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¿Qué es una planta de biomasa y cómo funciona?

¿Qué es una planta de biomasa y cómo funciona?

Una planta de biomasa es una instalación industrial que genera energía térmica a partir de la biomasa. La energía térmica se convierte en energía eléctrica que podemos utilizar en nuestros hogares.

El uso de la energía térmica para generar electricidad es una tecnología bastante antigua, ya que las centrales térmicas han existido durante mucho tiempo. Tradicionalmente, estas centrales funcionaban principalmente con combustibles fósiles, como el carbón.

Sin embargo, los combustibles fósiles están siendo reemplazados progresivamente por otros combustibles más respetuosos con el medio ambiente. En este contexto, la biomasa se presenta como una opción sostenible para la generación de energía, aprovechando materiales como residuos agrícolas, forestales y urbanos para producir calor y electricidad.

¿Qué es una central de biomasa?

Las plantas de biomasa son instalaciones industriales que generan energía eléctrica a partir de la biomasa, una fuente de energía renovable. Se pueden utilizar diferentes tipos de combustibles en estas plantas, como orujillo, estiércol, bagazo de caña de azúcar y otros materiales orgánicos.

También se las denomina plantas de conversión de residuos o plantas WtE (Waste-to-Energy), y se consideran una solución innovadora para gestionar la eliminación de residuos sólidos orgánicos y, al mismo tiempo, producir electricidad a partir de fuentes renovables.

Funcionamiento de una central de biomasa de generación eléctrica

Los materiales principales para la generación de energía y los desechos de origen forestal se depositan en las instalaciones de la planta. En este sitio, se realizan procesos para disminuir sus dimensiones si es requerido. Seguidamente, este insumo es trasladado a una zona dedicada a la preparación del combustible, donde se lleva a cabo una selección basada en sus dimensiones, para después ser depositado en almacenamiento.

Al momento de trasladar el combustible hacia la caldera para su incineración, el calor transforma el agua que fluye por las tuberías de la caldera en vapor.

El flujo de agua a través de las tuberías de la caldera se origina en un depósito de suministro, donde inicialmente se calienta por medio de un intercambio térmico con los gases de escape, que son más fríos y emanan directamente de la caldera.

Igual que ocurre en centrales térmicas tradicionales, el vapor producido en la caldera se dirige hacia una turbina de vapor. Esta turbina está conectada a un generador eléctrico que se encarga de generar la energía eléctrica, la cual luego se distribuye a través de las líneas de transmisión correspondientes.

Finalmente, el vapor de agua se transforma nuevamente en estado líquido dentro del condensador. A partir de ahí, es reenviado al depósito de suministro, completando de esta manera el ciclo principal de agua-vapor en la planta.

Elementos Principales de Una Planta de Biomasa

El funcionamiento de una planta de biomasa puede explicarse de forma sencilla, pero al visitarla puede parecer más complejo debido a su tamaño y a la diversidad de elementos que la componen. A continuación, te presentamos los principales componentes:

Parque de Combustibles

Es el área donde se almacenan los combustibles y es, además, la parte más grande de la planta.

Para hacernos una idea, una planta de 20 megavatios necesita unas 140.000 toneladas de biomasa al año. Se recomienda que el espacio tenga capacidad para almacenar entre 1 y 3 meses de carga. Para tres meses, se necesitarían unas 35.000 toneladas.

La biomasa requiere maquinaria pesada para su manipulación, que se guarda en un almacén junto al parque de combustibles. Además, es importante monitorear constantemente este material, ya que existe riesgo de combustión espontánea. Detectar tempranamente estas combustiones es crucial para mantener la seguridad en la planta.

Silo de Día

Este almacén contiene la biomasa que se va a consumir en unas pocas horas. El transporte del combustible hasta el silo se realiza mediante cintas transportadoras.

Caldera de Biomasa

La caldera es el componente clave de la planta. Desde el exterior, parece una torre alta y no se parece en nada a una caldera doméstica. El horno, donde se quema la biomasa, es parte esencial de la caldera. El combustible se quema siguiendo tres etapas:

  1. Secado: Se liberan los compuestos volátiles.
  2. Quemado de Volátiles: Se quema el material volátil liberado en el proceso anterior.
  3. Quemado de Hidrocarburos: Se queman los hidrocarburos restantes.

Dentro del horno está la parrilla, que puede variar en función del tipo de caldera. Si la planta utiliza una caldera de parrillas, esta parrilla puede ser fija o móvil. Otras opciones incluyen lecho fluidizado o inyección directa.

En la parte inferior de la caldera hay tolvas que recogen las escorias y cenizas producidas, las cuales deben llevarse a plantas especializadas en gestión de residuos.

