Areas de Actividad - Procesos de conversión térmica - Situación actual

Situación actual

Combustión

El 51% de la producción de energía durante el año 2002 en la Unión Europea provenía de los combustibles fósiles. En concreto un 30% de la producción total procedía del carbón. Sin embargo los procesos de generación de energía mediante combustibles fósiles son las principales fuentes de producción de gases de efecto invernadero, además de otros contaminantes como NOx, SOx, elementos traza, etc.

Después de la aprobación del protocolo de Kyoto, sobre el cambio climático, en el que se acuerda una reducción media de las emisiones de gases de efecto invernadero en un 5,2% con respecto a los niveles existentes en 1990 (para el periodo 2008-2012 a la Unión Europea le corresponde una reducción del 8%), la sustitución de parte de los combustibles fósiles por combustibles más limpios como biomasa o residuos biomásicos tiene cada vez mayor interés.

En los últimos años se han desarrollado diversas tecnologías de combustión, entre las que destaca la tecnología de combustión en lecho fluidizado. Los lechos fluidizados permiten quemar combustibles de diversas características (bajo poder calorífico, alto contenido en cenizas) de forma eficiente y limpia. La combustión se lleva a cabo alimentando el combustible de forma continua a un lecho, compuesto generalmente por un material inerte que es fluidizado por una corriente ascendente de aire. La temperatura del lecho se mantiene entre 750 ºC y 900 ºC y es controlada eliminando el calor de combustión mediante cambiadores de calor que utilizan agua, vapor o aire como fluido de refrigeración.

Las características que hacen especialmente interesante este proceso, en comparación con otros sistemas de combustión son:

  •  Flexibilidad de combustibles
  • Operan a temperaturas relativamente bajas, con lo que:
    • Evita la fusión de las cenizas del combustible, reduciendo la erosión de las superficies de intercambio de calor
    • Impide la volatilización de las sales de álcalis, sílice
    • Limita la formación de los óxidos de nitrógeno.
  • Plantas compactas y por lo tanto, poco espacio requerido. Se debe a que el control de NOx y SO2 se realiza en la propia cámara de combustión y por lo tanto no se necesita espacio adicional.

La tecnología de combustión en parrilla móvil es una de las tecnologías de combustión más antigua, y fue desarrollada para utilizar carbón mineral y en la actualidad se utiliza para una gran variedad de combustibles. Como consecuencia de su sencillez de operación y de control del proceso en la actualidad es el tipo de caldera más utilizado a nivel mundial para combustibles biomásicos y briquetas y pelets de diversos residuos.

Sin embargo, a pesar de su uso extendido, esta tecnología presenta una serie de inconvenientes como elevadas temperaturas sobre la parrilla, altas emisiones de CO y NOx y formación de aglomerados y escorias sobre la parrilla y paredes de la cámara de combustión y depósitos en los tubos de la región de intercambio de calor por convección.

Gasificación

La generación de energía térmica y/o eléctrica a partir de un recurso renovable como la biomasa está abocada a cubrir una parte significativa de la demanda energética con evidentes y sustanciales beneficios sociales y medioambientales (hasta un 12% según estimación de la Unión Europea). La biomasa, además de ser un combustible con bajo contenido en azufre presenta un balance neto nulo de CO2. A estas ventajas medioambientales se unen los beneficios socioeconómicos que provienen de ser una fuente de energía primaria autóctona, no sujeta a las fluctuaciones de precios e incertidumbres asociadas a los combustibles importados, de mejorar la balanza de pagos del país y de proporcionar trabajo en zonas agrícolas poco desarrolladas.

Las técnicas de aprovechamiento energético aplicadas a la biomasa no son procedimientos nuevos, sino que el hombre los ha estado utilizando a lo largo de la historia. Sin embargo, a partir de los años setenta la biomasa resurge con miras energéticas y son muchas las alternativas que permiten un aprovechamiento y valorización de este residuo.

La gasificación se encuentra dentro de esta línea de actuación y puede ser considerada como una alternativa a los procesos de combustión o co-combustión, con la ventaja de obtener un producto de fácil y variado uso y manejo así como de características predeterminadas. El estado de desarrollo de esta tecnología está lo suficientemente avanzado como para llegar pronto a su aplicación industrial, si bien todavía quedan aspectos que es necesario seguir estudiando. Además, el proceso de gasificación de biomasa es una opción prometedora especialmente para la generación de energía eléctrica en sistemas distribuidos. En este momento el esfuerzo científico-tecnológico en sistemas energéticos con tecnologías avanzadas de conversión que utilizan la gasificación de biomasa se está moviendo de la etapa de investigación y desarrollo hacia la operación comercial. El principal reto del aprovechamiento energético de la biomasa es la producción de electricidad o la producción de energía térmica y eléctrica (cogeneración) con una eficiencia eléctrica alta utilizando motores o turbinas de gas. La gasificación termoquímica se puede clasificar dependiendo del tipo de reactor, de la presión, del agente gasificante, etc.

Entre todas estas posibilidades, la gasificación en lecho fluidizado con aire y a presión atmosférica parece ser la tecnología más factible de todas. Aunque la operación de este tipo de gasificador es más compleja que la de un lecho fijo, algunas de las ventajas que tiene frente a este último son: mayor flexibilidad con respecto al combustible, ya que acepta un amplio rango de tamaños de partícula del combustible y contenido en cenizas de éste; buen control de la temperatura en el lecho y velocidad de reacción altas; alta conversión de carbono.

© CEDER-CIEMAT Autovía de Navarra A15, salida 56 - 42290 Lubia (SORIA) | Documento legal
Conforme W3C XHTML 1.0 | CSS 2.0    WAI-AA