Trabajo Fin de Grado -...

Grado en Arquitectura Técnica

Trabajo Fin de Grado

Autor:

Alejandro Coves Vives

Tutor/es:

Ada Garcia-Quismondo Cartes

Julio 2014

JUSTIFICACIÓN Y OBJETIVOS

1

DELIMITACIÓN, UBICACIÓN Y JUSTIFICACIÓN DE LA

INVESTIGACIÓN

El proyecto consiste en la realización de un estudio de implantación de una planta de

microcogeneración que funcione con biomasa como la de los residuos de la poda de palmeras

de Elche, en el Instituto I.E.S. La Torreta, y extrapolar los resultados a los demás centros,

para comprobar su viabilidad económica.

Dicho proyecto está enfocado en dar salida a los residuos verdes de la biomasa

procedente de la poda de palmeras. Se centrará únicamente en los desperdicios de los

distintos tipos de palmeras, desperdicios como la palma, las tábalas y los dátiles de los

distintos tipos de palmeras como la Palmera Datilera, de nombre científico “Phoenix

Dactylifera”, que actualmente ocupa el mayor volumen de palmeras de Elche, la Palmera

Canaria (Phoenix Canariensis) y la Palmera Washingtonia (Washingtonia Filifera).

El problema reside en que actualmente se recogen más de 1.000 toneladas al año de

residuo procedente de la poda de palmeras. Estos residuos no se están aprovechando para

nada y actualmente se están depositando en un vivero en la pedanía de las Bayas. Por lo

tanto, y dado que los centros docentes suelen utilizar un sistema de calefacción basado en la

quema de gasóleo C para producir energía térmica para calefacción, se busca con este

proyecto sustituir este sistema por uno de microcogeneración que utilice los residuos de

biomasa siendo doblemente eficiente, generando calor y también electricidad para repercutir

en un ahorro económico para el centro público y propicie un bienestar medioambiental al

utilizar energías renovables tales como la biomasa.

AGRADECIMIENTOS

2

AGRADECIMIENTOS

Me gustaría agradecer al Instituto de Secundaria Obligatoria “I.E.S. La Torreta” por

el trato y la amabilidad recibida, además de facilitar los datos del centro para la

investigación y permitir la toma de datos y fotos por todo el centro. En especial gracias al

profesor Pascual Torres, antiguo profesor que me enseñó Física de Bachillerato, que

también es el administrador de las cuentas del centro, por la atención personalizada y

acompañarme personalmente en la toma de datos de manera desinteresada además de por

su atención y mostrar interés por el proyecto objeto.

DEDICATORIAS

3

DEDICATORIAS

Me gustaría dedicar este proyecto sobre todo a mis padres, que me han apoyado en

todo durante mi vida y durante mi formación.

A mis abuelos maternos, que han sabido educarme y apoyarme desde pequeño,

mientras mis padres trabajaban, y me han conferido juicio y capacidad para seguir

adelante, otorgándome, además, durante la realización del grado de apoyo y lugar de

concentración.

A mi tía María Jose, por estar pendiente de mí desde que era pequeño y ayudarme en

todo lo que ha podido en mi formación profesional, que ha seguido sus pasos.

A Dña. Ada García-Quismondo Cartes, por aceptar ser mí tutora y guiarme durante

la realización del proyecto de manera ejemplar.

A mis profesores y a todos los que contribuyeron con mi formación, por

enriquecerme con sus conocimientos y experiencias.

1. INDICES 1.1. Índice de contenido

4

1. ÍNDICES

1.1. Índice de contenido

DELIMITACIÓN, UBICACIÓN Y JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN ....................................................... 1

AGRADECIMIENTOS .................................................................................................................................. 2

DEDICATORIAS .......................................................................................................................................... 3

1. ÍNDICES ........................................................................................................................................... 4

1.1. ÍNDICE DE CONTENIDO ................................................................................................................................ 4

1.2. ÍNDICE DE TABLAS ...................................................................................................................................... 7

1.3. ÍNDICE DE FIGURAS..................................................................................................................................... 8

1.4. ÍNDICE DE ABREVIATURAS .......................................................................................................................... 11

2. INTRODUCCIÓN ............................................................................................................................. 12

3. OBJETIVOS ..................................................................................................................................... 14

4. METODOLOGÍA.............................................................................................................................. 15

5. MARCO TEÓRICO ........................................................................................................................... 17

5.1. RESEÑA HISTÓRICA DE LA COGENERACIÓN ..................................................................................................... 17

5.2. DEFINICIÓN DE LA COGENERACIÓN .............................................................................................................. 20

5.3. MICROCOGENERACIÓN ............................................................................................................................. 22

5.3.1. Definición ................................................................................................................................. 22

5.3.2. Breve descripción tecnológica ................................................................................................. 24

5.3.3. Tipos de tecnología de microcogeneración ............................................................................. 25

5.3.3.1. Motor alternativo de combustión interna (MACI) .......................................................................... 26

5.3.3.2. Microturbina de gas ........................................................................................................................ 28

5.3.3.3. Ciclo de Rankine Orgánico (ORC) .................................................................................................... 30

5.3.3.4. Motor Stirling .................................................................................................................................. 32

5.3.3.5. Pila de combustible ......................................................................................................................... 33

5.4. BIOMASA ............................................................................................................................................... 35

5.4.1. Definición ................................................................................................................................. 35

5.4.2. Tipo de biomasa utilizada ........................................................................................................ 35

5.4.3. Transformación de la biomasa para su uso ............................................................................. 36

5.5. LA PALMERA EN ELCHE ............................................................................................................................. 37

5.5.1. Descripción general de la palmera datilera ............................................................................. 37

5.5.2. Tipos de palmeras en Elche ...................................................................................................... 37

5.5.3. Caracterización de subproductos a utilizar .............................................................................. 38

5.5.4. Cantidad de subproductos obtenidos de las palmeras de Elche .............................................. 39


5

5.5.5. Datos y cálculos energéticos de la palmera datilera ............................................................... 40

5.6. LEGISLACIÓN APLICABLE A LA MICROCOGENERACIÓN ....................................................................................... 41

5.6.1. Producción de energía eléctrica en régimen especial .............................................................. 42

5.6.2. Conexión a la red de instalaciones de producción de energía eléctrica ................................... 43

5.6.3. Código técnico de la edificación (CTE) ..................................................................................... 44

5.6.4. Marco europeo. Impulso de renovables .................................................................................. 44

6. SITUACIÓN ACTUAL DEL I.E.S. LA TORRETA ................................................................................... 46

6.1. LOCALIZACIÓN DEL CENTRO ....................................................................................................................... 46

6.2. INFORMACIÓN SOBRE EL CENTRO ................................................................................................................ 46

6.3. INFORMACIÓN SOBRE LAS CALDERAS Y LA SALA DE CALDERAS ............................................................................ 48

6.4. INFORMACIÓN SOBRE EL TIPO DE INSTALACIÓN Y LOS ELEMENTOS QUE LA COMPONEN ........................................... 51

6.4.1. Tipos de radiadores y categorización ...................................................................................... 52

6.4.2. Aire acondicionado con bomba de calor .................................................................................. 53

6.4.3. Localización de los elementos .................................................................................................. 55

6.5. CONSUMO HISTÓRICO Y ACTUAL EN ELECTRICIDAD Y COMBUSTIBLE .................................................................... 58

7. CASO PRÁCTICO. IMPLANTACIÓN DE PLANTA DE MICROCOGENERACIÓN CON BIOMASA ............ 61

7.1. ANÁLISIS DE DEMANDA DE COMBUSTIBLE Y ELECTRICIDAD ................................................................................ 61

7.2. CÁLCULO DE LA POTENCIA NECESARIA DE LA CALDERA DE MICROCOGENERACIÓN .................................................. 63

7.3. CANTIDAD DE KG. DE PELLETS DE PALMERA NECESARIOS .................................................................................. 63

7.4. DESCRIPCIÓN DE LA SOLUCIÓN ................................................................................................................... 64

7.4.1. Modelo de explotación de la instalación ................................................................................. 64

7.4.2. Elección de tipo de caldera de microcogeneración .................................................................. 64

7.4.2.1. Características ................................................................................................................................. 65

7.4.3. Descripción de la instalación de microcogeneración ............................................................... 65

7.4.3.1. Contenedor del sistema .................................................................................................................. 67

7.4.3.2. Cámara de gasificación ................................................................................................................... 67

7.4.3.3. Intercambiador de calor.................................................................................................................. 70

7.4.3.4. Filtros .............................................................................................................................................. 71

7.4.3.5. Sistema de control .......................................................................................................................... 72

7.4.3.6. Motor/generador ............................................................................................................................ 73

7.4.3.7. Antorcha ......................................................................................................................................... 73

7.4.3.8. Sistema de evacuación de gases ..................................................................................................... 74

7.4.3.9. Operación y mantenimiento ........................................................................................................... 74

7.4.4. Emplazamiento del sistema de microcogeneración ................................................................ 75

7.4.4.1. Descripción como zona de riesgo de incendio ................................................................................ 75

7.4.5. Instalación eléctrica ................................................................................................................. 76

7.4.5.1. Descripción de la instalación eléctrica ............................................................................................ 77

7.4.6. Coste aproximado de la instalación de la caldera de microcogeneración de biomasa ........... 77


6

7.4.7. Amortización de la caldera ...................................................................................................... 78

7.4.7.1. Coste aproximado que supone el combustible de biomasa ........................................................... 78

7.4.7.2. Cálculo de costes y beneficios y amortización de la instalación ..................................................... 80

7.5. CÁLCULO APROXIMADO DE LA CANTIDAD DE CENTROS EDUCATIVOS QUE PODRÍAN UTILIZAR ESTOS RESIDUOS DE BIOMASA

..................................................................................................................................................................... 85

7.5.1. Primer Supuesto: Cálculo suponiendo que todos los centros son idénticos al “IES La Torreta”

estudiado ................................................................................................................................................. 85

7.5.2. Segundo Supuesto. Cálculo suponiendo que la energía, gastos e ingresos son proporcionales

al número de alumnos del centro ............................................................................................................ 88

8. CONCLUSIONES Y TRABAJOS FUTUROS ......................................................................................... 96

9. GLOSARIO DE TÉRMINOS ............................................................................................................... 99

10. BIBLIOGRAFÍA DE FIGURAS .......................................................................................................... 102

11. BIBLIOGRAFÍA .............................................................................................................................. 107

11.1. NORMATIVA ....................................................................................................................................... 107

11.1.1. Estatal ................................................................................................................................ 107

11.1.2. Europea .............................................................................................................................. 108

11.2. PÁGINAS WEB .................................................................................................................................... 108

11.3. LIBROS, PROYECTOS, DOCUMENTOS Y ARTÍCULOS CIENTÍFICOS ...................................................................... 110

1. INDICES 1.2. Índice de tablas

7

1.2. Índice de tablas

TABLA 1. CLASIFICACIÓN DE LAS PILAS DE COMBUSTIBLE. INFORMACIÓN OBTENIDA DE (ENERPYME RENOVABLES) ................... 33

TABLA 2. CANTIDAD DE SUBPRODUCTOS PROCEDENTES DE LA PODA DE PALMERAS DE ELCHE. ELABORACIÓN PROPIA. ............. 39

TABLA 3. PCS GENERAL DE SUBPRODUCTOS DE LA PALMERA. ELABORACIÓN PROPIA. ......................................................... 40

TABLA 4. CARACTERÍSTICAS DE LAS CALDERAS. ELABORACIÓN PROPIA. ............................................................................ 49

TABLA 5. CONSUMO ACTUAL DE ELECTRICIDAD Y COMBUSTIBLE. DATOS FACILITADOS POR EL CENTRO I.E.S. LA TORRETA.

ELABORACIÓN PROPIA. .................................................................................................................................. 58

TABLA 6. CONSUMO HISTÓRICO DE ELECTRICIDAD Y COMBUSTIBLE. DATOS FACILITADOS POR EL CENTRO I.E.S. LA TORRETA.

ELABORACIÓN PROPIA. .................................................................................................................................. 59

TABLA 7. CARACTERÍSTICAS DE LA INSTALACIÓN BIOMAX 25. ELABORACIÓN PROPIA. INFORMACIÓN OBTENIDA DE

(HUANGHENGDONG-2011) (HAMMONS, T. J.-2011) .................................................................................... 65

TABLA 8. COSTES ANUALES DE FABRICACIÓN Y CONSUMO DE LOS PÉLLETS DE BIOMASA. ELABORACIÓN PROPIA ....................... 79

TABLA 9. ENERGÍA TÉRMICA NECESARIA EN LA NUEVA INSTALACIÓN Y ENERGÍA ELÉCTRICA QUE SE PODRÍA GENERAR. ELABORACIÓN

PROPIA. ...................................................................................................................................................... 80

TABLA 10. AHORRO ANUAL CON LA NUEVA INSTALACIÓN Y COSTE A AMORTIZAR. ELABORACIÓN PROPIA................................ 80

TABLA 11. CÁLCULO DEL AHORRO ANUAL EN EL SUPUESTO DE CAMBIAR EL USO DE A.C. PARA CALEFACCIÓN POR NUEVOS

RADIADORES. ELABORACIÓN PROPIA................................................................................................................. 82

TABLA 12. CÁLCULO DEL AHORRO ANUAL QUE SUPONDRÍA PARA EL AYUNTAMIENTO EL USO Y LA FABRICACIÓN DE PÉLLETS DE

BIOMASA A PARTIR DE LOS RESIDUOS DE PODA DE LAS PALMERAS DE ELCHE. ELABORACIÓN PROPIA. .............................. 85

TABLA 13. RELACIÓN DE CENTROS PÚBLICOS DE ELCHE CON SU CONSUMO, GASTO, AHORRO Y COSTES. ELABORACIÓN PROPIA. . 91

TABLA 14. RELACIÓN DE CENTROS PÚBLICOS DE ELCHE CON SU CONSUMO, GASTO, AHORRO Y COSTES. SOLO CENTROS CON

POSIBILIDAD DE OBTENER BENEFICIOS CON EL SISTEMA DE MICROCOGENERACIÓN. ELABORACIÓN PROPIA. ...................... 94

1. INDICES 1.3. Índice de figuras

8

1.3. Índice de figuras

FIGURA 1. SISTEMA CONVENCIONAL. 20

FIGURA 2. SISTEMA COGENERACIÓN. 21

FIGURA 3. EQUIPO DE MICROCOGENERACIÓN A GAS DEL CATÁLOGO DE SENERTEC/DARCHS 22

FIGURA 4. CICLO DE CABECERA Y CICLO DE COLA. 24

FIGURA 5. TIPOS DE TECNOLOGÍAS APLICABLES A LA MICROCOGENERACIÓN CON BIOMASA. 25

FIGURA 6. EJEMPLO DE UNIDAD COMERCIAL DE BIOMASA SÓLIDA MÁS GASIFICADOR DE LA CASA COMERCIAL "COMMUNITY POWER

CORPORATION", EN CONCRETO LA BIOMAX 100. 26

FIGURA 7. EJEMPLO DE UNIDAD COMERCIAL DE BIOMASA SÓLIDA MÁS GASIFICADOR DE LA CASA COMERCIAL "COMMUNITY POWER

CORPORATION", EN CONCRETO LA BIOMAX 50. CONTIENE TRITURADORA Y BRIQUETIZADORA ADEMÁS DEL GASIFICADOR.

POTENCIA DE 50 KWE. 27

FIGURA 8. EJEMPLO DE MICROTURBINA DE GAS DE CICLO SIMPLE. 29

FIGURA 9. EJEMPLO DE MICROTURBINA DE GAS DE CICLO COMBINADO. 29

FIGURA 10. GRÁFICO DE FUNCIONAMIENTO DEL CICLO DE RANKINE ORGÁNICO. 30

FIGURA 11. IMAGEN DE LA UNIDAD COMERCIAL ENEF TECHG, MODULE ENEFCOGEN 31

FIGURA 12. GRÁFICOS DEL FUNCIONAMIENTO DEL MOTOR STIRLING. 32

FIGURA 13. ESQUEMA DE FUNCIONAMIENTO DE UNA PILA DE COMBUSTIBLE DE HIDRÓGENO Y OXÍGENO. 34

FIGURA 14. BALANCE NEUTRO EN LAS EMISIONES DE CO2 DE LA BIOMASA 35

FIGURA 15. PROCEDENCIA DE LA BIOMASA 35

FIGURA 16. PALMERA DATILERA 37

FIGURA 17. PALMERA CANARIA 37

FIGURA 18. PALMERA WASHINGTONIA 37

FIGURA 19. PARTES DE LA PALMERA APROVECHABLES PARA BIOMASA 38

FIGURA 20. CANTIDAD DE RESIDUOS DE PALMERAS ANUALES. ELABORACIÓN PROPIA. 39

FIGURA 21. UBICACIÓN DEL I.E.S. LA TORRETA EN ELCHE. 46

FIGURA 22. FOTOGRAFÍA HISTÓRICA DE LA TORRETA Y SU HUERTO DE PRINCIPIOS DEL SIGLO XX 47

FIGURA 23. FOTOGRAFÍA AÉREA DEL I.E.S. LA TORRETA 48

FIGURA 24. CALDERA DERECHA. UTILIZADA PARA CALEFACCIÓN 49

FIGURA 25. CALDERA CENTRAL. UTILIZADA PARA CALEFACCIÓN. 49

FIGURA 26. CALDERA IZQUIERDA. UTILIZADA PARA ACS 49

FIGURA 27. PLANO DEL I.E.S. LA TORRETA CON LA UBICACIÓN DE LA SALA DE CALDERAS MARCADA. 50

FIGURA 28. ESTADO DE LA TUBERÍA DE CALEFACCIÓN 51

FIGURA 29. SALA DE CALDERAS VISTA DESDE EL EXTERIOR 51

FIGURA 30. DETALLE RADIADOR TIPO 3 52



FIGURA 33. RADIADOR TIPO 1 52


9



FIGURA 36. SALÓN DE ACTOS. CONDENSADOR Y COMPRESOR EXTERIOR. 54

FIGURA 37. TALLER DE ESTÉTICA. CONDENSADOR Y COMPRESOR EXTERIOR. 54

FIGURA 38. CANTINA. SE PUEDEN OBSERVAR TAMBIÉN LOS SISTEMAS CONDENSADORES Y COMPRESORES EXTERIORES DE LOS

SISTEMAS DE AIRE ACONDICIONADO 54

FIGURA 39. AULAS PREFABRICADAS. SE PUEDE OBSERVAR LOS CONDENSADORES Y COMPRESORES EXTERIORES DE LOS SISTEMAS DE

AIRE ACONDICIONADO PARTIDO TIPO SPLIT CON BOMBA DE CALOR 54

FIGURA 40. TIPO DE AIRE ACONDICIONADO 55

FIGURA 41. TIPOS DE RADIADORES 55

FIGURA 42. LOCALIZACIÓN DE ELEMENTOS EN PABELLÓN 1 55

FIGURA 43. LOCALIZACIÓN DE ELEMENTOS EN SALÓN DE ACTOS Y PABELLÓN 0 55

FIGURA 44. LOCALIZACIÓN DE ELEMENTOS EN TALLERES 56

FIGURA 45. LOCALIZACIÓN DE ELEMENTOS EN TALLERES Y GIMNASIO 56



FIGURA 48. LOCALIZACIÓN DE ELEMENTOS EN AULAS PREFABRICADAS 57

FIGURA 49. LOCALIZACIÓN DE ELEMENTOS EN TORRE 57

FIGURA 50. EVOLUCIÓN DEL GASTO EN ELECTRICIDAD. ELABORACIÓN PROPIA. 59

FIGURA 51. EVOLUCIÓN DEL GASTO EN GASÓLEO C PARA CALEFACCIÓN. ELABORACIÓN PROPIA. 60

FIGURA 52. DEMANDA ELÉCTRICA EN 2013. ELABORACIÓN PROPIA. 61

FIGURA 53. LITROS SUMINISTRADOS DE GASÓLEO C. ELABORACIÓN PROPIA. 62

FIGURA 54. EVOLUCIÓN DE LA ENERGÍA CONSUMIDA PARA CALEFACCIÓN. ELABORACIÓN PROPIA. 62

FIGURA 55. IMAGEN DEL SISTEMA BIOMAX 25. DICHO SISTEMA SE ENCUENTRA EN UN CONTENEDOR METÁLICO. 64

FIGURA 56. ESQUEMA DEL FUNCIONAMIENTO GENERAL DEL SISTEMA DE MICROCOGENERACIÓN BIOMAX 25. 65

FIGURA 57. FOTOGRAFÍA DE LA INSTALACIÓN BIOMAX 25. 66

FIGURA 58. CONTENEDOR DEL SISTEMA BIOMAX 25. 67

FIGURA 59. ESQUEMA DE LAS ZONAS DEL GASIFICADOR. 68

FIGURA 60. PARTE INFERIOR DEL GASIFICADOR DE LA INSTALACIÓN BIOMAX 25, SUBSISTEMA DE REJILLA. 68

FIGURA 61. GASIFICADOR DE LA UNIDAD DE MICROCOGENERACIÓN BIOMAX 25. 68

FIGURA 62. CÁMARA DE GASIFICACIÓN DEL SISTEMA BIOMAX 25. 69

FIGURA 63. INTERCAMBIADOR DE CALOR. 70

FIGURA 64. FILTROS DEL SISTEMA. 71

FIGURA 65. PARTES DEL SISTEMA DE CONTROL DE LA INSTALACIÓN BIOMAX 25. 72

FIGURA 66. MOTOR/GENERADOR DEL SISTEMA BIOMAX 25. 73

FIGURA 67. ANTORCHA DEL SISTEMA BIOMAX 25. 73

FIGURA 68. LOCALIZACIÓN DE LA INSTALACIÓN DE MICROCOGENERACIÓN. 75

FIGURA 69. PELLETIZADORA MODELO PS-Y2-300 DE LA CASA COMERCIAL PELLETSOLUCION 78


10

FIGURA 70. GRÁFICA DEL PERIODO DE AMORTIZACIÓN DE LA INSTALACIÓN DE MICROCOGENERACIÓN. ELABORACIÓN PROPIA. 81

FIGURA 71. CANTIDADES DE ENERGÍA OBTENIDAS PARA EL SUPUESTO DE INSTALACIÓN DE NUEVOS RADIADORES EN LUGAR DE

UTILIZAR EL AC PARA CALEFACCIÓN. ELABORACIÓN PROPIA. 83

FIGURA 72. GRÁFICO DE CANTIDADES DE AHORRO Y COSTES ANUALES PARA EL SUPUESTO DE INSTALACIÓN DE NUEVOS

RADIADORES EN LUGAR DE UTILIZAR EL AC PARA CALEFACCIÓN. ELABORACIÓN PROPIA 84

FIGURA 73. GRÁFICA DE AHORRO ANUAL DEL AYUNTAMIENTO EN CASO DE FABRICAR, UTILIZAR Y VENDER PÉLLETS DE BIOMASA

PROCEDENTES DE LA PODA DE PALMERAS DE ELCHE. ELABORACIÓN PROPIA. 86

FIGURA 74. GRÁFICA DEL PERIODO DE AMORTIZACIÓN DE LAS INSTALACIONES DE MICROCOGENERACIÓN EN TODOS LOS CENTROS

DOCENTES PÚBLICOS DE ELCHE MÁS LA VENTA DE LOS PÉLLETS DE BIOMASA NO UTILIZADOS. ELABORACIÓN PROPIA. 87

FIGURA 75. GRÁFICA DE AHORRO ANUAL DEL AYUNTAMIENTO EN CASO DE FABRICAR, UTILIZAR Y VENDER PÉLLETS DE BIOMASA

PROCEDENTES DE LA PODA DE PALMERAS DE ELCHE EXTRAPOLANDO ALUMNOS. ELABORACIÓN PROPIA 94

FIGURA 76. GRÁFICA DEL PERIODO DE AMORTIZACIÓN DE LAS INSTALACIONES DE MICROCOGENERACIÓN EN TODOS LOS CENTROS

DOCENTES PÚBLICOS DE ELCHE EXTRAPOLANDO EL NÚMERO DE ALUMNOS MÁS LA VENTA DE LOS PÉLLETS DE BIOMASA NO

UTILIZADOS. ELABORACIÓN PROPIA. 95

1. INDICES 1.1. Índice de abreviaturas

11

1.4. Índice de abreviaturas

η Rendimiento

A.C. Aire acondicionado

ACS Agua caliente sanitaria

AEP Ahorro de energía primaria

CGP Caja general de protección

CNMC Comisión Nacional de los Mercados y la Competencia

CO2 Dióxido de carbono

CTE Código Técnico de la Edificación

GWh Gigawatio hora

H2 Hidrógeno

IDAE Instituto para la Diversificación de Ahorro y Energía

IES Instituto de secundaria obligatoria

kWe Kilowatio eléctrico

kWh Kilowatio hora

LAN Red de área local (Local area network)

MACI Motor alternativo de combustión interna

MEC Motor de encendido por compresión

MEP Motor de encendido provocado

MW Megawatios

O2 Oxígeno

ORC Ciclo de rankine orgánico

PAC Controlador automático programable

PC Poder calorífico

PCI Poder calorífico inferior

PCS Poder calorífico superior

2. INTRODUCCIÓN

12

2. INTRODUCCIÓN

Hoy en día, se toma muy en consideración la utilización de energía limpia debido a las

bondades que ésta conlleva con el medio ambiente y en general su uso, en lugar de las

energías fósiles, conlleva beneficios tanto a nivel ambiental como fiscal, sin embargo los

beneficios económicos no siempre son tan evidentes, dado que en muchos casos los periodos

de amortización son difíciles de calcular debido a la inestabilidad de las políticas fiscales en

materia de energías renovables.

