Biomasa
La biomasa energética es el conjunto de materia orgánica, de origen vegetal o animal, incluye los materiales que proceden de su transformación natural o artificial. Puede ser:
- residuos forestales que proceden de varios tratamientos entre ellos podas o limpieza de matorrales.
- residuos agrícolas de podas de olivos, vides y frutales. También de residuos de cereales como el centeno, maíz, etc.
- residuos de industrias forestales que proceden de industrias de tratamiento de madera, corcho, etc.
- residuos biodegradables de industrias agroganaderas y agroalimentarias y los procedentes de actividad urbana como el biogás.
- Cultivos energéticos y biocarburantes.
La biomasa aprovecha el calor que genera la combustión de la materia orgánica como serrín, cáscara de pino o preparados para la combustión (pellets) y la transmite al sistema de calefacción y producción de agua caliente sanitaria.
Utilizando pellets la calefacción de biomasa resulta entre un 60 y un 80% más económica que los combustibles tradicionales como el gasóleo C, GLP o gas natural.
La biomasa sólida (madera) se quema o gasifica, la biomasa líquida (aceites vegetales) se utiliza directamente en motores o turbinas y la biomasa húmeda se convierte biológicamente en gas de combustión.
La energía derivada de la biomasa es renovable indefinidamente, es fácil de almacenar pero su enorme volumen de combustibles hace que su transporte sea costoso.
Obtención de energía útil a partir de la biomasa
Indirectamente
Se transforma en productos industriales que substituyen a otros, costosos en energía fósil.
Directamente
La utiliza como combustible. Hay dos posibilidades:
- Utilizar como fuente de biomasa los “cultivos energéticos”, las plantaciones destinadas exclusivamente a producir energía.
- Utilizar los residuos como fuente de biomasa
Las calderas de biomasa queman astillas, pellets o residuos agrícolas, sin humos. Las emisiones a la atmósfera son como las de los sistemas de gas natural y gas-oil. La cantidad que la caldera expulsa para la combustión de la biomasa es igual a la que la biomasa ha capturado de la atmósfera anteriormente durante su crecimiento.
Las calderas de biomasa se pueden combinar perfectamente como energía auxiliar a sistemas de energía solar térmica.
Tipos de combustible
Son materiales biocombustibles realizados a partir de la compresión de virutas, astillas o serrín que proceden de residuos de serrerías o de otras industrias forestales o agroforestales, tienen un contenido de humedad máxima del 8%. Esto hace que los pellets tengan un elevado poder calorífico 3 veces superior a la leña, no producen humos en su combustión y presentan un precio inferior y más estable que los derivados del petróleo.
Las principales ventajas de este tipo de combustible, son su alta densidad, cercana a los 650 kg/m3, y su elevado poder calorífico, en torno a las 4.500 kcal/kg, así como su nula emisión de CO2.
La astilla es madera triturada. No contiene ningún tipo de aditivos. Para producir astilla se requiere una máquina de astillado y a materia prima. Ésta suele ser generalmente la entresaca de los bosques o árboles que no valen para la industria del mueble (por ser demasiado finos o no tener la calidad mínima requerida).
Es importante que la astilla se produzca de un material con una calidad mínima, es decir, no vale emplear sólo hojas y ramas finas, ya que no cuentan con suficiente densidad energética. Por lo general debe de tener la misma proporción que la que pueda tener un árbol (tronco, ramas y hojas).
También se puede emplear madera residual como p.e. pallets, que con el pre tratamiento correspondiente pueden posibilitar astilla de muy buena calidad.
La astilla suele ser bastante heterogénea, con variaciones importantes en la humedad, que pueden variar entre el 8 - 40%. Es importante saber la humedad máxima tolerada por la caldera. Obviamente, cuanto más húmedo el material, más cantidad de combustible hará falta (esto conlleva a una generación mayor de cenizas y un mayor desgaste en la caldera). Recomendamos emplear astilla con una humedad de entre el 15 y 35%.
El poder calorífico de la astilla ronda los 4 kWh/kg (con un 25% de humedad).
