genil

 

La razón  fundamental por la que no se completan los cupos asignados, esto es, por la que no se construyen todas las plantas que el actual marco normativo permitiría es el miedo. El dinero es miedoso, y el mundo financiero teme no poder rentabilizar sus inversiones de la forma esperada. Hasta la fecha, los problemas con las plantas actuales ha estado relacionada con las dificultades para garantizar el suministro una vez construida la planta, y para solucionar algunos problemas técnicos que se han presentado.

 

caldera

  La caldera, uno de los puntos más problemáticos de una planta de biomasa 

 

Principales problemas a superar

El problema del suministro de combustible está en la mente de todos los que se han dedicado a la explotación de estas plantas. En su mayoría, las plantas actuales queman residuos agrícolas (orujillo de uva, de aceituna, paja, cascara de cereal, etc), y se depende tanto de la cosecha como del grupo de agricultores que deben facilitar el residuo a quemar. Y el agricultor ha defendido sus intereses consciente de que tenía ‘la sartén por el mango’, de que controlaba la situación. Los contratos firmados antes de la construcción de la planta han quedado en algunas ocasiones como papel mojado, y estos problemas son bien conocidos por el sector. Esto, unido a la dependencia de la climatología, que hace que unos años haya más combustible disponible que otros, pone en el aire las inversiones realizadas.

Por otro lado, han existido algunos problemas técnicos, como ocurre siempre con tecnologías emergentes. Así, los problemas técnicos se han centrado en la necesidad de preparar el combustible antes de introducirlo en la caldera, en el diseño de la propia caldera, en un problema técnico relacionado con las cenizas, en la gestión de los residuos y en el tratamiento de las emisiones gaseosas.  

Sobre la disponibilidad de biomasa, la solución puede estar en integrar la producción del combustible dentro de la planta. Así, si en vez de quemar un residuo se utiliza un vegetal cultivado con fines energéticos, se libera a la planta del condicionante externo que supone la relación con el agricultor. 

El problema de la preparación del combustible ha podido ser solucionado en algunas plantas de forma sencilla en ingeniosa utilizando quemadores y sistemas de dosificación del combustible que permiten en uso de una amplia gama de combustibles sin necesidad de tratamientos previos de molienda o secado.

Sobre el diseño de la caldera, ya parecen resueltos los problemas ligados al alto contenido en potasio de las cenizas y la complicaciones ocasionadas cuando las temperaturas superan el punto de fusión de este elemento. También parecen resueltos en los nuevos diseños de caldera los problemas de corrosión relacionados con el alto contenido en cloro de los diversos combustibles 

El desarrollo de mejores filtros, más baratos y duraderos que los instalados inicialmente, permite cumplir perfectamente con los requerimientos medioambientales referentes a emisiones (opacidad y partículas en suspensión sobre todo) a un coste razonable y sin una gran complicación técnica.

Con estas mejoras, parece que las dudas tecnológicas y económicas se despejan, y se han eliminado las barreras para que el capital entre de forma masiva en estos proyectos.

 

Los cultivos energéticos

Las características que debe cumplir cualquier cultivo energético deben ser que no esté presente en la cadena alimentaria humana y que sea rica en aceites. Entre los cultivos energéticos que cumplen estas características y que se están considerando en los proyectos actualmente en estudio destacan los siguientes:

  • Pawlonia, que es quizás el más interesante de todos. La pawlonia es una especie arbórea cuya producción es de 30 TM/año en cortas rotativas (turnos) de 3 años y normalmente en marco de 3×2 para uso exclusivo bioenergético. Además, permite cultivos intercalados como cereales -se está evaluando la co-producción de biocarburantes- o pasto para ganado. 

 

foto bosque

 

  • Cardo. Entre los posibles cultivos alternativos utilizables para la producción de biomasa de uso energético destaca el cardo (Cynara cardunculus L.), que es una especie originaria de la región mediterránea, perteneciente a la familia de las Compuestas (Asteraceae) y con excelentes condiciones de adaptación a la gran mayoría de las tierras cerealistas de secano o de los regadíos marginales El cardo tiene un sistema radicular pivotante profundo, formado por varias raíces principales largas y fibrosas originadas a partir de la raíz inicial que pueden alcanzar varios metros de profundidad. A partir de las raíces principales se forma un entramado de raíces secundarias que se desarrollan horizontalmente a diversas profundidades. En el extremo del tallo principal y de las diferentes ramas se desarrolla una inflorescencia de tipo capítulo, de forma globosa (cabezas), de unos 5-8 cm de diámetro. Cada capítulo contiene numerosas flores que, tras la fecundación, dan origen a los frutos, que son alargados, de 6-8 mm de longitud y 3-4 mm de ancho, se encuentran insertos en la base del capítulo (receptáculo o tálamo) por uno de sus extremos; cada uno posee adherido un vilano plumoso para su diseminación por medio del viento. La cubierta exterior del fruto (cáscara) representa el 45% del total, siendo el contenido global de aceite del orden del 25% y de proteína del 18-20%. La composición del aceite es análoga a la del aceite de la semilla de girasol, con un contenido medio en los principales ácidos grasos de: 10% de palmítico, 3% de esteárico, 25% de oleico y 60% de linoleico. La semilla contiene también compuestos antioxidantes que protegen al aceite del enranciamiento y aumenta su período de viabilidad. La capacidad germinativa media de las semillas suele ser de 5 a 7 años. 