La importancia del empleo de energías renovables y el intento de concienciación de la

gente de que el uso de estas energías es importante para un futuro limpio, un fututo donde

nuestras generaciones venideras puedan vivir limpiamente, es tal, que actualmente se ofertan

y conceden ayudas para el empleo de estas energías, como el programa PIVE “Programa de

Incentivos al Vehículo Eficiente”, el programa “Biomcasa II”, el “Plan Movele. Estrategia

Integral de Impulso al Vehículo Eléctrico en España”, el “Programa de ayudas para la

Promoción del uso de Lámparas de Alta Eficiencia Energética” y las “Ayudas a Proyectos

Estratégicos de Inversión en Ahorro y Eficiencia Energética”, todos ellos financiados por el

IDAE (Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía).

Este trabajo tiene cabida dentro de esta idea, ya que trata sobre el aprovechamiento

energético de subproductos de la poda de palmeras de Elche, obtenidos en grandes

cantidades y que no se aprovechan ni se valorizan, con el fin de utilizarlos para solventar las

necesidades de combustible de centros educativos de la manera en que más se aproveche su

energía, es decir mediante plantas de microcogeneración para solventar todas las necesidades

caloríficas del centro en cuestión y suplir una parte de las eléctricas.

Este proyecto empieza con la búsqueda del tema a desarrollar para el proyecto. Dicha

elección se eligió entre varias opciones de líneas de trabajo futuro de proyecto de máster que

realicé. La decisión final resulto en un Estudio de Viabilidad de la implantación de una

central de microcogeneración de biomasa procedente de la poda de palmeras de Elche en el

instituto I.E.S. La Torreta, además del cálculo de la cantidad de institutos/colegios/centros

de enseñanza que podrían ver solventada sus necesidades energéticas y parte de sus

necesidades eléctricas siendo este tema el elegido por conocimiento sobre la biomasa, sobre

las palmeras de Elche, por trato con el instituto y la posibilidad de conseguir los datos para

la realización del proyecto.

2. INTRODUCCIÓN

13

También fue necesario la notificación al instituto del proyecto que se iba a realizar y

si existía la posibilidad de obtener los datos necesarios de ellos. Se hizo una toma de contacto

con la directora, a quien le pareció bien la propuesta y que remitió a la persona que controlaba

el presupuesto del instituto, que resultó ser un antiguo profesor de física. Gracias a este

profesor, se pudo obtener los datos necesarios en varias visitas, como los costes que se

produjeron de electricidad y calefacción desde el año 2005 al año 2013, los planos del

instituto, general y por aulas, siendo dichos planos más bien una especie de croquis que se

realizaron a mano hace muchos años, y las características de las 3 calderas del cuarto de

calderas. Se realizó también un reportaje fotográfico para ver el estado de las tuberías de

calefacción, los distintos tipos de radiadores que había y los tipos de aire acondicionado.

Este proyecto tiene varias partes diferenciadas, ya que toca diversos temas de

eficiencia energética, como puede ser el uso de energía de biomasa y la utilización de

microcogeneración. La primera de ellas puede considerarse como energía renovable, ya que

como se verá en el proyecto, tiene un balance neutro en las emisiones de CO2 a la atmosfera.

La microcogeneración por su parte, englobada dentro del grupo de cogeneración, pero

estando está a menor escala, tiene su cabida en la parte de eficiencia energética en cuanto

consigue sacar una doble vertiente de energía, eléctrica y calorífica, de manera eficiente.

Uniendo estos dos tipos de conceptos, mediante la microcogeneración por biomasa, se

consigue una energía limpia, eficiente y respetable con el medio ambiente.

La primera parte del proyecto estará centrada en definir los conceptos, comentar la

legislación relacionada, calcular la cantidad de combustible de biomasa que podría disponer

el Ayuntamiento y su energía y ver la situación del centro I.E.S. La Torreta a realizar el

Estudio de Viabilidad. La segunda parte por lo tanto será el supuesto práctico del centro

docente público de secundaria para comprobar la viabilidad de la implantación del sistema

de microcogeneración por biomasa, viendo el periodo estimado de amortización y realizando

una extrapolación en un supuesto ideal en que todos los centros públicos de Elche utilizaran

este tipo de maquinaría y tuvieran la misma necesidad energética.

La finalidad de este proyecto será por lo tanto dar una posible solución a la

problemática del nulo aprovechamiento de residuos energéticos dándoles salida en centros

públicos para obtener un ahorro para el Ayuntamiento y dar un bienestar social asociado a

la ciudad al utilizar energías renovables y eficientes energéticamente que favorecen al

medioambiente.

3. OBJETIVOS

14

3. OBJETIVOS

El estudio que se presenta tiene como meta proporcionar al Ayuntamiento una opción

para acabar con la problemática de los residuos de la poda de las palmeras a la vez que se

proporciona un beneficio medioambiental al municipio y un beneficio económico al

Ayuntamiento, y por lo tanto, a todos los ciudadanos de Elche mediante la implantación de

una tecnología relativamente moderna como la microcogeneración por biomasa. Los

objetivos concretos serán los siguientes:

OBJETIVO GENERAL:

Estudiar la viabilidad de utilizar los residuos de la poda de palmeras, ahora

inútiles e inaprovechados, para ahorrar los costes de energía que tiene que

emplear el Ayuntamiento en mantener a los centros educativos de Elche.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS:

Estudiar las necesidades de un centro educativo de Elche (en este caso el

Instituto de Educación Secundaria La Torreta).

Determinar la instalación de microcogeneración adecuada a las necesidades del

centro.

Analizar los posibles resultados de la implantación de este sistema en cuanto a

consumos y ahorro energético.

Extrapolar los resultados para ver el posible ahorro económico y

medioambiental que supondría para el municipio implantar esta medida

4. METODOLOGÍA

15

4. METODOLOGÍA

Para la redacción de este proyecto se han seguido las siguientes pautas de trabajo:

Definir los términos necesarios para el entendimiento del proyecto relacionados con

la cogeneración, microcogeneración y biomasa y categorizar los tipos de tecnología

de aprovechamiento de energía. Para ello se ha realizado una búsqueda bibliográfica,

en libros de la biblioteca general de la Universidad de Alicante relacionados con la

temática tales como “Cogeneración. Aspectos termodinámicos, tecnológicos y

económicos”, “Cogeneración. Diseño, Operación y Mantenimiento de plantas”,

“Régimen jurídico de las energías renovables y la cogeneración eléctrica”,

“Biomasa. Caracterización de un recurso energético”, “El Palmeral de Elche:

Tutela jurídica y perspectiva urbanística como zona verde y espacio protegido en el

planeamiento municipal”; en artículos científicos de revistas de rigor de la base de

datos de la Universidad de Alicante como “Valoración energética de subproductos

de palmera datilera” de Karim SAAD; en documentos de la página del

Ayuntamiento de Elche como “Estudios complementarios. Tipología de palmeras

de Elche”; documentos de instituciones como el Instituto para la Diversificación y

Ahorro de Energía (IDAE). También han servido de apoyo blogs de empresas que

están intentando implantar este tipo de tecnología, páginas webs propias de los

fabricantes y documentos elaborados para la difusión de esta tecnología.

Describir la situación actual del centro I.E.S. La Torreta en lo que al consumo de

energía para calefacción se refiere. Con tal de realizar este apartado se ha tomado

contacto con el centro docente, se han realizado varias visitas guiadas por el centro

acompañado por el subdirector y encargado de los costes del centro Pascual Torres,

quien también ha facilitado los datos de costes eléctricos y de gas históricos para el

proyecto.

Cuantificar la cantidad de energía que se utiliza. Para este apartado se ha tenido en

cuenta la cantidad de subproductos de poda que genera cada palmera y la energía

calorífica de cada uno de ellos y se ha armonizado. Estos cálculos están basados en

mi anterior Proyecto Fin de Master titulado “Aprovechamiento Energético y Material

de los residuos generados por las palmeras de Elche” (COVES VIVES, Alejandro-

2013). A continuación se le ha aplicado un factor de reducción para tener el PCI y

4. METODOLOGÍA

16

con la cantidad posible total de residuos de poda totales que se podrían tener se ha

calculado la energía.

Elegir una planta de microcogeneración adecuada a la energía utilizada. Dicha planta

se ha escogido tras ver las diferentes opciones de tipos a raíz de un archivo divulgador

de la tecnología de microcogeneración específica para biomasa encontrada en

“Google Académico” donde se mostraban además distintos proveedores para cada

tipo de tecnología.

Elegir la zona de colocación de la planta de microcogeneración. Para ello se han visto

las características de la instalación de microcogeneración a colocar y se ha procurado

que se encuentre cercano a donde se ubicaban las anteriores calderas.

Calcular la cantidad de residuos de biomasa necesaria y el coste y periodo de

amortización de la instalación. Para ello se han empleado hojas de cálculo mediante

la herramienta Excel de Microsoft Office una vez conseguidos los datos. Los datos

de costes se han obtenido de una ficha técnica de instalaciones de microcogeneración

de la empresa distribuidora y se han realizado cálculos proporcionales para obtener

dicho dato.

Calcular el ahorro que supondría utilizar los residuos de biomasa procedentes de la

poda de las palmeras para estos centros. Para ello, una vez obtenidos los datos de

ahorro anuales del centro I.E.S. La Torreta, se ha buscado la cantidad de centros

docentes públicos totales de Elche en la guía de centros docentes de la página web

de la Generalitat Valenciana y se han extrapolado de manera ideal los datos de dicho

centro a todos los demás. Todas las gráficas del proyecto se han realizado mediante

la herramienta informática Excel anteriormente mencionada.

5. MARCO TEÓRICO 5.1. Reseña histórica de la cogeneración

17

5. MARCO TEÓRICO

5.1. Reseña histórica de la cogeneración

La cogeneración es un método que se ha conocido y usado desde la antigüedad. Tal y

como se conoce hoy, se puede decir que la cogeneración nació en Europa y se extendió a

EEUU. (SALA LIZARRAGA, José M.-1994)

Por el inicio del siglo XIX, las redes de electricidad y de distribución del combustible

eran escasas y poco fiables por lo que la alternativa viable al desarrollo industrial fue la

cogeneración. Dicha cogeneración se basa fundamentalmente en turbinas de vapor. Estas

tienen limitaciones en el rendimiento eléctrico máximo por las temperaturas superiores del

ciclo. En esta época, los sistemas eran un poco precarios, por lo que el rendimiento máximo

termodinámico con una temperatura superior de ciclo de 550 ºC resulta en torno al 60 % y

en la práctica bajando al 44%. (GARCIA GARRIDO, Sebastián-2008)

Ya en la segunda mitad del siglo XX se fabricaron las turbinas de gas que conseguían,

con temperaturas de más de 1.000 ºC, ofrecer la posibilidad de aumentar el rendimiento que

se obtenía. En los últimos años además, se ha conseguido un gran desarrollo de las turbinas

de gas, donde con los últimos materiales del mercado y los sistemas de refrigeración

especiales se llegan a temperaturas de más de 1.300 ºC que eleva el rendimiento en teoría

que se podría alcanzar a más del 80 % llegando al 60 % en ciclo combinado. (GARCIA

GARRIDO, Sebastián-2008)

En la actualidad, los avances se centran mucho en la línea de combustión limpia (cero

emisiones), mediante el uso de hidrogeno obtenido por otros medios resultando en una

simbiosis de turbina de gas y vapor, ya que la combustión de hidrogeno con oxígeno da

vapor de agua. La combustión se efectuaría a muy alta temperatura, en torno a 1.700 ºC y la

presión en la turbina de alta presión llegaría a 350 bar. Hay distintas etapas, con

combustiones secuenciales y utiliza vapor fría para la refrigeración en las turbinas. Esta

práctica conduce a rendimientos previstos mayores del 70%. (GARCIA GARRIDO,

Sebastián-2008)

Ahora bien, si nos centramos en su evolución histórica en España, por el 1940, el

sistema eléctrico no disponía de la calidad y la fiabilidad actual, mientras que las empresas

necesitaban un suministro eléctrico seguro que dicho sistema no podía garantizar, por lo que


18

optaron por desarrollar los primeros sistemas de cogeneración. (DOMINGO LÓPEZ,

Enrique-2000)

La mejora del sistema eléctrico más la aplicación de políticas para el ahorro energético

que reducía las necesidades de vapor conllevaron la reducción de la electricidad que se

generaba mediante los sistemas de cogeneración, limitándose su utilización en generadores

de emergencia. Es posteriormente, sobre la década de los ochenta donde la cogeneración y

la autoproducción de energía obtienen un importante impulso a causa de la promulgación de

la Ley 82/1980 de 30 de diciembre sobre Conservación de la Energía, la firma del Protocolo

del Gas en 1985 y la disponibilidad de los Equipos. (DOMINGO LÓPEZ, Enrique-2000)

En España, las primeras plantas se construyeron con turbinas de gas y motores de

gasoil de pequeña potencia. En 1989 se habían instalado en España 65 plantas con una

potencia conjunta de 787 MW y una producción de 3.074 GWh/año. Entre 1989 y 1992 se

instalaron además otras 60 plantas de cogeneración con otros 450 MW de potencia instalada.

(GARCIA GARRIDO, Sebastián-2008)

Fue sin embargo, en los años 1995 y 1999 cuando se produce el mayor desarrollo a

causa de un marco legal favorable por el decreto 2366/94 que determina una interesante

prima para el promotor por cada kWh que coloca en la red eléctrica más cierta madurez de

esta tecnología y el conocimiento de la misma por el sector industrial. En ese periodo, con

una alta rentabilidad y de las plantas y con periodos de retorno de la inversión bajos supone

un atractivo muy interesante para los inversores. En el 2000 encontramos una potencia

colocada en cogeneración en torno a 5.000 MW y a una energía exportada de unos 20.000

GWh/año. (GARCIA GARRIDO, Sebastián-2008)

A partir del año 2000 se produce una disminución de los proyectos por falta de aliciente

económico a causa del alto precio del combustible y de la falta de un marco legal estable que

hace que las cuentas de resultados de las plantas no sean tan favorables y unido a la

incertidumbre adicional de lo que ocurrirá con esas primas provoca la paralización de la

construcción de plantas e incluso las existentes llegan a parar o a funcionar muy pocas horas.

(GARCIA GARRIDO, Sebastián-2008)

En el año 2003 la potencia instalada en España superaba ya los 5.400 MW y en 2006

tras años de congelación del sector se llegó a una potencia instalada de 5.873 MW repartidos


19

en 873 plantas que había volcado a la red 15.000 GWh. (GARCIA GARRIDO, Sebastián-

2008)

En el año 2012, la producción en cogeneración de electricidad sufrió un descenso del

14% respecto al año anterior mientras que la renovable en su conjunto creció un 12%.

Además, en mayo de 2013 en torno a un 20% de las cogeneraciones estaban paradas, lo que

significaría en ese periodo un total de 219 plantas de 1007 existentes, ya que en los cinco

primeros meses de 2013 se pararon 43 plantas. Además de estos datos, habría de añadirse la

bajada de consumo por parte del usuario debido a la crisis económica en este periodo. (En

Energy News-2013)

Actualmente, en 2014, se vive un periodo de incertidumbre en el campo de la

cogeneración en España ya que en 2013 finalmente se recibieron 350 millones de euros

menos que en 2012 por la venta de electricidad además de 650 millones de cargas por

impuestos y recortes de la reforma eléctrica. El retraso del pago de la electricidad por la

CNMC (Comisión Nacional de los Mercados y la Competencia) y los últimos cambios

normativos no hacen otra cosa que agravar la situación, con un creciente número (hasta un

40%) de plantas paradas (en marzo de 2014) y un descenso de la producción de electricidad

en cogeneración del 35% frente al mismo mes de 2013. (En Energy News-2014)

5. MARCO TEÓRICO 5.2. Definición de la cogeneración

20

5.2. Definición de la cogeneración

La definición básica de cogeneración a grandes rasgos es la producción combinada y

simultanea de calor y electricidad en una misma instalación. Esto se puede conseguir

autoproduciendo tanto electricidad como energía térmica a partir de un solo combustible,

normalmente utilizado gas natural. Gasóleo, fuelóleo y propano pero también es posible el

uso de energía eólica, solar y biomasa como se utilizará en este caso. (DOMINGO LÓPEZ,

Enrique-2000)

En otras palabras, definimos la cogeneración como la producción conjunta, en proceso

secuencial, de electricidad (o energía mecánica) y energía térmica útil, siendo esta palabra

acuñada por el Presidente Carter de EEUU en su discurso del día 20 de abril de 1977.

(DOMINGO LÓPEZ, Enrique-2000)

La comparativa entre un sistema convencional donde la electricidad es importada de

la red eléctrica y la energía térmica necesaria es generada por una caldera frente a un sistema

de cogeneración es la siguiente en un supuesto donde haya un rendimiento en la generación

y transporte de la electricidad del 37% y un rendimiento de la caldera del 90% y para el

sistema de cogeneración un rendimiento de generación de electricidad del 32 % y un

rendimiento global del 87%. (DOMINGO LÓPEZ, Enrique-2000)

Figura 1. Sistema convencional.

5. MARCO TEÓRICO 5.2. Definición de la cogeneración

21

Teniendo en cuenta estas gráficas, se obtiene que el porcentaje de ahorro de energía

primaria es: (SALA LIZARRAGA, José M.-1994)

%35100153

1001%

AEP

Visto esto, se puede decir que las ventajas de la cogeneración serían las siguientes:

Ahorro de energía primaria. Esto se debería al ahorro de la menor cantidad

de combustible para producir electricidad y al aprovechamiento de los calores

residuales.

Mayor diversificación energética. Debido fundamentalmente a que la

cogeneración permite el aprovechamiento de los calores residuales y

combustible que se derivan del proceso.

Disminución de la contaminación. Surge como respuesta al menor consumo

global de combustible por el mejor aprovechamiento de la energía en la

generación de electricidad.

Ahorro económico. Debido al menor coste en la generación y distribución de

la electricidad respecto a los sistemas convencionales.

(SALA LIZARRAGA, José M.-1994)

Figura 2. Sistema cogeneración.

5. MARCO TEÓRICO 5.3. Microcogeneración

22

5.3. Microcogeneración

5.3.1. Definición

Según la Directiva 2012/27/UE, se considera una “unidad de microcogeneración” a

“aquella unidad de cogeneración con una potencia máxima inferior a los 50 kWe”. (DOUE-

DIRECTIVA 2012/27/UE)

Por lo tanto, el concepto de microcogeneración se emplearía para denominar a la

cogeneración de hasta 50 kW de energía eléctrica. Este término se extiende hasta la

denominada cogeneración de pequeña escala, donde la potencia se ve ampliada hasta 1MW.

(COGEN-2014)

La microcogeneración con microturbinas de gas o micromotores de combustión son

aplicaciones que se han ido implementando de manera satisfactoria en el sector terciario, en

lugares como hospitales, hoteles y oficinas. Esto ocurre porque los microcogeneradores

cubren unos intervalos de potencia adecuados para poder actuar como cogeneradores a

escala reducida, por lo que se adaptan bien a este tipo de establecimientos, dotándoles de

rendimientos competitivos y prestaciones energéticamente atractivas frente a los sistemas

convencionales. (COGEN-2014)

Figura 3. Equipo de microcogeneración a gas del catálogo de

SenerTec/Darchs


23

Si se mira el Código Técnico de Edificación, la exigencia de contribución solar mínima

en cuanto al aporte de energía de agua caliente sanitaria podría ser sustituida por otros

sistemas que usen fuentes renovables o procesos de cogeneración, ya que en su “Artículo

15. Exigencias básicas de ahorro de energía (HE)”, dicta que “El objetivo del requisito

básico «Ahorro de energía» consiste en conseguir un uso racional de la energía necesaria

para la utilización de los edificios, reduciendo a límites sostenibles su consumo y conseguir

asimismo que una parte de este consumo proceda de fuentes de energía renovable, como

consecuencia de las características de su proyecto, construcción, uso y mantenimiento”.

(BOE-RD 1027/2007)

Una solución basada en la generación de las necesidades de calor mediante sistemas

de microcogeneración para generación de ACS, calefacción y frio reporta ventajas en pos de

los sistemas convencionales como las siguientes:

Disponibilidad. La planta de microcogeneración no depende del factor

climatológico, como la solar, por lo que garantiza el suministro de energía para

ACS y calefacción y una parte del eléctrico.

Liberación de espacio en comparación con la solar térmica y los sistemas

convencionales. La planta de microcogeneración tiene un tamaño reducido y

no necesita invadir espacios visibles arquitectónicamente como fachadas y

tejados.

Generación distribuida de electricidad. La energía eléctrica y térmica se

genera en el lugar de consumo por lo que no hay pérdidas por desplazamiento.

El aprovechamiento del calor y la generación de electricidad de manera

eficiente reportan un ahorro de energía primaria lo que repercute en un ahorro

en emisiones de CO2 y de otros gases invernadero.

(COGEN-2014)


24

5.3.2. Breve descripción tecnológica

Como ya se ha mencionado antes, la microcogeneración basa su funcionamiento en la

cogeneración, pero a pequeña escala (<50kWe). Este proceso de generación y consumo de

calor útil admite dos posibilidades. (SALA LIZARRAGA, José M.-1994)

En primer lugar existe el denominado ciclo de cabecera (‘topping’), tipo más

frecuente de este sistema, donde la energía eléctrica (mecánica) se genera en el primer

escalón a partir de energía química de un combustible y la energía térmica resultante, el

denominado calor residual, se suministra a los procesos constituyendo el segundo escalón.

(SALA LIZARRAGA, José M.-1994)

En segundo lugar está el denominado ciclo de cola done la energía térmica residual es

la utilizada para producir electricidad. Estos procesos normalmente están asociados con

procesos industriales en los que se presentan altas temperaturas que pueden ser muy bien

utilizados para la producción de vapor y electricidad. (SALA LIZARRAGA, José M.-1994)

Los ciclos de cabecera, es común que se empleen en procesos que requieren

temperaturas moderadas o bajas por lo que tienen un campo de aplicación mucho más amplio

y permiten una mayor versatilidad. Aun así, existe una gran variedad de equipos y

tecnologías para aplicaciones específicas de cogeneración, por lo que cada tecnología tendrá

sus características propias que deberán ser consideradas en el contexto de los requerimientos

específicos del lugar. (SALA LIZARRAGA, José M.-1994)

Figura 4. Ciclo de cabecera y ciclo de cola.


