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Tecnologías para un futuro verde

Sistemas eficientes de climatización y uso de energías renovables

Asociación de Fabricantes de Generadores y Emisores de Calor por Agua Caliente (Fegeca)

29/07/2014

La situación creada por el uso y abuso indiscriminado de las fuentes de energía en el mundo desarrollado, está obligando a los países a replantearse el futuro energético; y la UE determinó en el año 2007 unos objetivos encaminados a reducir, de forma gradual, la emisión de gases de efecto invernadero, a buscar alternativas al uso de las energías actuales, a la vez que a conseguir una mayor eficiencia con el uso de nuevos productos que logren mayores rendimientos en su utilización. La Asociación de Fabricantes de Generadores y Emisores de Calor por Agua Caliente (Fegeca) ha considerado de interés general el difundir las diferentes opciones que existen en el mercado de la climatización, para que España colabore, desde este importante sector consumidor de energía, a lograr los objetivos marcados por la UE para el año 2020.

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La responsabilidad respecto al medio ambiente, la utilización eficiente de los escasos recursos energéticos, así como el incremento de los precios de la energía, desplazan el foco de la atención pública cada vez más hacia los sistemas energéticos eficientes y la utilización de energías renovables en el mercado de la generación de calor. A través de la modernización de los edificios existentes dotándolos con sistemas de calefacción y ventilación energéticamente eficientes, en combinación con las energías renovables, se revelan potenciales muy elevados de ahorro de energía y de reducción de CO2.

Según datos de la Unión Europea (Fuente: Green Paper on Energy Efficiency or Doing More with Less), la eficiencia energética de los edificios existentes es del 50%. De esta manera, los edificios consumen el doble de la energía que sería técnicamente posible.

Doble estrategia, eficiencia y energías renovables

El 40% del consumo de energía en Europa corresponde a los edificios existentes. Un 85% de este consumo sirve para cubrir la necesidad de calor de calefacción de los edificios y para calentar el agua potable. Esto corresponde aproximadamente a un tercio del consumo total de energía en Europa. El aumento de la eficiencia de las instalaciones existentes en los edificios puede lograr un ahorro de energía del 30% e incluso más. Para lograr el objetivo, se deberán duplicar las cuotas de modernización. Paralelamente, se deberá disminuir el consumo de los recursos de energía fósiles, mediante la intensificación del empleo de las energías renovables.

La proporción de los combustibles de origen biológico en el mercado de la generación de calor se deberá incrementar por lo menos en un 10%. Además, se debería incrementar el ritmo de modernización térmica de los materiales de recubrimiento de los edificios.

Materias primas energéticas

El aumento del consumo de energía, que a nivel mundial ya se ha más que duplicado en los últimos 10 años, así como la cada vez mayor dependencia de las importaciones de energía que tienen muchos países, sitúan en el foco de la atención pública la seguridad del suministro con materias primas energéticas.

Dos quintas partes de la humanidad utilizan principalmente biomasas tradicionales para satisfacer sus necesidades de energía. Bajo este aspecto, un suministro de energía suficiente y asequible económicamente y que al mismo tiempo sea compatible con el medio ambiente, configura el campo más importante para una estrategia energética con un futuro seguro.

Evolución del consumo energético

Los pronósticos sobre la evolución del consumo energético están plagados de grandes incertidumbres. La mayoría de los estudios parten en los escenarios de referencia de un aumento mundial del consumo de aproximadamente un tercio hasta el año 2020.

Reducir la dependencia de la importación

Los recursos energéticos fósiles seguirán siendo las principales fuentes de energía en los próximos decenios. Están disponibles de forma segura y podrán cubrir las necesidades energéticas mundiales. Pero los conflictos internacionales nos enseñan lo vulnerable que puede ser la dependencia energética. Las respuestas a las preguntas que de ello se derivan son: se tienen que aumentar la eficiencia energética en el mercado de la generación de calor y, al mismo tiempo, desarrollar de forma masiva la proporción de energías renovables.

Aumentar la productividad energética

La productividad energética se debe duplicar hasta 2020 en la Unión Europea. Esta meta es muy ambiciosa y requiere numerosas medidas. Un sólido componente de la solución son las nuevas tecnologías especiales de eficiencia energética, precisamente en la técnica de la calefacción.

