Biomasa como sistema térmico de calefacción en España

Haciendo eco de las declaraciones que realizó la empresa “Ence-Energía y Celulosa” y del reciente estudio que han publicado, en el que se revela que en España tenemos una gran cantidad de biomasa térmica sobrante que desaprovechamos, y que nos ayudaría a instalar 10,2 GWt (Giga-Watios térmicos) para la generación eléctrica renovable, y calor para la industria. El aprovechamiento de esta biomasa haría posible, que malas prácticas como son la quema de rastrojos agrícolas y la falta de limpieza en los montes, que es la causa principal de los incendios forestales, disminuyeran o incluso desaparecieran en pocos años, y que además son muy perjudiciales para el medioambiente. Como dato destacable, podemos decir que la biomasa puede contribuir al menos con 8.000 megavatios (MW) de potencia renovable en nuestro país.

Según el cálculo aproximado para determinar la biomasa excedentaria, realizado por la empresa Ence y cumpliendo los criterios del decálogo, que ellos mismos se auto-impusieron, para la sostenibilidad de la biomasa como combustible, que garantiza un uso respetuoso con el medio ambiente de este recurso energético, así como con otros usos prioritarios de la biomasa. En este sentido, el Estudio realizado contempla las siguientes limitaciones para asegurar la gestión sostenible y responsable de la biomasa térmica:

• No se considera como combustible madera de más de 10 cm de diámetro.
• Dejar biomasa suficiente para asegurar que el suelo no pierda nutrientes, y se evite el arrastre del sustrato por las lluvias.
• Limitar la distancia de recogida de la biomasa para minimizar la huella de carbono.
• Se respeta en todo momento la prioridad de la utilización de la biomasa para la alimentación del ganado.

Además, según los cálculos de la misma empresa, las perspectivas de generación son muy buenas para diversos territorios peninsulares, como son las comunidades de Castilla y León, Extremadura, Castilla la mancha, Aragón, Comunidad Valenciana y Andalucía. Con potencias que oscilan entre los 0,7 GWt de Valencia y los 2,7 GWt de Andalucía.

Es por ello que podemos considerar que la evolución que puede experimentar en los próximos años debe ser muy buena, con la creación de nuevas empresas o el reenfoque de las ya existentes para el aprovechamiento de este recurso, y con la instalación por parte de los particulares de calefacción es basadas en estas energías.

Ventajas y desventajas de la biomasa como fuente de energía para la calefacción

La utilización de biomasa tiene grandes ventajas, pero también tiene algunos inconvenientes, que tratamos de esclarecer. Estas consideran principalmente criterios medioambientales y energéticos. También se toman en cuenta algunos criterios sociales tales como el apoyo en zonas rurales. Entre las ventajas, podemos citar principalmente las siguientes:

1. Se considera que tiene emisiones cero de carbono

¿Qué quiere decir esto? La biomasa térmica proviene de plantas y árboles, principalmente, y en todos los casos ha habido una absorción de CO₂ para su generación, por lo que cuando estas plantas y/o árboles, entre otros orígenes de la biomasa, son transformados en pellets, astillas o simplemente leña para quemarse, el CO₂ que se genera es equivalente al absorbido inicialmente, creando un ciclo cerrado sin generación extra de CO₂. Está tal vez sea la mayor y más importante ventaja de la energía procedente de la biomasa. Puesto que es un ciclo, las siguientes generaciones de plantas absorben el carbono una y otra vez, por lo que se mantiene un equilibrio entre la cantidad de carbono que el combustible de la biomasa libera a la atmósfera y la cantidad que las plantas convierten en celulosa. Por este motivo, los combustibles procedentes de la biomasa se considera que “no contribuyen” al calentamiento global, y tienen la consideración de combustibles limpios. Cada vez quemados los combustibles derivados de la Biomasa, de cualquiera de sus orígenes, el CO2 producido retorna hacia los bosques o fuentes de vegetación y es aprovechado en la fotosíntesis para continuar su ciclo.

2. Es una fuente de energía renovable y muy abundante

En todo el planeta existe la posibilidad de acceder a fuentes de biomasa tales como desbroce de árboles, restos de cosecha, estiércol y basura orgánica. En el transcurso de un año en el que se transforman todas esas fuentes en biocombustibles, se están generando cantidades equivalentes en cosechas, granjas y ciudades. El ritmo de transformación se asemeja al ritmo de crecimiento de cosechas y recolección, y puede ser tan corta como unos meses en algunos casos. La biomasa está disponible en grandes cantidades, tanto en tierra (bosques, vertederos, etc..) como en el mar (algas que llegan a nuestras costas). Por lo tanto, en general no son necesarias grandes infraestructuras de transporte para llevarlas a su punto de destino. Por ello se está trabajando para fomentar la creación de pequeños centros de transformación de la biomasa en combustible, cerca de su origen, y así mismo cerca de su consumo. La principal ventaja que nos ofrece el uso de la biomasa como fuente de energía es su característica de ser renovable. Debido a que utiliza como fuente primaria los desechos orgánicos de las actividades agropecuarias o basura de ciudades. Ya sea en forma de residuos no procesados, pellets, biogás o biodiesel; la biomasa es ilimitada, ya que los seres vivos jamás podremos dejar de producir desechos.

