Bioenergy International España: revista especializada en bioenergía

El Valle de Utzama es un municipio del Pirineo navarro formado por 14 concejos y habitado por 1600 vecinos, que ha optado por aprovechar sus “biorrecursos” para ahorrar en la factura energética, generar empleos y reducir sus emisiones de CO2. Un proyecto de district heating para los edificios municipales a partir de la gasificación de los residuos forestales de sus montes ya está en marcha, y otro de cogeneración a partir del biogás de las explotaciones ganaderas, pronto comenzará a funcionar.

El Alcalde Independiente de Ultzama, Patxi Pérez, ha sido el principal impulsor de esta inteligente iniciativa. Junto a él y al ingeniero Joseba Sagastibeltza de la empresa Levenger, adjudicataria de los dos proyectos, recorrimos todas las instalaciones y conocimos de primera mano las posibilidades de la bioenergía en el ámbito municipal.

CALENTAR CON BIOMASA FORESTAL

El 80% de las 9.700 hectáreas del Valle del Ultzama está arbolado y protegido por el ZEC (Zona de Especial Conservación) “Robledales de Ultzama” y el LIC (Lugar de Interés Comunitario) “Belate,” de la Red Natura 2000. El 65% de esta masa forestal es comunal (más de 5000 hectáreas) y requiere una serie de trabajos anuales de mantenimiento, definidos en el Plan de Ordenación vigente desde 2002, lo que implica un coste de 130.000 €/año. El Plan establece también qué parte de la biomasa obtenida cada año puede destinarse a fines energéticos.

Por otro lado, el Ayuntamiento venía consumiendo anualmente 150.000 litros de gasoil para calentar todas sus dependencias, lo que en los últimos años conllevaba un gasto en continuo aumento, casi inaceptable cuando hace dos el precio del gasoil alcanzó su valor más alto.

Fue entonces cuando vieron la perfecta combinación entre la ejecución de los trabajos de mantenimiento en el bosque comunal y el cambio de sistema de calefacción y ACS en las dependencias municipales: la biomasa procedente de las operaciones selvícolas –cortas, podas- se utilizaría, una vez astillada, como combustible en una nueva y única caldera de gasificación que sustituiría a todas las calderas individuales de gasoil instaladas en cada edificio.

El ahorro esperado se sitúa en torno a los 100.000 euros anuales. “Somos uno de los pocos Ayuntamientos que sigue actuando en los montes hoy en día, cuando la madera no vale nada,” afirma Patxi Pérez, y añade que “la iniciativa puede ser un ejemplo para otros ayuntamientos, si ven que realmente funciona bien”.

Una caldera de gasificación con astillas de 600 kW y dos calderas de combustión con pellets de 50 kW cada una calentarán y darán ACS a los edificios municipales: frontón, piscina, polideportivo, colegio, centro de salud, centro cívico y ayuntamiento. (Todos los edificios de la imagen, salvo la nave del fondo)

FINANCIACIÓN

El proyecto ha sido financiado en un 50% por el gobierno de Navarra; un 10% de Fondos Leader, y el 40% restante a cargo del Ayuntamiento.“Con el ahorro que esperamos, amortizaremos la inversión en tres años,” asegura el Alcalde.

OBJETIVOS SOCIALES

“Yo creo que el objetivo de una entidad local no es buscar la rentabilidad puramente económica. Comprar la astilla a un distribuidor es más barato que si el ayuntamiento se ocupa de sacar los residuos forestales, secarlos y astillarlos –él calcula que sale por unos 9 céntimos de euro/kg-, pero de esta forma conseguimos una rentabilidad social, creamos empleo, limpiamos los montes y disminuimos el riesgo de incendio”.

“El suministro de gasoil a todo el Valle de Ultzama crea un sólo puesto de trabajo, el del conductor del camión que distribuye el gasoil, mientras que con la opción de la biomasa se generarán, como mínimo, 55 puestos de trabajo”, asegura Patxi Pérez. “De momento ya se han creado en Ultzama, que yo sepa, tres empresas a raíz de esta iniciativa que van a fabricar astillas, pellets o briquetas”, añade.

