Convirtiendo biomasa en pellets

La biomasa tiene una baja densidad, alta humedad, y baja densidad de energía. Convirtiéndola a pellets se hace más portable y fácilmente utilizable. La peletización tiene ventajas para los productores de madera y las plantas térmicas

La peletización de biomasa tiene una tradición practica en comunidades indígenas durante años

Guía para diseñar procesos de secado de biomasa (4ª PARTE)

Ver 3ª PARTE

A)     Consideraciones en el diseño del sistema

Para una eficiencia y operación óptima, la forma como opera un secador en conjunción con otros equipos debe ser considerada. Las consideraciones incluyen recuperación de calor de la caldera o gasificador y equipo de proceso en la instalación, interacciones entre un secador de combustible y economizador, dimensionado de una caldera para un combustible más seco, y la necesidad de una caldera de apoyo en el caso de pérdida de energía en el secador.

Guía para diseñar procesos de secado de biomasa (3ª PARTE)

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Secadores de aire abiertos

Algunos materiales, tales como los procedentes de arreglos en parques o husks y stalks, pueden ser secados de forma natural almacenándolos a cubierto, en áreas abiertas o tomando la ventaja del secado al sol en lugares ventilados. El contenido de humedad de los materiales secados al aire usualmente varía entre un 15 y un 35 %, dependiendo del tamaño y características del material y las condiciones ambientales. El secado al aire es lento y depende de las condiciones ambientales. La pila puede necesitar stirring o voltearse para facilitar el secado. El secado al aire generalmente no es conveniente para materias primas con alto contenido en agua porque tienden a descomponerse rápidamente.

Guía para diseñar procesos de secado de biomasa (2ª PARTE)

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A)     Equipo de deshidratación

La eficiencia total puede a menudo mejorarse mediante materias húmedas deshidratadas antes del secado térmico. En el lado de abajo, el equipo de deshidratación mecánico en si mismo puede consumir una gran cantidad de energía y tener altos requerimientos de mantenimiento, que debe sopesarse respecto a la reducción en la energía de secado. El equipo de deshidratación incluye lechos de secado, filtros y pantallas, prensas y centrífugas. Dependiendo del material y el tipo específico de equipo, el equipo de deshidratación mecánico puede rápidamente reducir el contenido de humedad a tan poco como un 50 %. Más comúnmente, tales contenidos de humedad bajos no pueden ser alcanzados con equipos de deshidratación mecánicos. Los métodos de deshidratación pasivos, tales como usar bolsas de filtros que son impermeables a la lluvia pero permiten que la humedad escurra, pueden alcanzar contenidos de humedad tan bajos como un 30 % a bajo coste, pero se requieren periodos largos de tiempo – del orden de dos o tres meses.

Guía para diseñar procesos de secado de biomasa (1ª PARTE)

Iniciamos una nueva guía con breves anotaciones de diseño y esta vez nos centramos en los procesos de secado de la biomasa. Se trata de un problema común que puede resolverse de formas muy diferentes. Si el secado es insuficiente la biomasa mantendrá humedad.

Fabricación de briquetas para producir energía en países en vías de desarrollo

Las poblaciones que viven diseminadas por el medio rural en los países en desarrollo carecen cada vez más de recursos energéticos que les permitan mejorar su modo de vida y realizar actividades de procesado de los recursos locales. El aumento de la población, la deforestación endémica, los episodios de inestabilidad y la sequía hacen que uno de los mayores problemas sea la carencia de leña. Las tasas de desertificación están aumentando en todo el mundo.

Calculadores gratuitos para proyectos de biomasa, biogas y energía de los residuos

Análisis de sensibilidad y riesgos

Estimulados por el incremento del coste de la energía la puesta en marcha de proyectos de biomasa es una realidad en todo el mundo. La utilización de materia orgánica no utlizable para otros fines como combustible para producir energía es una idea de lo más atractiva que ya es una realidad. En Todoproductividad hemos hablado en muchas ocasiones de esta forma de obtener energía y algunos de los artículos en los que nos referimos a estas disciplinas se encuentran entre los más visitados del blog. Hay auténtico interés en conocer en detalle el biogás o las aplicaciones de la biomasa para producir pellets entre otros temas.

