Planta de Biomasa de Sangüesa 25 MW de potencia neta

EHN: Planta de Biomasa de Sangüesa
25 MW de potencia neta mediante combustión de paja
Alfredo Erviti. (EHN) Madrid 12 de diciembre de 2002
EHN ( Energía Hidroeléctrica de Navarra) es una empresa cuya
actividad se centra en exclusiva en el desarrollo y explotación de las
energías renovables. Con un origen en la mini hidráulica y su mayor
expansión en el ámbito de la energía eólica, en el año 1996 inicia el
proyecto de una central de Biomasa a partir de la combustión de Paja de
Cereal en Navarra.
Se trataba sin duda de un importante reto en el ámbito de las
energías
renovables,
apostando
por
el
campo
de
la
Biomasa
y
constituyendo la primera experiencia de una instalación a partir de restos
vegetales (paja) en nuestro país.
Las dificultades tecnológicas, la dificultad de garantizar el suministro
de biomasa, la complejidad de la logística de abastecimiento, y sobre todo
un marco tarifario insuficiente hacen que los proyectos de biomasa no
lleguen a materializarse.
Hoy la planta de Biomasa de Sangüesa construida por EHN con la
participación de IDAE es una realidad que deberá servir de referencia para
el desarrollo del conjunto de la Biomasa en España... la “eterna promesa de
las energías renovables”.
DESCRIPCIÓN DE LA PLANTA
La planta tiene una potencia instalada 25 MW eléctricos netos, 8000 horas
anuales de funcionamiento con un consumo de paja de 160.000 Tm.
Esto evitará la emisión de 200.000 Tm/año de CO2
sustituyendo el
consumo de energías fósiles. Ha supuesto una inversión de 51 millones de euros.
PLANTA DE BIOMASA EN SANGÜESA
Esquema de la planta
2. Generación de electricidad
y reanudación del proceso
1. Producción de vapor
Canalización eléctrica subterránea
Generador
Chimenea
Turbina
vapor
Transformador
11/16kV
Red
CALDERA
Subestación Sangüesa
Vapor
Economizador
Agua que vuelve al canal
Vapor
Canal
Condensador
Precalentador
Calderín
Vapor
Sobrecalentador
Filtro de humos
Bomba
Agua que se toma del
canal para refrigeración
Agua
Depósitos de cenizas
Contenedor
de cenizas de fondo
Paredes
con agua
circulante
Parrilla
Trituradora de paja
Depósitos de inquemados
Almacenamiento y alimentación de paja
Una de las principales dificultades de la paja reside en su baja densidad
energética lo cual obliga a gestionar grandes volúmenes de combustible. Las
pacas se recibirán en dos tamaños (2,5m x1,2m x 0,9 m y 2,5m x 1,2m x 0,7 m)
para permitir automatizar la planta. Teniendo en cuenta el consumo de la planta,
de lunes a sábados (1 turno), deberán entrar en la Planta del orden de 45
camiones diarios. Se ha previsto el que en el transporte a la planta de Biomasa se
utilice Biodiesel en el momento que se encuentre operativa la planta que EHN está
promoviendo en Navarra. Esto supondrá un nuevo aporte a la mejora del balance
energético completo de la planta de Biomasa
La descarga en la planta es automática, por lo que se ha normalizado dos
tipos de camiones para el transporte de paja, adecuado al diseño de los puentes
grúas de la nave de almacenamiento. Hay dos muelles de descarga operados por
tres puentes-grúa.
La capacidad del almacenamiento en planta está preparada para un periodo
de consumo a plena carga de 3 días x 24 horas, con lo que el volumen
aproximado de almacenamiento es de 10.000 m3.
Caldera de biomasa.
Su diseño es para utilizar como combustible 100% paja (adicionalmente
está diseñada para aceptar 50% de madera si en el futuro se instalan los sistemas
auxiliares necesarios). Consiste en horno y sistemas de combustión, partes a
presión y sistema de tratamiento de gases. Utiliza parrilla vibratoria inclinada
refrigerada por agua como sistema de combustión. Las características del vapor
en salida de caldera son 92 bar y 540 ºC. Caudal = 30 kg/s.
Las dificultades técnicas de combustión de la paja que preocupan en el
diseño y operación de caldera son esencialmente: la corrosión y la sinterización
de las cenizas con fenómenos de “slagging” y “fouling”. Estos fenómenos son
debidos al contenido en cloro (Cl) y de elementos alcalinos, especialmente potasio
(K), en la composición de la paja.
Con composiciones “normales”de la paja en cloro (del orden de 0,3 % sobre
base seca ) y potasio (del orden del 1%) los problemas aludidos pueden
considerarse resueltos y las instalaciones son técnicamente viables.
Se debe considerar no obstante que tanto la cantidad de cloro como de
potasio no son un valor fijo, y pueden aparecer en cantidades mayores o menores
dependiendo de diversos factores. Las características de la paja no solamente
cambian en función del tipo de cereal, sino que además lo hacen con el tipo de
suelo y los fertilizantes usados. La lluvia en el periodo anterior a su cosecha y
entre esta y el empacado es, por ejemplo, un factor determinante; por tanto la
climatología influye en la “calidad”de la biomasa como “combustible”.
Ciclo de vapor
El proceso del ciclo térmico esta diseñado para un elevado rendimiento
energético. Se trata de un ciclo de Rankine regenerativo, con generación de vapor
principal de alta presión y temperatura y con cuatro extracciones en la turbina de
vapor para precalentamiento del condensado y del agua de alimentación a la
caldera. El vapor extraído de la turbina de vapor se condensa en un condensador
de superficie refrigerado por agua de río.