CALDERAS

La instalación cuenta con tres calderas. Una caldera de gasificación policombustible de 600 kW y dos de pellet, de 50 kW cada una. Este sistema modular permite optimizar el rendimiento del sistema, pues se adapta fácilmente a las variaciones de consumo de agua caliente a lo largo del año.

La caldera de gasificación podría quemar diferentes materiales -paja, pellets o leña suministrada de forma manual-, aunque se utilizará normalmente astilla de hasta 5 cm.

Las calderas son de fabricación checa: Ponast, las de pellets y Gemos, la robusta cámara de gasificación que se alimentará con astillas. Joseba S. apunta que el control de la combustión de las astillas es más complejo que el de los pellets, y por ello es necesario una cámara de combustión mayor y más robusta.

TECNOLOGÍA DE GASIFICACIÓN

La gasificación es una tecnología que mejora el rendimiento de la combustión de la biomasa. La mayor parte de la biomasa (80%) se gasifica y lo que se quema verdaderamente es el gas. La gasificación es más eficiente energéticamente y produce menos inquemados y cenizas que la combustión normal.

La cámara de gasificación está recubierta interiormente por 2000 kg de cerámica refractaria que permite que se alcancen temperaturas de hasta 1600ºC, necesarias para que se desarrolle el proceso de gasificación.

De la caldera de gasificación, el gas pasa al quemador de gas. Los humos recorren un intercambiador vertical de doble paso, donde el agua recupera su calor residual antes de que salgan por el conducto que los dirige al ciclón, donde se separan las partes sólidas, y al ventilador que conduce los humos al exterior.

Los humos de escape cumplen la normativa ambiental de la Comunidad Foral que, según el alcalde, “es la más exigente, en cuanto a emisiones, de toda Europa”.

CARACTERÍSTICAS DE LA ASTILLA

Joseba Sagastibeltza señala también la importancia de “controlar el origen del combustible que se emplea, porque dentro de las astillas puede haber muchas calidades”. Por ello, el ayuntamiento tiene previsto adquirir una astilladora industrial que admitirá troncos con diámetros de hasta 10 cm, y que le permitirá obtener su propio combustible a partir de la biomasa de sus montes.

“Cuanta más superficie de contacto tenga el material que se va a gasificar, más rápidamente absorberá el calor y se gasificará. Es decisivo el contenido en humedad del material, puesto que cuanto mayor es, más tarda en producirse la gasificación, ya que primero es necesario secar el combustible”, explica Joseba.

Los mejores rendimientos de gasificación se obtienen con humedades inferiores al 15% (normalmente el combustible ha sido sometido a algún proceso previo de secado), aunque el fabricante de la caldera no marca ningún límite al grado de humedad con el que puede entrar el combustible: podría emplearse directamente el material astillado en monte con humedad del 30% e incluso del 50%. La caldera, a pleno rendimiento, consume unos 300 kg de biomasa al día. Y, según Joseba, podría admitir hasta un 1,5-2% de hojas sin causar problemas.

La astilla que han utilizado para hacer las pruebas de la puesta en marcha proviene de palets, un residuo de buena calidad que, si no está mezclado con RSU, tiene un interesante valor como combustible una vez separados los clavos. Equivalencia: 1 litro de gasoil son 3 kg de astilla.

En el exterior hay una gran explanada donde se ubicará la astilladora y parte del material que será el combustible. Un depósito de suelo móvil almecena bajo cubierta hasta 100 m³ de astilla.

El movimiento del pistón arrastra el material hasta la cinta transportadora que eleva las astillas al depósito previo a la caldera, desde donde se suministra al quemador del gasificador en función de la demanda energética –un sensor de temperatura controla la velocidad de alimentación-.

