Dr. Gregorio AntolDr. Gregorio Antolíín Giraldon GiraldoDirector Director ÁÁrea de Biocombustibles de CARTIFrea de Biocombustibles de CARTIF

OPORTUNIDADES DE NEGOCIO EN ELSECTOR DE LA BIOMASABurgos, 21 de Mayo de 2009

BIOMASA RESIDUOS.BIOMASA RESIDUOS.BUENAS PRBUENAS PR ÁÁCTICAS YCTICAS YOPORTUNIDADES DEOPORTUNIDADES DE

DESARROLLODESARROLLO

Biomasa: Conjunto de materiales orgánicos generados a partirde la fotosíntesis o producidos en la cadena biológica.

ETAPAS DE REVALORIZACIÓN ENERGÉTICA DE LA BIOMASARESIDUAL.

• Estudios del potencial y estado (cantidad y como se encuentra).

• Caracterización (análisis elemental e inmediato, composición y fusibilidad decenizas, PCS, PCI, etc.).

• Logística de suministro (tecnologías de recolección, empacado, trituración,secado, etc.).

• Determinación de los usos finales de los residuos biomásicos.

• Uso actual de la biomasa residual (pienso, cama, etc.).

• Demanda de energía en la zona (domestica e industrial) y tipo de energía.

• Viabilidad técnica y económica.

• Generación de calor

(calefacción y ACS)

- Consumo doméstico.

- Consumo industrial.

- Calefacción de distrito.

APLICACIONES ENERGÉTICAS DE LA BIOMASA

- Cogeneración.

-Co-combustión.

- Hibridación.

• Generación de

electricidad

• Transporte- Sustitutivo de la gasolina(bioetanol).

- Sustitutivo del gasóleo

(biodiesel).

CASOS PRÁCTICOS DE NEGOCIO ENERGÉTICO CON BIOMASA

� RED DE CALEFACCIÓN Y ACS CENTRALIZADA EN CUÉLLAR (SEGOVIA).

� PRODUCCIÓN DE ENERGÍA EN PROCESOS INDUSTRIALES.

� PELETIZADO DE RESIDUOS.

� GASIFICACIÓN DE BIOMASA RESIDUAL.

� OBTENCIÓN DE BIOETANOL.

� OBTENCIÓN DE BIODIESEL.

� CULTIVOS ENERGÉTICOS

• RED DE CALEFACCIÓN Y ACSCENTRALIZADA EN CUÉLLAR

(SEGOVIA)

RED DE CALEFACCIÓN Y ACS CENTRALIZADA EN CUÉLLAR

- Implantación de calefacción y ACS centralizado con biomasaresidual forestal.

- Utilización y revalorización de residuos forestales para afianzar elconcepto de sostenibilidad de los montes.

- Sustitución de un combustible contaminante, perecedero y foráneo(gasóleo C) por biomasa residual menos contaminante, renovable yautóctono.

� Objetivos del Proyecto.

RED DE CALEFACCIÓN Y ACS CENTRALIZADA EN CUÉLLAR

• Utilización actual.

- Instalaciones Municipales:- Pabellón polideportivo (capacidad 1.500 personas).- Centro cultural (12 salas).- Piscina cubierta (biomasa y energía solar).

- Colegio Público (600 alumnos).

- 5 Bloques de viviendas colectivas (225 inmuebles).

- 14 Viviendas unifamiliares de alto standing.

RED DE CALEFACCIÓN Y ACS CENTRALIZADA EN CUÉLLAR

• Principales Componentes.

- Caldera de 4.500.000 kcal/h (Invierno).

- Caldera de 600.000 kcal/h (Verano).

- Silo de almacenamiento de 100 m3.

- Sistema de alimentación.

- Bombas de agua de la red.

- Multiciclón depurador de humos.

- Red de distribución.

- Intercambiadores de calor.

- Equipos auxiliares de control.

RED DE CALEFACCIÓN Y ACS CENTRALIZADA EN CUÉLLAR

• Descripción de la instalación.

• APROVECHAMIENTO DE BIOMASARESIDUAL PARA PRODUCIR ENERGÍA

EN PROCESOS INDUSTRIALES

Trituradora deresiduos

Caldera debiomasa

Residuos

Calefacción

ENERGÍA

Aguacaliente

Silo dealmacenamiento

Biomasa consumida: 143 t/año

Energía sustituida por EE.RR.: 623,5 MWh/año

�� Problem Problemááticatica: Los residuos generados en la Bodega suponen un problema y un gasto ensu gestión.