3. Es un componente importante del ‘mix energético’

Según declaraciones del director de Innovación y Tecnología de la Agencia Internacional de las Energías Renovables (IRENA, en inglés), Dolf Gielen: “Una biomasa basada en residuos y en una tecnología más eficiente podría convertir a la bioenergía sostenible en un actor decisivo en el mix energético global, reduciendo la contaminación del aire y contribuyendo a salvar vidas”. Según esta agencia, la demanda mundial de biomasa como fuente de energía podría llegar a los 108 exajulios en 2030, una cantidad equivalente al 20 por ciento del suministro energético primario total y al 60 por ciento del consumo energético renovable.

4. Contribuye a reducir la dependencia de los combustibles fósiles

España, como todos sabemos, es un país deficitario en combustibles fósiles. El poco carbón que nos queda es muy caro de extraer y las pocas explotaciones que quedan son inviables económicamente, y podríamos decir que el único motivo de su subsistencia es la que evitar el deterioro económico de las zonas donde aún se explota. Por el contrario, España es un país con un gran potencial para las energías renovables, y también para la biomasa, ya que existe una gran cantidad aprovechable de esta para la generación de energía. Algunos expertos señalan que aprovechar este potencial contribuiría a disminuir la dependencia energética de los combustibles fósiles. Y en consecuencia a mejorar nuestra balanza comercial total.

5. Crea puestos de trabajo y fomenta el crecimiento en las zonas rurales

Según fuentes del sector, se calcula que, por cada mil habitantes que utilizan biomasa en un núcleo urbano, se generan trece puestos de trabajo estables. Esta creación de empleo incide especialmente en el desarrollo de la economía de zonas rurales, donde se encuentra principalmente la biomasa (limpieza de bosques, restos de cosechas, granjas de animales, restos de plantas marinas, depuración de lodos domésticos, etc..) que puede ser aprovechada como combustible. Un gran problema de las actividades agropecuarias pequeñas y medianas es la disposición final de los residuos y su utilización. Por ejemplo, en muchos lugares de Sudamérica la cáscara del arroz una vez procesado es quemada en grandes cantidades y en condiciones de ausencia de aire. Esto provoca que se produzca humo negro, señal de presencia de monóxido de carbono y otros gases contaminantes. En las zonas productoras de arroz de nuestro país, también se llevan a cabo quemas de los restos de la planta, una vez recogida la cosecha, pudiendo utilizarse estos restos para la generación de combustibles a partir de estas biomasas térmicas.

La tecnología de la biomasa brinda a los agricultores y ganaderos la oportunidad de aprovechar esos desechos para producir gas que podrán utilizar para diferentes fines. Además, los molinos de arroz y otros granos podrían utilizar la cáscara de estos productos con el fin de generar el calor necesario para el proceso de secado de los mismos, como ya hacen algunas industrias que aprovechan parte de sus residuos como el caso de empresas dedicadas al procesado de las aceitunas o de los agricultores. De esta forma se estaría aprovechando de forma mucho más eficiente la biomasa, y se evitarían las emisiones tóxicas del Monóxido de Carbono y sustituyéndolas por CO2 el cual si es re-absorbido por las plantas y árboles.

6. Precio ajustado – económico

El aprovechamiento de la energía contenida en la biomasa puede considerarse económico comparado con el petróleo o el carbón. Según estimaciones de los productores, suele costar alrededor de un tercio de los combustibles fósiles para obtener el mismo resultado. Esto significa que si tu calefacción dependiera de biomasa, podrías ahorrar todos los años un tercio del coste de calentarla con gasoil, lo que supone un gran ahorro.

7. Permite afrontar la pobreza energética mejorando la competitividad económica

La pobreza energética es uno de los grandes obstáculos para el desarrollo social y económico de los más desfavorecidos. Según estimaciones de la FAO, se calcula que cerca de 1.400 millones de personas en el mundo no tienen acceso a la electricidad, o lo tienen muy limitado. En muchos países en desarrollo, el elevado coste de los combustibles fósiles se lleva más del 10% del PIB, y hace que la energía convencional sea cada vez más inaccesible. Es por ello que la utilización de este recurso, que hasta hace poco o incluso en algunas zonas hoy en día es considerado un desecho e inutilizado, podría mejorar la situación económica de muchos países o zonas que carecen de otros recursos, y así mejorar la calidad de vida de muchos millones de personas.

Pero como hemos comentado inicialmente, también hay inconvenientes que debemos tener en cuenta, y que enumeramos a continuación. La incineración puede resultar peligrosa, al producir la emisión de sustancias tóxicas. Por ello se deben utilizar filtros y realizar la combustión a temperaturas mayores a los 900 ºC. No existen demasiados lugares idóneos para su aprovechamiento ventajoso.