25

5.3.3. Tipos de tecnología de microcogeneración

Las tecnologías más adecuadas para la microcogeneración mediante el empleo de

biomasa como combustible son las siguientes: (S.B., Ana)

Motor Alternativo de Combustión Interna (MACI)

Microturbina de gas

Ciclo Rankine orgánico (ORC)

Motor Stirling

Pila de combustible

Figura 5. Tipos de tecnologías aplicables a la microcogeneración con biomasa.


26

5.3.3.1. Motor alternativo de combustión interna (MACI)

Los motores alternativos de combustión interna (MACI) son en esencia máquinas

volumétricas formadas por un dispositivo de cilindro-émbolo en el que se produce una

reacción de combustión y se transforma la energía que se libera en un efecto motor útil

gracias a un mecanismo de biela-manivela y también en forma de calor. (Dirección General

de Energía-2014)

Los MACI se basan en dos tipos de ciclos termodinámicos: (S.B., Ana)

Ciclo Otto. Mediante un motor de encendido provocado (MEP).

Ciclo Diésel. Mediante un motor de encendido por compresión. (MEC)

El uso de una tecnología u otra depende de las características del combustible obtenido.

En cualquier caso, si se quiere utilizar esta tecnología junto con la biomasa como fuente de

energía, ya que los MACI utilizan para su funcionamiento combustibles líquidos/gaseosos,

será necesario la gasificación[1] o pirólisis[2] previa de la biomasa sólida. (S.B., Ana)

Figura 6. Ejemplo de unidad comercial de biomasa sólida más gasificador de la casa comercial

"Community Power Corporation", en concreto la Biomax 100.

Para la aplicación a generación eléctrica con biomasa existen MACI con un rango de

potencia eléctricas entre 5 kWe y 15 MWe (al ser microcogeneración el máximo podría ser

50 kWe) y con unos rendimientos eléctricos que oscilan entre 25 y 45%. (S.B., Ana)


27

Para estos sistemas, la temperatura del calor residual será la siguiente: (S.B., Ana)

Gases de escape: 300-500ºC (agua o vapor 100-120ºC)

Agua de refrigeración de la camisa: agua a 85-90ºC.

Refrigeración del aceite lubricante: agua a 80 ºC.

Este tipo de sistemas tiene como ventajas un buen comportamiento a carga parcial, un

elevado rendimiento eléctrico, un bajo coste de inversión y de operación pero tiene

limitaciones como la problemática asociada a combustibles “sucios” y de bajo PC, la

limpieza en caliente de gases de síntesis[3], el mantenimiento y el aprovechamiento térmico

a diferentes niveles de temperatura. (S.B., Ana)


"Community Power Corporation", en concreto la Biomax 50. Contiene trituradora y briquetizadora

además del gasificador. Potencia de 50 kWe.


28

5.3.3.2. Microturbina de gas

Las microturbinas de gas son, en esencia, turbinas de combustión de pequeño tamaño

con unas características constrictivas especiales y potencias que se sitúan entre 28 y 200 kW,

siendo sus características más importantes el bajo nivel de emisiones y de ruido, y el reducido

peso y dimensiones de la instalación por lo que pueden ser colocadas en lugares donde se

necesite producción de energía eléctrica y/o calor pero exista limitación de espacio. (J. C.,

Bruno)

Las microturbinas se clasifican según su configuración en: (J. C., Bruno)

Eje simple o eje doble. En el primer caso, en un solo eje, la configuración

permite abaratar los costes de producción además de contar con un

mantenimiento más sencillo. En funcionamiento con un solo eje permite

montar el generador eléctrico en el lado opuesto a la salida de gases, por lo que

estos gases pueden salir en línea con el eje de la turbina, ocasionando menos

perdidas de carga a la salida de los gases y otorgando mayor potencia y menor

consumo de combustible.

Ciclo simple o con regeneración. En las que tienen ciclo simple, el aire

comprimido es mezclado con combustible y se produce la combustión baja

condiciones de presión constante. Los gases calientes resultantes se expanden

en la turbina lo que resulta en trabajo. Las de ciclo simple tienen un coste

inferior y además mayores aplicaciones del calor para cogeneración que las de

ciclo regenerativo. Estas últimas, usan un intercambiador de calor con el fin de

recuperar el calor de la corriente de salida de la turbina y pasarlo a la corriente

de entrada del aire frio, por lo que dicho aire precalentado es luego usado en el

proceso de combustión con la consecuente reducción de consumo de

combustible para alcanzar la temperatura de entrada requerida.

Las ventajas de las microturbinas en comparación con otras tecnologías de producción

de energía a pequeña escala son principalmente el menor número de partes móviles, el

tamaño compacto, menor peso, energía térmica recuperable en una sola corriente, la alta

disponibilidad, el menor nivel de emisiones y una vida operativa más larga. (J. C., Bruno)


29

Las microturbinas para microcogeneración, es decir para sistemas de cogeneración de

baja potencia pueden generar energía eléctrica, producir agua caliente, vapor o refrigeración

activada térmicamente. (J. C., Bruno)

Como ya se ha mencionado antes, las microturbinas de gas de ciclo combinado poseen

una eficiencia energética más elevada, pero presentan una serie de desventajas frente a estas

como las perdidas asociadas a las redes de transporte y distribución eléctrica por tratarse de

producción centralizada de electricidad o el difícil aprovechamiento del calor residual en las

centrales convencionales de ciclo combinado. (J. C., Bruno)

Figura 8. Ejemplo de Microturbina de gas de ciclo simple.

Figura 9. Ejemplo de Microturbina de gas de ciclo combinado.


30

5.3.3.3. Ciclo de Rankine Orgánico (ORC)

El Ciclo de Rankine Orgánico es una tecnología para la producción de energía eléctrica

a partir de fuentes de energía de medio/bajo nivel de temperatura, normalmente en el rango

de menos de 250ºC y que además permite aprovechar el calor de condensación para su uso

en climatización, agua caliente sanitaria y otros sistemas (S. F., Laia-2012).

Este tipo de sistema es parecido al de ciclo Rankine convencional de agua/vapor, pero

en este caso se utiliza un fluido orgánico de elevado peso molecular lo que permite

aplicaciones para el aprovechamiento de energía solar, energía geotérmica de baja

temperatura, energía de biomasa y recuperación de calor residual. El punto de ebullición de

dicho fluido suele estar por debajo de los 100ºC para la generación eléctrica. (S. F., Laia-

2012)

El proceso consiste en que dicho fluido de trabajo, se vaporiza en el evaporador al ser

calentado por una fuente de calor externa y en fase de vapor se expande en la turbina y luego

se condensa en el condensador. Dicha condensación se puede realizar usando agua de

refrigeración de las torres de refrigeración [4] o a través de aire por el aerocondensador [5].

Este fluido orgánico completa el ciclo termodinámico bombeándose nuevamente hacia el

evaporador. Las fuentes de enfriamiento y calentamiento no están en contacto con el fluido

de trabajo. (S. F., Laia-2012)

Figura 10. Gráfico de funcionamiento del Ciclo de Rankine Orgánico.


31

La regeneración consiste en extraer parte del vapor que se expansiona en la turbina

con el fin de mezclarlo con el agua saliente del condensador y ahorrar parte de la energía

empleada en calentarla (como ya se ha visto en otros sistemas anteriores con los beneficios

que ello conlleva, como el ahorro de trabajo). (S. F., Laia-2012)

El rango de potencias del ORC para la generación de energía eléctrica con biomasa

oscila entre 3,5 y 200 kWe (S. B., Ana) además de que permite rendimientos eléctricos de

hasta un 20% con fuentes de calor a alta temperatura y por los 10% en recuperación de calor.

El restante 80-90% en forma de energía térmica tiene aplicaciones para la climatización. (S.

F., Laia-2012)

Este sistema tiene diversas ventajas como un bajo mantenimiento, buen

comportamiento a carga parcial, separación de sistema de combustión y generación de

potencia (caldera de biomasa más Ciclo Rankine) y bajas presiones y temperaturas de

funcionamiento que permite fuentes de calor a bajas temperaturas y menor exigencia a los

materiales pero tiene a su contra un alto coste de inversión y bajo rendimiento térmico. (S.

B., Ana)

Figura 11. Imagen de la unidad comercial Enef

techg, Module Enefcogen


32

5.3.3.4. Motor Stirling

Los motores Stirling son motores alternativos de combustión externa y ciclo cerrado

denominado ciclo Stirling (tipo de ciclo termodinámico que busca obtener el máximo

rendimiento). Este tipo de motor se diferencia de los motores alternativos de combustión

interna en que el fluido motor no es el combustible y comburente, sino un gas (nitrógeno,

helio (incluso aire) o hidrógeno) dentro de un recinto hermético y que tienen menos piezas

móviles y ninguna válvula, balancines, inyectores de combustible o sistemas de encendido

por chispa. Esto hace que requiera menos mantenimiento y la emisión de contaminantes sea

baja. (ATECOS-2013)

El principio de funcionamiento del ciclo Stirling se basa en un ciclo cerrado donde un

gas de trabajo se comprime alternativamente en un cilindro frío y es expandido en un cilindro

caliente con aporte de calor externo. (S. B., Ana)

Estos sistemas tienen un rango de potencias eléctrico para aplicación a la generación

de energía eléctrica utilizando como combustible la biomasa entre 3 y 150 kWe con unos

rendimientos que oscilan entre 17 y 30 % con una temperatura de activación que puede variar

entre 400 y 1000ºC. (S. B., Ana)

Las ventajas de estos sistemas son su elevada eficiencia, buen funcionamiento a carga

parcial, separación de sistema de combustión y generación de potencia (quemador de

biomasa más Stirling) y su combustión continua que propicia bajos niveles de emisiones y

ruido y menos consumo de combustible. Sin embargo este sistema peca de disponibilidad

tecnológica escasa, complejidad mecánica y arranque lento y ensuciamiento del

intercambiador. (S. B., Ana)

Figura 12. Gráficos del funcionamiento del motor Stirling.


33

5.3.3.5. Pila de combustible

La pila de combustible consiste en un aparato electroquímico que transforma de

manera directa la energía contenida en un combustible en energía eléctrica mediante una

reacción electroquímica en su interior en la que una sustancia (hidrógeno por ejemplo) cede

electrones a otra (oxígeno por ejemplo). (Enerpyme renovables)

De esta reacción se obtiene agua como subproducto a parte de la electricidad por lo

que esta fuente de energía se considerará exenta de emisiones contaminantes, además,

existen diferentes tipos de pilas de combustible dependiendo del electrolito[6] y el

combustible utilizado. (Enerpyme renovables)

Si la pila utiliza hidrogeno es necesario que en algunas aplicaciones aparezca integrado

un procesador de combustible que se encargue de generar hidrogeno puro a partir de otro

combustible más accesible y transportable. Este proceso debe realizarse por los procesadores

de combustible de manera eficiente ya que en caso contrario los efectos beneficiosos del

conjunto que incluye el procesador más la pila de combustible terminarían neutralizándose.

(Enerpyme renovables)

Es posible obtener el hidrogeno a partir de gasolina, metanol[7], gas natural etc, además

de que para tipo de pila de combustible haría falta un tipo de electrolito. (Enerpyme

renovables)

Tipo de pila de combustible Combustible Electrolito

Poliméricas[8] Hidrógeno Nafion[9]

Alcalinas Hidrógeno Hidróxido de potasio[10]

Óxidos Sólidos Hidrógeno Óxido de zirconio[11] estabilizado con óxido de Itrio[12]

De Ácidos fosfóricos Hidrógeno Ácido fosfórico[13]

De Carbonatos Fundidos Hidrógeno Sal fundida de carbonatos alcalinos[14] como litio,

sodio y potasio Tabla 1. Clasificación de las pilas de combustible. Información obtenida de (Enerpyme renovables)

Por ejemplo, en el funcionamiento de una pila de combustible polimérica, el hidrógeno

al entrar se oxida, por lo que pierde electrones, al entrar en contacto con la pared del ánodo

consiguiendo que de esta manera la molécula de hidrógeno (H2) se divida en dos protones

(H+) y dos electrones (e-). Estos protones son conducidos por el electrolito al segundo

electrodo mientras que los electrones pasan a un circuito externo generando electricidad.



34

En el caso anterior del funcionamiento de una pila de combustible polimérica, en el

segundo electrodo la molécula de oxígeno (O2) se reduce al entrar en contacto con los

electrones, es decir que gana electrones y se rompe en dos átomos de oxígeno con carga

negativa que atraen a los protones (H+) con carga positiva, fundiéndose en una reacción que

genera agua y calor que puede ser usado en el proceso a través de un intercambiador de calor.

La corriente que se produce entre los electrones es lo que daría lugar a la energía eléctrica.


Esta tecnología aplicada a generación eléctrica con biomasa suele ostentar un rango de

potencias entre 1 kWe y 1 MWe con unos rendimientos entre 30 y 55 % y una temperatura

de funcionamiento sobre los 1000ºC. (S.B., Ana)

Las ventajas de este sistema son la alta eficiencia, las bajas emisiones, el buen

funcionamiento a carga parcial y el no tener partes móviles que hace que tenga bajo

mantenimiento y nivel de ruido. Por el otro lado, dicho sistema posee limitaciones como un

elevado coste de inversión, un periodo de vida corto, lenta puesta en marcha y variaciones

de carga. (S.B., Ana)

Figura 13. Esquema de funcionamiento de una pila de combustible de hidrógeno y oxígeno.

5. MARCO TEÓRICO 5.4. Biomasa

35

5.4. Biomasa

5.4.1. Definición

Se puede catalogar la “biomasa” como “todo material de origen biológico excluyendo

aquellos que han sido englobados en formaciones geológicas sufriendo un proceso de

mineralización”, según la definición de la especificación Técnica Europea CEN/TS 14588,

refiriéndose éstos últimos al carbón, el petróleo y el gas ya que se considera que no cumplen

el balance neutro de la biomasa en las emisiones de dióxido de carbono porque su

composición data de miles de años. (Ganzo Bustamante, Mª G-2012)

La combustión de biomasa no contribuye realmente al efecto invernadero porque el

carbono que se libera forma parte de la atmósfera actual, ya que es el que absorbe y liberan

continuamente durante su crecimiento las plantas. (Instituto para la Diversificación y el

Ahorro de Energía–2007)

5.4.2. Tipo de biomasa utilizada

La biomasa que se utilizará en este proyecto será biomasa procedente de los residuos

de la poda de palmeras de Elche. Este tipo de residuos de biomasa son residuos sólidos

residuales o secundarios. Son sólidos ya que estos se caracterizan por el aprovechamiento

térmico o eléctrico de la materia orgánica de origen vegetal o animal y son secundarios o

residuales ya que en este apartado vienen englobados residuos forestales, residuos agrícolas

leñosos, residuos agrícolas herbáceos, residuos de industrias forestales y agrícolas. (Cerdá

Tena, Emilio-2012)

Figura 15. Procedencia de la biomasa Figura 14. Balance neutro en las emisiones de

CO2 de la biomasa

5. MARCO TEÓRICO 5.4. Biomasa

36

5.4.3. Transformación de la biomasa para su uso

La biomasa antes de ser utilizada tiene que ser tratada para una mejor utilización y

mayor eficiencia de la misma. En este caso, la biomasa se compactará para su uso en forma

de péllets, que son cilindros de diámetros comprendidos entre 8 mm. y 12 mm. y longitudes

en el rango de 30 mm. a 50 mm. (Comunidad Eduambiental)

Uno de los mayores problemas para la producción de energía a partir de la biomasa es

su baja densidad, que hace necesarios grandes volúmenes de almacén y encarece el

transporte y sobretodo el manejo. Por este motivo se han desarrollado método de

compactación de residuos materiales sólidos orgánicos como son la compactación en péllets.

(Bueno de las Heras, Julio Luis-2012)

Las fases del peletizado son las siguientes: (Bueno de las Heras, Julio Luis-2012)

1. Recepción de materia prima.

2. Pretratamiento.

3. Secado térmico.

4. Almacenamiento intermedio.

5. Molienda.

6. Granulación.

7. Enfriado y tamizado de pellets.

8. Almacenamiento y expedición de pellets.

Por este peletizado, es necesario y muy probable que tenga que transformarse la

biomasa en un lugar ajeno al centro donde va a utilizarse. Sería conveniente que el

ayuntamiento habilitase un lugar para la realización de esta tarea, que incluya un lugar donde

almacenar los residuos de biomasa procedente de la poda de las palmeras que llegan, otro

lugar para secar dichos residuos, la máquina peletizadora para transformarlos y otro lugar

para almacenar los péllets antes de transportarlos a los centros de uso.

El separar el lugar donde crear los péllets del lugar de consumo ayuda a la tarea de

repartir dicha materia prima por otros centros públicos, por lo que es un apartado muy a tener

en cuenta.

5. MARCO TEÓRICO 5.5. La palmera en Elche

37

5.5. La palmera en Elche

5.5.1. Descripción general de la palmera datilera

La palmera es un árbol de especie perenne, dioico[15] con tallo o tronco único y

cilíndrico, esbelto, robusto, inerme y sin ramificar que puede alcanzar 25-30 m de altura y

hasta 2 m de diámetro en su base. (Servicios Técnicos de Urbanismo-2008a)

5.5.2. Tipos de palmeras en Elche

Los principales tipos de palmeras que podemos encontrar en Elche son los siguientes:

Palmera Datilera (de nombre científico “Phoenix Dactylifera”), la Palmera Canaria (de

nombre científico “Phoenix Canariensis”) y la Palmera Washingtonia (de nombre científico

“Washingtonia Filifera”) (Medina Correcher, Eduardo-1998)

Figura 16. Palmera Datilera

Figura 17. Palmera Canaria

Figura 18. Palmera

Washingtonia

La proporción de estas sobre el total de palmeras del palmeral de Elche, teniendo en

cuenta la superficie destinada a vivero de cada una de ellas sería de 57,92% para la Palmera

Datilera, 27,43% para la Palmera Washingtonia y 14,65% para la Palmera canaria. (Medina

Correcher, Eduardo-1998)


38

Figura 19. Partes de la palmera aprovechables para biomasa

5.5.3. Caracterización de subproductos a utilizar

Dichos subproductos serán las partes vegetales que se obtienen durante el cultivo, la

cosecha o recolección, es decir el producto resultante de un proceso de fabricación que no

presenta el objetivo principal. (Servicios Técnicos de Urbanismo-2008a)

Las partes que se aprovecharán para la utilización en forma de biomasa con el objetivo

de transformarlas, ya sea material o energéticamente, serán las siguientes:

Las hojas o palmas son persistentes, largas, tiesas, verdosas, se arquean y son portadas

en una inmensa corona terminal. Una palma madura con frecuencia puede tener de 10 a 12

hojas nuevas, mientras que las más antiguas se tornan amarillas y se deben eliminar.

(Servicios Técnicos de Urbanismo-2008a)

Los dátiles se forman en racimo o ramazo, estando cada uno de ellos formado por un

eje principal que puede tener una anchura de 4 a 7 cm. La aparición de los ramazos tarda de

5 a 8 años. La palmera puede llegar a producir 25 kilos de dátiles por racimo, con una

maduración escalonada, que en Elche se produce de diciembre a finales de julio. (Servicios

Técnicos de Urbanismo-2008a)

La tabala es la parte de la palmera que une el tallo a la hoja, formada por filamentos,

más finos en la zona del tallo y más dispersos en el extremo opuesto. Los seasos sin embargo

Hojas o palmas

Dátiles

Tabalas y seasos


39

son la red de tejidos filamentosos ondulados y entrelazados que se van ramificando y

uniendo entre ellos formando una maraña. Estos dos elementos, a menudo tienden a

desprenderse de la palmera ya sea mediante la poda o de manera natural debido a la pérdida

de humedad y a los esfuerzos producidos por el viento (Servicios Técnicos de Urbanismo-

2008a)

5.5.4. Cantidad de subproductos obtenidos de las palmeras de

Elche

La cantidad media anual que puede dar una palmera datilera es de 118 kg. de residuos

en caso de sacar su máximo potencial. (Saad, Karim-2012)

Aunque el último censo para estipular las palmeras que hay en Elche en 1998 estima

una cantidad de 181.138 palmeras en el casco urbano y pedanías (GEIB-2006), hoy en día

el Palmeral de Elche, cuenta con más de 200.000 palmeras en el término municipal y más

de 250.000 plantadas en diferentes viveros de la ciudad. (Ayuntamiento de Elche-2000).

Pese a haber tal cantidad de palmeras en Elche, para este trabajo se contarán solo

aquellas pertenecientes al Palmeral y libre de picudos cuyo censo se realizó en este año 2014

con un número total de 73.051 palmeras. (Ayuntamiento de Elche-2014)

Cantidad de subproductos procedentes de la poda de palmeras de Elche

Tábalas Palmas Varas de

dátiles Total

Cantidad de residuos por

palmera (kg) 1,17 12,61 4,47 18,25

Cantidad de residuos totales

de 73,051 palmeras (T) 85,47 921,17 326,54 1333,18

Tabla 2. Cantidad de subproductos procedentes de la poda de palmeras de Elche.

Elaboración propia.

Figura 20. Cantidad de residuos de palmeras anuales. Elaboración propia.

0,00 200,00 400,00 600,00 800,00 1000,00 1200,00 1400,00

Tábalas

Palmas

Varas de dátiles

Total

Cantidad de residuos totales de 73,051 palmeras (T)


40

5.5.5. Datos y cálculos energéticos de la palmera datilera

La valorización energética de los subproductos procedentes de la poda de palmeras es

necesaria para la caldera de microcogeneración de biomasa, concretamente el poder

calorífico. Se partirá del PCS (poder calorífico superior) general de palmeras y se

pormenorizará en porcentaje para dar un dato aproximado de PCI (poder calorífico inferior),

ya que se trabajará con PCI para los supuestos de cálculo.

General de palmeras

Hueso de dátil Tábalas Palmas Varas de dátiles

PCS kcal/kg 4338,00 3871,70 4668,50 3998,10 Tabla 3. PCS general de subproductos de la palmera. Elaboración propia.

A raíz del PCS de estos subproductos se obtiene el PCS pormenorizado en función de

la cantidad de residuos que habrá en un hipotético kg. de biomasa en forma de péllets.

.215.4453

25.18

47.410.399861.1250.466817.170.3871

Kg

kcalxxxPCS

Como la biomasa se utilizará compactada y en forma de péllets, para hallar un PCI

aproximado se tomará el porcentaje de diferencia de PCS a PCI que suele haber en péllets

de madera, que en este caso será en torno al 8% de diferencia.

Por lo tanto, el PCI final será:

kWhKg

kcalPCSPCI 7647619214.4

.9578.4096%8215.4453%8

Con lo cual, la cantidad de energía final neta que se podría producir anual para la

cantidad calculada en el punto anterior de residuos sería:

kWhx 30.635228513331807647619214.4 anual neta Energía

La energía que se aprovechará de esta cantidad de energía neta se verá reducida en

función del rendimiento de la caldera de microcogeneración.

5. MARCO TEÓRICO 5.6. Legislación de la microcogeneración

41

5.6. Legislación aplicable a la microcogeneración

En cuanto a la obtención de energía mediante procesos de cogeneración, la legislación

es relativamente nueva., debido en parte a que dicha tecnología ha sufrido un auge en los

últimos tiempos con la popularización de las energías renovables y la eficiencia energética.

Las normas españolas respecto a este tipo de sistemas tienen en parte su origen en normativas

europeas siendo las tres principales españolas relacionadas con la cogeneración (incluyendo

dentro de esta la microcogeneración) las siguientes:

REAL DECRETO 616/2007, de 11 de mayo, sobre fomento de la

cogeneración. Dicha normativa tiene como objeto, como bien explica en su

artículo 1, “la creación de un marco para el fomento de la cogeneración de

alta eficiencia de calor y electricidad basado en la demanda de calor útil y en

el ahorro de energía primaria, incrementando la eficiencia energética y

mejorando la seguridad del abastecimiento”. Esta normativa además

contempla la microcogeneración en su artículo 2 apartado m) como “la unidad

de cogeneración con una potencia máxima interior a los 50 kWe”. (BOE-RD

616/2007).