Su densidad es de unos 200-250 kg/m3
La astilla puede ser usada en edificios con una demanda térmica mayor, y que dispongan de espacio y buen acceso.
Clasificación ÖNORM M 7133 Astillas de madera para la producción energética
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Astillas G 30
- Sección máxima 3 cm 2
- Uso en calderas de hasta 150 kW
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Astillas G 50
- Sección máxima 5 cm 2
- Uso en calderas medianas
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Astillas G 100
- Sección máxima 10 cm 2
- Uso en calderas industriales
Posiblemente el primer combustible usado por la humanidad, la leña ha ido dejando paso a otros combustibles más limpios, más baratos o más fáciles de distribuir. La leña para calefacción se prepara con troncos y ramas de maderas duras, como el roble, la encina, el olivo o el almendro, normalmente procedentes de podas. Recién cortada tiene un contenido muy alto en agua, por lo que es necesario dejarla secar como mínimo durante un verano. Ya que el peso de la leña puede variar mucho en función de su humedad, se recomienda comprarla por volumen.
En la siguiente lista podemos ver el poder calorífico inferior de varios tipos de leña se toma el PCI ya que el vapor de agua de la combustión no condensa.
El valor exacto depende del tipo de madera, pero podemos estimar que un kilo de leña seca tiene 5,4 kWh o 4.643 kcal.
- Encina 4.548 kcal/kg
- Roble 4.619 kcal/kg
- Olivo 4.678 kcal/kg
El precio de la leña varía mucho según la zona en la que vivamos, tamaño del tronco siendo más caro cuanto más pequeño este cortado el tronco, cantidad, y época del año.
Ventajas e inconvenientes entre los distintos tipos de generadores de calor para Biomasa
Insertables de leña
Destinados para instalarlos dentro de la vivienda, decorativos y su uso se destina para calefacción, calentar agua que circulara por los radiadores, o también los hay por aire con varias salidas.
Ventajas
- Baratas
- Decorativas
Inconvenientes
- Madera dentro de casa
- Posible salida de humos
- Limpieza manual
- Poco rendimiento 60-80%
- Encendido manual
- Regulación
Estufas de Pellet
Destinados para instalarlos dentro de la vivienda, decorativos y su uso se destina para calefacción, calentar agua que circulara por los radiadores, o también los hay por aire con varias salidas.
Ventajas
- Baratas
- Decorativas
- Encendido automático
- Regulación
Inconvenientes
- Cargar con sacos
- Poca carga en tolva
- Posible salida de humos
- Limpieza manual
- Poco rendimiento 75-90%
Calderas de Pellet
Destinadas para la instalación de calefacción por radiadores o suelo radiante, ubicadas en sala de calderas.
Ventajas
- Alto rendimiento, más del 90%
- Gran capacidad de carga en tolva
- Limpieza automática
- Encendido automático
Inconvenientes
- Precio
Calderas de Leña tradicionales
Destinadas para la instalación de calefacción por radiadores o suelo radiante, ubicadas en sala de calderas.
Ventajas
- Económicas
- Gran capacidad de carga en la cámara de combustión.
Inconvenientes
- Posible salida de humos
- Limpieza manual
- Poco rendimiento 75-85%
- Encendido manual
- Sin regulación
Caldera de leña pirolíticas, gasificación o llama invertida
Destinadas para la instalación de calefacción por radiadores o suelo radiante, ubicadas en sala de calderas.
Ventajas
- Alto rendimiento mas de 92%
- Poco consumo de leña
- Poca ceniza
- Gran capacidad de carga
- Limpieza semi automática
- Con regulación
Inconvenientes
- Precio
- Requieren leña seca con un grado de humedad inferior al 20%
Caldera de astilla
Las Calderas de astilla suelen estar destinadas para grandes potencias. Ej. Granjas, comunidades instituciones públicas, industria etc...
Los precios normalmente siguen el orden ascendente según sea el proceso que a de seguir la madera. Siendo la madera la más barata le sigue la astilla y el pellet, siendo este el más caro por el proceso de fabricación.