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Adecuando las viejas centrales térmicas de carbón para usar biomasa (2ª PARTE)

Ver 1ª PARTE 

Combustibles para las grandes calderas

Al comienzo de cualquier proyecto, es necesario estudiar con el fabricante de la caldera la variedad de parámetros que definen la base de diseño para la caldera. Las condiciones del sitio, tales como la temperatura de aire, humedad, elevación y la temperatura del agua de refrigeración afectan al diseño de la planta. Conocer el tipo de combustible que será suministrado a la caldera es muy importante debido a que las características del combustible afectan al diseño y las propiedades de la caldera. Por ejemplo, el combustible inyectado en una caldera PC tiene un tamaño inapropiado para el stoker de una caldera. El tamaño de la partícula, el porcentaje de volátiles, cenizas totales y contenido de humedad, constituyentes de ceniza, y valor calorífico son todos parámetros clave a considerar en el diseño.

Adecuando las viejas centrales térmicas de carbón para usar biomasa (1ª PARTE)

La biomasa está disponible como residuo y si no se utiliza como combustible acaba transformándose en metano, uno de los gases de efecto invernadero más perniciosos. Es por ello que actualmente hay una tendencia al incremento en el uso de la biomasa para diferentes aplicaciones. En este artículo nos vamos a centrar en la descripción de las tecnologías existentes para utilizar biomasa en las centrales térmicas de carbón.

Tendencias de la biomasa en Asia

En los últimos diez años, ha habido un cambio considerable en la generación de energía eléctrica con biomasa en Asia. Realmente, debido a la escasez y coste del combustible de la biomasa, la mayoría de las plantas de generación están diseñadas para combustibles no convencionales y multi-combustibles. Esto crea varios desafíos en el mantenimiento de la combustión de la caldera, demanda tecnologías de la combustión improvisadas y sistemas de manejo y preparación del combustible modernos. A pesar de estos desafíos, el potencial regional de las plantas de generación de biomasa multi-combustible es muy grande. El mayor potencial en Asia está en el sector del azúcar, seguido por el aceite de palma, arroz e industrias madereras.

Estrategias de control de la combustión en lecho fluidizado para quemadores de biomasa

La utilización de la biomasa ha mostrado ser una gran promesa pero el desarrollo de su tecnología es lento. Un factor limitante ha sido el sistema de combustión. Para la mayor parte de estos sistemas, las calderas con ignición en hogar han sido la única opción. Pero actualmente disponemos de la tecnología FBC (combustión en lecho fluidizado).

FBC está llegando a ser la tecnología preferida para quemar la mayoría de los combustibles derivados de la biomasa. La tecnología FBC es perfecta para ser utilizada en combustibles difíciles de quemar en cualquier combinación, pero lo más importante es que es una tecnología probada tanto para calderas pequeñas como grandes.

Torrefacción de la biomasa

El Energy Research Center of the Netherlands (ECN; Petten; www.ecn.nl) ) y Vattenfall AB (Estocolmo, Suecia; www.vatenfall.com) han desarrollado la tecnología ECN´s BO2 – un proceso destinado a transformar la biomasa en un combustible sólido de alto grado. Vattenfall dará soporte a ECN para un desarrollo posterior de la tecnología, incluyendo ensayo del proceso a gran escala y la preparación de un diseño técnico de las especificaciones para una planta de demostración.

El proceso BO2 combina una tecnología de torrefacción con transformación de la biomasa en pellets o briquetas. Se obtiene un producto fácilmente transportable con un contenido de biomasa del 90 %. La torrificación implica calentar la biomasa en una atmósfera libre de O2 a 200 – 300 º C (similar al café tostado) y transformar el material en una forma que puede ser fácilmente almacenada.

ECN ha demostrado BO2 en una planta piloto de 50 kg/h, alcanzando una operación continua de más de 100 horas.

Bibliografía: Torrefaction of biomass. Chemical engineering July 2010

Estrategias de control de la combustión en lecho fluidizado para quemadores de biomasa

La utilización de la biomasa ha mostrado ser una gran promesa pero el desarrollo de su tecnología es lento. Un factor limitante ha sido el sistema de combustión. Para la mayor parte de estos sistemas, las calderas con ignición en hogar han sido la única opción. Pero actualmente disponemos de la tecnología FBC (combustión en lecho fluidizado).

FBC está llegando a ser la tecnología preferida para quemar la mayoría de los combustibles derivados de la biomasa. La tecnología FBC es perfecta para ser utilizada en combustibles difíciles de quemar en cualquier combinación, pero lo más importante es que es una tecnología probada tanto para calderas pequeñas como grandes.

Planta de biomasa que no reduce la calidad del aire

Una compañía de energía ha dicho que planifica construir una planta de biomasa que no reduce la calidad de aire en el área.