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Fegeca pronostica

  • Las medidas tomadas hasta ahora son insuficientes.
  • Los paquetes de medidas deben sustituira las medidas individuales.
  • Duplicar el ritmo de modernización hasta 2020, ahorro promedio del 30% de energía y dióxido de carbono.

Medidas urgentes inmediatas

  • Duplicación del porcentaje de calderas de condensación, combinado con la técnica termosolar para agua caliente y calefacción.
  • Triplicar el empleo de energías renovables.
  • Duplicar el ahorro de energía mediante medidas de modernización de los materiales de recubrimiento de los edificios.

Medidas a medio plazo

  • Adición de biogasóleo.
  • Alimentación con biogás en la red de gas natural.
  • Forzar las técnicas innovadoras en instalacionesy sistemas.

Según el Libro Verde de la Unión Europea, la dependencia de Europa de las importaciones de energía que hoy es del 50%, crecerá a un 70% en el año 2030. Otros pronósticos parten incluso de un 80% de dependencia en 2030. Este pronóstico estratégico, económico y ecológico extraordinariamente arriesgado provocó que el Consejo Europeo determinara en marzo de 2007 los objetivos ‘20:20:20’ de la UE, que habrán de cumplirse hasta el año 2020:

  • Reducción de las emisiones de dióxido de carbono en un 20% en relación a 1990
  • Aumento del porcentaje de energía renovable sobre el consumo total de energía en un 20%
  • Aumento de la eficiencia energética en un 20%.

Una de las claves para la implementación de estos ambiciosos objetivos es la gran cantidad de edificios existentes en Europa que, energéticamente, son calificables como “antiguos”. Si los edificios de Europa se modernizaran (teniendo en cuenta la envolvente del edificio y la tecnología de instalaciones), Europa podría ahorrar aproximadamente el 20% de sus importaciones de recursos energéticos fósiles ganando eficiencia y aprovechando las energías renovables.

Para los edificios, hay tres Directivas de la UE que son de especial importancia:

Eficiencia energética total de los edificios (EPBD)

La Directiva sobre eficiencia energética total de edificios sienta un marco europeo general para la determinación de estándares energéticos mínimos en los edificios de los países miembros. Los estándares mínimos y los métodos de cálculo son determinados individualmente por los países miembros. Además, la Directiva obliga a los Estados miembros a tomar medidas para la ejecución de inspecciones regulares de las instalaciones de calefacción y aire acondicionado.

Los propietarios de viviendas y los inquilinos, además del llamado certificado de eficiencia energética del edificio, deben recibir información sobre el estándar energético de los edificios recién construidos, vendidos o recién alquilados. En la actualidad, la EPBD del 16 de diciembre de 2002 se está reformulando.

Diseño ecológico de productos que utilizan energía (EuP)

La Directiva EuP determina los requisitos mínimos en relación a las propiedades ecológicas de los productos que consumen energía. En esta Directiva se comprenden, por ejemplo, calderas, calentadores de agua, bombas, ventiladores y equipos de climatización y ventilación de viviendas. Los requisitos mínimos de cada producto están siendo desarrollados en este momento por la Comisión Europea. La Directiva EuP está íntimamente ligada a la Directiva europea de identificación de eficiencia energética. De la misma manera que a los productos blancos, a los productos afectados se les coloca una etiqueta de eficiencia energética. La implementación de la Directiva EuP se ha aprobado en 2010 con los primeros productos.

Promoción del uso de energía de fuentes renovables (RES)

Con la Directiva RES debe aumentarse sustancialmente el porcentaje de energía renovable en la UE. Los Estados miembro se comprometen a tomar medidas con las que se aumente el porcentaje de energías renovables en la UE en, al menos, un 20% hasta 2020. En el marco del llamado ‘Burden-sharing’, a cada Estado miembro se le imponen normas en particular.

Consecuencias de las tres Directivas para el ámbito de los edificios

La intensificación de los requisitos energéticos sobre la eficiencia energética total de edificios a través de la EPBD, la determinación de requisitos mínimos para los productos que consumen energía y los ambiciosos objetivos para el aumento del porcentaje de energía renovable, fuerzan a una consecuente mejora de la calidad energética de los edificios. Para la tecnología de las instalaciones esto significa que en el futuro sólo se podrán modernizar en combinación con energías renovables.