Desventajas de la biomasa

1. Cultivos destinados a biomasa

En algunas zonas puede darse el caso de disminución de la producción agrícola relacionada con alimentos para el consumo humano.

2. Dificultad y contaminación en el procesamiento y manejo

Para la obtención de los combustibles como el biogás o el biodiesel se utilizan procesos químicos, y es un proceso relativamente complejo.

3. Bajo Poder Calorífico (densidad energética)

La biomasa como sus derivados tienen una densidad energética más baja que la de los combustibles fósiles, un poder calorífico menor. Esto hace que se necesite más espacio de almacenamiento, es decir, se necesitan más kilos o litros de biomasa o sus combustibles.

Aplicaciones térmicas de la biomasa

Cuando queremos generar energía con la biomasa podemos optar por diferentes tecnologías. La elección entre una y otra depende de las características de los recursos, de la cantidad disponible y del tipo de demanda energética que tenemos. De forma general, los sistemas comerciales que existen en el mercado se diferencian por la utilización de la biomasa en seco, en húmedo y mixta.

Para utilizar la biomasa térmica en seco los podemos clasificar en función del proceso utilizado para su conversión en energía: combustión o en la gasificación. En cambio los procesos que aprovechan la biomasa húmeda están basados en su digestión anaerobia; y, por último, cuando la biomasa a utilizar combina ambos tipos existen tecnologías que posibilitan la obtención de Bio-carburantes. Con biomasa se puede generar energía térmica (agua o aire caliente, vapor, etc.), energía eléctrica e incluso mecánica mediante el uso de Bio-carburantes en motores de combustión interna.

En este artículo nos vamos a centrar en la generación de energía térmica, donde el sistema más extendido para este tipo de aprovechamiento está basado en la combustión de biomasa sólida, aunque también es posible quemar el biogás procedente de la digestión anaerobia de un residuo líquido o el gas de síntesis generado en la gasificación de uno sólido.

Cuando hablamos de la aplicación industrial de la biomasa, la generación de electricidad requiere de una alta inversión y, por lo general, sus rendimientos son mayores en cuanto mayor sea la potencia generada. El funcionamiento de una planta generadora de electricidad por biomasa es relativamente simple, y se basa en el uso de virutas de madera, huesos de aceitunas o restos de poda que se queman en una caldera. Y funciona de forma similar a las antiguas calderas de vapor, los trenes de carbón, etc. donde la combustión de la biomasa térmica calienta el agua que circula por las tuberías de las paredes de la caldera y en el interior de la misma se convierte en vapor sobrecalentado.

Este vapor mueve una turbina conectada a un generador que produce electricidad a una tensión determinada,  que luego es transformada a una tensión mayor para su introducción en la red eléctrica de distribución. En cambio, a nivel doméstico, las estufas y calderas actuales han mejorado mucho su efectividad, incorporando regulación electrónica (que controla la temperatura de uno o más sensores, se autoalimenta con pellet o astillas de un deposito adyacente, etc..), suelen ser de un tamaño bastante reducido, la salida de humos es una chimenea de poco diámetro.

Además son capaces de generar calefacción y producción de agua caliente sanitaria. Por lo general, la inversión inicial que se necesita para instalar un sistema de biomasa es más alto que la requerida para instalar un sistema alimentado por gasóleo o gas, aunque el relativamente bajo precio del combustible hace que se amortice antes y en toda su vida útil se ahorre comparándola con las tradicionales.

Tipos de biomasa

En función de su origen y de las aplicaciones y procesos de transformación posterior encontramos distintos productos.

Tipos de biomasa
Residuos agrícolas leñosos,	– Procedentes principalmente de las podas y tratamientos de árboles de producción agrícola. – Se caracterizan por ser un producto estacional ya que solo producen en determinas épocas del año, principalmente invierno y primavera.
Residuos agrícolas herbáceos	– Pajas de cereal y las cañas de maíz. – También tienen un carácter estacional produciéndose únicamente en la época de recogida de sus respectivos cereales, principalmente al final del verano y principios del otoño. – Son muy utilizados en las grandes plantas de generación eléctrica, pero que necesitan de una logística muy cuidada.
Residuos forestales	– Procedentes de los tratamientos y aprovechamientos de las masas forestales, limpieza de bosques y montes.
Residuos industriales	– Tratamiento forestal y agrícola. – Los generados en las industrias de primera y segunda transformación de la madera y de las industrias conserveras, de envasado de frutos secos o de las almazaras. – En este caso se pierde la estacionalidad, ya que estas industrias tienden a almacenar su materia base para ir trabajando durante todo el año,
Cultivos energéticos	-Su aprovechamiento directo, y no como un residuo. – Requieren de una  adecuada planificación de dichos cultivos destinados a producir energía y los enfocados al consumo de las personas y animales.