Forth Energy ha presentado su proyecto al gobierno de Escocia de construir una planta en Dundee que proporcionará el 86 % de la energía eléctrica que requiere la ciudad.

La planta tendrá una chimenea de 90 metros, y quemará fuentes de combustibles de energías renovables.

Plantas de biomasa en Namibia

El Combating Bush Encroachment for Namibia's Development es un proyecto en cuyas previsiones está las de instalar 0.25 Mw de plantas de generación de electricidad en áreas de matorral de la Namibia rural.

Una evaluación estratégica realizada por el Southern African Institute for Environmental Assessment (SAIEA) sugiere que es factible.

Se estima que Namibia puede producir alrededor de 60 Mw en pequeñas plantas descentralizadas en el bush.

Herramienta sobre recursos de biomasa en Estados Unidos

Esta herramienta sólo está posible para Estados Unidos.

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No bstante puede revisarse para ver el detalle con que se han analizado los recursos de biomasa en todo el país.

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Básicamente consiste en un mapa interactivo en el que podemos ir seleccionando recursos de biomasa, instalaciones que aprovechan la biomasa, plantas de generación, etc.

Es interesante sea revisada por los planificadores de instalaciones de aprovechamiento de biomasa. Nos da una ide de la importancia que tiene en estos proyectos la disponibilidad de suministro conveniente y contratos a largo plazo para el aprovechamiento de los recursos.

Ver aquí

Estrategia de producción de energía con biomasa en Malawi

Volvemos a hablar de energías renovables en países poco conocidos, y en esta ocasión nos vamos a Malawi, un país democrático pero pobre situado entre Tanzania y Mozambique. Y lo hacemos a modo de ejemplo, que muestra una vez más que en los países pobres hay un interés real por las energías renovables.

La noticia es que Malawi tiene aprobada una estrategia para el desarrollo de la energía renovable basada en el aprovechamiento de la biomasa.

Como en tantos otros países pobres, el gasto del gobierno tiene que concentrarse en la generación eléctrica y en las importaciones de petróleo, y muy poca importancia se ha dado hasta ahora al aprovechamiento de un recurso base como la biomasa.

La producción de energía con biomasa en países pobres es una excelente alternativa ya que la energía se genera con recursos propios, y por lo tanto se mitigan los efectos de las carísimas importaciones de hidrocarburos. Es realmente sorprendente que hasta ahora estos recursos de generación no se hayan aprovechado en países donde la biomasa es lo que sobra.

Nuestra experiencia personal en países pobres es que esto se debe a que en las mayoría de los países pobres se limitan a comprar la oferta existente, que no es otra que la misma que existe en los países ricos.

En TODOPRODUCTIVIDAD estamos especialmente interesados en este tipo de iniciativas, como la que modestamente Malawi trata de impulsar (costará).

El objetivo general de la estrategia de energía con biomasa de Malawi es asegurar un suministro sostenible de combustibles producidos a partir de vegetales. Los objetivos básicos de esta estrategia son los siguientes:

• Incremento del suministro de combustibles vegetales.
• Incremento en la eficiencia energética.
• Crear capacidad institucional para implementar la estrategia.

Más información aquí

Palabras clave: Biomass energy strategy

Detección fiable en una planta de biomasa

Durante los meses de verano, algunos fabricantes de alimentos para animales usan métodos ecológicos para generar la electricidad y el calor que la compañía necesita para secar el forraje. Hablamos en este ejemplo de la solución adoptada por Futtertrocknung Mindelheim eG, un fabricante del sudeste de Alemania. En su planta utiliza redes de calentamiento en una estación de cogeneración, y suministra a empresas locales e instituciones, agua calienta y energía eléctrica. En total, la planta de generación produce alrededor de 10.000 – 14.000 MW/h de calor útil al año.

Bombas de aceite térmico centralizado

. El corazón de la planta de generación son las bombas de aceite térmico de Allweiler AG, un fabricante de bombas de Radolfzell, Alemania. Estas bombas se alimentan de aceite caliente a temperaturas de hasta 350 ºC en un intercambiador donde el aceite de silicio se calienta al punto de vaporización. El vapor de aceite de silicona impulsa una turbina con ciclo de Rankine orgánico para producir energía eléctrica. .