La demanda de calor de los edificios descenderá de un promedio actual de 250 kWh anuales a 70 kWh por año o incluso menos. Estas normas de la UE ya se ven claramente reflejadas en el desarrollo actual del mercado. En algunos casos, el mercado para sistemas de calefacción eficientes en combinación con energías renovables ya muestra una dinámica clara.

Desafíos para el sector en Europa

La industria cambiará completamente sus productos por sistemas complejos que presenten una alta eficiencia energética y empleen un gran porcentaje de energías renovables. El oficio deberá familiarizarse con los sistemas cada vez más complejos y las diferentes soluciones tecnológicas. Esto requiere de calificación adicional, un marketing modificado en relación al consumidor final y una estrategia positiva en dirección a soluciones técnicas que reúnan eficiencia y energías renovables.

Sistemas de calefacción de alta eficiencia para conseguir dominar los costes de energía

En el marco del convenio de protección climática internacional, la Unión Europea se compromete a reducir drásticamente las emisiones de CO2: hasta el año 2020, el porcentaje debe reducirse, al menos, en un 20%. Las emisiones de CO2 son responsables del cambio climático y se generan principalmente con la quema de portadores de energía fósiles como el carbón, el gas natural o el petróleo.

Sin embargo, estos combustibles son la base para la producción de corriente eléctrica y calor como también para múltiples productos industriales. Un objetivo de la política europea es reducir el consumo de energía o bien colaborar para emplear la energía de manera más eficiente en el futuro. Un ejemplo de ello es la introducción de la ‘etiqueta UE’ que clasifica los aparatos domésticos en clases de eficiencia y hace más transparente el consumo de energía.

El cambio como oportunidad

Junto a las normativas de protección ambiental, hay otro desarrollo que está conduciendo el mercado energético: el enorme aumento de los precios de la energía en los últimos años. Sin embargo, como en cualquier cambio, aquí también hay una oportunidad: tanto las normativas legales como el alto nivel de los precios han contribuido para que los consumidores pongan mayor atención en los sistemas de alta eficiencia en cuestiones de calefacción y preparación de agua caliente.

Estos sistemas prometen una solución en los casos de altos costes de consumo de energía, tanto para los consumidores industriales y del sector de servicios como para los hogares. Además, los precios de los combustibles fósiles han originado otra evolución: en muchos sistemas de calefacción se emplean cada vez más materias primas renovables, como la madera y la biomasa líquida o gaseosa.

Éstas ofrecen un nivel de precios relativamente estable. Asimismo, cada vez se recurre más a la energía solar y a fuentes de energía ambiental. Estos desarrollos del mercado confirman la necesidad de continuar investigando los potenciales de las energías renovables y de impulsar los desarrollos, pues las reservas fósiles podrían estar completamente agotadas cuando existan alternativas muy eficientes.

El sector de los edificios como motor de innovación

El sector de los edificios está predestinado a colaborar en el alcance de los objetivos de protección ambiental europeos. Gran parte del consumo final de energía en Europa (aproximadamente un tercio) se utiliza para calentar y preparar agua caliente, para satisfacer tanto la demanda de calefacción como de agua caliente sanitaria. Por este motivo, merecen la pena las medidas de eficiencia energética, principalmente en el sector de los edificios, por ejemplo, mediante el re-equipamiento con sistemas de calefacción modernos, el uso de recursos energéticos renovables o tal vez con medidas de aislamiento en la envolvente del edificio.

A estos desarrollos les beneficia que en las últimas décadas se ha hecho mucho en el sector de la tecnología de calefacción: el grado de eficiencia de las calderas a gas o gasóleo modernas se ha aumentado prácticamente hasta la factibilidad física. La tendencia europea es incrementar el uso de bombas de calor, de calderas centrales de biomasa y de cogeneración. Todas las tecnologías, en muchos casos, se complementan con instalaciones termosolares.

Modernización: duplicar el ritmo

En la Unión Europea está vigente la implementación de los objetivos de protección ambiental. En el sector de los edificios se sigue una doble estrategia: los combustibles deben emplearse de manera más eficiente y complementarse con energías renovables. Esto significa concretamente: con el aumento de la eficiencia energética de los hogares o complejos de oficinas se requiere de menos energía para igual confort de calor. De ello se ocupan sistemas de calefacción eficaces y modernos o un aislamiento adecuado de la envolvente del edificio.