REAL DECRETO 661/2007, de 25 de mayo, por el que se regula la

actividad de producción de energía eléctrica en régimen especial. Esta

normativa tiene por objeto, como detalla en su artículo 1 “el establecimiento

de un régimen jurídico y económico de la actividad de producción de energía

eléctrica en régimen especial”, “el establecimiento de un régimen económico

transitorio para las instalaciones incluidas..” en ciertas categorías , “la

determinación de una prima que complemente el régimen retributivo de

aquellas instalaciones con potencia superior a 50 MW” aplicable a

determinadas instalaciones y “determinación de una prima que complemente

el régimen retributivo de las instalaciones de co-combustión de biomasa y/o

biogás en centrales térmicas del régimen ordinario independientemente de su

potencia.” (BOE-RD 661/2007).


42

REAL DECRETO 1699/2011, de 18 de noviembre, por el que se regula la

conexión a red de instalaciones de producción de energía eléctrica de

pequeña potencia. Dicha normativa tiene por objeto, como se detalla en su

artículo 1, “el establecimiento de las condiciones administrativas,

contractuales, económicas y técnicas básicas para la conexión a las redes de

distribución de energía eléctrica de las instalaciones de producción de energía

eléctrica incluidas en el ámbito del presente real decreto”. (BOE-RD

1669/2011).

También habrá que tener en cuenta otras normativas como la DIRECTIVA

2012/27/UE DEL PARLAMENTO EUROPEO Y DEL CONSEJO de 25 de octubre de

2012 relativa a la eficiencia energética. Esta directiva europea “establece un marco común

de medidas para el fomento de la eficiencia energética dentro de la Unión a fin de asegurar

la consecución del objetivo principal de eficiencia energética de la Unión de un 20% de

ahorro para 2020, y a fin de preparar el camino para mejoras ulteriores de eficiencia

energética más allá de ese año” que deroga la Directiva 2004/8/CE relativa al fomento de

la cogeneración sobre la base de la demanda de calor útil en el mercado interior de la

energía. (DOUE-DIRECTIVA 2012/27/UE)

5.6.1. Producción de energía eléctrica en régimen especial

Por el año 2007 se elaboró el antes mencionado REAL DECRETO 661/2007, de 25

de mayo para productores de energía eléctrica que incluye a aquellos con “instalaciones de

co-combustión de biomasa y/o biogás en centrales térmicas del régimen ordinario,

independientemente su potencia” según su artículo 1, apartado d), además de incluir en su

apartado de ámbito de aplicación del artículo 2, categoría a), grupo 1, subgrupo a.1.3. a las

“cogeneraciones que utilicen como combustible principal biomasa y/o biogás” y “siempre

que suponga al menos el 90 por ciento de la energía primaria utilizada, medida por su poder

calorífico inferior”. (BOE-RD 661/2007).

Sin embargo, la última modificación que produjo el Real Decreto-ley 1/2012, de 27

de enero, por el que se procede a la suspensión de los procedimientos de preasignación

de retribución y a la supresión de los incentivos económicos para nuevas instalaciones

de producción de energía eléctrica a partir de cogeneración, fuentes de energía


43

renovables y residuos supuso “la supresión de los incentivos económicos para las

instalaciones de producción de energía eléctrica en régimen especial” como las que se

mencionaron anteriormente en el RD 661/2007. (BOE-RD 1/2012). Esto supondría que ya

no se contemplarían las ayudas económicas, lo que supone en gran medida una

desaceleración para la implantación de la microcogeneración en general, ya que afecta a

parte de la rentabilidad que tenía este tipo de instalaciones.

5.6.2. Conexión a la red de instalaciones de producción de energía

eléctrica

La conexión a la red de las instalaciones de producción de energía eléctrica de pequeña

potencia, como es el caso de las instalaciones de microcogeneración, viene regulada como

se ha mencionado anteriormente por el RD 1669/2011 ya que este Real Decreto tiene su

ámbito de aplicación en “instalaciones de régimen ordinario y de régimen especial de

potencia no superior a 100kW” y teniendo en cuenta que las instalaciones de

microcogeneración no sobrepasan los 50 kWe, vendrían a estar englobadas en este apartado.

(BOE-RD 1669/2011).

El RD 1669/2011 tiene constancia del sector terciario y doméstico, ya que “está

constituido por numerosos consumidores de pequeñas potencias que suelen estar

mayoritariamente conectados en baja tensión hasta 400 V” por lo que busca “fomentar una

mayor penetración tecnología de energías renovables y de cogeneración” para “determinar

un conjunto de situaciones en las que la conexión a la red es siempre factible sin que

requiera costosos estudios y tiempo de dedicación por parte de las empresas distribuidoras”.

(BOE-RD 1669/2011).

Este RD por lo tanto muestra unos pasos para “la racionalización y aceleración de los

procedimientos administrativos para la obtención de los permisos”, es decir, una guía de los

procedimientos necesarios y los datos necesarios para el “acceso y conexión de las

instalaciones a la red de distribución” como se muestra en el capítulo 2, de las “Condiciones

técnicas de las instalaciones”, como se muestra en el capítulo 3 y del “procedimiento de

medida y facturación”, como se muestra en el capítulo 4. (BOE-RD 1669/2011).


44

5.6.3. Código técnico de la edificación (CTE)

En cuanto al Código Técnico de la Edificación (CTE), en su Documento Básico HE

de Ahorro de energía, en la parte “HE 4 Contribución solar mínima de agua caliente

sanitaria” (CTE DB-HE 4), punto 1 Generalidades, subpunto 1.1 Ámbito de aplicación y

apartado 2 a) “La contribución solar mínima determinada en aplicación de la exigencia

básica” y que “podrá disminuirse justificadamente en los siguientes casos” “a) “cuando se

cubra ese aporte energético de agua caliente sanitaria mediante el aprovechamiento de

energías renovables, procesos de cogeneración o fuentes de energía residuales procedentes

de la instalación de recuperadores de calor ajenos a la propia generación de calor del

edificio”. (BOE-CTE DB HE-2013)

Dicha exigencia es para edificios de nueva construcción y edificios en rehabilitación

como exigencia a la contribución mínima solar para ACS, por lo que el CTE recoge los

sistemas de cogeneración.

5.6.4. Marco europeo. Impulso de renovables

La cogeneración en sí misma no se considera como energía renovable a pesar de que

favorezca el ahorro de energía y la eficiencia energética, sin embargo, la biomasa sí que está

considerada como energía renovable. Así pues, una planta de microcogeneración que utilice

como combustible biomasa es en sí un estandarte de eficiencia energética y energías

renovables.

El Parlamento Europeo ha enunciado medidas para impulsar las energías renovables,

como la Directiva 2009/28/CE relativa al fomento del uso de energía procedente de

fuentes renovables y medidas para impulsar la eficiencia energética como la Directiva

2012/27/UE relativa a la eficiencia energética. (DOUE-DIRECTIVA 2009/28/CE)

(DOUE-DIRECTIVA 2012/27/UE)

La Directiva 2012/27/UE, por ejemplo, intenta fomentar la microcogeneración con

apartados como “Los Estados miembros podrán facilitar, en particular, la conexión a la red

de la electricidad de cogeneración de alta eficiencia producida mediante unidades de

cogeneración a pequeña escala y unidades de microcogeneración. Si procede, los Estados

miembros tomarán medidas para alentar a los gestores de las redes a adoptar un

procedimiento sencillo de «instalación e información» para el establecimiento de unidades


45

de microcogeneración, con vistas a simplificar y abreviar el procedimiento de autorización

para particulares e instaladores”. (DOUE-DIRECTIVA 2012/27/UE)

La Directiva 2009/28/CE trata a la biomasa como parte de las energías procedentes

de fuentes renovables, establece un marco común para el fomento de la energía procedente

de fuentes renovables, fija objetivos nacionales obligatorios en relación con la cuota de

energía procedente de fuentes renovables en el consumo final bruto de energía, además de

que considera que:

El desarrollo de las energías procedentes de fuentes renovables debe

vincularse estrechamente al aumento de la eficiencia energética, con el fin de

reducir las emisiones de gases de efecto invernadero en la Comunidad.

El objetivo obligatorio de alcanzar una cuota del 20% de energía procedente

de fuentes renovables en el consumo total de energía de la UE en 2020 y el

objetivo vinculante mínimo del 10% para todos los Estados miembros para las

energías procedentes de fuentes renovables en el transporte.

La mejora de la eficiencia energética es un objetivo clave de la Comunidad

cuya finalidad es lograr una mejora del 20% en la eficiencia energética de

aquí a 2020.

(DOUE-DIRECTIVA 2009/28/CE)

6. SITUACIÓN ACTUAL DEL IES LA TORRETA 6.1. Localización del centro

46

6. SITUACIÓN ACTUAL DEL I.E.S. LA TORRETA

6.1. Localización del centro

El centro de enseñanza secundaria I.E.S. La Torreta, del que se va a realizar el estudio,

se encuentra en la ciudad de Elche (Alicante), más concretamente en la calle Eduardo

Ferrández García s/n.

Figura 21. Ubicación del I.E.S. La Torreta en Elche.

6.2. Información sobre el centro

El centro público I.E.S. La Torreta debe su nombre a una torre antigua, que aún

conserva, que se construyó con anterioridad a principios del siglo XX. A partir de esta torre

se erigió un centro público de enseñanza secundaria que fue ampliándose en posteriores

reformas con más pabellones, reforma de otros (como el pabellón 0), más talleres para cursos

de formación profesional y aulas prefabricadas para poder dar cabida al número de alumnos.

6. SITUACIÓN ACTUAL DEL IES LA TORRETA 6.1. Localización del centro

47

Figura 22. Fotografía histórica de La Torreta y su huerto de principios del Siglo XX

Para dar una idea del número de alumnos que suele tener este centro, en el año 2013,

el centro público I.E.S. La Torreta contaba con un número de alumnos matriculados de 1500

personas repartidos en 20 grupos de secundaria obligatoria (4 de 1º de ESO, 4 de 2º de ESO, 3

de 3º ESO, 3 de 4º ESO, 3 de1º de BAT y 3 de 2º BAT) y 37 grupos de formación profesional

(6 de PCPI., 10 en 1º y 9 en 2º de CC.FF.G.M., 5 en 1º y 5 en 2º de CC.FF.G.S., 2 en

CC.FF.G.M. semipresencial y 1 en CC.FF.G.S. semipresencial). Contaba además con 134

personas para el profesorado, 13 de personal no docente (4 conserjes, 3 auxiliares

administrativos y 6 limpiadoras). Con esta cantidad de personas se puede prever que hará

falta una importante cantidad de energía para solventar necesidades tanto eléctricas como

caloríficas.

Además, en cuanto a la tipología de los acabados, los Pabellones 0, 1, 2 y 3 de la

derecha de la imagen siguiente están construidos con cerramiento de bloque de hormigón y

acabado mixto de bloque visto y monocapa con particiones de bloque de hormigón, en

algunos casos pintados con pintura blanca con la intención de unificar los colores de los

enlucidos de yeso con los bloques. El salón de actos también tiene un cerramiento con bloque

de hormigón visto, al igual que el pabellón donde se ubica el gimnasio, el taller de estética

y de peluquería y la sala de calderas, los talleres de automoción y electrónica y los demás

talleres.

6. SITUACIÓN ACTUAL DEL IES LA TORRETA 6.3. Información de las calderas y su sala

48

Figura 23. Fotografía aérea del I.E.S. La Torreta

6.3. Información sobre las calderas y la sala de calderas

El centro de secundaria I.E.S. La Torreta cuenta con instalación de calefacción a base

de gasóleo C. Dispone de 3 calderas que utilizan gasóleo C para funcionar. Dicho

combustible se suministra en cuantías de 1500 o 2000 litros cada vez, siendo la media

habitual de consumo en torno a 4700 litros de gasóleo C por año.

De las 3 calderas que dispone el centro, una de ellas está destinada a agua caliente

sanitaria (ACS) y las otras dos a calefacción con circuito cerrado de agua por medio de

radiadores de acero. Hay que tener en cuenta que la instalación es de bastante antigüedad y

presenta fugas, por lo que el circuito cerrado ha de ser constantemente recargado de líquido

transmisor del calor.


49

Las tres calderas que actualmente funcionan en el centro son las siguientes:

Las características de las calderas son las siguientes:

CALDERA ROJA IZQUIERDA CALDERAS

VERDES CENTRAL DERECHA

Caldera tipo AGS-200 Caldera tipo PREX E 20-160 PREX E 20-100

Presión timbre

kg/cm2 4,00 Nº de fabricación 21582 20095

Potencia nominal

kcal/h 61-283

Potencia útil

kcal/h 160000 100000

Fecha homologación 28/06/1973 Potencia nominal

kcal/h 177780 111110

Rendimiento 90% 90%

Presión de diseño

kg/cm2 4 4

Contraseña de

homologación FAC-1591 FAC-1591

Fecha

homologación 02/02/1987 02/02/1987

Tabla 4. Características de las calderas. Elaboración propia.

Como se puede observar en las imágenes y en las tablas de características, las calderas

tienen bastante antigüedad, sobre todo la caldera roja de la izquierda que data del 1973, y

utilizan gasóleo C como combustible. Dicho gasóleo tiene una potencia calorífica inferior

(P.C.I.) de 9.98 KWh/litro y una potencia calorífica superior (P.C.S.) de 10.18 KWh/litro.

Para los cálculos se utilizará el PCI.

Figura 26. Caldera izquierda.

Utilizada para ACS Figura 25. Caldera central. Utilizada

para calefacción. Figura 24. Caldera

derecha. Utilizada para

calefacción


50

La sala de calderas se encuentra en el edificio del gimnasio y talleres de estética y

peluquería, en el plano siguiente se puede comprobar su ubicación exacta:

Figura 27. Plano del I.E.S. La Torreta con la ubicación de la sala de calderas marcada.

Desde esta ubicación se distribuye el agua por los distintos pabellones y edificios

mediante canalización enterrada por tubería de acero. Cabe resalar que debido a la

antigüedad de la instalación, hay tramos con defectos tales como pérdida del aislante de la

tubería o incluso fugas que cada “x” tiempo han de repararse.

Sala de calderas

6. SITUACIÓN ACTUAL DEL IES LA TORRETA 6.4. Información de la instalación y elem.

51

En las siguientes imágenes se puede ver la sala de calderas por fuera y los desperfectos

de las tuberías.

6.4. Información sobre el tipo de instalación y los

elementos que la componen

La instalación de calefacción se caracteriza por ser del tipo cerrado. Mediante un fluido

caloportador, en este caso agua, se calientan las aulas y zonas como el gimnasio o los talleres

gracias a los radiadores de acero.

En primer lugar, la caldera calienta el agua utilizando gasóleo C como combustible. A

continuación este fluido, calentado a una temperatura adecuada, es transportado mediante

tuberías de acero, primero enterradas con aislante (a pesar de que algunos tramos tienen el

aislante deteriorado) y después al llegar a los pabellones al descubierto, para propiciar

también que la propia tubería haga de especie de radiador y haya más superficie

desprendiendo calor por el sitio a calentar.

Estas tuberías y este tipo de instalación hay a lugares donde no llegan, principalmente

porque dichos lugares se construyeron a posteriori, como las aulas prefabricadas de la zona

sur del centro. Dichos lugares están dotados de aire acondicionado con bomba de calor para

paliar este hecho, lo que además permite en épocas de calor refrescar las aulas. Cabe destacar

que las aulas de los pabellones no tienen aire acondicionado para refrescar en épocas

calurosas ya que dichas aulas, en general, están bien ventiladas y la temperatura suave de

primavera hace que no sea del todo necesario.

Figura 29. Sala de calderas vista desde el exterior Figura 28. Estado de la tubería de

calefacción


52

6.4.1. Tipos de radiadores y categorización

En el centro hay actualmente tres tipos de radiadores o emisores de calor. Los tres tipos

son los siguientes:

Figura 33. Radiador tipo 1 Figura 32. Detalle radiador tipo 1




53

Los emisores de calor en general se caracterizan por realizar la transmisión de calor al

ambiente fundamentalmente por convección y radiación. Dichos radiadores se clasificarán

en función del cuadro siguiente: (CANDELA GÓMEZ, Carlos-2011)

Los radiadores tipo 1 de la instalación de calefacción son radiadores por elementos, ya

que el conjunto final está compuesto de varios elementos ensamblado mecánicamente entre

sí. Cada elemento está formado por una chapa de acero hueca y estos se unen por un colector

superior e inferior en los que se encuentran las conexiones. Dichos elementos se ensamblan

entre sí a través de un manguito roscado y una junta de unión y el elemento final se cierra

con un tapón. Por lo tanto, este tipo de radiadores se define por su número de columnas, su

altura, su número de elementos y su longitud. (CANDELA GÓMEZ, Carlos-2011)

Los radiadores tipo 2 y 3 son radiadores planos de chapa, también llamados paneles o

radiadores de panel. Cada panel está formado por dos chapas soldadas eléctricamente por

puntos que al unirse forman columnas por las que circula el agua formando así un elemento

plano. Los radiadores de tipo 2 sería el caso de un panel de acero, es decir serían de panel

simple, sin embargo los de tipo 3 tienen una superficie adicional para aumentar la emisión

de calor, además de tener dos paneles, por lo que sería de doble panel convector.

(CANDELA GÓMEZ, Carlos-2011)

6.4.2. Aire acondicionado con bomba de calor

En el centro se encuentran dos tipos de aire acondicionado, unos más antiguos que ya

no funcionan por falta de uso y mantenimiento y unos más recientes que cuentan con un

sistema de bomba de calor para proporcionar calor en las épocas frías.

El tipo de aire acondicionado que actualmente está en uso consiste en sistema partido

de tipo Split. Estos se sitúan en cada aula a refrigerar de manera individual al resto. Este tipo

de sistema se caracteriza por ser la concepción más elemental de los equipos partidos con

Radiadores

Material

Construcción

De fundición

De chapa de acero

De aluminio

Por elementos

Por paneles

Radiador tipo 1

Radiadores tipo 2 y 3

Radiadores tipo 1, 2 y 3


54

descarga directa condensados por aire, de construcción partida con la unidad exterior

conteniendo el condensador y el compresor y al interior el evaporador. (CANDELA

GÓMEZ, Carlos-2011)

Figura 39. Aulas prefabricadas. Se puede observar los condensadores y compresores exteriores de

los sistemas de aire acondicionado partido tipo Split con bomba de calor

Figura 38. Cantina. Se pueden observar también los sistemas condensadores y compresores

exteriores de los sistemas de aire acondicionado

Figura 36. Salón de actos. Condensador y compresor

exterior. Figura 37. Taller de estética. Condensador y

compresor exterior.


55

6.4.3. Localización de los elementos

A continuación se mostrará gráficamente la localización de los distintos tipos de

radiadores antes mencionados y de los aires acondicionados sistema partido tipo Split con

bomba de calor. Estos últimos, a pesar de que existen de distintas capacidades dependiendo

la zona a cubrir se mostraran en la ubicación únicamente con un solo tipo.

Por lo tanto, los tipos a localizar son los siguientes:

Su localización en los distintos lugares del centro será la siguiente:

Evaporador

Condensador y

compresor

Figura 41. Tipos de radiadores Figura 40. Tipo de aire acondicionado

Figura 43. Localización de elementos en Salón de Actos y Pabellón 0

Figura 42. Localización de elementos en Pabellón 1


56

/



Figura 45. Localización de elementos en talleres y gimnasio

Figura 44. Localización de elementos en Talleres


57

Como se puede ver en estos planos de localización, el tipo de radiador 2 se suelen

colocar en los pasillos de los pabellones y los de tipo 3 en las aulas, ya que los de tipo 3

tienen una mayor superficie para transmitir el calor. Los de tipo 1 sin embargo son propios

de otros sitios como el gimnasio o los talleres. Cabe decir que los radiadores están

localizados sobre todo en lugares más antiguos del centro, a excepción de la torre, que pese

a ser un edificio antiguo contiene aparatos más modernos de A.C. (seguramente por la lejanía

del lugar a la sala de calderas).

Los demás aparatos de A.C. sin embargo, se hallan en los lugares más recientes del

centro, como las aulas prefabricadas y en otros que se han restaurado en los últimos años,

como la parte derecha del Pabellón 0 y los talleres y aulas de la parte inferior del gimnasio.

Figura 48. Localización de elementos en aulas prefabricadas

Figura 49. Localización de elementos en Torre

6. SITUACIÓN ACTUAL DEL IES LA TORRETA 6.5. Consumo electricidad y combustible

58

6.5. Consumo histórico y actual en electricidad y

combustible

Es necesario conocer la cantidad de energía que se consume actualmente para realizar

este proyecto de implantación de una central de microcogeneración. Por lo tanto,

necesitaremos el consumo actual, principalmente de combustible y la cantidad de energía

calorífica que se consume, ya que principalmente se busca paliar esta necesidad

completamente con los pellets de biomasa. Secundariamente se necesitará saber también el

consumo de energía eléctrica, ya que mediante la energía residual de la central de

microcogeneración se conseguirá una cantidad de energía eléctrica que, pese a no paliar

completamente el consumo total de dicha energía, estará destinada a suplir parte de la

demanda eléctrica.

Estos consumos se analizarán por un lado en su vertiente histórica, viendo los

consumos históricos desde el año 2005, y por otro lado en su situación actual. Cabe decir

que la cantidad de energía eléctrica consumida exactamente en los años anteriores a 2013 no

se ha calculado, ya que se han ido introduciendo nuevas instalaciones y lugares a lo largo de

los últimos años y esto ha variado la cantidad de energía consumida y que en el consumo

anual, en la parte de combustible está incluido el ACS a pesar de que parezca que no haya

consumo en los meses que no son enero, febrero y marzo ya que sí que existe, solo que en

2013 las reposiciones de combustible han coincidido primeros meses

El consumo anual:

Tabla 5. Consumo actual de electricidad y combustible. Datos facilitados por el centro I.E.S. La

Torreta. Elaboración propia.

RealSin

I.V.A.

Coste real

de la

energía

consumida

RealSin

I.V.A.

Litros

suministrados

Energía

consumida

kWh

Energía real

necesaria

(Rendimiento

caldera del

90%)

Enero 2979,54 2462,43 1884,04 16459,00 1425,00 1177,69 1500,00 14970,00 13473

Febrero 3657,84 3023,01 2362,28 20610,00 1920,00 1586,78 2000,00 19960,00 17964

Marzo 3948,79 3263,46 2570,37 22491,00 1440,00 1190,08 1500,00 14970,00 13473

Abril 2056,29 1699,41 1231,00 10813,00

Mayo 2861,42 2364,81 2041,11 17676,00

Junio 2860,08 2390,07 1855,56 15952,00

Julio/agosto 536,78 443,62 0,00 0,00

Septiembre 2664,61 2232,16 1637,95 18617,00

Octubre 3414,79 2822,14 1626,39 17091,00

Noviembre 3691,20 3050,58 1442,82 16357,00

Diciembre 4253,76 3515,50 2077,16 23465,00

AÑO

2013

TIPOS DE

ENERGÍAEléctrica Combustible para calefacción

DATOS

TIPOS DE GASTO EN €

CANTIDAD

DE

ENERGIA

kWh

TIPOS DE

GASTO EN € CANTIDAD DE ENERGÍA


59

El consumo histórico:

Tabla 6. Consumo histórico de electricidad y combustible. Datos facilitados por el centro I.E.S. La

Torreta. Elaboración propia.

Como se puede observar en las tablas anteriores, históricamente, el gasto en

electricidad ha sido siempre mucho mayor que el gasto en combustible para la energía

térmica. Esto sucede principalmente debido a que la zona donde se encuentra La Torreta es

de clima suave mediterráneo (Elche, Alicante) y la calefacción solo se enciende en los meses

más fríos del año.

Real Sin I.V.A. RealSin

I.V.A.

