La biomasa es un biocombustible de tipo renovable y de balance ‘neutro’ de CO2, que puede ser utilizado para la obtención de energía térmica para cubrir la demanda de calefacción y ACS e incluso de refrigeración en viviendas. Desde este punto de vista, analizamos en este post sus requisitos técnicos y exigencias en cuanto a su instalación, tipos de calderas y su aplicaciones, pero ¿Qué piensas sobre el uso de la biomasa como fuente de energía? ¿Es realmente una energía limpia? ¿Cuáles crees que son sus desventajas en comparación con otras fuentes de energía renovable? Participa con tus comentarios.
Actualizado a 15-11-2016
¿Qué es la biomasa?
La biomasa es materia orgánica resultado de un proceso biológico, espontáneo o provocado, que se puede utilizar como combustible para obtener energía, es decir, cualquier sustancia orgánica de origen vegetal o animal, incluyendo los materiales que resultan de su transformación natural o artificial. En este sentido la biomasa se considera una materia prima de tipo renovable de origen biológico que no ha sufrido un proceso de mineralización en formaciones geológicas como los combustibles fósiles, y que se comercializa según diversas tipologías, cada una de las cuales presenta características distintas en función de su origen.
Ventajas de utilizar biomasa como combustible
Los beneficios por el uso de equipos de generación de calor para calefacción y agua caliente sanitaria con biomasa son:
1. Balance neutro desde el punto de vista del ciclo del carbono, ya que las emisiones que se producen por la combustión de la biomasa, proceden del CO2 absorbido que forma parte de la atmósfera, es decir CO2 que es absorbido y liberado continuamente por plantas y árboles durante su crecimiento y período de vida en bosques, y por lo tanto dentro del mismo ciclo biológico. En este sentido el uso de la biomasa como combustible, no contribuye al cambio climático por emisiones de CO2 siempre que sustituya a un combustible fósil, cuyo CO2 liberado en este caso proviene de formaciones geológicas donde ha sido capturado durante miles de año. Además su gestión tiene que ser equilibrada y sostenible.
Es importante recordar que hay que considerar en el balance otras emisiones como las asociadas a la transformación, fabricación y transporte de la biomasa, así como el rendimiento de las instalaciones que utilizan biomasa y su aplicación (generación de energía térmica, eléctrica o mecánica).
2. Menor precio de la biomasa y en principio más estable en comparación con otros combustibles convencionales y contaminantes. Por contra la inversión inicial es superior frente a instalaciones de combustibles convencionales.
3. Operación y mantenimiento sencillo con sistemas automáticos de control electrónico.
4. Limpieza del equipo con tecnología avanzada, automática y esporádica.
5. Alta resistencia al desgaste por parte de calderas que utilizan biomasa, larga vida útil y rendimiento energético en el punto de consumo de entre un 75-90% según el equipo.
6. La biomasa está reconocida por el RITE como cualquier combustible sólido, líquido o gaseoso, no fósil, compuesto por materia vegetal o animal, producido a partir de la misma mediante procesos físicos o químicos, susceptible de ser utilizado en aplicaciones energéticas, como por ejemplo, las astillas, el metiléster de girasol, o el biogás procedente de una digestión anaerobia. Respecto de los biocombustibles sólidos la definición del RITE es la misma pero limitada a combustibles sólidos no fósiles como los huesos de aceituna, las cáscaras de almendra, los pelets, las astillas o los orujillos.
Aplicaciones térmicas y tipos de biomasa
La aplicación más común de las instalaciones que utilizan biomasa como combustible para la producción de energía térmica consiste en la generación de calor y de agua caliente sanitaria, pero también se puede utilizar para refrigeración.
Los medios disponibles en cuanto a instalaciones térmicas que utilicen la biomasa como combustible son:
1. Estufas de pélets o leña que calientan una estancia y además se integran en la arquitectura interior como elementos decorativos.
2. Calderas de baja potencia para viviendas unifamiliares o construcciones de pequeño tamaño.
3. Calderas centralizadas para edificios de viviendas.
4. Centrales térmicas que suministran calor a varios edificios, o bien a instalaciones tipo district heating o a grupos de viviendas.
En cuanto a tipos de biomasa, la variedad que podemos encontrar en el mercado abarca:
1. Pélets fabricados industrialmente.
2. Astillas generadas en el proceso de transformación de la madera, bien de origen industrial o bien procedente de tratamientos forestales, como puede ser podas, clareos o cultivos energéticos leñosos.
3. Residuos agroindustriales, entre ellos los huesos de aceituna, las cáscaras de frutos secos, de la almendra, piñas, etc..
4. Leña.
¿Qué biocombustible debo elegir?
Esta elección es fundamental en el éxito de la instalación de biomasa. Antes de decidirse por una caldera de biomasa es fundamental asegurar el suministro del biocombustible de un proveedor cercano y que éste sea el más adecuado. En este sentido se deberá comprobar el suministro a medio/largo plazo, además de una calidad alta y constante antes de su instalación, así como acordar los precios con la comercializadora dentro de ese medio-largo plazo. La elección del tipo de biomasa más adecuada también es fundamental para garantizar la eficiencia energética de la instalación térmica.