 

foto cardo

 

  • La planta de tabaco. El tabaco es una planta muy atractiva ya que sus semillas contienen un 40% de aceites. Determinadas modificaciones genéticas permiten que el aceite también esté presente en las hojas, de forma que la cantidad de aceite total puede aumentar notablemente. El empleo de la planta de tabaco resuelve también un problema económico de las zonas productoras de esta planta, que ven como las legislaciones van siendo cada vez menos permisivas en la utilización de tabaco por sus conocidos efectos nocivos para la salud, y como esas restricciones afectan a importantes áreas productivas. 

 

foto tabaco

 

La posibilidad de hibridación

Sin duda, un factor muy atractivo para la generación eléctrica a partir de biomasa es la posibilidad de combinar esta generación con otras energias de origen renovable, de manera que pueda funcionar cuando estas otras no están disponibles. Es el caso de la combinación (o hibridación) entre plantas termosolares y plantas de biomasa.

Durante las noches o los días nublados estas las centrales termosolares sin sistemas de almacenamiento térmico no producen energía eléctrica, lo cual supone dos problemas: el factor de utilización disminuye bruscamente hasta las 2200-2600 horas/año, y se ven obligadas a parar los sistemas de generación de vapor, con efectos poco evaluadas hasta la fecha. El estrés térmico que provoca en los materiales los continuos arranques y paradas provoca la aparición de un gran número de incidencias y fallos que hacen disminuir la disponibilidad e incrementan los costes de operación. La posibilidad de mantener en marcha la central incluso durante la noche tiene un innegable atractivo técnico, además del atractivo económico. 

Como último factor a tener en cuenta a la hora de plantear la hibridación, el coste de Operación y Mantenimiento de los MWh generados con biomasa en una planta hibridada serán bajos, ya que no hay que apenas necesitan personal adicional para funcionar. Con el mismo personal de operación más un pequeño refuerzo en mantenimiento será suficiente. Como además comparten muchos servicios, como la refrigeración, la planta de tratamiento de agua o la planta de tratamiento de efluentes, el coste del MWh producido con biomasa se reduce a tres partidas:

  • Costes de amortización, que será la más importante
  • Costes de combustibles
  • Coste de repuestos


Como dato orientativo, mientras que el coste de operación y mantenimiento del MWh producido en una planta de biomasa de 5 MW de potencia supera los 25 €/MWh, en una planta hibridada apenas llegaría a 3 €/MWh, mejorando en 22 € la rentabilidad de la planta.

Entre las posibilidades de hibridación están las siguientes:

  • Hibridación con energía solar fotovolatica. Aunque en principio pueda parecer extraño, en realidad no lo es. Muchas plantas de biomasa tienen el problema del punto de conexión. Hibridando con un huerto solar, el punto de conexión sería compartido, de manera que cuando no se está evacuando energía a la red generada con los paneles solares se está volcando esta energía desde la planta de biomasa
  • Hibridación con energía solar térmica, en plantas de concentrador cilindroparabólico. En este caso la planta de biomasa suele utilizarse para generar vapor directamente, que se vuelca al circuito de vapor de la central termosolar. El problema suele ser la diferencia de tamaños entre ambas plantas. Mientras que una central de biomasa que alcance los 15 MW de potencia nominal se la puede considerar  una planta de gran tamaño, una central termosolar cilindroparabólica debe ser de 50 MW para conseguir un coste aceptable por MW instalado. Las ventajas de disponer de personal para operar, de disponer de punto de conexión, una prima interesante y una serie de servicios que toma ‘prestados’ de la planta termosolar hacen de este tipo de hibridación una opción a estudiar.  

 

foto grafico

 

  • Hibridación con plantas termosolares de tecnología fresnel. Es sin duda la posibilidad de  hibridación más realista, por la similitud de tamaños. Una planta de espejos Fresnel de 10 MW, que genera directamente vapor, puede hibridarse perfectamente con una planta de biomasa de entre 5 y 10 MW. Habrá que tener en cuenta las limitaciones legales que establece el decreto 661/2007 en cuanto al tamaño, pero sin duda se trata de la posibilidad técnica más factible.

 

Hibridación con plantas termosolares

 

Existen otras posibilidades de hibridación que habrá que considerar, especialmente en países con legislaciones distintas a la española. Así, la hibridación con un ciclo combinado (CTCC), de forma que la planta de biomasa vuelque el vapor producido en el ciclo agua-vapor de la CTCC, o la cogeneración, para aprovechar parte del calor directamente como energía térmica son opciones que pueden ser desarrolladas si la normativa legal garantiza una prima interesante. 

 

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