La segunda parte de la ‘doble estrategia’ europea prevé que en los sistemas de calefacción de los edificios se utilicen también recursos energéticos renovables, además de los combustibles fósiles tradicionales. Los recursos fósiles son finitos y, según las estimaciones actuales, habrá gas natural al menos durante otros 60 años y petróleo al menos durante otros 25 a 40 años.

El foco sobre los potenciales de ahorro

Según el Libro Verde de la Comisión Europea, deja mucho que desear la eficiencia energética de los edificios, ya que sólo alcanza un 50%. Los edificios consumen un promedio del doble de energía de lo que en realidad sería necesario. Esta negativa explotación de la energía confirma a su vez el tremendo atasco que sufre la modernización: tanto el estado de revestimiento de los edificios como la técnica de instalación tienen que ser reconvertidos con urgencia al estado actual. El mayor reto consiste en la renovación de los edificios existentes, que, por lo general, son poco eficientes en cuanto a la satisfacción de la demanda energética de sus habitantes. En las construcciones viejas podría reducirse la demanda de energía en algunos casos hasta en un 90%.

Efectos positivos gracias a la doble estrategia

El mercado mundial para la técnica de refrigeración y calefacción arroja actualmente un volumen de alrededor de ochenta mil millones de euros, y tiene además el necesario potencial para crecer fuertemente en el futuro. La doble estrategia de la UE, compuesta de eficiencia energética y energías renovables, puede proporcionar grandes logros no sólo respecto de la protección de recursos, sino también en cuanto al mercado laboral y al producto social bruto. De esta forma, las tecnologías de climatización y calefacción europeas dependerán menos de las energías importadas y asegurarán la localización económica.

Las tecnologías

Tecnología: Combustibles líquidos de biomasa

Plantas regenerativas en calidad de proveedores de gasóleo

Las plantas regenerativas, por ejemplo aceites vegetales, soja, etc. pueden utilizarse actualmente con fines energéticos, es decir, para obtener corriente eléctrica, calor, o combustibles. La posibilidad de obtener biomasa de portadores energéticos líquidos amplía el alcance de las reservas de gasóleo existentes. La biomasa procedente de materias primas regenerativas reduce así la demanda de portadores energéticos fósiles. Los combustibles líquidos de biomasa, por ejemplo, de plantas energéticas, podrían utilizarse como combustible o como aditamento.

Actualmente están en marcha amplios proyectos de investigación para convertir en realidad la utilización de biocombustibles líquidos. La reconversión de instalaciones existentes tendría el efecto, sin grandes inversiones por parte del inversor, de aumentar la proporción de energías regenerativas a corto plazo.

Para obtener combustibles líquidos de biomasa, se dispone actualmente de diferentes procedimientos de producción también llamados generaciones. Todos estos procedimientos pueden suponer una importante contribución al futuro de la alimentación energética. Es un hecho contrastado que, en comparación con los recursos fósiles, los portadores energéticos de biomasa liberan durante su combustión solamente la mismacantidad de CO2 que han absorbido durante su crecimiento.

Energía, aceites vegetales y FAME

Forman parte de la primera generación de combustibles de biomasa (Biomass to Liquids, abreviado BtL) los aceites de origen vegetal como, por ejemplo, girasoles y plantas de soja. Para ello, se prensan, se derriten o se extraen por medio de soluciones los ingredientes aceitosos de la planta, para ser posteriormente refinados.

A la misma generación pertenecen los denominados metiléster de ácidos grasos (Fatty Acid Methyl Ester, abreviado FAME). Se obtienen por transformación química (esterificación) de aceites vegetales con metanol. Las propiedades del aceite vegetal y/o de las grasas se modifican con FAME tanto, que resultan similares a las características del diésel. Las propiedades del FAME como combustible puro están recogidas por la norma UNE EN 14213.

Ambos procedimientos de producción, sobre la base de aceite vegetal y FAME, corresponden al último estado de la técnica. Un círculo de científicos está investigando desde hace años en muchas instalaciones de campo una mezcla de FAME y aceite vegetal con gasóleo de viscosidad extra baja pobre en azufre, para obtener otras alternativas energéticas y prevenir así posibles lagunas futuras. Por otro lado, en Europa y los EE UU están en marcha amplios proyectos de investigación destinados al mercado de las calefacciones.