� MetodologMetodologííaa: Se ha evaluado el potencial de biomasa residual y seleccionado un equipoque se adapta a las características de la biomasa y necesidades de la bodega.

�� Resultado: Resultado:

Aprovechamiento energético de biomasa residual en una bodega.

• PELETIZADO DE RESIDUOSBIOMÁSICOS

� El Plan de Fomento para el desarrollo de la biomasa como fuente de EE.RR.no se está cumpliendo por la baja rentabilidad de los proyectos.

� Puntos críticos son los costes de transporte y almacenamiento.

PELETS: ALTERNATIVA PARA REDUCIR ESTOS COSTES

� Escasa implantación en España, y en general en el Sur de Europa, mientrasen el Norte existen mercados ya desarrollados.

PELETS.PELETS.

• Biocombustible densificado, cilíndrico y estandarizado.

• Características físicas: - Diámetro: < 2,5 cm.

- Longitud: pocos cm (ideal: el doble de φ) .- Densidad real: 1.000 - 1.200 kg/m3.

- Densidad aparente: 650 kg/m3 .

• Poder Calorífico: PCI ≈ 16.750 - 18.840 kJ/kg

(4.000 - 4.500 kcal/kg).

• Uso doméstico e industrial: permite una manipulación automática.

Situación en España

- Falta conocer el producto por parte de los potenciales productores y usuarios.

- Competencia por la materia prima: (a) Falta de garantías de suministro a largo plazo. (b) Costes elevados y variables.

- Uso de otros combustibles sólidos (cáscara de almendra, cascarilla de arroz, residuosde industria piñonera, residuos de la industria aceitera, etc.), con buena calidad, elevadopoder calorífico, fácil manejo, menor precio.

- Ausencia de tecnología nacional.

- Mercado no regulado (prenorma europea).

- Malas experiencias en el pasado: algunas instalaciones tuvieron que cerrar.

- Buenas perspectivas por necesitar aumentar la participación de la biomasacomo fuente de energía (Plan de Fomento de las EE.RR. 2010 - 2020).

- Grandes cantidades de residuos de biomasa agroforestal.

- Varias iniciativas para la construir instalaciones de producir pelets.

- Centros de Investigación, OPIS y Agencias Energéticas trabajando en el tema.

- Mercados maduros en otros países europeos.

- Demanda de pèlets en España por existir estufas y calderas.

Expectativas Futuras en España

� Objetivo.

- Optimizar el proceso de producción de pelets de biomasa.

� Planta Piloto.- Gran versatilidad de materias primas.

- Elementos: trituradora, tolva, rosca de alimentación,

prensa de matriz plana y sistema de descarga de pelets.

- Producción: 200- 300 kg/h.

- Tamaño del pelet: 6 y 8 mm de diámetro.

Planta piloto de peletización

RodillosRosca

PLANTA PILOTO DE PELETIZACIÓN

�� TAMIZADO: Reaprovechamiento de finos en el proceso .TAMIZADO: Reaprovechamiento de finos en el proceso .

��ENFRIADO.ENFRIADO.

�� EMPAQUETADO: EMPAQUETADO:

Sacos de 15 Kg.Sacos de 15 Kg. Sacos de hasta 30 Kg. Sacos de hasta 30 Kg.

Big bags de hasta 1.200 Kg. Big bags de hasta 1.200 Kg.

Planta de pelets

PLANTAS DE PELETS EN ESPAÑA

CMLETA

• GASIFICACIÓN DE BIOMASA RESIDUAL(SYNGAS)

Gasificación de biomasa residual

Determinación de las condiciones de operación en lecho fluidizadoburbujeante, para la obtención de gas combustible.

Gasificación: Planta de Guascor de Vitoria

450 kWe-800 kWe

• OBTENCIÓN DE BIOETANOL

Obtención de bioetanol

� Desarrollo y optimización del proceso a escala laboratorio, piloto e industrial.Determinación de parámetros de operación.

� Caracterización del producto.

� Selección de cepas de levaduras, materias primas, etc.

� Asesoramiento técnico en la construcción de plantas.

