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Highly-efficient biomass CHP plants by handling ash-related problems

Información del proyecto

Identificador del acuerdo de subvención: 727616

  • Fecha de inicio

    1 Noviembre 2016

  • Fecha de finalización

    31 Octubre 2019

Financiado con arreglo a:

H2020-EU.3.3.2.

  • Presupuesto general:

    € 4 603 760

  • Aportación de la UE

    € 4 603 760

Coordinado por:

TECHNISCHE UNIVERSITAET MUENCHEN

Español ES

Optimización de la combustión de biomasa para la generación de calor y electricidad

Las plantas de cogeneración de combustión de biomasa ofrecen una alternativa a los combustibles fósiles perjudiciales para el medio ambiente o a las energías renovables intermitentes. El proyecto Biofficiency desarrolló materias primas y procesos sostenibles para mejorar la eficiencia y la rentabilidad, y reducir las emisiones.

Energía
© Rokas Tenys, Shutterstock

Casi la mitad de la demanda energética de la Unión Europea se utiliza para calefacción y refrigeración. Por su parte, la biocalefacción representó cerca del 90 % de todo el calor de renovables en 2017. El aprovechamiento del calor generado durante la combustión de biomasa para generar electricidad y calefacción en una planta de cogeneración, funciona bien para unidades de tamaño mediano y grande. En toda Europa, especialmente en Escandinavia, se pueden encontrar muchas plantas de este tipo. El proyecto Biofficiency, financiado con fondos europeos, se creó para optimizar la producción de bioenergía derivada de las plantas de cogeneración por combustión de biomasa, y dio lugar al diseño de una de estas plantas de próxima generación que los socios industriales del proyecto tienen previsto comercializar.

Producción de biocarburantes de mayor calidad

A diferencia de los combustibles fósiles tradicionales utilizados en las centrales termoeléctricas, la biomasa es una materia prima que no es uniforme. Su composición varía según el tipo, el origen y la estación, y puede contener elementos inorgánicos nocivos, como cloro, sodio y potasio, que pueden provocar problemas durante la producción de vapor a temperaturas altas. Uno de esos problemas es que, en las superficies de intercambio, se deposita una capa aislante de cenizas, que aumenta los costes de explotación debido al mantenimiento y las paradas de producción. Para hacer que pueda utilizarse un material previamente problemático y eliminar los elementos nocivos, Biofficiency investigó tres tecnologías diferentes de pretratamiento: la torrefacción con y sin lavado, la carbonización hidrotermal y la explosión de vapor de biomasa antes de la combustión. En segundo lugar, el equipo del proyecto estudió el uso de aditivos minerales que capturan los componentes problemáticos en la fase gaseosa de la combustión y, de esa forma, se impide que se produzcan reacciones nocivas en la caldera. Ambos métodos se probaron a escala de laboratorio y a escala real en dos sistemas de combustión diferentes (combustible pulverizado y lecho fluidizado). Las pruebas demostraron que podrían funcionar en aplicaciones de la vida real. Los modelos también permitieron que el equipo simulara el comportamiento de combustión y la formación de cenizas para comprender los procesos de forma más detallada. Tras demostrar que sus técnicas mejoraban el rendimiento de la combustión en las calderas de biomasa, el equipo diseñó una planta de cogeneración, con temperaturas de vapor más altas de hasta 600 °C a mediana y gran escala (aproximadamente 300 MWth de entrada de combustible). Además de ser muy eficiente, su nueva técnica podría reducir significativamente las emisiones en comparación con las centrales de carbón y las plantas de cogeneración de biomasa más pequeñas a un coste competitivo. En el proyecto también se analizaron y evaluaron distintos usos de las cenizas de biomasa para evitar su descarga en vertederos. Uno de los posibles usos que se identificaron fue como componente de materiales de construcción, como los geopolímeros.

Satisfacer la futura demanda

La bioenergía no es solo altamente eficiente respecto a la producción combinada de calor y electricidad, sino que también puede reducir las emisiones de CO2 significativamente en comparación con los combustibles fósiles. Esto es especialmente cierto en el caso del sector de la calefacción, en el que puede reducir la dependencia del carbón si se utiliza en plantas de cogeneración de mediana a gran escala, las cuales son mucho más eficientes que los sistemas de calefacción a pequeña escala. Aunque la bioenergía es más compleja en términos tecnológicos, ofrece una alternativa viable a energías renovables como la eólica y la solar. Dado que no depende de las condiciones meteorológicas cambiantes, está mejor capacitada para satisfacer las necesidades de un suministro de calefacción impulsado por la demanda a las viviendas particulares conectadas a las redes de calefacción. Se prevé que la bioenergía de mediana a gran escala para la producción combinada de electricidad y calefacción industrial o urbana aumente un 160 % en 2020 en comparación con 2010, al tiempo que se endurecen las cuotas de emisión de carbono. «Para poder satisfacer este aumento de la demanda, es necesario encontrar nuevas formas de usar de forma eficiente las materias primas baratas y que actualmente están infrautilizadas», declara Sebastian Fendt, coordinador del proyecto.

Palabras clave

Biofficiency, biomasa, calor, refrigeración, energía, energías renovables, materia prima, bioenergía, electricidad, emisiones de carbono, combustión

Información del proyecto

Identificador del acuerdo de subvención: 727616

  • Fecha de inicio

    1 Noviembre 2016

  • Fecha de finalización

    31 Octubre 2019

Financiado con arreglo a:

H2020-EU.3.3.2.

  • Presupuesto general:

    € 4 603 760

  • Aportación de la UE

    € 4 603 760

Coordinado por:

TECHNISCHE UNIVERSITAET MUENCHEN