Litros

consumidos

**

Energía

consumida

kWh

Energía real

necesaria

(Rendimiento

caldera del

90%)

2005 20650,96 17802,55 4000,00 3448,28 5000,00 49900,00 44910,00

2006 19999,62 17241,05 2520,00 2172,41 3000,00 29940,00 26946,00

2007 23881,00 20587,07 5179,99 4465,51 6000,00 59880,00 53892,00

2008 28952,48 24959,03 2880,00 2482,76 3500,00 34930,00 31437,00

2009 41575,83 35841,23 5265,00 4538,79 6000,00 59880,00 53892,00

2010 32090,44 27468,80 2880,00 2465,23 3500,00 34930,00 31437,00

2011 28466,62 24124,25 5444,84 4614,27 6000,00 59880,00 53892,00

2012 32636,01 27371,92 3020,19 2533,04 3500,00 34930,00 31437,00

2013 32170,96 26587,57 4785,00 3954,55 5500,00 54890,00 49401,00

28935,99 24664,83 3997,22 3408,31 4666,67 46573,33 41916,00

AÑO *

Resultado promedio

*Nota: Los costes en los cierres de años incluyen diciembre del año anterior hasta noviembre de ese mismo

año.

**Nota: Los litros consumidos de los años 2005 hasta 2012 estimados en función a precio del gasoleo C en

2013 y redondeados en función de los pedidos reales.

TIPOS DE ENERGÍA Eléctrica Combustible para calefacción

DATOS

TIPOS DE GASTO

EN EUROS

TIPOS DE

GASTO EN CANTIDAD DE ENERGÍA

0,00

10000,00

20000,00

30000,00

40000,00

50000,00

1 2 3 4 5 6 7 8 9

EVOLUCIÓN DEL GASTO EN ELECTRICIDAD

Gasto real Coste sin I.V.A.

Figura 50. Evolución del gasto en electricidad. Elaboración propia.


60

Esta gráfica muestra cómo ha evolucionado el consumo en electricidad a lo largo de

los últimos años. El ascenso inicial en el gasto se debe a diversos factores, siendo uno de

ellos el aumento de instalaciones y salas que ha experimentado el centro y a la subida de

precios de la energía eléctrica.

Figura 51. Evolución del gasto en gasóleo C para calefacción. Elaboración propia.

Las nuevas instalaciones que se ha ido introduciendo en el instituto no han afectado al

consumo de energía calorífica mediante las calderas de gasóleo C, ya que las instalaciones

de calefacción de circuito cerrado se mantienen como estaban y no han variado, instalándose

en las nuevas instalaciones aparatos de aire acondicionado con bomba de calor para solventar

las necesidades energéticas. Por esta razón, no se muestras cambios apreciables en el gasto

en gasóleo C a lo largo de los años.

En esta gráfica también podemos comprobar como el consumo de gasóleo C oscila en

periodos de dos años. Ya que normalmente el combustible se pide cuando está a punto de

terminarse, por lo que un pedido suele caer en un año distinto y hace que parezca que el

consumo es distinto en años consecutivos. En la tabla del gasto histórico se puede ver como

el gasto promedio es de 3.997 €/año.

0,00

1000,00

2000,00

3000,00

4000,00

5000,00

6000,00

2 0 0 5 2 0 0 6 2 0 0 7 2 0 0 8 2 0 0 9 2 0 1 0 2 0 1 1 2 0 1 2 2 0 1 3

EVOLUCIÓN DEL GASTO EN GASOLEO C PARA CALEFACCIÓN

Gasto real Coste sin I.V.A.

7. CASO PRÁCTICO 7.1. Análisis demanda de comb. y elec.

61

7. CASO PRÁCTICO. IMPLANTACIÓN DE PLANTA DE

MICROCOGENERACIÓN CON BIOMASA

7.1. Análisis de demanda de combustible y electricidad

Antes de dimensionar la planta de microcogeneración, es necesario analizar en primer

lugar la demanda de energía térmica necesaria y en qué momento se concentra, y también

será necesario observar la demanda de energía eléctrica para ver la parte de esta que se podría

suplir. La demanda eléctrica se verá en el último año entero que tienen datos (2013) y la

demanda de gasóleo se verá a lo largo del tiempo y en el último año.

Figura 52. Demanda eléctrica en 2013. Elaboración propia.

La demanda eléctrica, como se puede observar en el gráfico anterior, tiene los puntos

más altos en marzo y diciembre, además de estar por encima en los meses fríos como enero,

febrero o noviembre. Esto se puede deber a que en cuando baja la temperatura, las aulas con

aire acondicionado con bomba de calor hacen funcionar estos con el consiguiente aumento

del consumo.

También decir que en julio/agosto no existía consumo eléctrico ya que el centro

permanecía cerrado por vacaciones, por lo que el gasto en estos meses se debe simplemente

al coste por la potencia contratada. Sin embargo, ahora en julio habrá consumo porque ha

cambiado el sistema de evaluación y el centro estará abierto en Julio en los años siguientes.

La demanda en 2013 eléctrica resultaría en un total de 179.531 kWh al año, lo que

daría un promedio por mes de consumo (sin contar julio/agosto) de 17.953,1 kWh/mes.

0,00

5000,00

10000,00

15000,00

20000,00

25000,00

CANTIDAD DE ENERGÍA ELÉCTRICA CONSUMIDA EN EL AÑO 2013

7. CASO PRÁCTICO 7.1. Análisis demanda de comb. y elec.

62

Figura 53. Litros suministrados de gasóleo C. Elaboración propia.

Figura 54. Evolución de la energía consumida para calefacción. Elaboración propia.

Como se puede observar en las gráficas anteriores, los litros suministrados van

variando a lo largo de los años en tendencias de 3 o 4 veces suministrado en cantidades de

1500 o 2000 litros suministrados. Estas cantidades muestran una media de consumo anual

de gasóleo C de 4667 litros y una media de energía consumida de 46.573kWh anuales.

Cabe decir que los pedidos de combustible se suelen efectuar en los meses fríos, que

también coincide con los periodos de mayor gasto eléctrico (como se ha podido observar en

las gráficas de electricidad). Esto indica que esos meses son los de mayor consumo, puesto

que los pedidos de combustible solo se efectúan cuando queda poca cantidad en el depósito.

0,00

1000,00

2000,00

3000,00

4000,00

5000,00

6000,00

7000,00

2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013

LITROS SUMINISTRADOS DE GASOLEO C POR AÑOS

0,00

500,00

1000,00

1500,00

2000,00

2500,00

Enero Febrero Marzo

LITROS SUM. EN 2013

0,00

10000,00

20000,00

30000,00

40000,00

50000,00

60000,00

70000,00

2 0 0 5 2 0 0 6 2 0 0 7 2 0 0 8 2 0 0 9 2 0 1 0 2 0 1 1 2 0 1 2 2 0 1 3

EVOLUCIÓN DE LA ENERGÍA CONSUMIDA PARA CALEFACCIÓN

Energía consumida kWh Energía real necesaria (Rendimiento caldera del 90%)

7. CASO PRÁCTICO 7.2. Cálculo de la potencia de caldera

63

7.2. Cálculo de la potencia necesaria de la caldera de

microcogeneración

Como el consumo de energía térmica es irregular a lo largo del año, la potencia de la

planta de microcogeneración se dimensionará para el mes que pueda haber una mayor

demanda de energía, que en este caso es febrero, con un consumo tope de 2000 litros de

gasóleo C.

Teniendo en cuenta que los horarios de las clases matutinas suelen ser de 8:00 a 15:00

y los de la tarde de 15:15 a 21:45. Considerando como horas de uso de 8:00 a 22:00 y dando

una hora más por profesorado y personal de limpieza, se tiene un horario de consumo de 15

horas al día y como sábado y domingo no se dan clase eso haría un total de 15 horas por 5

días a la semana de uso. Como los 1500 suministrados en marzo han durado lo que quedaba

de año, lo más probable es que los 2000 litros de febrero hayan servido no solo para febrero,

sino para parte de marzo, por lo que no sería fiable cuantificar la potencia para un consumo

por mes máximo de 2000 litros por lo que se calculará la potencia en función de un consumo

máximo por mes de 1500 litros, es decir, se dimensionara la caldera para una potencia en

función del gasto de 1500 litros de combustibles en, 15 horas por 20 días del mes, 300 horas.

Así que, si la energía contenida en 1500 sería de 14.970 kWh, la potencia necesaria

para el uso de esta energía sería pues de al menos 49.9 kW.

7.3. Cantidad de kg. de pellets de palmera necesarios

Contemplando que el consumo medio anual de energía calorífica del centro I.E.S. La

Torreta es de 46.573,33 kWh y que un kg. de pellet armonizado contiene una cantidad de

energía aproximada de 4.7647619214 kWh/kg, serían necesarios 9775 kg. de pellets o lo que

es lo mismo, el centro necesitaría una cantidad aproximada de 10 toneladas de pellets al año.

Sin embargo, suponiendo un rendimiento térmico del 80%, sería necesaria una cantidad de

52.394,62 kW, lo que daría lugar a 10996 kg., lo que serían 11T aproximadamente.

Teniendo en cuenta que la maquinaría se utilizaría en pleno funcionamiento 10 meses,

con un horario de uso de 300 horas al mes (15 horas diaria), con una media de uso de 20 días

al mes utilizando 1,1 Tonelada.

díapéletskgdías

kgConsumo /.55

20

1100

7. CASO PRÁCTICO 7.4. Descripción de la solución

64

7.4. Descripción de la solución

7.4.1. Modelo de explotación de la instalación

Este estudio se ha planteado para que sea el propio Ayuntamiento el que contrate a una

empresa que instale y mantenga una instalación de microcogeneración en centros públicos

educativos. Primero se analizará rentabilidad y amortización que podría dar a un centro y

luego, con la cantidad total de pélets que se podría obtener anualmente de la poda de

palmeras, se verá la cantidad total de centros que se podrían beneficiar de este sistema.

La explotación está destinada a utilizar la energía procedente de la biomasa para paliar

al 100% las necesidades energéticas de los centros como calefacción y ACS, siendo la

energía eléctrica producida por la instalación de microcogeneración un valor añadido que a

efectos prácticos será solamente un porcentaje del total de energía eléctrica consumida por

el centro.

7.4.2. Elección de tipo de caldera de microcogeneración

El tipo de caldera elegida para el centro será la “Community Power Corporation

BioMax 25”. Este tipo de sistema es un ejemplo de unidad comercial con biomasa sólida

más gasificador, utilizando tecnología MACI, de la compañía “Community Power

Corporation”.

Figura 55. Imagen del sistema BioMax 25. Dicho sistema se encuentra en un

contenedor metálico.


65

7.4.2.1. Características

Esta unidad tiene las características siguientes:

Combustible Astillas, pélets

Motor MEP/MEC

Potencia (kWe) 25 kWe

W/Q 0,28

Consumo máx. kg. pélets/día 750 kg. de pélets

Coste de instalación $/kW Entre 1200$ y 4000$

¿Dualidad de combustible?

Permite flexibilidad de

combustible. Biomasa sólida o

dualidad de combustible con

combustible fósil (diésel)

Rango de kW térmicos 5-100 kW

Eficiencia del sistema eléctrico 20 – 22%

Eficiencia térmica 80 – 85%

Tamaño del contenedor 2.42m.x6m.x2.42m. Tabla 7. Características de la instalación BioMax 25. Elaboración propia. Información obtenida

de (Huanghengdong-2011) (HAMMONS, T. J.-2011)

7.4.3. Descripción de la instalación de microcogeneración

El funcionamiento general del sistema sería el siguiente:

Mediante la peletizadora se transforman los residuos procedentes de la poda de

palmeras en pélets, que a su vez son almacenados en un lugar adecuado. Puesto que la

cantidad total de residuos es mayor que la que necesita cada centro, lo más aconsejable es

que sea el propio ayuntamiento quien destine un lugar que contenga silo de residuos

Peletizadora Almacenamiento y

puesta en sistema

Gasificador Aire primario

Aire secundario

Intercambiador

de calor

Aire del ambiente

Aire caliente

Filtro

Cenizas

carbónicas

Módulo de

control de

aire y fuel

Aire de

combustión

Generador Gases de extracción calientes

Electricidad

Agua caliente

Figura 56. Esquema del funcionamiento general del sistema de microcogeneración

BioMax 25.


66

procedentes de la poda de palmeras, peletizadora y un lugar de almacenamiento de pélets

para luego suministrarlos por los centros.

Los componentes del sistema son los siguientes:

Tolvas de secado

Barrena horizontal

Pantalla de clasificación

Alimentador de combustible

Gasificador

Intercambiador de calor

Filtro

Sistema de control

Sistema generador

Figura 57. Fotografía de la instalación BioMax 25.


67

7.4.3.1. Contenedor del sistema

El contenedor metálico del sistema permite a este que no haga falta colocarlo en

ninguna estancia. Dicho contenedor tiene unas dimensiones según el sistema métrico

americano de 8’x20’x8’ que equivaldrían a 2.42m.x6m.x2.42m. (L.C., Art)

7.4.3.2. Cámara de gasificación

La gasificación es la combustión parcial de un material rico en carbono para producir

gas de síntesis, una mezcla de monóxido de carbono, hidrógeno, dióxido de carbono,

metano[16], vapor de agua y nitrógeno. El gas procedente de residuos leñosos es un buen tipo

de gas de síntesis. Una biomasa rica en carbono y con una cantidad controlada de oxígeno

se combina a altas temperaturas en el gasificador. (United States Forest Service-2010)

GASIFICADOR MECANISMO DE

ALIMENTACIÓN TOLVAS DE

SECADO

INTERCAMBIADOR DE

CALOR

FILTROS

Figura 58. Contenedor del sistema BioMax 25.


68

El sistema gasificador de la instalación se compone de 5 zonas: (United States Forest

Service-2010)

Nueva alimentación

Secado final

Pirolisis

Oxidación del carbono CO2 + calor

Reducción de carbono CO + H

Otra de las partes del gasificador es el subsistema de aire carbono que es una inyección

de aire secundario en el gasificador para controlar su temperatura. Esta parte tiene 5 niveles

de inyección, con 5 válvulas de control, un aireador y 30 inyectores de aire. Además, para

medir la temperatura consta de 12 medidores de radiación térmica[17] en el gasificador y otros

redundantes a la zona oxidación del carbono. (United States Forest Service-2010)

Figura 59. Esquema de las

zonas del gasificador.

Figura 61. Gasificador de la unidad de

microcogeneración BioMax 25.

Figura 60. Parte inferior del gasificador de la

instalación BioMax 25, subsistema de rejilla.


69

En la parte inferior del gasificador se encuentra el subsistema de rejilla, este empuja

los residuos de carbón y alquitrán a través de la pantalla a la parte inferior del gasificador y

es el responsable de mantener una baja resistencia del gasificador y la rejilla y ayuda a

mitigar problemas de combustión. (United States Forest Service-2010)

El subsistema de vibración por su parte, está localizado debajo de la puerta de entrada

de biomasa y en la parte superior del gasificador y previene problemas de extrapolación del

combustible. Existe también un sistema de ignición automática localizado cerca de la parte

inferior del gasificador, al lado del subsistema de rejilla que básicamente es una varilla de

cal con propiedades de calentador resistivo. (United States Forest Service-2010)

Otras partes que contiene el gasificador son: (United States Forest Service-2010)

Juntas y sellados. El gasificador contiene dos juntas, una junta térmica en el

borde y una junta de silicona en el puerto de limpieza.

Borde/ brida principal del gasificador. Compuesta de 12 pernos y mecanismo

de elevación hidráulico.

Aislamiento y cubierta metálica. El gasificador está recubierto de un

aislamiento cerámico de 6 pulgadas de espesor y dicho aislamiento tapado por

la carcasa metálica.

CAMARA DE

GASIFICACIÓN

PANELES DE

CONTROL

Figura 62. Cámara de gasificación del sistema BioMax 25.


70

Puerto de mantenimiento. Localizado en la parte opuesta del intercambiador

de calor. Es necesaria la retirada de una parte de cobertura de aislamiento para

poder realizar las tareas de mantenimiento.

7.4.3.3. Intercambiador de calor

El intercambiador de calor está conformado por una carcasa metálica y tubos en su

interior, exactamente 24 tubos en este modelo que se mueven independientemente del resto.

Por dichos tubos es por donde atraviesa el gas producido en el gasificador y a través del

interior de la carcasa metálica circula el aire de refrigeración que reduce la temperatura del

gas desde 700ºC aproximadamente a 110ºC. (Huanghengdong-2011)

El ventilador de enfriamiento está compuesto por un motor 5hp y tiene control On/Off

y regulador de velocidad con un control motor, estando el puerto limpio de salida en el

gasificador. (Huanghengdong-2011)

Figura 63. Intercambiador de calor.


71

7.4.3.4. Filtros

El sistema de microcogeneración BioMax 25 tiene filtros de bolsas autolimpiantes.

Este sistema se compone de 4 filtros celulares con pesos atados en la parte superior de cada

bolsa, un sistema de removido automático de carbones y alquitranes, un filtro de seguridad

en la parte inferior, discos de ruptura para cada filtro y tambor de carbón. Solo tres filtros

estarán activos a la vez, uno de ellos siempre en modo limpieza y dichos filtros se cerraran

con una válvula de línea. (Huanghengdong-2011)

Los filtros además tienen medidor del nivel de O2 que puede detectar escapes de aire,

un medidor del flujo de gas (metro Venturi) y la caja del filtro dispone de un ventilador de

aire frio que puede encenderse o apagarse en función de un termostato localizado en la caja

de conexiones del filtro. (Huanghengdong-2011)

Por último, los filtros disponen de un precalentador compuesto por unos calentadores

de tiro responsables de subir la temperatura de la caja del filtro sobre la condensación del

gas producido antes que el gas llegue al punto de ignición. (Huanghengdong-2011)

Figura 64. Filtros del sistema.


72

7.4.3.5. Sistema de control

El sistema de control tiene un controlador automático programable (PAC) compuesto

por una toma de tierra, un módulo de control y variedad de módulos I/O. Este sistema puede

conectarse a internet o vía LAN, además de que todos los datos los guarda y almacena y

tiene un control automático y sistema de monitorización con alarmas automáticas, respuestas

y apagado automático. (Huanghengdong-2011)

El sistema de control también tiene los siguientes sensores: par termoeléctrico[18],

transductores de presión, sensor O2 de fuga de aire, caudalímetro[19] Venturi, sensor de nivel

de alimentación del gasificador, interruptor para abrir y cerrar la puerta de entrada de

alimentación de combustible. (Huanghengdong-2011)

Dispone por último de controladores motores que se usan para variar la velocidad de

los distintos motores que existen en el sistema. (Huanghengdong-2011)

Controlador automático

programable

Par termoeléctrico

Transductor

de presión

Controlador

motor

Figura 65. Partes del sistema de control de la instalación BioMax 25.


73

7.4.3.6. Motor/generador

Este sistema emplea el Set de motor/generador de la marca comercial Gillette con GM

V-6, 3.1 litros, motor Vortec y generador WEG 35kW. Además, en cuanto a sopladores de

aire, emplea productores en línea sopladores de gas que proveen flujo de gas a la antorcha

cuando el motor no está funcionando o provee corriente a la antorcha cuando el motor no

está operando a máxima capacidad. (Huanghengdong-2011)

El motor esta modificado, tiene un soplador de gas en línea, comienzo automático del

motor y sistema de control que controla el ratio A/F con el uso de un sensor de O2. El

generador por su parte puede empezar en configuración en línea o paralelo y tiene una

potencia máxima de 25 kWe continuos. (Huanghengdong-2011)

7.4.3.7. Antorcha

Se utiliza para quemar el exceso de gas

producida y está localizada en la parte superior del

contenedor metálico. Tiene una bujía de encendido

y un par termoeléctrico. (Huanghengdong-2011)

Figura 66. Motor/generador del sistema BioMax 25.

Figura 67. Antorcha del sistema BioMax 25.


74

7.4.3.8. Sistema de evacuación de gases

El propio sistema contiene un conducto de evacuación de gases hacia el exterior

además de la antorcha que también se halla conectada al exterior. Este conducto de escape

de gases tiene un tamaño mayor de 80 mm de diámetro y una chimenea por encima de

400mm. (Huanghengdong-2011)

7.4.3.9. Operación y mantenimiento

Para producir el limpio y utilizable gas de síntesis hay que seguir las siguientes

indicaciones:

Regular la temperatura de la biomasa en la cámara de gasificación (se producen

carbón y alquitrán si poco oxigeno es introducido). Si existe mucho contenido

de oxígeno, el gas producido se quemará. La temperatura de la cámara de

gasificación debe ser mayor de 700ºC para una eficiente conversión de carbono

y de producción relativamente baja de alquitrán. La temperatura de

funcionamiento adecuada se mantiene mediante el control de la proporción de

oxígeno en la cámara de gasificación. (United States Forest Service-2010)

Asegurarse de que la biomasa alimenta al gasificador en un tamaño regular y

de forma coherente, como los péllets. La reducción del flujo de combustible

aumenta la relación de oxígeno a este y puede causar problemas si el gas de

síntesis comienza a arder. (United States Forest Service-2010)

Utilizar biomasa con bajo contenido de cenizas y contaminantes (como sílice)

para evitar la formación de “Clinker” a altas temperaturas. Estas escorias

pueden perturbar el aire y el flujo del combustible en el gasificador. (United

States Forest Service-2010)

El tiempo estimado medio diario de mantenimiento del sistema estaría sobre la hora y

media. Puesto que el centro no tiene personal adecuado para realizar esta tarea sería

conveniente que personal del ayuntamiento realizase esta tarea o que se realizase un curso

de mantenimiento de la maquinaría por el personal de mantenimiento del centro docente.


75

7.4.4. Emplazamiento del sistema de microcogeneración

Puesto que el sistema de microcogeneración se presenta en un contenedor metálico,

este se colocará al exterior de la sala de calderas actual, justo pegado a ella en la parte inferior

(la parte que da a las pistas de baloncesto).

Figura 68. Localización de la instalación de microcogeneración.

Sería aconsejable colocar algún tipo de separador entre el contenedor metálico y las

pistas ya que debido a las características de estas el contenedor sería propenso a impactos de

pelotas de baloncesto. En caso de que esta opción no sea viable, se podrían colocar los

sistemas del contenedor dentro de la sala de calderas, retirando las anteriores y

almacenándolas y colocando en su lugar la nueva maquinaría.

7.4.4.1. Descripción como zona de riesgo de incendio

El local que contenga la maquinaría deberá disponer de instalación de detector de

humos y extintores portátiles según el R.D. 2267/2004. Además, tendrá que tener también

una instalación de detección de fugas de gas según el Reglamento de Instalaciones de

Protecciones contra Incendios en Establecimientos Industriales. (BOE-RD 2267/2004)


76

7.4.5. Instalación eléctrica

La electricidad que se generé a través de los procesos de microcogeneración servirá

para cubrir una parte de la demanda eléctrica del centro. Deberá acogerse el centro al Real

Decreto 1699/2011 por el que se regula la conexión a red de instalaciones de producción de

energía de pequeña potencia.(BOE-RD 1699/2011)

En esta normativa, como se explicó en el apartado de “Conexión a la red de

instalaciones de producción de energía eléctrica”, se establecen aquellos requisitos

necesarios para realizar la conexión a la red distribuidora. Aunque no se realice la venta a la

red eléctrica, debería de realizarse una instalación interior para que la electricidad sea

consumida por los servicios generales del centro. Las condiciones necesarias para el

suministro a las reden internas se encuentran en el artículo 13 del Real Decreto 1699/2011.

(A.M., Urbano-2013)

Los elementos de la nueva instalación a ejecutar para garantizar la seguridad y el

suministro eléctrico al centro son los siguientes: (A.M., Urbano-2013)

Elemento de corte general.

Interruptor automático diferencial.

Interruptor automático para la conexión-desconexión.

Protección de la conexión de máxima y mínima frecuencia.

Protección de la conexión de máxima y mínima tensión entre fases.

Desconexión por máxima tensión homopolar.