¿Cómo se almacena la biomasa?
El RITE 2007 regula el almacenamiento de biocombustibles sólidos, así como legislaciones autonómicas por Comunidad Autónoma. El almacenamiento puede llevarse a cabo dentro o fuera del edificio y debe ser de uso exclusivo para este fin; se puede realizar en superficie o bien subterráneo cuando se realiza fuera del edificio, incluso en contenedores específicos.
El tipo de almacenamiento condiciona el suministro de biomasa y su transporte al punto de consumo, es decir, si el almacenamiento es subterráneo, el transporte y sistema de suministro se realiza con un vehículo volquete o caja basculante que pueden llenar el silo a través de la trampilla de acceso. En el caso de que el silo sea en superficie, el vehículo de suministro descargará la biomasa, lanzando el combustible.
La capacidad de almacenamiento necesario dependen de la demanda anual de biomasa y el espacio disponible. En edificios nuevos, hay que disponer de una capacidad mínima para cubrir el suministro de biomasa correspondiente a dos semanas de máximo consumo, y precisan de un silo de almacenamiento en habitación distinta a la sala de calderas, desde donde se conduce el combustible hasta la caldera. También existe almacenamiento integrado con la caldera que reduce las necesidades de espacio.
El tipo de almacenamiento puede ser prefabricado o bien de obra y su elección dependerá del tipo de biomasa elegido. El almacenamiento en elementos prefabricados es adecuado para biomasa de pequeña granulometría y estandarizada como son los pélets, las astillas o los huesos de aceituna; para biomasa de tamaño y forma heterogénea en cambio, es necesario el almacenamiento en un recinto de obra nueva o bien en una estancia existente adaptada, que además deberá garantizar la ausencia de humedad para evitar que la biomasa aumente de volumen y reduzca su eficiencia como combustible.
Tipos de calderas de biomasa
Según el tipo de combustible, las calderas de biomasa se clasifican en:
1. Calderas de pélets. Hasta 40 kW de potencia, y muy eficientes. Compacta, bajo coste, pequeño tamaño y elevado rendimiento. Admite combustible de similares características garantizadas por el fabricante como requisito imprescindible.
2. Calderas de biomasa. Potencia mínima de 25 kW. Sólo admite cambio de combustible si se programa con antelación suficiente el vaciado del silo, la nueva carga y la re-programación de la caldera.
3. Caldera mixta o de multicombustible. Potencia medias de alrededor de los 200 kW y grandes. Admiten distintos combustibles, cambiando de unos a otros de forma rápida: pélets y astillas por ejemplo.
Según la tecnología utilizada, las calderas se clasifican en:
1. Calderas convencionales adaptadas a biomasa. Antiguas calderas de carbón o de gasóleo, adaptadas. Económicas pero de eficiencia menor: 75-85%. Semi-automática.
2. Calderas estándar de biomasa. Adecuadas para un tipo específico de combustible y con rendimientos hasta del 92%. Automática generalmente para la alimentación, limpieza y extracción de cenizas.
3. Calderas mixtas. Uso alternativo de dos combustibles. Coste de inversión alto ya que necesita diferente almacenamiento y alimentación de la caldera, para cada tipo de combustible. Rendimiento hasta el 92%. Totalmente automática.
3. Caldera de pélets o condensación. Pequeño tamaño. Recuperan el calor de condensación consiguiendo un ahorro del 15% en consumo de pélets consiguiendo rendimientos de hasta el 2013%. Automáticas.
Las calderas de biomasa están reguladas por el RITE y deberán reunir las exigencias determinadas por este reglamento siendo determinante en la elección de la caldera más adecuada.
Un ejemplo para tener un orden de magnitud
Si nos decidimos por la compra de una caldera de biomasa, tendremos que considerar en primer lugar el tipo y calidad del combustible, posteriormente elegiremos la caldera adecuada a dicho combustible, de alto rendimiento ( >90%, >80% según RITE) y bajas emisiones, teniendo en cuenta además el nivel de automatización de la misma, que si es alto puede suponer un mayor coste de inversión pero menor mantenimiento. También es recomendable un sistema modulante de la potencia para adecuarla a la demanda en cada momento e incluir un sistema de telecontrol por el mantenedor de los parámetros de la caldera también puede ser interesante.
Respecto del combustible es imprescindible estudiar previamente la disponibilidad del distribuidor más cercano y de la empresa instaladora autorizada, siempre con certificado de que la empresa fabricante de la caldera ha recibido el curso formativo correspondiente. También habrá que revisar el coste del sistema y las ayudas o subvenciones disponibles.
Respecto de requisitos más técnicos habrá que comprobar el cálculo adecuado de la potencia y de las necesidades del combustible. En el caso de que se pretenda realizar la sustitución de una caldera existente, se podrá tomar como base de referencia la demanda de combustible anterior así como la potencia requerida para el nuevo cálculo.
