En marcha una de las primeras plantas de gasificación de madera con alta disponibilidad

La producción de gas proveniente de la combustión de madera es un proceso complejo con una serie de dificultades potenciales. Plantea fuertes demandas sobre el sistema de control de la planta, el cual debe detectar y equilibrar toda desviación relacionada al proceso desde un principio. También se requiere un alto nivel de inteligencia incorporada en los demás componentes implementados en el sistema.

Las enormes facturas de electricidad hicieron que el granjero austriaco Erwin Schiefer comenzara a pensar en convertirse en su propio proveedor de energía. Schiefer sabía que algunas fuentes naturales de energía se están agotando, aunque lentamente, mientras que otras fuentes potenciales, como la madera, todavía tienen un enorme potencial no aprovechado.

Si bien la generación de energía por gasificación de madera fue descubierta hace unos 200 años, realmente nunca progresó ya que había otras alternativas más sencillas o menos costosas. Schiefer dice: “No es fácil ejecutar bien la tecnología de gasificación de madera; por lo tanto muchas compañías no han podido hacerlo. Aunque es relativamente fácil producir el gas, asegurar la estabilidad del sistema es un verdadero desafío.”

En colaboración con Rockwell Automation, Schiefer construyó una planta de gasificación de madera, la que junto con la producción de energía ha atraído gran atención en el exterior. Con unas 8.300 horas de operación productivas al año, representa un alto nivel de disponibilidad que no se ve a menudo. Se trata de casi el 95% de la capacidad total de la planta, y un rendimiento sobre el que sólo pueden soñar la mayoría de operadores de gasificación de madera. Este éxito causó que Schiefer pensara en diversificar su negocio agrícola desarrollando plantas de gasificación de madera para otras compañías.

“Desarrollamos todo el sistema nosotros mismos, desde el reactor hasta el último filtro para limpieza del gas, ” dice Schiefer, visiblemente orgulloso del sistema que produce hasta 200 kilowatts de electricidad y hasta 400 kilowatts de energía térmica por hora. El granjero prácticamente puede dejar que el calor y la central eléctrica combinados realicen su trabajo, gracias al sistema CompactLogix de Allen-Bradley que gestiona la automatización, incluida la tecnología de calentamiento, el secado de madera y maíz y el suministro de energía a la red.

Según Schiefer, la clave para obtener alta disponibilidad en una planta de gasificación de madera es contar con el control preciso de las zonas dentro del reactor. “La ventilación del reactor está ubicada en la zona de oxidación, ” explica. “Es allí donde CompactLogix se asegura de que la temperatura de la zona, que es la más alta, no suba debido a las variaciones en materiales o en humedad. Eso lo logra ajustando los niveles de ventilación según corresponda.”

Él cree que siempre y cuando la ventilación sea correcta y exista una perfecta coordinación entre las cuatro zonas del reactor: secado, pirólisis (carbonización), oxidación y reducción, el problema de estabilidad se puede resolver por sí mismo.

El sistema requiere un ajuste fino y preciso que es realizado por el sistema de control de Allen-Bradley y por la técnica de secado ‘Walking Floor’, desarrollada por Schiefer. “Cuanto más alta es la humedad de la madera, más agua debe evaporarse, por lo que el secador debe avanzar más lentamente.” Este procedimiento contribuye a aumentar la seguridad y la fiabilidad, y es tan eficaz que también se está empleando en Alemania.

Por ejemplo, cuando Kai M. Alberding, CEO de la compañía alemana BioPower Development GmbH, buscaba ayuda para su planta de gasificación de madera, la cual estaba terminada pero no totalmente funcional, recurrió al Profesor Siegfried Rapp.

Como asesor especialista en sistemas de energía biogénica de la Oficina Mercantil y de Comercio del estado de Baden-Württemberg, el Profesor Rapp aconsejó a Alberding que se comunicara con Xylogas Entwicklung GmbH y EAF – Energieanlagenforschung GmbH (Investigación de Plantas de Energía). “Junto con el Profesor Rapp evaluamos a todos los proveedores del mercado y llegamos a la conclusión de que la planta de Schiefer era la más viable debido a su alta disponibilidad, ” dijo Alberding.

Al obtener el contrato de desarrollo de BioPower Development GmbH, finalmente se convirtió en realidad la meta de Schiefer de desarrollar un segundo negocio: construir y vender plantas de gasificación de madera a otras compañías.

Actualmente, la planta de BioPower Development GmbH está cumpliendo con sus promesas: al quedar totalmente terminada suministrará entre 450 y 500 kW de energía eléctrica a la red de alimentación eléctrica oficial en Alemania. 800 kW de energía térmica a una compañía local.

En la planta BioPower la jerarquía es clara: los componentes de Allen-Bradley toman las decisiones. Éstos son dirigidos por un controlador CompactLogix de la serie 1768 con una CPU L43. Esto gestiona el flujo de materiales desde el silo hasta el reactor, así como la filtración de partículas y los sistemas de secado. También monitoriza los procesos críticos de limpieza y producción de gas, y realiza ajustes finos de acuerdo a los datos proporcionados por el sistema 734 Point I/O.

Erwin Schiefer está particularmente impresionado con los variadores de CA PowerFlex 40 y 70 de Allen-Bradley a cargo de una variedad de bombas, variadores y compresores, y con el sistema de visualización Factory Talk View Studio. Cuando es necesario él y su equipo pueden examinar más en detalle el sistema mediante una conexión VPN segura, y realizar diagnósticos y mantenimiento remotos mediante EtherNet/IP. Pero esto casi nunca es necesario gracias a la sofisticada tecnología de automatización de Rockwell Automation.

• Una eficiente planta de gasificación de madera que actualmente produce 220 kW de energía eléctrica (la compañía está planificando una salida de hasta 500 kW en la segunda fase), así como 800 kW de energía térmica

• Alta disponibilidad de la planta de por lo menos 7.800 horas de operación al año; desde febrero de 2010 hasta febrero de 2011 estuvo en operación durante 8.300 horas, o sea el 95% de su capacidad

• Mayor seguridad y fiabilidad con ajustes finos constantes, así como capacidad remota de diagnóstico y mantenimiento

• Al haber construido una planta de gasificación de madera exitosa en su granja, Erwin Schiefer ha obtenido reconocimiento internacional y ahora vende plantas a otras compañías