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Posibles vías para reducir la demanda de energías fósiles.

La próxima generación

El craqueo y la hidrogenación de aceites vegetales y grasas animales representan una nueva tecnología para producir combustibles líquidos a partir de biomasa. El resultado es un combustible biológico de gran pureza libre de azufre y aromáticos. Entretanto, otro proceso más bien reciente no sólo aprovecha los aceites o grasas para la producción de BtL sino plantas completas como la paja, restos de madera o las llamadas plantas energéticas para producir biocombustibles de un modo sintético. Para ello, los expertos transforman la biomasa, es decir, ramas, hojas, virutas, etc. en gas de síntesis por gasificación y vuelven a licuarse con el proceso Fischer-Tropsch. Aquí, el resultado también es un combustible biológico de gran pureza libre de azufre y aromáticos.

Esta tecnología tiene algunas ventajas en relación al proceso de producción antes mencionado: por un lado, de esta manera puede aprovecharse toda la biomasa y ya no exclusivamente sus componentes oleaginosos. Además, aumenta en forma determinante el rendimiento por hectárea de las plantas energéticas.

Por otro lado, durante el proceso de producción se pueden generar propiedades especiales, de manera que no sólo se originen combustibles de alta calidad, sino también aquellos que se adaptan con precisión a las necesidades del futuro usuario. Según los conocimientos actuales, estas nuevas energías regenerativas deberían poder emplearse sin problemas incluso en calefacciones por gasóleo instaladas y mezclarse con combustibles convencionales. Las capacidades de producción para biocombustibles líquidos de la segunda generación en este momento están en formación.

Muchas ventajas, mucha eficiencia

Los biocombustibles líquidos presentan una alta densidad de energía y pueden quemarse con modernas técnicas de combustión casi sin dejar residuos ni sustancias nocivas. Además, son relativamente fáciles de transportar y almacenar. Los productores de aceites minerales y la industria de aparatos desarrollan nuevos biocombustibles con los cuales el consumidor no debe renunciar al confort de los sistemas de calefacción conocidos.

A largo plazo, los aparatos de calefacción a gasóleo existentes entre los consumidores podrán funcionar con los nuevos combustibles de materias primas renovables. De esta manera, se reducirá la necesidad de petróleo, lo cual contribuye a asegurar el futuro abastecimiento de energía en el país. Otra gran ventaja es que estos combustibles regenerativos son seguros contra la crisis. Además, los combustibles BtL pueden combinarse muy bien con otros sistemas regenerativos, por ejemplo, instalaciones solares.

Tecnología: Gas natural más biogás

Biogás de biomasa

El biogás se genera cuando el material orgánico, la llamada biomasa, se descompone en ausencia de aire. De ello son responsables bacterias anaeróbicas que pueden vivir sin oxígeno. Como biomasa cuentan, entre otros, restos de sustancias que contienen biomasa y pueden fermentarse como lodo de clarificación, desechos biológicos o restos de comida, estiércol, estiércol líquido o incluso partes de plantas.

El biogás está compuesto básicamente de metano y dióxido de carbono, pero también contiene azufre, agua, amoníaco, nitrógeno, pequeñas cantidades de vapor de agua y rastros de ácidos grasos y alcoholes. Sin embargo, para obtener energía sólo es valioso el metano: mientras mayor sea su porcentaje, más energético será el biogás. En cambio, el dióxido de carbono y el vapor de agua no son útiles. El biogás se obtiene en grandes instalaciones de fermentación a partir de biomasa. En estos fermentadores, los microorganismos transforman la biomasa, de manera que se origina el biogás como metabolito. Para poder utilizar este gas con fines de calefacción o generación de energía eléctrica, se seca, se filtra y se desulfura. Además, se limpia de restos de gases. Como la composición del residuo puede ser muy diversa, también variará la composición del biogás resultante.

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Ciclo de materiales cerrado

La preparación del biogás comprende principalmente la reducción del porcentaje de CO2. Un proceso de preparación usual es el llamado lavado de gas, con el cual se separa el CO2 para que aumente el porcentaje de metano en la materia prima. Detrás de un lavado de gas hay un proceso de absorción con agua o productos de limpieza especiales. Otro proceso de limpieza es la absorción con presión oscilante (un proceso de absorción con carbón activado). Además hay otros procesos, como la llamada separación criogénica de gases que se realiza a bajas temperaturas.