Todos estos elementos se colocarán en una caja estanca fuera y al lado de donde se

sitúa el contenedor metálico del módulo de microcogeneración. Se dispondrá además un

contador eléctrico propio e independiente de la compañía suministradora de electricidad para

medir la energía eléctrica que se suministra al centro. Dicho contador se colocará junto al de

la compañía suministradora trabajando en paralelo como exige el artículo 19.3 del Real

Decreto 1699/2011. La conexión además se hará al punto más cercano de la C.G.P. de la

instalación interior para permitir aislar los dos suministros. (A.M., Urbano-2013)


77

7.4.5.1. Descripción de la instalación eléctrica

La nueva instalación eléctrica contará con elementos en el contenedor metálico donde

está el equipo de microcogeneración, colocando un cuadro de mando y control. Dentro del

cuadro habrá de colocarse: (A.M., Urbano-2013)

Un interruptor automático general cuya función sea controlar la totalidad del

cuadro.

Un interruptor automático de acoplamiento con la finalidad de controlar el

equipo de microcogeneración con las protecciones siguientes:

Un diferencial.

Una protección contra sobretensiones.

Una protección de mínima tensión.

Una protección de máxima y mínima frecuencia.

7.4.6. Coste aproximado de la instalación de la caldera de

microcogeneración de biomasa

El rango de precios de la planta de microcogeneración de biomasa BioMax 25 y su

instalación se encuentra entre el margen de 1200$ - 4000$. Este margen, la proveedora

“Community Power Corporation” lo fija para plantas de microcogeneración entre 5 y 100

kWe, siendo más caro el kWe cuanto menos potencia tenga la maquinaria y más barato cuanto

más. Teniendo esto en cuenta, para calcular un precio aproximado de la BioMax 25, se le ha

dado una cantidad de 1200$ al precio por kWe de la BioMax 100 y 4000$ al precio por kWe

de la BioMax 5. Mediante estas suposiciones, se obtiene por proporcionalidad un precio de

3410,53$ el kWe para la BioMax 25.

Con este precio, y teniendo en cuenta que el valor del euro frente al dólar (a día

29/05/2014) es de 1€=1.3605$, se tiene un precio de 2506,82 €/kWe para la BioMax 25, lo

que resulta en un total de 62670,48 €.


78

7.4.7. Amortización de la caldera

7.4.7.1. Coste aproximado que supone el combustible de biomasa

A pesar de que el combustible de biomasa a priori puede parecer que tiene coste 0,

teniendo en cuenta que es necesaria maquinaría para fabricar los péllets, mantenimiento y

electricidad para hacerla funcionar dicho coste no será 0 exactamente. Para calcular

aproximadamente este coste, el gasto anual se dividirá en la cantidad anual de péllets que se

podrían fabricar para obtener el precio por kilo de péllets.

Antes de elegir la pelletizadora es necesario fijar unos días y unas horas de

funcionamiento para calcular los kg./h. que debería ser capaz de fabricar. Suponiendo que

fabricaría todos los kilos que se podrían obtener, 1333180 kg. al año, y estimando un horario

de trabajo de la máquina de 12 horas al día, funcionando de lunes a viernes todas las semanas

del año (52 semanas, 5 días/sem., 12 horas/día). Con estas estimaciones da un total de 3120

horas anuales, que para 1333180 kg. de biomasa la pelletizadora tendría que ser capaz de

producir 427,301 kg./h. de péllets.

Con este dato se ha escogido la siguiente pelletizadora semi-industrial:

Pelletizadora modelo PS-Y2-300

Potencia: 30kW 380v trifásico

Capacidad: 300-500 kg./h.

Pellet: 2-10 mm.

Rodillos: 2

Lubricación sistema “easy mode”

Transmisión por cardan. Diferencial

bañado en aceite.

Peso: 790 kg.

Dimensiones (mm): 1550x650x1000

Incluye panel de control y mezclador

alimentador frecuencial de 1,5 kW.

Precio: 12.500€ (funcionamiento

diésel)

Figura 69. Pelletizadora modelo PS-Y2-300 de la

casa comercial PelletSolucion


79

Aunque pueda parecer irónico, para conseguir los péllets se usará diésel de

combustible ya que sale más a cuenta que usar electricidad para estas cantidades. Al utilizar

dicha máquina con una potencia de 30kW por hora, con un funcionamiento anual de 3120

horas, necesitará 179531kW. De manera proporcional, si para el centro 46573kW

consumidos mediante diésel costaban 3997€, los 179573kW que consumirá anualmente esta

máquina supondrán un coste de 15408€ anuales.

Con estos datos, fijando la amortización de la pelletizadora en 20 años, el coste de

mantenimiento en 4,45% del precio de la pelletizadora, y contratando operarios para hacer

funcionar la maquinaría se obtendría el cuadro siguiente:

Pelletizadora modelo PS-Y2-300 (coste anual

para amortizar en 20 años) 625,00 €

Mantenimiento pelletizadora (4,45% del total de

la máquina) 556,25 €

Gasto anual en combustible diesel 15.408,00 €

Sueldo operarios 28.000,00 €

Gastos imprevistos (20% total) 8.917,85 €

TOTAL GASTOS ANUALES 53.507,10 €

kg. anuales de biomasa Elche 1.333.180 Kg.

Precio del combustible biomasa €/kg. 0,040134941

kg. anuales de biomasa I.E.S. La Torreta 11.000 Kg.

Coste anual combustible biomasa para el I.E.S.

La Torreta 441,98 € Tabla 8. Costes anuales de fabricación y consumo de los péllets de biomasa. Elaboración propia

Como se puede apreciar en la tabla anterior, la fabricación del total de todos los

residuos procedentes de la poda de palmera de Elche en péllets supondría un coste anual de

53.507,10€, cantidad que si la dividimos entre el total de kg. de pellets que se podría obtener

supondría un coste de 0.040134941 €/kg. de péllet. Teniendo en cuenta que se consumiría

en el I.E.S. La Torreta aproximadamente 11.000 kg. al año de péllets, estos vendrían a

suponer un coste en torno a 441,98 € al año.


80

7.4.7.2. Cálculo de costes y beneficios y amortización de la instalación

En primer lugar, para estos cálculos aproximados es necesario calcular la energía

térmica necesaria para la nueva instalación, ya que el rendimiento térmico mediante la

BioMax 25 es menor que el de las calderas anteriores, por lo que hará falta una cantidad

mayor de energía. Mediante esta cantidad de energía también se obtendrá la cantidad de

energía eléctrica utilizable que podría generar dicha instalación:

Energía térmica de combustible real necesaria anual 41.915,7 kWh

Rendimiento térmico de la instalación de

microcogeneración 80%

Energía total necesaria 52.394,62 kW

Electricidad necesaria anual actual 179.531 kW

Rendimiento eléctrico de la instalación de

microcogeneración 22%

Energía eléctrica aprovechable creada mediante la

instalación de microcogeneración 11.526,82 kWe

Tabla 9. Energía térmica necesaria en la nueva instalación y energía eléctrica que se podría

generar. Elaboración propia.

Con estos datos, se calculan el ahorro que supondría utilizar esta instalación de

microcogeneración en lugar de las calderas actuales teniendo en cuenta el coste anual que

supondría el combustible de biomasa calculado anteriormente (441,98€/año):

Gasto anual aproximado en electricidad actual 32.170,96 €

Gasto anual aproximado en gasóleo C actual 3.997,00 €

Ahorro anual en electricidad utilizando la

instalación de microcogeneración 1.202,48 €

Ahorro anual en combustible utilizando péllets de

biomasa en lugar de gasóleo C 3.595,65 €

Coste de la instalación de microcogeneración 62.670,48 €

Coste anual de mantenimiento (suponiendo un 2%

del coste total) 1.253,41 €

Total ahorro anual 3.544,72 € Tabla 10. Ahorro anual con la nueva instalación y coste a amortizar. Elaboración propia.

Como se puede ver en la tabla, el coste a priori a amortizar sería el de la instalación,

en cuyo coste viene incluido todo el montaje, el transporte y los pormenores. Esta maquinaría

tiene que tener también un mantenimiento, que se ha fijado en un 2% anual de coste total.

El ahorro anual por lo tanto, sería la suma de los ahorros obtenidos por la generación de

electricidad y el consumo de péllets de biomasa en lugar de gasóleo C menos el coste de

mantenimiento anual, lo que daría un total de 3.544.72 € de ahorro al año.


81

Con esta cantidad de ahorro al año, la amortización quedaría de la siguiente manera:

Figura 70. Gráfica del periodo de amortización de la instalación de microcogeneración. Elaboración

propia.

En la gráfica anterior se puede apreciar que el periodo de amortización de la

maquinaria se prolonga hasta los 18 años. Este periodo es un periodo normal, sobre todo si

se tiene en cuenta que el municipio no va a dejar de recibir desperdicios de la poda de

palmeras, ya que es un elemento característico de Elche. En caso contrario, puesto que la

maquinaría de microcogeneración tiene versatilidad con el fuel, podría volverse a utilizar

gasóleo C sin el menor problema.

Pese a todo, hay que admitir que el periodo de amortización no es corto, cosa que

podría echar para atrás el adquirir este tipo de maquinaria por lo que otra opción para darle

más rentabilidad al asunto sería la de evitar el uso de los aire acondicionado con bomba de

calor para calefacción, sustituyéndolos por radiadores. Esto supone que sería necesario

62.6

70,4

8 €

59.1

25,7

6 €

55.5

81,0

4 €

52.0

36,3

2 €

48.4

91,6

0 €

44.9

46,8

8 €

41.4

02,1

6 €

37.8

57,4

4 €

34.3

12,7

2 €

30.7

68,0

0 €

27.2

23,2

8 €

23.6

78,5

6 €

20.1

33,8

4 €

16.5

89,1

1 €

13.0

44,3

9 €

9.4

99,6

7 €

5.9

54,9

5 €

2.4

10,2

3 €

-1.1

34,4

9 €

-10.000,00 €

0,00 €

10.000,00 €

20.000,00 €

30.000,00 €

40.000,00 €

50.000,00 €

60.000,00 €

70.000,00 €

Deu

da

inic

ial

(año 0

)

Deu

da

año 1

Deu

da

año 2

Deu

da

año 3

Deu

da

año 4

Deu

da

año 5

Deu

da

año 6

Deu

da

año 7

Deu

da

año 8

Deu

da

año 9

Deu

da

año 1

0

Deu

da

año 1

1

Deu

da

año 1

2

Deu

da

año 1

3

Deu

da

año 1

4

Deu

da

año 1

5

Deu

da

año 1

6

Deu

da

año 1

7

Deu

da

año 1

8

Coste a amortizar


82

realizar la prolongación de los circuitos de calefacción e instalar nuevos radiadores con el

gasto que ello conlleva.

En este proyecto no se va a realizar el cálculo de los costes a amortizar que supondría

esa nueva instalación pero sí que se verá el ahorro hipotético y aproximado que se podría

obtener de utilizar nuevos radiadores en lugar de A.C., que sería el siguiente:

Total radiadores en el centro

Tipo 1 (doble) = 10

Tipo 2(simple) = 19

Tipo 3(doble) = 37

Total dobles (propor.)

= 56,5

Total aire acondicionado con bomba de calor 29

Total de energía calorífica aproximada para calefacción anual

(80% total) 41.915,70 kW/año

Cantidad aproximada de energía por radiador doble (de manera

ideal y sin considerar las perdidas por desplazamiento) 741,871 kW/radiador

Cantidad de energía ideal que supondrían los AC con bomba de

calor para calefacción equiparando la energía calorífica a energía

eléctrica consumida (considerando el dato anterior por radiador)

21.514,26 kW/año

Ahorro eléctrico anual que supondría el no utilizar los AC con

bomba de calor para calefacción 2.244,39 €/año

Radiadores totales dobles si los usásemos en lugar de los AC con

bomba de calor 85,5

Energía real necesaria para el supuesto de radiadores nuevos 63.429,97 kW/año

Energía real necesaria para el supuesto de radiadores nuevos más

la energía necesaria para ACS 74.908.89 kW/año

kg. de péllets necesarios anuales con la nueva cantidad de energía

necesaria 15.721,44 kg./año

Coste de los kg. de péllets anuales con la nueva cantidad de

energía necesaria 630,98 €/año

Ahorro en combustible anual en el nuevo caso 3.366,02 €/año

Energía eléctrica obtenible para el nuevo caso ideal con la

instalación de microcogeneración de rendimiento eléctrico= 22% 16.479,96 kWe/año

Ahorro en energía eléctrica anual en el nuevo caso generado por la

instalación de microcogeneración 1.719,19 €/año

Coste anual de mantenimiento (suponiendo un 2% del coste total) 1.253,41 €/año

TOTAL AHORRO ANUAL AL SUSTITUIR EL USO DE AC

PARA CALEFACCIÓN POR NUEVOS RADIADORES

UTILIZANDO LA INSTALACIÓN DE

MICROCOGENERACIÓN PARA OBTENER ENERGÍA

6.076,19 €/año

Tabla 11. Cálculo del ahorro anual en el supuesto de cambiar el uso de A.C. para calefacción por

nuevos radiadores. Elaboración propia.


83

En primer lugar, el centro tiene 10 radiadores de tipo 1 (dobles), 19 radiadores de tipo

2 (simples) y 37 radiadores de tipo 3 (dobles). Si contásemos dos radiadores simples como

uno doble daría un total de 56,5 radiadores dobles. Además, el centro tiene 29 aires

acondicionados con bomba de calor que se usan para calefacción cuando hace frio.

Suponiendo un total del 80% de la energía total destinado a calefacción (el otro 20%

sería para ACS), resultaría en un total de 41.915,70 kW/año de energía utilizada para

calefacción. Al dividir esta energía de manera ideal y sin contar las pérdidas en el transporte

(que existen) entre el total de radiadores dobles se obtiene una cantidad de

741,871kW/radiador al año. Si ahora colocásemos radiadores dobles en el lugar donde están

los A.C. supondría un total de 85,5 radiadores. Con esta cantidad y con el gasto ideal y

aproximado anual de energía por radiador se llega a un nuevo consumo para calefacción

anual de 63.429,97 kW/año que al añadirle el 20% anterior de ACS daría una cantidad de

consumo energético anual de 74.908,89 kW.

Figura 71. Cantidades de energía obtenidas para el supuesto de instalación de nuevos radiadores

en lugar de utilizar el AC para calefacción. Elaboración propia.

La cantidad anterior de energía hace que fueran necesarios un total de 15.721.44 kg.

de péllets anuales, lo que supondría un coste de 630,98€. Si tenemos en cuenta el ahorro

respecto a los 3997€ que se necesitaban con gasóleo C, supondría un ahorro anual en este

apartado de combustible de 3.366,02 €.

Esta nueva cantidad de energía, al ser mayor que la anterior, conseguiría generar mayor

cuantía de energía eléctrica, en este caso de rendimiento eléctrico 22% una cifra de

41915,70

11478,92

21514,26

63429,97

74908,89

16479,96

0,00

10.000,00

20.000,00

30.000,00

40.000,00

50.000,00

60.000,00

70.000,00

80.000,00

Energíacalorífica

calefacciónanual (80%

total)

Energía paraACS anual (20%

total)

Energía de losAC para

calefacción

Energía para elsupuesto deradiadores

nuevos

Energía totalreal para elsupuesto deradiadores

nuevos másACS

Energíaeléctrica

generada conRe=22%

Cantidades de energía en kW


84

16.479,96kWe al año. Se obtiene el ahorro monetario que resultaría de esta generación de

energía eléctrica como en los casos anteriores y resultaría en un total de 1.719 € al año.

Ahora bien, como en este caso el centro habría dejado de utilizar los A.C. para

calefacción, eso supondría una reducción del consumo eléctrico. Si equiparamos la energía

térmica consumida con energía eléctrica, en un supuesto ideal e hipotético, resultaría en una

cantidad de 21.514,26 kWe menos anuales. Esta cantidad de energía eléctrica ahorrada

equivaldría, obteniéndola mediante proporción como en el caso original, en un total de

2.244,39 € al año.

Por lo tanto, con las tres cantidades anteriores y el coste de mantenimiento de la

instalación de 1.253,41 €/año se llega a que el ahorro anual total, en esta suposición de

cambio uso de radiadores nuevos en lugar de utilizar el AC para calefacción, sería de

6.076,19 €.

Figura 72. Gráfico de cantidades de ahorro y costes anuales para el supuesto de instalación de

nuevos radiadores en lugar de utilizar el AC para calefacción. Elaboración propia

Como se puede observar, el ahorro anual de utilizar solo radiadores es poco más del

doble que de la manera anterior calculada, 6.076,19 € en lugar de los 3.544,72 €, por lo que

habría que calcular los costes de la ampliación y de los nuevos radiadores para ver si resulta

rentable económicamente y el periodo de amortización no se aleja mucho en el tiempo, ya

que medioambientalmente resulta totalmente rentable al no utilizar energía eléctrica en favor

de energías limpias como la procedente de residuos de biomasa.

2.244,39 €

1.719,19 €

3.366,02 €

-1.253,41 €

6.076,19 €

-2.000,00 €

-1.000,00 €

0,00 €

1.000,00 €

2.000,00 €

3.000,00 €

4.000,00 €

5.000,00 €

6.000,00 €

7.000,00 €

Ahorro eléctrico

anual por no usar

AC para calefacción

Ahorro por energía

eléctrica generada

Ahorro en

combustible anual

Coste anual de

mantenimiento de

maquinaría

TOTAL DE

AHORRO

Ahorro y costes anuales

7. CASO PRÁCTICO 7.5. Cálculo de centros posibles

85

7.5. Cálculo aproximado de la cantidad de centros

educativos que podrían utilizar estos residuos de biomasa

Una vez obtenidos los datos de ahorro económico anual utilizando la tecnología de

microcogeneración BioMax 25 para aprovechar los residuos procedentes de la poda de

palmeras de Elche en el centro docente público I.E.S. La Torreta se extrapolará este tipo de

ahorro a los demás centros docentes públicos de Elche para ver el ahorro anual que podría

suponer al Ayuntamiento el uso de los péllets de biomasa.

7.5.1. Primer Supuesto: Cálculo suponiendo que todos los

centros son idénticos al “IES La Torreta” estudiado

Este caso es completamente ideal y se supondrá que cada tipo de centro público es del

mismo tamaño y necesita las mismas necesidades que el centro estudiado, a pesar de que

existan centros con menos y con más necesidad energética. Esto supone que el ahorro al año

de cada centro estaría estimado en 3.544,72€, que cada centro necesitaría la cantidad de 11T

de péllets de biomasa anuales y que no se empezarían a obtener ingresos hasta el 18º año.

Teniendo en cuenta que el número de centros docentes públicos en Elche es de 78

(CONSELLERIA D’EDUCACIO, Generalitat V.-2014), los cálculos resultarían de la

siguiente manera:

Número de centros docentes públicos en Elche 78

Cantidad de energía ideal para calefacción anual por centro en kW (utilizando péllets

de biomasa) 52394,62

Ahorro ideal anual por centro 3.544,72 €

kg. de péllets anuales ideales que se utilizarían anualmente por centro 11000,00

Cantidad de energía ideal para calefacción anual de todos los centros en kW

(utilizando péllets de biomasa) 4086780,36

Ahorro ideal anual de todos los centros 276.488,16 €

kg. de péllets anuales ideales que se utilizarían anualmente de todos los centros 858000,00

kg. de péllets que se podrían fabricar anualmente 1333180,00

kg. de péllets que sobrarían para vender o darles otro uso 475180,00

Precio del saco de 15kg. de péllet 3,45 €

Precio del péllet a granel (1000 kg.) 177,50 €

Supuesto de vender un 5% del total de péllet restante en forma de saco de 15 kg. 5.464,57 €

Supuesto de vender un 95% del total de péllet restante a granel 80.127,23 €

Total de beneficios supuestos de vender los kg. de péllets restantes 85.591,80 €

Ahorro anual para el Ayuntamiento de Elche en el caso supuesto 362.079,96 € Tabla 12. Cálculo del ahorro anual que supondría para el Ayuntamiento el uso y la fabricación de

péllets de biomasa a partir de los residuos de poda de las palmeras de Elche. Elaboración propia.


86

El uso de los péllets de biomasa en estos 78 centros públicos mediante unidades de

microcogeneración BioMax 25 supondría para el Ayuntamiento un ahorro de 276.488,16 €

al año en este caso ideal. Sin embargo, de esta manera no se utilizaría toda la cantidad de

péllets de biomasa que se podrían crear.

Considerando que los 78 centros docentes públicos necesitarían un total de 858T de

las 1.333,18T totales de péllets que se transformarían a partir de los residuos de la poda de

las palmeras, esto dejaría una cantidad de 475,18 T de péllet sin utilizar.

Si se tiene en cuenta que el precio del péllet actual (a fecha 8 de junio de 2014), para

sacos de 15kg. estaría a 3,45 €/saco y venta a granel a 177,50 € cada 1000kg. y considerando

una situación en la que se vendiese el 5% de péllet restante en sacos y el 95% a granel,

supondría unos ingresos de 85.591,80 € al año para el Ayuntamiento. Sumando esta cantidad

a la que se podrían ahorrar los centros mediante el uso de sistemas de microcogeneración

daría lugar a un ahorro hipotético de 362.079,96 € al año.

Figura 73. Gráfica de ahorro anual del Ayuntamiento en caso de fabricar, utilizar y vender péllets

de biomasa procedentes de la poda de palmeras de Elche. Elaboración propia.

Si se observa ahora lo que supondría la puesta simultánea en todos los centros de

instalaciones de microcogeneración por biomasa y el periodo de amortización de las mismas,

teniendo en cuenta que cada instalación supondría un coste a amortizar de 62.670,48 €,

resultaría el periodo de amortización siguiente:

276.488,16 €

5.464,57 €

80.127,23 € 85.591,80 €

362.079,96 €

0,00 €

50.000,00 €

100.000,00 €

150.000,00 €

200.000,00 €

250.000,00 €

300.000,00 €

350.000,00 €

400.000,00 €

Ahorro ideal

anual de todos

los centros

Supuesto de

vender un 5% del

total de péllet

restante en forma

de saco de 15 kg.

Supuesto de

vender un 95%

del total de péllet

restante a granel

Total de

beneficios

supuestos de

vender los kg. de

péllets restantes

Ahorro anual

para el

Ayuntamiento de

Elche en el caso

supuesto

Ahorro anual del Ayuntamiento


87

Figura 74. Gráfica del periodo de amortización de las instalaciones de microcogeneración en todos

los centros docentes públicos de Elche más la venta de los péllets de biomasa no utilizados.


Como se puede ver en la gráfica anterior, como se ha supuesto que los péllets que no

se utilizan se venden, siendo la venta a un precio mayor que el que resultaba de su uso, esto

supone un ahorro mayor al año por lo que el periodo de amortización pasaría de 18 años

(periodo que resultaba en el centro I.E.S. La Torreta) a 14 años.

Esta reducción de periodo hace que el proyecto resulte más interesante

económicamente a medio plazo, a pesar de que sea una suposición de un caso ideal, y da

muestras del potencial que se tendría de utilizar los residuos procedentes de la biomasa.

4.8

88

.297

,44

€

4.5

26

.217

,48

€

4.1

64

.137

,53

€

3.8

02

.057

,57

€

3.4

39

.977

,61

€

3.0

77

.897

,65

€

2.7

15

.817

,70

€

2.3

53

.737

,74

€

1.9

91

.657

,78

€

1.6

29

.577

,82

€

1.2

67

.497

,87

€

90

5.4

17

,91 €

54

3.3

37

,95 €

18

1.2

57

,99 €

-18

0.8

21

,96 €

-1.000.000,00 €

0,00 €

1.000.000,00 €

2.000.000,00 €

3.000.000,00 €

4.000.000,00 €

5.000.000,00 €

6.000.000,00 €

Coste a amortizar del Ayuntamiento para todos los

centros


88

7.5.2. Segundo Supuesto. Cálculo suponiendo que la energía,

gastos e ingresos son proporcionales al número de alumnos

del centro

En este segundo supuesto, se supondrá que el consumo viene acorde al número de

alumnos que tiene el centro. Para este caso es necesario conocer la capacidad de alumnos de

los centros públicos y extrapolar las cantidades del centro IES La Torreta. Por lo tanto, se

parte de que La Torreta tiene capacidad para un total de 1580 alumnos (CONSELLERIA

D’EDUCACIO, Generalitat V.-2014), con un ahorro anual de 4.798.13 € de combustible y

electricidad por la central de microcogeneración y un consumo de 11.000 kg. de péllets al

año.