Remolacha

PatacaPatata

Trigo

Yacón

Sorgo

Maíz

Caña de azúcar

BIOETANOL: MATERIAS PRIMAS

• Producción de ETBE:

• ETBE: 45% Bioetanol – 55% Isobutileno.

• Aditivo de las gasolinas (2 - 15%):

- Mejora el índice de octano.

- Oxigena el carburante.

• Requerido etanol al 99,98%.

• Motores no modificados.

• Mezcla directa con gasolinas y gasóleos:

• Blending directo con gasolina: máx. permitido 5,0% (Directiva2003/17/CE).

• Aumento en la volatilidad de la gasolina.

• Requerido etanol al 99,98%.

• Bioetanol como combustible único.

• Requerido etanol al 96,0% (azeótropo).

APLICACIONES DEL BIOETANOL COMO COMBUSTIBLE:

• OBTENCIÓN DE BIODIESEL(CAVITACIÓN)

Obtención de biodiesel

� Estudio del proceso a nivel de laboratorio. Determinación de parámetros deoperación.

� Utilización de etanol en vez de metanol (Pyto. de Desarrollo Sostenible).

� Caracterización del producto.

� Asesoramiento técnico en la construcción de plantas.

BIODIÉSEL

• Tradicionales: - Colza. - Palmiste. - Palma.

- Girasol. - Cacahuete. - Soja.

- Coco.

• Novedosos: - Orujo.

- Cardo (Cyanara cardunclus).- Jartropha.

- Higuereta.

- Biomasa lignocelulósica.

MATERIAS PRIMAS:

PLANTAS PRODUCTORAS DE BIOCARBURANTES ENESPAÑA

CONSUMO Y PRODUCCIÓN DE BIOCARBURANTES

Consumo de biocarburantes yprevisiones (ktep) (Fuente: IDEA).

Producción de biocarburantes yprevisiones (ktep) (Fuente: IDEA).

• CULTIVOS ENERGÉTICOS

CULTIVOS ENERGCULTIVOS ENERGÉÉTICOS.TICOS.

• Cultivos de crecimiento rápido destinadas a la obtención deenergía o como materia prima para obtener otros combustibles.

• Cultivos productores de biomasa lignocelulósica.

• Cultivos destinados a producir biocarburantes:

� En estado líquido:

- Aceites vegetales o biodiesel.

- Alcoholes obtenidos por destilación.

� Cultivos de semillas oleaginosas: Para obtener aceitesvegetales.

� Los residuos del cultivo pueden utilizarse como biomasaresidual lignocelulósica.

CULTIVOS PRODUCTORES DE BIOMASA LIGNOCELULCULTIVOS PRODUCTORES DE BIOMASA LIGNOCELULÓÓSICA:SICA:

• Especies leñosas cultivadas en tiempos de rotación cortos:- Chopo.- Eucalipto.- Sauce.- Paulonia.

• Especies herbáceas:- Cardo.- Switchgrass sp.- Miscanthus sp.

CULTIVOS DESTINADOS A PRODUCIR BIOCARBURANTES: CULTIVOS DESTINADOS A PRODUCIR BIOCARBURANTES:

● Especies para biodiesel: - Colza. - Soja. - Girasol. - Cacahuete.

• Especies para bioetanol: - Trigo. - Remolacha. - Patata. - Maiz.

CONDICIONES PARA LOS CULTIVOS ENERGCONDICIONES PARA LOS CULTIVOS ENERGÉÉTICOS.TICOS.

• No requieran condiciones especiales de suelo o climáticas.

• Que se acomode a las características del suelo y condicionesdel lugar, aportando la mayor rentabilidad económica yenergética.

• Interesa conseguir alto rendimiento en la transformaciónenergética y alta producción.

• Conflicto reciente: cultivos alimentación vs cultivos energía.Solucionado con los biocarburantes de 2ª generación.

0,062 €/kWhGas Propano

0,078 €/kWhGasoil

De 0 a 0,030 €/kWh

0,045€/kWh

Biomasa

Gas natural

Precio de combustibles

Calderas de biomasa: calefacción y ACS

CALDERAS DE BIOMASA Y PELETS

Sistema compactosolar-biomasa

Con motor Stirling paraproducir electricidad

Caldera decondensación

DIVERSOS SISTEMAS DE ALIMENTACIÓN

GRACIAS POR SU ATENCIÓN