Algunas variables clave de la aplicación

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La planta de generación utiliza como combustible astillas de madera proporcionadas por los propietarios locales de fincas. La planta de generación produce no solamente electricidad, sino también agua caliente para aplicaciones distantes. Surge como vemos una excelente oportunidad de obtener calor del excedente producido en los centros industriales. La planta de generación proporciona ingresos a lo largo de todo el año porque proporciona energía eléctrica y calor en cualquier momento del año independientemente de si se está secando pienso o no. Hasta recientemente, el calor y la energía eléctrica producían sólo 2.000 a 2.500 horas por año, pero el sistema funciona ahora durante todo el año. La turbina produce aproximadamente 1,5 a 1,6 MW; la capacidad de calentamiento de la caldera está entre 20 y 30 MW y la planta requiere aproximadamente 50.000 toneladas métricas de astillas de madera cada año. .

Requerimientos de la bomba de alta presión

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Las bombas de aceite térmico centralizados que operan con seguridad y dependencia son críticos para mantener una producción de energía fiable. Un aspecto de esto es la elevada carga situada en las bombas. En segundo lugar, un fallo de una bomba puede tener serias consecuencias, especialmente si escapa aceite caliente. Esto hace que los operadores de los sistemas de transferencia de calor sean muy sensibles a las pérdidas. Por ese motivo, los ingenieros caminan sobre una fina línea cuando diseñan sellos de ejes en bombas de transferencia de calor. Mientras el agua normalmente escapa a través del espaciamiento de sellado en forma de vapor, el aceite de transferencia de vapor escapando es fácilmente visible. Esto es debido a que las pérdidas tolerables para que el sello funcione apropiadamente deben minimizarse en todo lo posible sin sobre cargar el sello. Las inusualmente altas cargas en la bomba son el resultado de temperaturas altas y diferenciales de temperaturas, así como de reacciones de descomposición que pueden ocurrir cuando el líquido de transferencia de calor está sometido a excesivas cargas térmicas. En particular, las cadenas similares a hidrocarburos se descomponen con el tiempo en las “calderas bajas” y en las “calderas altas”. Si la proporción de las bajas calderas es demasiado alta, las bombas pueden cavitar. Las calderas altas aparecen en muchas formas, con consistencias que van desde el bitumen a productos carbonizados duros que aceptan el desgaste de la bomba. En ambos casos se amenaza el rodamiento de la bomba y el sello del eje. .

Generación continua de energía

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Ya que la planta de generación es controlada sin intervención humana en casi ningún momento, la capacidad para reaccionar rápidamente a disrupciones del servicio es un requerimiento crítico. Las bombas utilizadas en el proceso han sido fabricadas por Already box, para cumplir estos requerimientos. En primer lugar, estas bombas se han desarrollado hace muchos años para manejar líquidos caliente. En segundo lugar, las nuevas Allready Box dan al operador varias opciones para notificar disturbios y no reaccionar en aquellas situaciones. .

Disminución total de costes

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Otro beneficio del proyecto es la fiabilidad que obtenernos para detectar desgastes y sellos después de que se alcance el nivel crítico, no es necesario un mantenimiento preventivo posterior. Los intervalos de mantenimiento son ahora mucho más largos y el mantenimiento sólo se realiza cuando es necesario.

. Bibliografía: Reliable detection at a biomass plant. World Pumps November 2009 Palabras clave: Silicon-oil vapor, Organic Rankine Cycle (ORC)

Enfriamiento por absorción utilizando biomasa como combustible

En los lugares donde la electricidad no está disponible, mantener los alimentos refrigerados es un problema importante. Es por ello que se buscan alternativas como la utilización de energías renovables. Pero el uso de energías renovables con sistemas de refrigeración convencionales no es eficiente y suele requerir medios de almacenamiento de energía complementarios. Los motores de absorción y su uso en refrigeración es una tecnología conocida que tiene aplicaciones interesantes en este campo. Pero la utilización de hidrocarburos como combustibles también supone una desventaja especialmente en economías emergentes con gran dispersión de su población. Por este motivo, la solución tecnológica de la que hablamos hoy nos parece de interés especialmente para proyectos de desarrollo rural en lugares donde la energía es muy costosa.

Aes alternative energy solutions, acopla un enfriador con el motor de succión, hasta ahora nada nuevo, lo realmente novedoso es que esta solución utiliza residuos de biomasa como combustible. Consecuentemente, esta tecnología es útil para reducir la dependencia de los combustibles fósiles. El fabricante en su website defiende que el payback de la inversión es muy atractivo. Estos equipos pueden ser utilizados para enfriar procesos y también para propósitos de refrigeración. La tecnología aplicada al proceso es la gasificación, por lo que la flexibilidad del combustible y se maximizan y las emisiones se reducen dramáticamente.