Unidad de Recuperación

En esta sección se extrae el calor residual de los gases, transfiriéndolo al agua para precalentarla casi hasta la ebullición o bien al aire para precalentar el aire de combustión.

Limpieza de los Humos

Antes de que los humos lleguen a la chimenea, se tratan para cumplir con estándares de opacidad y reducir su impacto ambiental.

Sistema de Refrigeración

El vapor que ha perdido energía se enfría en torres de refrigeración o aerocondensadores para que se condense en agua y vuelva al sistema. Algunas plantas usan torres de refrigeración, mientras que otras prefieren aerocondensadores.

Tanque de Combustible Auxiliar

Es conveniente disponer de un combustible auxiliar para encender la caldera. Normalmente, se utiliza gasóleo para este propósito.

Otros Componentes

  • Ventiladores para la refrigeración de equipos como bombas y compresores.
  • Sistemas de Refrigeración Principal.
  • Sistemas Contra Incendios.
  • Suministro de Agua Bruta y Aire Comprimido para instrumentación.
  • Plantas para tratar tanto el agua como los efluentes.

Este conjunto de componentes trabaja en conjunto para producir energía de forma sostenible y eficiente en las plantas de biomasa.

Impacto ambiental de una central de biomasa

La biomasa representa una alternativa energética única con un balance positivo en términos de CO₂, siempre que su producción y uso sean renovables y sostenibles. Esto se consigue manteniendo el ritmo de consumo del recurso por debajo de la capacidad natural de recuperación del planeta. Así, durante su proceso de crecimiento, la biomasa logra capturar más CO2 del que eventualmente emite al ser quemada, evitando el aumento de la concentración de CO2 en la atmósfera.

A pesar de que la energía disponible en la tierra podría satisfacer todas las demandas energéticas existentes, su utilización plena resulta inviable, debido a que requeriría un uso masivo de los recursos forestales. Este escenario llevaría a consumir estos recursos más rápido de lo que pueden regenerarse, disminuyendo significativamente la eficiencia energética obtenida y provocando el agotamiento acelerado de los mismos, además de generar impactos ambientales adversos.

Entre los impactos negativos más relevantes se encuentran la deforestación y un incremento significativo en las emisiones de CO₂, contribuyendo así al cambio climático.

Centrales de Biomasa en España y en el Mundo

La planta de biomasa más grande de España se encuentra en la provincia de Huelva, con una capacidad de producción de 50 MW. Esta instalación genera electricidad a partir de residuos de madera y otros restos agrícolas y forestales, siendo una de las más grandes de Europa. Empezó a operar en 2012 y desde entonces proporciona gran parte de la energía que necesita la ciudad de Huelva.

Cada año, la planta de Huelva produce más de 400 millones de kWh, lo que equivale a una capacidad de exportación de 299.000 MWh. Esto es suficiente para cubrir el consumo eléctrico de más de 55.000 personas.

La segunda planta de biomasa más importante de España se encuentra en Curtis, en la provincia de La Coruña.

Plantas de Biomasa en España

En el panorama general, España cuenta con numerosas plantas de biomasa distribuidas por todo el territorio. Entre las regiones con más presencia destacan:

  1. Andalucía: La comunidad autónoma con mayor número de centrales de biomasa.
  2. Castilla y León: Plantas ubicadas en localidades como:
    • Almazán (Soria)
    • Valencia de Don Juan (León)
    • Briviesca (Burgos)
  3. Castilla-La Mancha: Plantas en:
    • Mohorte (Cuenca)
    • Corduente (Guadalajara)
    • Alcázar de San Juan (Ciudad Real)
    • Villarta de San Juan (Ciudad Real)
  4. Otras Plantas Notables:
    • Miajadas (Cáceres)
    • Sangüesa (Navarra)
    • Utiel (Valencia)

En España, la producción de biomasa se destina principalmente a energía térmica, representando el 94% del total. El 6% restante se destina a la producción de biocombustibles y electricidad.

Presencia Mundial

Según estimaciones de la ONU, actualmente existen alrededor de 1.700 plantas de biomasa en todo el mundo.

La biomasa es una fuente de energía cada vez más utilizada por su sostenibilidad y su capacidad para aprovechar residuos orgánicos. Estas plantas desempeñan un papel fundamental en la transición hacia energías renovables a nivel global.

Ernesto Correa Díaz

Ingeniero Técnico de Obras Públicas y apasionado de las energías renovables hasta el punto de crear mi propia empresa. Especializado en el estudio y dimensionamiento de obras, autoconsumo fotovoltaico, sistemas de calefacción con energías renovables.

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