Actualmente se encuentra en desarrollo una separación de gases a través de una membrana, para que el biogás pueda utilizarse en diferentes aplicaciones. Antes de verterlo en la red de gas natural, el biogás natural debe comprimirse a la presión de servicio correspondiente y prepararse para la calidad de la red. Incluso para el uso como combustible es necesaria una gran compresión de más de 200 bar, lo cual sólo es posible a través de una compresión en varios pasos.

Además, cuando el biogás ha de emplearse como combustible para automóviles, deben retirarse tanto el ácido sulfhídrico como el amoníaco, para que los motores a gas no entren en contacto con estas sustancias agresivas. La biomasa que resta de la fermentación se adapta muy bien como fertilizante biológico. De esta manera, en la producción de biogás hay un ciclo de materiales cerrado.

Aprovechar estructuras existentes

El biogás se puede mezclar con gas natural tradicional y verter en sus redes. Esto es posible cuando se utiliza la infraestructura de red de gas disponible hacia los consumidores. Como el biogás tiene los mismos criterios de calidad que el gas natural, es igual de flexible en su empleo que su pariente fósil. El biogás, por ejemplo, se puede usar en calderas de combustión de gas natural para la producción de corriente eléctrica, en instalaciones con cogeneración o como combustible en vehículos a gas. Además, en un vehículo a gas el biogás reduce notablemente las emisiones de CO2.

Mezcla de energía del futuro

Principalmente en cuestiones de eficiencia, el biogás natural es superior a otros biocombustibles, ya que posee una eficiencia superficial mucho mayor: en comparación con el biodiésel, con el rendimiento de una hectárea de biomasa puede producirse el triple de energía en biogás. Con la cantidad de biogás producida, un automóvil puede andar más de 65.000 km. El biogás natural puede producirse durante todo el año en forma continua y es igual de sencillo de almacenar que el gas natural. Por no depender originalmente del viento ni de la irradiación solar, la biomasa (o el biogás) ocupará un papel importante en el mix de energía del futuro.

En la combustión del biogás se libera la cantidad de dióxido de carbono que la biomasa empleada para su producción le ha extraído a la atmósfera anteriormente. De este modo, este recurso energético renovable es neutro de CO2 y disminuye las emisiones relevantes para el efecto invernadero. A su vez, el biogás disminuye la independencia de la importación de recursos energéticos fósiles y refuerza la economía regional. Hoy, diferentes leyes apoyan el vertido de biogás en la red de gas natural. De esta manera, las instalaciones de cogeneración también pueden explotarse económicamente, aun cuando los costes del biogás estén por encima de los del gas natural.

Tecnología: Energía renovable – biomasa

Concepto de biomasa

Según la Especificación Técnica Europea CEN/TS 14588 la biomasa es “todo material de origen biológico excluyendo aquellos que han sido englobados en formaciones geológicas sufriendo un proceso de mineralización”. Por tanto, la biomasa incluye, entre otras, “la materia orgánica, de origen vegetal y los materiales que proceden de su transformación natural o artificial, como los residuos procedentes de las actividades agrícolas y forestales, así como los subproductos de las industrias agroalimentarias y de transformación de la madera”.

Estos materiales combustibles pueden encontrar diversas aplicaciones energéticas. Pueden ser destinados a producir energía eléctrica o a usos térmicos. En el primer caso, también es posible aprovechar el calor de forma combinada (cogeneración), con lo que el uso del combustible es más eficiente. Las aplicaciones térmicas pueden tener lugar en el ámbito industrial para generar calor de proceso en forma de vapor, aceite térmico, agua sobrecalentada, uso en secaderos u hornos, etc. o en edificios para dar servicio de agua caliente, calefacción o refrigeración.

Para dar servicio a un conjunto de edificios cercanos entre sí se viene desarrollando la instalación de centrales de generación térmica y suministro mediante redes a los usuarios, o bien soluciones mediante salas de calderas propias de cada edificio o para usuarios adyacentes.

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Pelets de madera.