Por último se revisará las dimensiones necesarias para la instalación de la caldera, el almacenamiento y el acceso para el suministro, que suelen ser de exigencias mayores comparados con un sistema convencional. Además deberán reunir los requisitos exigibles en cuanto a seguridad, ventilación, de espacio, emisión de humos (límite de CO2, COV y partículas) y tamaño de las chimeneas, ruido y accesibilidad.
EJEMPLO. Una vivienda unifamiliar aislada y con un aislamiento medio-alto, necesitaría una potencia térmica para calefacción y agua caliente sanitaria de 17,7 kW, para una temperatura exterior de -10 ºC; de 13,0 kW, para una temperatura exterior de 0 ºC; y de 8,3 kW, para una temperatura exterior de +10 ºC (Datos obtenidos de UNE-EN 12831. Cálculo simplificado de la carga térmica total del edificio). Para la elección de la caldera, habrá que elegir la que tenga una potencia inmediatamente superior a la potencia necesaria si el valor de la potencia de la caldera elegida, no coincide exactamente con el valor de la potencia requerida.
Otros consejos útiles sobre el uso de la biomasa
La biomasa se puede utilizar para la producción de frío y de calor. Para la producción de frío habría que añadir a la caldera ciclos de absorción de calor, utilizando el agua caliente como fuente de energía térmica para la producción de frío.
Se puede combinar sistema de energía solar térmica para la producción de agua caliente sanitaria con una caldera de biomasa, y de esta manera cubrir las necesidades de calefacción y de agua caliente sanitaria de una instalación. La caldera de biomasa funcionaría como generador de calor auxiliar de las placas solares, para la producción de ACS, aspecto fundamental debido a que la energía solar no es constante. De esta manera se dispone siempre de energías renovables para cubrir la demanda de calefacción, ACS e incluso refrigeración (si la caldera de biomasa dispone de ciclo de absorción) de un edificio o vivienda unifamiliar.
La compra de suministro, es más económica en verano. Por otro lado la opción menos contaminante y por lo tanto más inteligente consiste en comprar biomasa que provenga de un suministrador cercano de la zona y elegir biomasa que no haya sido transformada en un proceso industrial.
La instalación dispone de motores que funcionan con electricidad por lo que la potencia eléctrica contratada será adecuada teniendo en cuenta esta demanda.
El mantenimiento lo debe llevar a cabo una Empresa Autorizada (RITE) y registrada en el Organismo competente de la Comunidad Autónoma.
Se puede combinar caldera preexistente convencional como elemento auxiliar de una caldera de biomasa, y así cubrir picos de demanda, reduciendo la potencia de la caldera de biomasa a instalar hasta un 60-70%.
Los depósitos de inercia pueden ser una buena opción para cubrir la demanda máxima como ayuda a la caldera de biomasa.
Fuente: RITE; Evaluación del potencial de energía de la biomasa. Estudio técnico PER 2011-2020; Guía Técnica de biomasa térmica en edificios.
Para terminar, recordaros que la biomasa como recurso natural y en función de los procesos de transformación aplicados, ofrece una serie de productos y la posibilidad de obtener diferentes tipos de energía, no solo térmica sino también eléctrica y mecánica, pero ¿Son todas realmente sostenibles? ¿De qué depende? Ya lo hemos comentado al principio, que la utilización de la biomasa está asociada a un balance neutro de emisiones, pero que no siempre es así porque intervienen otros factores que también hay que considerar. La producción eléctrica en centrales, por ejemplo, mediante combustión de biomasa requiere de sistemas complejos y caros y tiene rendimientos muy bajos (30%), por lo que en este sentido puede no ser la opción más inteligente del aprovechamiento de los beneficios de la biomasa.
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Por experiencia, en edificios existentes del sector residencial del tipo de comunidades de propietarios es compleja la adecuación técnica de la sala y es difícil disponer del espacio de almacenamiento necesario, o bien el espacio disponible actualmente para el depósito de gasoil no es válido para la biomasa. Pero en aquellos casos donde es viable, el ahorro conseguido ronda el 50%.
Soy asesor en ingeniería eléctrica de un hogar de ancianos en la Sona Rural de Costa Rica.
Tengo que reconstruir toda la instalación eléctrica y estamos interesados en todo lo que tenga que ver con ahorro energético. La zona en donde estamos es tropical y tenemos como 7 Hectarieas de árboles y en la Zona existen también algunos bosques y hay grandes cultivos de Piña y Banano.
Viendo su artículo estoy interesado en utilizar la Biomasa y en las pequeñas calderas. También conocer sobre los equipos que hacen pelets de madera.
Podría enviarme toda la información pertinente?
Si tuviéramos que definir con una sola palabra la evolución del mercado del pellet en España durante esta última campaña 2012, lo tendríamos muy claro: “consolidación”. Si analizamos la coyuntura del mercado energético en España, veremos que el pellet de madera se está consolidando como una alternativa estable y mucho más barata que los combustibles fósiles, hecho que fomenta el desarrollo de la biomasa térmica. Confiamos en el futuro del pellet como fuente de energía