En cuanto a costes, en primer lugar hay que ver qué tipo de central de

microcogeneración utilizaría cada centro público. Los modelos de Biomax (los tres más

comunes de iguales rendimientos) están condicionados por la capacidad máxima de péllets

utilizables durante el día (también están limitados por la potencia eléctrica, pero ningún

centro la sobrepasa). El centro IES La Torreta consumiría 55 kg. de péllets/día, y el máximo

que puede consumir la “Biomax 5” es 10 kg. de péllets/día. Con estos datos y extrapolando

el número de alumnos se ve que el máximo de consumo de 10 kg. de péllets día equivaldría

a 287 alumnos, por lo que los centros que tienen un número menor a esa cantidad utilizarían

para este supuesto “Biomax 5” y los que tienen mayor “Biomax 25” (que tiene una capacidad

de hasta 720 kg. péllets/día).

El modelo “Biomax 5” supondría un coste de 4000$ el kWe. Con este precio, y

teniendo en cuenta que el valor del euro frente al dólar (a día 29/05/2014) es de 1€=1.3605$,

la instalación de microcogeneración “Biomax 5” costaría 14.700,50€. Como antes ya se

había calculado que el modelo “Biomax 25” supondría un coste de 62.670,48€, con un gasto

anual de mantenimiento de 2% del precio total, 1.243,41€. El gasto anual en mantenimiento

del modelo “Biomax 5”, también con un 2% del precio total, sería 294,01€.

Con todos estos datos y mediante la extrapolación del centro IES La Torreta se

obtendría la siguiente tabla de gastos, ahorros, costes y consumos:


89

Centro Alumnos

Tipo de

caldera

utilizada

Coste a

amortizar

(€)

Coste anual

(€) de

mantenimiento

(2% coste de

la máquina)

Ahorro anual

(€) por

combustible

y electricidad

Kg. de

péllets

anuales

utilizados

CEE PÚB.

TAMARIT 88 Biomax 5 14700,50 294,01 266,74 612,66

CEE PÚB. VIRGEN

DE LA LUZ 96 Biomax 5 14700,50 294,01 290,99 668,35

CEIP ALCUDIA 425 Biomax 25 62670,48 1243,41 1288,22 2958,86

CEIP AUSIÀS

MARCH 450 Biomax 25 62670,48 1243,41 1363,99 3132,91

CEIP BAIX

VINALOPÓ 675 Biomax 25 62670,48 1243,41 2045,99 4699,37

CEIP CANDALIX 475 Biomax 25 62670,48 1243,41 1439,77 3306,96

CEIP

CASABLANCA 233 Biomax 5 14700,50 294,01 706,25 1622,15

CEIP CLARA

CAMPOAMOR 708 Biomax 25 62670,48 1243,41 2146,02 4929,11

CEIP DAMA D'ELX 425 Biomax 25 62670,48 1243,41 1288,22 2958,86

CEIP EL

PALMERAL 675 Biomax 25 62670,48 1243,41 2045,99 4699,37

CEIP EL PLA 450 Biomax 25 62670,48 1243,41 1363,99 3132,91

CEIP EL TOSCAR 450 Biomax 25 62670,48 1243,41 1363,99 3132,91

CEIP EUGENIO

D'ORS 450 Biomax 25 62670,48 1243,41 1363,99 3132,91

CEIP FERRÁNDEZ

CRUZ 250 Biomax 5 14700,50 294,01 757,77 1740,51

CEIP FRANCESC

CANTÓ 458 Biomax 25 62670,48 1243,41 1388,24 3188,61

CEIP FRANCISCO

GINER DE LOS

RÍOS

450 Biomax 25 62670,48 1243,41 1363,99 3132,91

CEIP HISPANIDAD 466 Biomax 25 62670,48 1243,41 1412,49 3244,30

CEIP JAIME

BALMES 450 Biomax 25 62670,48 1243,41 1363,99 3132,91

CEIP JAUME I 458 Biomax 25 62670,48 1243,41 1388,24 3188,61

CEIP JORGE

GUILLÉN 458 Biomax 25 62670,48 1243,41 1388,24 3188,61

CEIP JULIO

M.LÓPEZ OROZCO 450 Biomax 25 62670,48 1243,41 1363,99 3132,91

CEIP LEÓN FELIPE 450 Biomax 25 62670,48 1243,41 1363,99 3132,91

CEIP LUIS

CERNUDA 468 Biomax 25 62670,48 1243,41 1418,55 3258,23

CEIP LUIS VIVES 450 Biomax 25 62670,48 1243,41 1363,99 3132,91

CEIP MARIANO

BENLLIURE 491 Biomax 25 62670,48 1243,41 1488,27 3418,35

CEIP

MEDITERRANI 450 Biomax 25 62670,48 1243,41 1363,99 3132,91

CEIP MENÉNDEZ

PELAYO 450 Biomax 25 62670,48 1243,41 1363,99 3132,91

CEIP MIGUEL DE

CERVANTES 450 Biomax 25 62670,48 1243,41 1363,99 3132,91

CEIP MIGUEL DE

UNAMUNO 450 Biomax 25 62670,48 1243,41 1363,99 3132,91


90

CEIP MIGUEL

HERNÁNDEZ 400 Biomax 25 62670,48 1243,41 1212,44 2784,81

CEIP PRINCESA

DE ASTURIAS 500 Biomax 25 62670,48 1243,41 1515,55 3481,01

CEIP RAMON

LLULL 450 Biomax 25 62670,48 1243,41 1363,99 3132,91

CEIP REYES

CATÓLICOS 450 Biomax 25 62670,48 1243,41 1363,99 3132,91

CEIP SAN

FERNANDO 458 Biomax 25 62670,48 1243,41 1388,24 3188,61

CEIP SANCHIS

GUARNER 450 Biomax 25 62670,48 1243,41 1363,99 3132,91

CEIP VICENTE

BLASCO IBÁÑEZ 450 Biomax 25 62670,48 1243,41 1363,99 3132,91

CEIP VÍCTOR

PRADERA 450 Biomax 25 62670,48 1243,41 1363,99 3132,91

CEIP VIRGEN DE

LA ASUNCIÓN 450 Biomax 25 62670,48 1243,41 1363,99 3132,91

CENTRE FPA

MUNICIPAL

RAMÓN GIL DE

BONANZA

372 Biomax 25 62670,48 1243,41 1127,57 2589,87

CENTRE PÚBLIC

FPA EL

MANANTIAL

245 Biomax 5 14700,50 294,01 742,62 1705,70

CENTRE PÚBLIC

FPA LA LLOTJA 140 Biomax 5 14700,50 294,01 424,35 974,68

CENTRE PÚBLIC

FPA MERCÉ

RODOREDA

490 Biomax 25 62670,48 1243,41 1485,24 3411,39

CONSERVATORI

PROFESSIONAL

DE MÚSICA

400 Biomax 25 62670,48 1243,41 1212,44 2784,81

EI 1er CICLE

AITANA 93 Biomax 5 14700,50 294,01 281,89 647,47

EI 1er CICLE

ALBORADA 93 Biomax 5 14700,50 294,01 281,89 647,47

EI 1er CICLE

MARÍA ORTS 93 Biomax 5 14700,50 294,01 281,89 647,47

EI 1er CICLE

MUNICIPAL DON

CRISPÍN

103 Biomax 5 14700,50 294,01 312,20 717,09

EI 1er CICLE

MUNICIPAL DON

HONORIO

95 Biomax 5 14700,50 294,01 287,95 661,39

EI 1er CICLE

MUNICIPAL DON

JULIO

103 Biomax 5 14700,50 294,01 312,20 717,09

EI 1er CICLE

MUNICIPAL ELS

XIQUETS

103 Biomax 5 14700,50 294,01 312,20 717,09

EI 1er CICLE

MUNICIPAL ROSA

FERNÁNDEZ

123 Biomax 5 14700,50 294,01 372,82 856,33

ESCOLA OFICIAL

D'IDIOMES 400 Biomax 25 62670,48 1243,41 1212,44 2784,81

IES ASUNCIÓN DE

NUESTRA

SEÑORA

795 Biomax 25 62670,48 1243,41 2409,72 5534,81


91

IES CARRÚS 1140 Biomax 25 62670,48 1243,41 3455,45 7936,71

IES CAYETANO

SEMPERE 1050 Biomax 25 62670,48 1243,41 3182,65 7310,13

IES JOANOT

MARTORELL 740 Biomax 25 62670,48 1243,41 2243,01 5151,90

IES LA TORRETA 1580 Biomax 25 62670,48 1243,41 4789,13 11000,00

IES MISTERI

D'ELX 1105 Biomax 25 62670,48 1243,41 3349,36 7693,04

IES MONTSERRAT

ROIG 1070 Biomax 25 62670,48 1243,41 3243,27 7449,37

IES NIT DE L'ALBA 848 Biomax 25 62670,48 1243,41 2570,37 5903,80

IES PEDRO

IBARRA RUIZ 460 Biomax 25 62670,48 1243,41 1394,30 3202,53

IES SEVERO

OCHOA 1060 Biomax 25 62670,48 1243,41 3212,96 7379,75

IES SIXTO MARCO 985 Biomax 25 62670,48 1243,41 2985,63 6857,59

IES TIRANT LO

BLANC 865 Biomax 25 62670,48 1243,41 2621,90 6022,15

IES VICTORIA

KENT 1370 Biomax 25 62670,48 1243,41 4152,60 9537,97

CEIP ELS

GARROFERS 225 Biomax 5 14700,50 294,01 682,00 1566,46

CEIP NÚMERO 49 75 Biomax 5 14700,50 294,01 227,33 522,15

CEIP LA GALIA 150 Biomax 5 14700,50 294,01 454,66 1044,30

CEIP RODOLFO

TOMÁS SAMPER 450 Biomax 25 62670,48 1243,41 1363,99 3132,91

CEIP SAN

ANTONIO 475 Biomax 25 62670,48 1243,41 1439,77 3306,96

IES LA FOIA D'ELX 500 Biomax 25 62670,48 1243,41 1515,55 3481,01

CEIP LA MARINA 225 Biomax 5 14700,50 294,01 682,00 1566,46

CEIP MESTRE

CANALETES 225 Biomax 5 14700,50 294,01 682,00 1566,46

CEIP LA BAIA 450 Biomax 25 62670,48 1243,41 1363,99 3132,91

CEIP ANTONIO

MACHADO 458 Biomax 25 62670,48 1243,41 1388,24 3188,61

CEIP LA PAZ 450 Biomax 25 62670,48 1243,41 1363,99 3132,91

IES TORRELLANO 710 Biomax 25 62670,48 1243,41 2152,08 4943,04

CEIP LA

VALLVERDA 200 Biomax 5 14700,50 294,01 606,22 1392,41

TOTAL 37271 3928897,84 77997,98 112971,94 259481,65

Tabla 13. Relación de centros públicos de Elche con su consumo, gasto, ahorro y costes. Elaboración

propia.

En esta tabla se puede ver como el gasto a amortizar en este caso sería un total de

3.988.897,84 €, con un coste en mantenimiento anual de 77.997,98 € y un ahorro de

112.971,94 €. Se puede comprobar en la tabla que este sistema no compensa para algunos

centros, ya que el beneficio que se obtendría es menor que el coste de mantenimiento de la

instalación, por lo que provocaría pérdidas. Si únicamente colocamos aquellos centros en la

que la instalación de este sistema saldría rentable se obtiene la siguiente tabla:


92

Centro Alumnos

Tipo de

caldera

utilizada

Coste a

amortizar

(€)

Coste anual

(€) de

mantenimiento

(2% coste de

la máquina)

Ahorro anual

(€) por

combustible

y electricidad

Kg. de

péllets

anuales

utilizados

CEIP ALCUDIA 425 Biomax 25 62670,48 1243,41 1288,22 2958,86

CEIP AUSIÀS

MARCH 450 Biomax 25 62670,48 1243,41 1363,99 3132,91

CEIP BAIX

VINALOPÓ 675 Biomax 25 62670,48 1243,41 2045,99 4699,37

CEIP CANDALIX 475 Biomax 25 62670,48 1243,41 1439,77 3306,96

CEIP

CASABLANCA 233 Biomax 5 14700,50 294,01 706,25 1622,15

CEIP CLARA

CAMPOAMOR 708 Biomax 25 62670,48 1243,41 2146,02 4929,11

CEIP DAMA D'ELX 425 Biomax 25 62670,48 1243,41 1288,22 2958,86

CEIP EL

PALMERAL 675 Biomax 25 62670,48 1243,41 2045,99 4699,37

CEIP EL PLA 450 Biomax 25 62670,48 1243,41 1363,99 3132,91

CEIP EL TOSCAR 450 Biomax 25 62670,48 1243,41 1363,99 3132,91

CEIP EUGENIO

D'ORS 450 Biomax 25 62670,48 1243,41 1363,99 3132,91

CEIP FERRÁNDEZ

CRUZ 250 Biomax 5 14700,50 294,01 757,77 1740,51

CEIP FRANCESC

CANTÓ 458 Biomax 25 62670,48 1243,41 1388,24 3188,61

CEIP FRANCISCO

GINER DE LOS

RÍOS

450 Biomax 25 62670,48 1243,41 1363,99 3132,91

CEIP HISPANIDAD 466 Biomax 25 62670,48 1243,41 1412,49 3244,30

CEIP JAIME

BALMES 450 Biomax 25 62670,48 1243,41 1363,99 3132,91

CEIP JAUME I 458 Biomax 25 62670,48 1243,41 1388,24 3188,61

CEIP JORGE

GUILLÉN 458 Biomax 25 62670,48 1243,41 1388,24 3188,61

CEIP JULIO

M.LÓPEZ OROZCO 450 Biomax 25 62670,48 1243,41 1363,99 3132,91

CEIP LEÓN FELIPE 450 Biomax 25 62670,48 1243,41 1363,99 3132,91

CEIP LUIS

CERNUDA 468 Biomax 25 62670,48 1243,41 1418,55 3258,23

CEIP LUIS VIVES 450 Biomax 25 62670,48 1243,41 1363,99 3132,91

CEIP MARIANO

BENLLIURE 491 Biomax 25 62670,48 1243,41 1488,27 3418,35

CEIP

MEDITERRANI 450 Biomax 25 62670,48 1243,41 1363,99 3132,91

CEIP MENÉNDEZ

PELAYO 450 Biomax 25 62670,48 1243,41 1363,99 3132,91

CEIP MIGUEL DE

CERVANTES 450 Biomax 25 62670,48 1243,41 1363,99 3132,91

CEIP MIGUEL DE

UNAMUNO 450 Biomax 25 62670,48 1243,41 1363,99 3132,91

CEIP PRINCESA

DE ASTURIAS 500 Biomax 25 62670,48 1243,41 1515,55 3481,01

CEIP RAMON

LLULL 450 Biomax 25 62670,48 1243,41 1363,99 3132,91


93

CEIP REYES

CATÓLICOS 450 Biomax 25 62670,48 1243,41 1363,99 3132,91

CEIP SAN

FERNANDO 458 Biomax 25 62670,48 1243,41 1388,24 3188,61

CEIP SANCHIS

GUARNER 450 Biomax 25 62670,48 1243,41 1363,99 3132,91

CEIP VICENTE

BLASCO IBÁÑEZ 450 Biomax 25 62670,48 1243,41 1363,99 3132,91

CEIP VÍCTOR

PRADERA 450 Biomax 25 62670,48 1243,41 1363,99 3132,91

CEIP VIRGEN DE

LA ASUNCIÓN 450 Biomax 25 62670,48 1243,41 1363,99 3132,91

CENTRE PÚBLIC

FPA EL

MANANTIAL

245 Biomax 5 14700,50 294,01 742,62 1705,70

CENTRE PÚBLIC

FPA LA LLOTJA 140 Biomax 5 14700,50 294,01 424,35 974,68

CENTRE PÚBLIC

FPA MERCÉ

RODOREDA

490 Biomax 25 62670,48 1243,41 1485,24 3411,39

EI 1er CICLE

MUNICIPAL DON

CRISPÍN

103 Biomax 5 14700,50 294,01 312,20 717,09

EI 1er CICLE

MUNICIPAL DON

JULIO

103 Biomax 5 14700,50 294,01 312,20 717,09

EI 1er CICLE

MUNICIPAL ELS

XIQUETS

103 Biomax 5 14700,50 294,01 312,20 717,09

EI 1er CICLE

MUNICIPAL ROSA

FERNÁNDEZ

123 Biomax 5 14700,50 294,01 372,82 856,33

IES ASUNCIÓN DE

NUESTRA

SEÑORA

795 Biomax 25 62670,48 1243,41 2409,72 5534,81

IES CARRÚS 1140 Biomax 25 62670,48 1243,41 3455,45 7936,71

IES CAYETANO

SEMPERE 1050 Biomax 25 62670,48 1243,41 3182,65 7310,13

IES JOANOT

MARTORELL 740 Biomax 25 62670,48 1243,41 2243,01 5151,90

IES LA TORRETA 1580 Biomax 25 62670,48 1243,41 4789,13 11000,00

IES MISTERI

D'ELX 1105 Biomax 25 62670,48 1243,41 3349,36 7693,04

IES MONTSERRAT

ROIG 1070 Biomax 25 62670,48 1243,41 3243,27 7449,37

IES NIT DE L'ALBA 848 Biomax 25 62670,48 1243,41 2570,37 5903,80

IES PEDRO

IBARRA RUIZ 460 Biomax 25 62670,48 1243,41 1394,30 3202,53

IES SEVERO

OCHOA 1060 Biomax 25 62670,48 1243,41 3212,96 7379,75

IES SIXTO MARCO 985 Biomax 25 62670,48 1243,41 2985,63 6857,59

IES TIRANT LO

BLANC 865 Biomax 25 62670,48 1243,41 2621,90 6022,15

IES VICTORIA

KENT 1370 Biomax 25 62670,48 1243,41 4152,60 9537,97

CEIP ELS

GARROFERS 225 Biomax 5 14700,50 294,01 682,00 1566,46

CEIP LA GALIA 150 Biomax 5 14700,50 294,01 454,66 1044,30


94

CEIP RODOLFO

TOMÁS SAMPER 450 Biomax 25 62670,48 1243,41 1363,99 3132,91

CEIP SAN

ANTONIO 475 Biomax 25 62670,48 1243,41 1439,77 3306,96

IES LA FOIA D'ELX 500 Biomax 25 62670,48 1243,41 1515,55 3481,01

CEIP LA MARINA 225 Biomax 5 14700,50 294,01 682,00 1566,46

CEIP MESTRE

CANALETES 225 Biomax 5 14700,50 294,01 682,00 1566,46

CEIP LA BAIA 450 Biomax 25 62670,48 1243,41 1363,99 3132,91

CEIP ANTONIO

MACHADO 458 Biomax 25 62670,48 1243,41 1388,24 3188,61

CEIP LA PAZ 450 Biomax 25 62670,48 1243,41 1363,99 3132,91

IES TORRELLANO 710 Biomax 25 62670,48 1243,41 2152,08 4943,04

CEIP LA

VALLVERDA 200 Biomax 5 14700,50 294,01 606,22 1392,41

TOTAL 35.066 3575312,42 70966,27 106288.33 244130,37

Tabla 14. Relación de centros públicos de Elche con su consumo, gasto, ahorro y costes. Solo centros

con posibilidad de obtener beneficios con el sistema de microcogeneración. Elaboración propia.

En este caso, el coste a amortizar sería de 3.575.312,42€, el coste anual de

mantenimiento de 70.966,27€ y el ahorro anual de 106.288,33€, lo que supondría un

beneficio anual de 35.322,06€. Los costes de mantenimiento y el ahorro se aproximan mucho

ya que la rentabilidad en algunos centros es mínima.

En este caso, habría un gasto de 244.130,37 kg. de péllets anuales. Teniendo en cuenta

que el total que se podrían producir anuales serían 1.333.180 kg de péllets, dejaría una cifra

de 1.089.049,63 kg. para venderse. Si realizamos la misma suposición que en el caso

anterior, la venta del 5% de péllets en sacos de 15kg. a un precio de 3,45€ supondría un

ahorro anual de 12.524,07€. La venta a granel del 95% restante a un precio de 177.50€ cada

1.000kg. supondría anualmente un beneficio de 183.640,99€.

Figura 75. Gráfica de ahorro anual del Ayuntamiento en caso de fabricar, utilizar y vender péllets de

biomasa procedentes de la poda de palmeras de Elche extrapolando alumnos. Elaboración propia

35.322,06 €12.524,07 €

183.640,99 €196.165,06 €

231.487,12 €

0,00 €

50.000,00 €

100.000,00 €

150.000,00 €

200.000,00 €

250.000,00 €

Ahorro ideal anualde todos los

centros

Supuesto devender un 5% del

total de pélletrestante en formade saco de 15 kg.

Supuesto devender un 95% del

total de pélletrestante a granel

Total de beneficiossupuestos de

vender los kg. depéllets restantes

Ahorro anual parael Ayuntamiento de

Elche en el casosupuesto


95

En este segundo supuesto se puede comprobar cómo el ahorro que se obtendría de los

centros docentes públicos sería mucho menor que en el supuesto primero. Esto ocurre porque

la instalación es mínimamente rentable en muchos de ellos, a diferencia del caso estudiado

en el “IES La Torreta”. Se podría obtener un ahorro anual total de 231.489,12€, siendo la

mayor parte de ellos procedentes de la venta de los péllets de biomasa y no de su uso.

El periodo de amortización en este caso sería el siguiente:

Figura 76. Gráfica del periodo de amortización de las instalaciones de microcogeneración en todos

los centros docentes públicos de Elche extrapolando el número de alumnos más la venta de los

péllets de biomasa no utilizados. Elaboración propia.

Como se puede observar en la gráfica anterior, a pesar de que se obtendría muy poca

cantidad de ahorro de los centros, la venta de péllets solventaría esta deficiencia. El periodo

de amortización de las instalaciones sería de 16 años, dos menos del supuesto solo del centro

IES La Torreta y dos más del supuesto ideal de que todos los centros consumen lo mismo.

Este segundo supuesto estaría más aproximado a la realidad que el primero al extrapolar el

número de alumnos para el consumo y el gasto de los diversos factores, sin embargo,

dependería mucho más de la venta de péllets, que es más imprecisa y no se podría conocer

a ciencia cierta si se venderían toda la cantidad de péllets que se producirían.

3.5

75

.31

2,4

2 €

3.3

43

.82

5,3

0 €

3.1

12

.33

8,1

8 €

2.8

80

.85

1,0

6 €

2.6

49

.36

3,9

4 €

2.4

17

.87

6,8

2 €

2.1

86

.38

9,7

0 €

1.9

54

.90

2,5

8 €

1.7

23

.41

5,4

6 €

1.4

91

.92

8,3

4 €

1.2

60

.44

1,2

2 €

1.0

28

.95

4,1

0 €

79

7.4

66

,98

€

56

5.9

79

,86

€

33

4.4

92

,74

€

10

3.0

05

,62

€

-12

8.4

81

,50

€

-500.000,00 €

500.000,00 €

1.500.000,00 €

2.500.000,00 €

3.500.000,00 €

4.500.000,00 €

8. CONCLUSIONES Y TRABAJOS FUTUROS

96


A lo largo del presente proyecto se ha ido desarrollando la idea de que a partir de algo

que parece inservible y una molestia para el Ayuntamiento, como son los residuos

procedentes de la poda de palmeras, se puede obtener un beneficio tangible utilizando una

tecnología relativamente moderna que además es eficiente energéticamente hablando.