Biomasa en edificios

Para usos térmicos en edificios, los pelets, las astillas de calidad, los huesos de aceituna y las cáscaras de almendra son combustibles que, con la tecnología actual, presentan las características adecuadas y son los más extendidos. Existen diversas posibilidades en cuanto a sistemas de suministro, adaptados según las características de los edificios y demanda del usuario. La biomasa se distribuye en los edificios situados en entornos urbanos mediante sistemas estancos de descarga neumática que constituyen procedimientos prácticamente idénticos a los del gasóleo. Una vez en el silo del edificio, la biomasa puede transportarse hasta la caldera con equipos neumáticos o tornillos sin fin.

Un sistema de agua caliente, calefacción o refrigeración con biomasa consta de los siguientes equipos:

  • Almacenamiento de combustible: puede realizarse mediante contenedores, silos flexibles textiles, depósitos enterrados, silos de obra, etc.
  • Sistema de alimentación mediante tornillo sin fin, neumático o por gravedad.
  • Caldera, que se compone de cámara de combustión, zona de intercambio, cenicero y caja de humos.
  • Chimenea, sistema de impulsión y distribución, regulación o control y otros equipos similares o idénticos a los existentes o a los utilizados en instalaciones para otros combustibles.
  • Máquina de absorción, en el caso de aplicar la biomasa para refrigeración.

Un edificio de entre 2.000 y 2.500 metros cuadrados para un clima como el de Madrid suele instalar una caldera del orden de 200 kW. Teniendo en cuenta que la inversión de los equipos para utilizar biomasa es superior a la de los equipos para emplear combustible fósil, pero, sin embargo, el coste del combustible es sustancialmente más bajo, dicho sobrecoste, en este supuesto, es recuperado en un periodo no superior a 7 años, presentando una rentabilidad del orden del 15%.

Tecnología: Energía renovable - Biomasa madera

Situación y desarrollo en Europa

La economía forestal sostenida ha logrado una elevada cuota de bosques en Europa. Durante décadas se ha menospreciado la madera como materia y portador de energía. Por ello, los bosques europeos han estado infrautilizados, acumulándose una reserva tremenda. El incipiente crecimiento de la madera en Europa se estima en 900 millones de metros cúbicos. En Europa se han fijado diversos objetivos para el aprovechamiento forestal, lo que asegura una amplia disponibilidad. Así, se garantiza una disponibilidad sostenible y supraregional de la materia prima de la madera. Además, el aprovisionamiento sostenible y ecológico de madera en Europa Central está bien regulado mediante legislación forestal y sistemas de verificación. La UE ha fijado la expansión del aprovechamiento energético de la madera hasta el 2020.

Portadores de energía sostenible

El incremento del precio de los combustibles fósiles ha aumentado de manera determinante la demanda de materias primas locales. De la cantidad de madera cosechada anualmente se aprovecha en Europa sólo un 40% con fines energéticos. El aprovechamiento de madera energética procedente del bosque sirve también para mantener cuidados los bosques y para preservarlos. Un bosque sólo puede resistir las influencias medioambientales si está sometido a una gestión forestal constante.

La madera se utiliza sobre todo para recuperar el calor en forma de leña, recortes de leña y pelets de madera para calefacción, pero también para generar electricidad en centrales eléctricas. Calentar con madera resulta cada vez más interesante en Europa, precisamente para los hogares privados. Las instalaciones de calefacción automáticas de pelets de madera o leña proporcionan un confort comparable al de los combustibles convencionales como el gasóleo o el gas.

Un encuentro entre la ecología y el medio ambiente

La madera forma parte de las materias primas y fuentes de energía sostenibles, siempre y cuando la cantidad utilizada no supere la cantidad regenerativa. Supone, por tanto, un importante acumulador de carbono y absorbe así el gas CO2 de efecto invernadero con impacto climático. En calidad de materia bruta regenerativa arroja un buen balance ecológico, ya que, a la hora de quemar, sólo se libera el CO2 que ha absorbido el árbol durante su crecimiento. De esta forma, se preservan los ciclos naturales del sistema ecológico.

La madera está disponible en calidad de combustible a escala supraregional y apenas está sometida a las oscilaciones del mercado, ya que no depende de los mercados mundiales. La madera destaca sobre todo por estar disponible regionalmente y por el enorme grado de seguridad que aporta en relación a su almacenaje, transporte y utilización. Además, los trayectos de transporte son cortos y conllevan una gran flexibilidad y seguridad en el suministro. Se mantiene tanto la creación de riqueza como los puestos de trabajo en el ámbito regional.