Refrigeración
El agua de refrigeración (1.2 m3/sg) se toma de un canal de riego que pasa
por el polígono Rocaforte proveniente del rió Irati. En ciclo abierto se toma el agua
necesaria mediante las bombas de circulación y tras su paso por el condensador
se retorna al propio canal a su paso por las cercanías del polígono.
Sistemas adicionales son la estación de regulación y medida de gas natural,
tratamiento de agua, tratamiento de efluentes, agua de planta, control químico,
aire comprimido, laboratorio, talleres y almacén, calefacción, ventilación y aire
acondicionado y protección contra incendios.
Instalaciones eléctricas
La planta genera electricidad a 11 kV a través de un alternador síncrono de
cuatro polos. La energía generada se transmite a la celda de interruptor de
generador y de allí al transformador principal de
transformación 11/68 kV.
31 MVA y relación de
Este transformador se conecta en alta tensión con el parque de intemperie
de 66 kV, configurado como posición de línea, desde el cual se rutará una
conexión mediante cable enterrado de 66 kV hasta la subestación de Sangüesa de
la compañía eléctrica.
El sistema de alimentación auxiliar está constituido por un conjunto de
transformadores redundantes, que suministran potencia a las barras de 400/230V
y 690V, esta última barra alimenta los ventiladores y las bombas de alta potencia.
Arquitectura
Para completar el carácter de proyecto de referencia que significa esta
planta se ha incorporado a la misma una arquitectura emblemática. Los tres
edificios de la planta están relacionados entre sí por un tratamiento unitario, en
diseño y materiales utilizados. Se ha empleado acero en fachadas y cubiertas, con
grandes huecos de iluminación cerrados con policarbonato que permiten intuir,
por trasparencias diurnas y nocturnas, el proceso productivo que se desarrolla en
el interior de las naves. Se ha construido también una galería de visitas que
permitirá ver el conjunto del proceso productivo sin interferir en el mismo.
Gestión del combustible
Esta es sin duda una cuestión clave en cualquier proyecto de Biomasa y no
ha sido menos en el caso de Sangüesa.
La principal dificultad radica en la garantía de suministro de grandes
cantidades de biomasa (160 millones de kg) durante una largo periodo de tiempo,
así como la logística que ello precisa en la recogida, empacado , almacenamiento
y transporte.
Es un hecho que la biomasa inventariada raramente responde a la
realmente
disponible,
esencialmente
por
causas
como
la
incertidumbre
climatológica, la existencia de otros usos alternativos, y la limitación de los costes
“asumibles”de puesta en planta de esa biomasa.
EHN ha llevado a cabo dos estrategias paralelas de contratación a largo
plazo. Por un lado se han firmado contratos de cesión de la paja en campo con
agricultores y cooperativas, y por otro se han cerrado contratos de suministro
directamente con profesionales del mercado de la paja. Ha sido preciso adquirir
equipos de recogida compuestos cada uno de ellos por 1-2 empacadoras, 3
tractores 1 rastrillo y 1 remolque autocargador. Esto ha totalizado una inversión
adicional de unos 3 millones de €uros
La estrategia diseñada ha sido ensayada en la campaña del año 2000 con
una muestra de 100.000 Tm de paja. Como continuación del ensayo que duró 2
campañas hasta la puesta en marcha de la planta , se ha confeccionando una
herramienta informática para realizar toda la gestión del combustible. La
experiencia acumulada en este campo es importante y los primeros años de
trabajo están permitiendo optimizar el proceso de acopio de combustible.
Se ha elegido un sistema descentralizado de almacenamiento (pajeras),
utilizando pequeñas unidades (unas 500 toneladas cada una) distribuidas a lo
largo de todo el área de suministro combinado
con un pequeño número de
grandes almacenamientos de paja.
De
forma
paralela
EHN
está
realizando
un
gran
esfuerzo
en
la
experimentación de diferentes cultivos energéticos, sobre los que creemos que
pueden depositarte importantes expectativas a medio-largo plazo, siempre se
dediquen los esfuerzos y recursos necesarios, y sobre todo mediante una
adecuada integración de las políticas agrarias y energéticas.
Reflexiones sobre la rentabilidad de la biomasa
La realidad del proyecto de Sangüesa, permite generar una serie de
reflexiones y conclusiones para el desarrollo de la Biomasa en España, basándose
en una primera experiencia real del uso de una biomasa “compleja” por su
composición y por la logística de abastecimiento.
Todas
las
previsiones
de
desarrollo
de
la
Biomasa
están
desafortunadamente incumpliéndose. Ello se debe a las enormes dificultades de
desarrollo de los proyectos. Ya
hemos apuntado varias de ellas y de forma
resumida podríamos enumerarlas:
· La dificultad de garantizar el combustible en cantidad, calidad y precio .
·
La
logística del combustible: recogida, tratamiento, almacenaje y
transporte.
·
Complejidad de las instalaciones – fiabilidad de las tecnologías –
garantías de rendimiento y disponibilidad.
· Alto coste de las inversiones (2 millones de €/MW instalado en Sangüesa)
· Coste de Operación y Mantenimiento elevados (12 €/MWh en Sangüesa)
· Falta de un escenario claro de apoyo a la Biomasa (necesidad de aplicar
las medidas establecidas en los planes de fomento de las EERR)
Y sin duda la clave de la falta de viabilidad de los proyectos de Biomasa es el
precio de venta de la energía: hoy es una tarifa claramente insuficiente como para
soportar las inversiones, los costes de operación y que , en definitiva, no permite
un desarrollo de la Biomasa en España; una energía renovable que, no olvidemos,
aporta la enorme ventaja de su garantía de potencia. Una revisión de la tarifa
permitirá que se comiencen a concretar proyectos de Biomasa y por lo tanto se
comiencen a cumplir los objetivos que en los planes de fomento de las Energías
Renovables se establecen para la Biomasa.