SEGURIDAD ANTE EL RETROCESO DEL FUEGO

Para evitar que un retroceso del fuego alcance el depósito existen varios sistemas de seguridad: un sistema mecánico, preparado para verter una cantidad de agua en el sector situado entre el depósito de alimentación y la entrada al quemador si la sonda detecta que la temperatura se eleva por encima de los 55ºC. Otro sistema, en este caso eléctrico, está conectado a la red general de agua y entraría en funcionamiento incluso si no hubiera suministro eléctrico. Y por último, en el caso de que estos dos sistemas fallaran, se podría operar de forma manual un dispositivo que actuaría en el interior del depósito.

CALDERAS DE PELLETS

En verano, cuando sólo hace falta calentar el agua de las piscinas municipales –se mantiene el agua a unos 24ºC-, y producir ACS para el resto de edificios, es suficiente con las calderas de pellets.

El sistema de alimentación de las calderas de pellets tiene cinco velocidades para ajustar el suministro en función de la temperatura demandada por el consumo en cada momento. El sistema hidráulico controla las temperaturas de retorno del agua a las calderas mediante válvulas de tres vías. “En las calderas de biomasa es muy importante que el agua no retorne fría a la caldera, para evitar condensaciones y corrosiones,” explica Joseba S.

El circuito primario consta de un depósito de inercia de 2500 litros, donde se mantiene el agua a una temperatura de 70-80ºC. De aquí salen dos circuitos secundarios, -los circuitos primarios de cada grupo de edificios: piscina, polideportivo y escuela, por un lado, y frontón, centro cívico, centro de salud, ayuntamiento y edificios de usos múltiples, por otro-.

La guardería, el único edificio municipal alejado del grupo principal de edificios suministrados por el district heating, tendrá en breve una caldera individual de pellet.

El pellet que consume la instalación se fabrica en el cercano polígono industrial de Iraizotz. Una industria de fabricación de premarcos emplea sus residuos para obtener una pequeña producción de pellets bajo el nombre de Arkea Pellets.

TUBERÍAS

La red de canalizaciones tiene una longitud inferior al 1 km, con el tramo más largo de 100 m. Los tubos son de hierro –se eligió está opción en lugar de la más económica de tubo flexible por su mayor durabilidad y facilidad para detectar fugas-, tienen un diámetro de 100mm, van enterrados y llevan un aislamiento de 10 cm de espesor. Las tuberías llevan instalado un sistema de detección de fugas: dos hilos metálicos que recorren toda la longitud de tubería y que en presencia de agua hacen un cortocircuito que es registrado por una centralita de control, de manera que se puede acceder al punto exacto donde se ha producido la avería

EFICIENCIA ENERGÉTICA

En breve los edificios estarán conectados con fibra óptica lo que permitirá controlar desde la centralita general, consumos, necesidades y otras variables de manera que se optimice al máximo el uso de la energía.

Según la temperatura exterior y la predicción meteorológica y conociendo las necesidades –número de salas que se van a utilizar, por ejemplo- los circuitos trabajarán a la temperatura más adecuada para lograr las condiciones de confort requeridas.

OTROS PROYECTOS

“También tenemos previsto construir una planta de biomasa forestal para cogeneración en conjunto con los valles de Anué y Lantz”. Será una planta construida por módulos de 300 kW para ajustarse lo mejor posible a la demanda de calor. El alcalde es partidario de apoyar la construcción de pequeñas plantas de cogeneración por gasificación de materias primas locales, ya que “producir sólo electricidad tiene una viabilidad dudosa, si no se va a plantas de gran tamaño. Sabemos que si producimos 500 kW de energía eléctrica, generamos 1 MW térmico que es posible aprovechar y rentabilizar”.

De forma paralela a la planta de cogeneración proyectada se ha planteado construir una fábrica de pellets que utilizaría parte del calor de la central para secar el material con el que luego se elaborarían los pellets.

Ana Sancho/BIE/AVEBIOM

Publicado en BIE Nº5 · Octubre de 2009