Calor procedente de la madera

Cada año llegan al mercado más de 380 millones de metros cúbicos de madera obtenida de manera sostenible y procedente de bosques europeos. De ellos, aproximadamente un 40% se utilizan para obtener calor. Dado que el aprovechamiento de la madera para la obtención del calor resulta más eficiente que la transformación de electricidad o combustible, se pretende perfeccionar esta técnica en los próximos años. Para asegurar la disponibilidad de la madera en el futuro, se ha previsto plantar cada vez más especies de crecimiento rápido en superficies no explotadas. Mediante la utilización de este tipo de plantas energéticas puede obtenerse madera de manera barata y ecológica para calefacciones.

Asegurar el aprovisionamiento de forma sostenible y a largo plazo

Los pelets de madera son pequeñas piezas prensadas en forma de cilindro procedentes de maderas abandonadas en plena naturaleza, no tratadas, como por ejemplo serrín, virutas de madera o residuos forestales. Para fabricar los pelets se secan las virutas de madera y se lavan, se tratan en molinos hasta conseguir un tamaño uniforme y se meten en matrices para prensarlos. Las virutas se aglutinan así sin necesidad de añadir aglutinantes gracias a que contienen lignina. Los fabricantes suelen ser las grandes serrerías, donde el serrín se acumula paralelo a los procesos productivos. La energía precisada para su fabricación ronda el 2,7% del contenido energético. Dos kilos de pelets de madera corresponden al contenido energético de, aproximadamente, un litro de gasóleo para calefacción.

En principio, sirve cualquier tipo de árbol para ser quemado como leña. La madera secada con aire (contenido en agua 15–20%) posee un valor energético medio de 4 kWh/kg. A ser posible la madera debe estar seca. El periodo ideal de almacenaje al aire libre y protegido de la lluvia ronda los dos años. La leña se obtiene clásicamente con hacha y sierra. No obstante, la técnica ha hecho más fácil esta tarea con sierras de cadenas, sierras circulares y máquinas partidoras.

La madera que se obtiene a través de la madera útil o de troncos torcidos o débiles se sierran y parten a la longitud deseada. Para producir leña existen varios procesos habituales. Por una parte, en las serrerías se tronzan directamente partes de troncos de coníferas inutilizables para transformarlos posteriormente con un tamaño entre 10 y 50 milímetros en combustible para calderas de calefacción.

Otra posibilidad para obtener leña consiste en triturar rollos de madera sin aprovechamiento forestal. Para ello, se preseca la pieza de madera o se lleva la leña a un secadero. Este procedimiento se denomina producción de leña de bosque. Por madera procedente de la ordenación paisajística se entienden residuos forestales convertidos en leña o triturados. Aunque el precio de compra resulte más barato en comparación, deben considerarse algunas desventajas que conlleva este tipo de madera para destinarlo a un uso energético, como son un contenido en agua superior al 60%, una proporción relativamente alta de corteza o la necesidad de secarla biológicamente.

La madera vieja triturada, compuesta de piezas largas y estrechas, se clasifica en las siguientes categorías: A1 (no tratada), A2 (no contaminada) y A3/A4 (contaminada). Para las instalaciones más pequeñas de uso doméstico sólo se autoriza la madera vieja no tratada correspondiente a la categoría A1. La calidad del combustible leña está definida en la norma europea CEN / TC 335 ‘Combustibles Sólidos’. En concreto en España se aplican las siguientes normas: ‘UNE-CEN/TS 15234:2009 EX Biocombustibles sólidos. Aseguramiento de la calidad del combustible’ y ‘UNE-CEN/TS 14961:2007 EX, Biocombustibles sólidos. Especificaciones y clases de combustibles’.

En la mayoría de los casos, los diferentes tipos de madera se producen o se obtienen cerca del lugar en el que son consumidos. De esta manera, se evitan largos trayectos de transporte, lo que es una ventaja además para el precio y el equilibrio ecológico de este portador energético. En los últimos años la producción de pelets ha aumentado de manera importante a escala europea.

A pesar del incremento en la demanda, la disponibilidad de la materia prima para la producción de pelets de madera está asegurada a largo plazo. Al mismo tiempo se garantiza la disponibilidad de leña y recortes. Las centrales de biomasa utilizan actualmente cada vez más madera vieja y desechada como material combustible, lo que contribuye a la obtención de energía sin emisión de CO2.

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