La utilización de biomasa como sustituto de gasóleo C en centros docentes para la

obtención de energía calorífica y de paso energía eléctrica sirve como medida, en primer

lugar para no tener que deshacerse de estos “residuos”, en segundo lugar para ahorrarse el

consumo de combustible de gasóleo C y disminuir la emisión de CO2 al ambiente debido al

ciclo neutro de la biomasa y en tercer lugar para que el Ayuntamiento consiga una

rentabilidad económica anual.

Mediante este proyecto se ha querido demostrar cómo podría obtenerse un ahorro

anual por centro docente siendo en este caso el centro objeto de análisis ha sido el I.E.S. La

Torreta. Se podría obtener por lo tanto un ahorro anual de 3.544,72 € y se conseguiría

amortizar la instalación de microcogeneración en un periodo aproximado de 18 años. El

ahorro en el centro sería mayor en caso de que se ampliase la instalación de calefacción en

aquellos lugares que no tienen y utilizan actualmente aire acondicionado con bomba de calor

para calefacción, no habiendo problemas con la central de microcogeneración ya que esta

permitiría dicho aumento de carga. Si se diese este último caso se podría obtener un ahorro

aproximado de 6.076,19 € euros anuales sin embargo, habría que amortizar más cantidad de

dinero ya que habría que realizar la ampliación de la instalación de calefacción e instalar

nuevos radiadores.

Además del ahorro unitario del centro I.E.S. La Torreta, se han querido extrapolar los

datos, en un primer supuesto, en el caso ideal que todos los centros tuviesen los mismos

consumos y gastos que el centro de estudio. En este caso, el Ayuntamiento obtendría un

ahorro de 362.079,96 € al año bajando la amortización de las maquinarias de

microcogeneración a 14 años. Esta bajada se debe a que los centros no consumirían toda la

biomasa generada, ya que se ha presupuesto que la restante se vende entera a precio de

mercado, por lo que el Ayuntamiento obtendría unos ingresos extras. En un segundo

supuesto más aproximado a la realidad, se han extrapolado los datos en función del número

de alumnos de los centros, dando un resultado muy distinto al supuesto primero y donde el

total de ahorro de los centros es menor debido a que en muchos la rentabilidad de la


97

instalación de microcogeneración es mínima y el mayor ahorro lo produciría la venta de

péllets. Tiene menor rentabilidad en parte porque el equipo “Biomax 25” está demasiado

sobredimensionado para centros de menos de 1500 alumnos, por lo que la amortización

resulta muy difícil en esos. En este segundo caso se podría obtener un total de 231.487,12 €

anuales y la amortización de las instalaciones subiría a 16 años, no instalándose en aquellos

centros que produjesen pérdidas en vez de beneficios anuales. Este segundo caso da a

entender que para que la instalación sea rentable en los centros tienen que instalarse equipos

más ajustados a las necesidades de cada uno, lo cual supone un problema si se tiene en cuenta

que no existe mucha oferta de este tipo de maquinaría con utilización de biomasa como

combustible en el mercado actualmente.

Si se mira desde un punto de vista más medioambiental, este proyecto está enfocado a

utilizar una tecnología reciente y muy beneficiosa para el medioambiente, ya que combina

la utilización de tecnología de microcogeneración con el empleo de biomasa. Es mucho más

habitual el uso de microcogeneración que emplee solamente combustible de gasóleo, sin

embargo, pese a que este tipo de tecnología es eficiente, no es tan eficiente

medioambientalmente como la combinación de ambas.

Analizados todos estos factores, se podrían realizar varios estudios futuros. Uno de

ellos, centrado en el I.E.S. La Torreta, sería el cálculo del coste que supondría ampliar la

instalación de calefacción actual para la nueva amortización y si valdría la pena

económicamente, ya que medioambientalmente siempre es una buena opción. Además en

este trabajo también sería conveniente realizar una revisión de toda la instalación y arreglar

aquellos lugares que no están en condiciones, ya que existen, como se ha visto en el proyecto,

deficiencias en torno a aislamiento térmico de tuberías y algunas fugas de agua ocasionales

en las tuberías enterradas. Otra trabajo futuro, bastante más laborioso, consistiría en obtener

los costes y consumo de cada centro público docente de Elche y calcular la implantación

personalizada de instalaciones de microcogeneración de biomasa para cada una de ellas, a

pesar de haber poca oferta sería posible buscar otras solucionas más adaptadas y luego

calcular el periodo de amortización, no simplemente extrapolando como se ha efectuado en

el segundo supuesto. Un tercer trabajo podría ser la comparación entre diversas tipologías

de instalaciones de microcogeneración con biomasa para comprobar la rentabilidad

económica y energética de los distintos tipos.


98

Tras todo esto, queda claro la posibilidad de utilizar la biomasa como combustible en

contraposición a combustibles fósiles como el gasóleo, consiguiendo además de dar salida a

un material que iba a ser desechado y que se obtiene en grandes cantidades anualmente, ser

más respetuosos con el planeta por la disminución de CO2 a la atmósfera, realizar un

consumo más eficiente de los recursos y no ver los residuos de biomasa como un problema,

sino como una solución e inversión futura, pero hay que tener en cuenta que actualmente

existe una falta de oferta y variedad en este tipo de instalación lo cual puede significar un

obstáculo para su implantación.

9. GLOSARIO DE TÉRMINOS

99


[1]Gasificación: La gasificación engloba los procesos en los que un combustible sólido

se oxida parcialmente con el fin de producir un combustible gaseoso con componentes como

CO (monóxido de carbono), CO2 (dióxido de carbono), H2(hidrógeno), CH4(metano) y vapor

de agua

[2]Pirolisis: Se podría decir que es uno de los métodos más sencillos y antiguos de

procesar un combustible con el fin de obtener otro de mejor calidad. La pirólisis tradicional

requiere el calentamiento del material original con total ausencia de oxígeno, pudiendo

iniciarse este proceso a 260ºC y finalizar sobre los 450-550ºC, utilizándose residuos

vegetales (para RSU la temperatura suele ser más alta, en torno a los 1000ºC)

[3]Gas de síntesis: El gas de síntesis o Sintegas (Syngas, en inglés) es un combustible

gaseoso obtenido a partir de sustancias ricas en carbono (hulla, carbón, coque, nafta,

biomasa) sometidas a un proceso químico a alta temperatura. Contiene cantidades variables

de monóxido de carbono (CO) e hidrógeno (H2)

[4]Torre de refrigeración: Las torres de refrigeración o enfriamiento son estructuras

para refrigerar agua y otros medios a temperaturas muy altas. El uso principal de grandes

torres de refrigeración industriales es el de rebajar la temperatura del agua de refrigeración

utilizada en plantas de energía, refinerías de petróleo, plantas petroquímicas, plantas de

procesamiento de gas natural y otras instalaciones industriales.

[5]Aerocondensadores: Son condensadores que emplean aire como fluido refrigerante

y tienen un bajo rendimiento y, por tanto, necesitan de grandes superficies para ser

instalados.

[6]Electrolito: Un electrolito o electrólito es cualquier sustancia que contiene iones

libres, los que se comportan como un medio conductor eléctrico.

[7]Metanol: Es el más simple de los alcoholes y es tóxico. Es un disolvente industrial

y se emplea como materia prima en la fabricación de formaldehido. El metanol también se

emplea como anticongelante en vehículos, combustible de bombonas de camping-gas,

disolvente de tintas, tintes, resinas y adhesivos. El metanol puede ser también añadido al

etanol para hacer que éste no sea apto para el consumo.


100

[8]Polímero: Los polímeros son macromoléculas (generalmente orgánicas) formadas

por la unión de moléculas más pequeñas llamadas monómeros.

[9]Nafion: El Nafion es un tetrafluoroetileno de base fluoropolímero copolímero

sulfonado descubierto a finales de 1960 por Walther Grot de DuPont. Es el primero de una

clase de polímeros sintéticos con propiedades iónicas que son llamados ionómeros.

[10]Hidróxido de potasio: El hidróxido de potasio (también conocido como potasa

cáustica) es un compuesto químico inorgánico de fórmula KOH, tanto él como el hidróxido

de sodio (NaOH), son bases fuertes de uso común. Tiene muchos usos tanto industriales

como comerciales. La mayoría de las aplicaciones explotan su reactividad con ácidos y su

corrosividad natural.

[11]Óxido de circonio: El óxido de circonio se encuentra en la naturaleza formando

parte de diversos minerales, los más importantes son: Badeleyita (ZrO2) y Zircón (ZrSiO4),

principales fuentes de obtención de la circonita.

[12]Óxido de Itrio: El óxido de itrio es un compuesto de itrio y oxígeno, cuya fórmula

química es Y2O3. Es una sustancia sólida blanca, estable al aire. El óxido de itrio se utiliza

como material de partida común en ciencia de materiales, así como para obtener compuestos

inorgánicos.

[13]Ácido fosfórico: El ácido fosfórico es un compuesto químico ácido (más

precisamente un compuesto ternario que pertenece a la categoría de los oxoácidos) de

fórmula H3PO4.

[14]Carbonatos alcalinos: Son sales formadas por un metal alcalino (es decir, del

grupo IA o 1) y en anión carbonato (CO3)-2.

[15]Dioico: Un organismo dioico es aquél en que las gónadas y por tanto los gametos

masculinos y femeninos se encuentran en individuos separados.

[16]Metano: El metano es el hidrocarburo alcano más sencillo, cuya fórmula química

es CH4. Cada uno de los átomos de hidrógeno está unido al carbono por medio de un enlace

covalente. Es una sustancia no polar que se presenta en forma de gas a temperaturas y

presiones ordinarias.


101

[17]Medidor de radiación térmica: Con el medidor de radiación térmica pueden

determinarse rápidamente y sin contacto las radiaciones térmicas de paredes, la corriente

térmica y el coeficiente de transmisión calorífica (valor k) de paredes, hornos, calefacciones,

conducciones, suelos, etc.

[18]Par termoeléctrico: Un par termoeléctrico es un transductor formado por la unión

de dos metales distintos que produce una diferencia de potencial muy pequeña (del orden de

los milivoltios) que es función de la diferencia de temperatura entre uno de los extremos

denominado «punto caliente» o «unión caliente» o de «medida» y el otro llamado «punto

frío» o «unión fría» o de «referencia».

[19]Caudalímetro: Un caudalímetro es un instrumento de medida para la medición de

caudal o gasto volumétrico de un fluido o para la medición del gasto másico. Estos aparatos

suelen colocarse en línea con la tubería que transporta el fluido. También suelen llamarse

medidores de caudal, medidores de flujo o flujómetros.

10. BIBLIOGRAFÍA DE FIGURAS

102


Figura 1. Sistema convencional y Figura 2. Sistema cogeneración. Figuras obtenidas de

(DOMINGO LÓPEZ, Enrique-2000)

Figura 3. Equipo de microcogeneración a gas del catálogo de SenerTec/Dachs. Figura obtenida

de <http://www.senertec.es/es/derdachs.html> 09/04/2014; 15:48

Figura 4. Ciclo de cabecera y ciclo de cola. Figura obtenida de (SALA LIZARRAGA, José M.-1994

Figura 5. Tipos de tecnologías aplicables a la microcogeneración con biomasa; Figura 7.

Ejemplo de unidad comercial de biomasa sólida más gasificador de la casa comercial

"Community Power Corporation", en concreto la Biomax 50. Contiene trituradora y

briquetizadora además del gasificador. Potencia de 50 kWe; Figura 9. Ejemplo de Microturbina

de gas de ciclo combinado; Figura 10. Gráfico de funcionamiento del Ciclo de Rankine

Orgánico; Figura 12. Gráficos del funcionamiento del motor Stirling. Figuras obtenidas de

(S.B., Ana)


"Community Power Corporation", en concreto la Biomax 100. Figura obtenida de

<http://www.summitdaily.com/csp/mediapool/sites/dt.common.streams.StreamServer.cls?STR

EAMOID=onQkVegaWuWMtKURZMJXuc$daE2N3K4ZzOUsqbU5sYu8tiYPDaNWvqoHNwNUdYwYW

CsjLu883Ygn4B49Lvm9bPe2QeMKQdVeZmXF$9l$4uCZ8QDXhaHEp3rvzXRJFdy0KqPHLoMevcTLo

3h8xh70Y6N_U_CryOsw6FTOdKL_jpQ-&CONTENTTYPE=image/jpeg> 21/03/2014; 16:28

Figura 8. Ejemplo de Microturbina de gas de ciclo simple. Figura obtenida de

<http://soluciones-eficiencia-energetica.blogspot.com.es/2010/08/microcogeneracion-

domestica-turbinas-de.html> 23/03/2014; 20:01

Figura 11. Imagen de la unidad comercial Enef techg, Module Enefcogen. Figura obtenida de

<http://www.eneftech.com/> 25/03/2014; 16:12

Figura 13. Esquema de funcionamiento de una pila de combustible de hidrógeno y oxígeno.

Figura obtenida de (Enerpyme renovables)

Figura 14. Balance neutro en las emisiones de CO2 de la biomasa. Imagen obtenida de:

<http://www.fundacionsustrai.org/aprovechamientos-posibles-biomasa-jornada-tecnica-y-

presentacion-descargable> 14/02/2013; 16:07

Figura 15. Procedencia de la biomasa. Figura obtenida de: Instituto para la Diversificación y el

Ahorro de Energía. Energía De La Biomasa. Madrid: Instituto para la Diversificación y el Ahorro

de Energía. IDAE, Enero de 2007, 2007

Figura 16. Palmera Datilera. Elaboración propia. Fotografía realizada en el parque “Passeig de

Germanies” de Elche, el 02/07/2013; 11:13.

http://www.senertec.es/es/derdachs.html

http://www.summitdaily.com/csp/mediapool/sites/dt.common.streams.StreamServer.cls?STREAMOID=onQkVegaWuWMtKURZMJXuc$daE2N3K4ZzOUsqbU5sYu8tiYPDaNWvqoHNwNUdYwYWCsjLu883Ygn4B49Lvm9bPe2QeMKQdVeZmXF$9l$4uCZ8QDXhaHEp3rvzXRJFdy0KqPHLoMevcTLo3h8xh70Y6N_U_CryOsw6FTOdKL_jpQ-&CONTENTTYPE=image/jpeg




http://soluciones-eficiencia-energetica.blogspot.com.es/2010/08/microcogeneracion-domestica-turbinas-de.html


http://www.eneftech.com/

http://www.fundacionsustrai.org/aprovechamientos-posibles-biomasa-jornada-tecnica-y-presentacion-descargable

http://www.fundacionsustrai.org/aprovechamientos-posibles-biomasa-jornada-tecnica-y-presentacion-descargable


103

Figura 17. Palmera Canaria. Figura obtenida de:

<http://www.ojodigital.com/foro/attachments/la-vida-en-un-pueblo-del-09-10-2012-al-31-10-

2012/195732d1350134567-palma-gomera-palmera-canaria.jpg> 03/08/2013 20:19

Figura 18. Palmera Washingtonia. Elaboración propia. Fotografía realizada en la “Av. de la

Llibertat” de Elche, el 02/07/2013; 11:03

Figura 19. Partes de la palmera aprovechables para biomasa. Elaboración propia. Fotografía

realizada en Matola (partida rural de Elche), el 31/07/2013; 11:22

Figura 20. Cantidad de residuos de palmeras anuales. Elaboración propia.

Figura 21. Ubicación del I.E.S. La Torreta en Elche. Figura obtenida de

<https://maps.google.es/>

Figura 22. Fotografía histórica de La Torreta y su huerto de principios del Siglo XX. Figura

obtenida de

<http://www.elche.me/sites/default/files/styles/marcaagua/public/molino_de_la_torreta.jpg?ito

k=x43EK4Uw> 05/03/2014; 18:18

Figura 23. Fotografía aérea del I.E.S. La Torreta. Figura obtenida de

<https://maps.google.es/>

Figura 24. Caldera derecha. Utilizada para calefacción. Elaboración propia. Fotografía realizada

en el “I.E.S. La Torreta” de Elche, el 03/02/2014; 21:17

Figura 25. Caldera central. Utilizada para calefacción. Elaboración propia. Fotografía realizada

en el “I.E.S. La Torreta” de Elche, el 03/02/2014; 21:17

Figura 26. Caldera izquierda. Utilizada para ACS. Elaboración propia. Fotografía realizada en el

“I.E.S. La Torreta” de Elche, el 03/02/2014; 21:17

Figura 27. Plano del I.E.S. La Torreta con la ubicación de la sala de calderas marcada.

Elaboración propia a partir de planos en papel cedidos por el “I.E.S. La Torreta”.

Figura 28. Estado de la tubería de calefacción. Elaboración propia. Fotografía realizada en el


Figura 29. Sala de calderas vista desde el exterior. Elaboración propia. Fotografía realizada en

el “I.E.S. La Torreta” de Elche, el 10/12/2013; 12:57

Figura 30. Detalle radiador tipo 3. Elaboración propia. Fotografía realizada en el “I.E.S. La

Torreta” de Elche, el 03/02/2014; 21:44



http://www.ojodigital.com/foro/attachments/la-vida-en-un-pueblo-del-09-10-2012-al-31-10-2012/195732d1350134567-palma-gomera-palmera-canaria.jpg

http://www.ojodigital.com/foro/attachments/la-vida-en-un-pueblo-del-09-10-2012-al-31-10-2012/195732d1350134567-palma-gomera-palmera-canaria.jpg

https://maps.google.es/

http://www.elche.me/sites/default/files/styles/marcaagua/public/molino_de_la_torreta.jpg?itok=x43EK4Uw

http://www.elche.me/sites/default/files/styles/marcaagua/public/molino_de_la_torreta.jpg?itok=x43EK4Uw

https://maps.google.es/


104



Figura 33. Radiador tipo 1. Elaboración propia. Fotografía realizada en el “I.E.S. La Torreta” de

Elche, el 10/12/2013; 12:43


Elche, el 03/02/2014; 21:22


Elche, el 03/02/2014; 21:36

Figura 36. Salón de actos. Condensador y compresor exterior. Elaboración propia. Fotografía

realizada en el “I.E.S. La Torreta” de Elche, el 10/12/2013; 13:04

Figura 37. Taller de estética. Condensador y compresor exterior. Elaboración propia. Fotografía

realizada en el “I.E.S. La Torreta” de Elche, el 10/12/2013; 10:57

Figura 38. Cantina. Se pueden observar también los sistemas condensadores y compresores

exteriores de los sistemas de aire acondicionado. Elaboración propia. Fotografía realizada en el


Figura 39. Aulas prefabricadas. Se puede observar los condensadores y compresores exteriores

de los sistemas de aire acondicionado partido tipo Split con bomba de calor. Elaboración propia.

Fotografía realizada en el “I.E.S. La Torreta” de Elche, el 10/12/2013; 12:38

Figura 40. Tipo de aire acondicionado. Figura obtenida de:

<http://epsilonelectronic.com.ar/wp-content/uploads/2009/12/aire-acondicionado1.jpg>

07/04/2014 20:57

Figura 41. Tipos de radiadores. Elaboración propia.

Figura 42. Localización de elementos en Pabellón 1. Elaboración propia a partir de planos

cedidos por el I.E.S. La Torreta.

Figura 43. Localización de elementos en Salón de Actos y Pabellón 0. Elaboración propia a

partir de planos cedidos por el I.E.S. La Torreta.

Figura 44. Localización de elementos en Talleres. Elaboración propia a partir de planos cedidos

por el I.E.S. La Torreta.

Figura 45. Localización de elementos en talleres y gimnasio. Elaboración propia a partir de

planos cedidos por el I.E.S. La Torreta.



http://epsilonelectronic.com.ar/wp-content/uploads/2009/12/aire-acondicionado1.jpg


105



Figura 48. Localización de elementos en aulas prefabricadas. Elaboración propia a partir de

planos cedidos por el I.E.S. La Torreta.

Figura 49. Localización de elementos en Torre. Elaboración propia a partir de planos cedidos

por el I.E.S. La Torreta.

Figura 50. Evolución del gasto en electricidad. Elaboración propia.

Figura 51. Evolución del gasto en gasóleo C para calefacción. Elaboración propia.

Figura 52. Demanda eléctrica en 2013. Elaboración propia.

Figura 53. Litros suministrados de gasóleo C. Elaboración propia.

Figura 54. Evolución de la energía consumida para calefacción. Elaboración propia.

Figura 55. Imagen del sistema BioMax 25. Dicho sistema se encuentra en un contenedor

metálico. Figura obtenida de: <http://alfin2300.blogspot.com.es/2008/11/small-scale-

gasification-power-for.html> 20/05/2014 17:54

Figura 56. Esquema del funcionamiento general del sistema de microcogeneración BioMax 25.

Figura obtenida de: (PICKARD, Don)

Figura 57. Fotografía de la instalación BioMax 25. Figura obtenida de: (Huanghengdong-2011)

Figura 58. Contenedor del sistema BioMax 25. Figura obtenida de (L. C., Art-2006)

Figura 59. Esquema de las zonas del gasificador. Figura obtenida de (United States Forest

Service-2010)

Figura 60. Parte inferior del gasificador de la instalación BioMax 25, subsistema de rejilla.

Figura obtenida de (United States Forest Service-2010)

Figura 61. Gasificador de la unidad de microcogeneración BioMax 25. Figura obtenida de

(United States Forest Service-2010)

Figura 62. Cámara de gasificación del sistema BioMax 25. Figura obtenida de (United States

Forest Service-2010)

Figura 63. Intercambiador de calor. Figura obtenida de: (Huanghengdong-2011)

Figura 64. Filtros del sistema. Figura obtenida de: (Huanghengdong-2011)

Figura 65. Partes del sistema de control de la instalación BioMax 25. Figura obtenida de:

(Huanghengdong-2011)

http://alfin2300.blogspot.com.es/2008/11/small-scale-gasification-power-for.html

http://alfin2300.blogspot.com.es/2008/11/small-scale-gasification-power-for.html


106

Figura 66. Motor/generador del sistema BioMax 25. Figura obtenida de: (Huanghengdong-

2011)

Figura 67. Antorcha del sistema BioMax 25. Figura obtenida de: (Huanghengdong-2011)

Figura 68. Localización de la instalación de microcogeneración. Elaboración propia a partir de

plano cedido por el I.E.S. La Torreta

Figura 69. Pelletizadora modelo PS-Y2-300 de la casa comercial PelletSolucion. Figura obtenida

de: <http://www.pelletsolucion.com/es/pelletizadoras-semi-industriales/47-modelo-ps-y2-

300.html> 27/05/2014 17:12

Figura 70. Gráfica del periodo de amortización de la instalación de microcogeneración.


Figura 71. Cantidades de energía obtenidas para el supuesto de instalación de nuevos

radiadores en lugar de utilizar el AC para calefacción. Elaboración propia.

Figura 72. Gráfico de cantidades de ahorro y costes anuales para el supuesto de instalación de

nuevos radiadores en lugar de utilizar el AC para calefacción. Elaboración propia

Figura 73. Gráfica de ahorro anual del Ayuntamiento en caso de fabricar, utilizar y vender

péllets de biomasa procedentes de la poda de palmeras de Elche. Elaboración propia.

Figura 74. Gráfica del periodo de amortización de las instalaciones de microcogeneración en

todos los centros docentes públicos de Elche más la venta de los péllets de biomasa no

utilizados. Elaboración propia.

Figura 75. Gráfica de ahorro anual del Ayuntamiento en caso de fabricar, utilizar y vender

péllets de biomasa procedentes de la poda de palmeras de Elche extrapolando alumnos.

Elaboración propia

Figura 76. Gráfica del periodo de amortización de las instalaciones de microcogeneración en

todos los centros docentes públicos de Elche extrapolando el número de alumnos más la venta de

los péllets de biomasa no utilizados. Elaboración propia.

http://www.pelletsolucion.com/es/pelletizadoras-semi-industriales/47-modelo-ps-y2-300.html

http://www.pelletsolucion.com/es/pelletizadoras-semi-industriales/47-modelo-ps-y2-300.html

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