Los equipos más pequeños que comercializa la empresa producen 300000 kcal/h, o una producción de vapor equivalente de 500 kg/h. Son equipos por lo tanto bastante grandes y aplicables a procesos industriales de tamaño medio.

El proceso de gasificación utilizado convierte materiales carbonaceos como carbón, petróleo o biomasa en carbono, monóxido de carbono, hidrógeno y dióxido de carbono. En el proceso de gasificación, el material se somete a tres procesos:

1. Pirólisis (o devolatización): en esta parte del proceso las partículas se calientan. Los volátiles se liberan y el material pierde hasta 70 por ciento de peso. El proceso es por lo tanto dependiente de las propiedades del material.
2. Combustión: Este proceso ocurre cuando los productos volátiles la reaccionan con oxígeno para formar a dióxido de carbono o monóxido de carbono, lo cual proporciona calor para las subsiguientes reacciones de gasificación. La Pirólisis y la combustión son procesos muy rápidos.
3. Gasificación: el proceso de egasificación ocurre cuando el destilado reacciona con dióxido de carbono y vapor para producir monóxido de carbono e hidrógeno. El gas resultante se denomina syngas y puede ser convertido en electricidad de forma eficiente. El proceso de en gasificación refina elementos corrosivos como cloruros y potasio.

El fabricante realiza un análisis comparativo entre el uso de este sistema y una aplicación convencional de gas natural. El coste de capital es cinco veces superior en los equipos de biomasa pero el coste de operación es que los equipos de biomasa tan sólo un tercio al respecto a los de casa natural. En conclusión, hay que tener en cuenta en este tipo de inversiones que las necesidades de capital inicial siempre van a ser bastante más elevadas que las tecnologías convencionales. Sin embargo, los beneficios del sistema se obtiene sobre todo durante el servicio del equipo, especialmente en aquellos lugares que carecen de otros suministros y a la vez disponen de biomasa ilimitada.

Más información aquí

El apetito mundial por los pellets

En varios artículos hemos hablado en Todoproductividad de los pellets (ver "El mercado internacional de pellets" y "Las briquetas de banana como combustible para países en vías de desarrollo"), un combustible en expansión que se fabrica a partir de los desechos de biomasa. Volvemos a hablar del mercado de este producto a raíz de un artículo que aparece hoy en Wall Street Journal ("Wood Pellets Catch Fire as Renewable Eneergy Source"), en el que se refleja que la utilización de pellets crece con fuerza en todo el mundo.

En Europa, las generadoras están usando el pequeño pellet como combustible en las plantas térmicas de carbón, lo cual demanda pellet en grandes cantidades. Hasta el punto que el Sudeste de los Estados Unidos se ha convertido en un gran exportador de pellets, con factorías brotando en Florida, Alabama y Arkansas.

El incremento en el uso de pellets es fiel reflejo de que el uso de este combustible es la forma menos mala de cumplir con los rigurosos standards medioambientales europeos.

Los pellets se producen a partir de árboles de crecimiento rápido, y si bien es un combustible más caro que el carbón, quemarlo es una forma menos cara de generar electricidad que usar energía eólica o paneles solares. Quemando pellets se libera dióxido de carbono, pero éste se liberaría igual como consecuencia de la descomposición de la biomasa. De ahí el motivo por el que quemar pellets es beneficioso. Si quemamos carbón, estamos liberando dióxido de carbono que es estable en el carbón y no se liberaría de forma natural, pero quemando pellet lo que hacemos es producir energía con un combustible que generaría dióxido de carbono de cualquier forma. Pero el uso de pellets tiene muchas más ventajas. Por ejemplo, si se produce en el país de consumo, se evita la importación de combustibles fósiles que desequilibran la balanza comercial del país. Éste hecho es muy importante a tener en cuenta, y por ello en muchas situaciones los pellets son altamente beneficiosos. La energía solar, por ejemplo, es en la mayoría de los países un producto importado y ello perjudica el déficit comercial.

El mercado de pellets de madera es un boom porque la Unión Europea requiere que sus países miembros generen un 20 % de su electricidad de fuentes renovables en el 2020. Europa importó 66,2 millones de euros en pellets y otros combustibles basados en la madera en los tres primeros meses de 2009, lo cual supone un incremento del 62 % respecto al año anterior.