10/03/2011 - Cocombustión, producir energía de forma eficiente

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La situación actual del mercado energético y las nuevas normativas referentes a la limitación de emisiones en sistemas de combustión hacen necesario un nuevo planteamiento de cara al futuro, que incorpore las herramientas necesarias para paliar la creciente dependencia de los combustibles fósiles, y que impulse el uso de fuentes renovables, eficientes y respetuosas con el medio ambiente. No obstante, se debe tener en cuenta que el uso de combustibles fósiles, en concreto, el uso del carbón en centrales térmicas, seguirá siendo necesario en los próximos años. Por tanto, debe orientarse la investigación hacia el uso eficiente de estos combustibles y hacia la reducción de emisiones de gases de efecto invernadero en estos sistemas.

Una de las opciones que en los últimos años se viene utilizando en el norte de Europa es el uso de biomasa en "cocombustión" con carbón en calderas convencionales. Existen numerosos ejemplos en países como Holanda, Dinamarca, Finlandia, Bélgica o Suecia, donde se utilizan desde residuos forestales, a cultivos energéticos o residuos sólidos urbanos. En España, la introducción de la biomasa en el sector de la generación de energía eléctrica es escasa, destacando solamente algunas plantas demostrativas.

El grupo del Laboratorio de Cocombustión del Área Térmica de CIRCE trabaja desde hace diez años en el estudio, tanto teórico como experimental, del uso de la biomasa en sistemas de combustión, tanto de forma aislada como en cocombustión, con el fin de evaluar su aprovechamiento térmico en diferentes aplicaciones.

La cocombustión consiste en la utilización conjunta de dos combustibles, en este caso carbón y biomasa, en un sistema de combustión o caldera diseñado originalmente para quemar carbón. El beneficio que se obtiene es la utilización de un recurso renovable, en muchos casos autóctono, cuyas emisiones netas de CO2 son próximas a cero. Para la implantación de esta tecnología en centrales de generación, dada la heterogeneidad de la biomasa y sus diferencias con el carbón, se hace necesaria una investigación exhaustiva, tanto experimental como teórica, que valore los costes de acondicionamiento del combustible, los potenciales problemas de operación y la viabilidad económica de la tecnología.

El Grupo de investigación de CIRCE ha diseñado y construido varias instalaciones experimentales, dotadas de instrumentación avanzada, para estudiar el ciclo completo de la biomasa en aprovechamientos energéticos: pretratamiento, acondicionamiento y combustión. La primera línea se centra en el pretratamiento de la biomasa con el fin de mejorar la calidad del producto y de reducir los costes de almacenamiento y transporte. Los pretratamientos necesarios varían según el proceso, pero casi siempre son precisos secado y una o dos fases de trituración y molienda. En los laboratorios del Grupo se investiga la caracterización de los procesos de secado forzado en secaderos de tipo rotativo. Disponen para ello de un secadero ampliamente instrumentado con una capacidad máxima de 250 kg/h de biomasa húmeda.

Una segunda línea de investigación aborda la molienda de biomasa. Se dispone para ello de diversos tipos de molinos de impactos y cizalladura y etapa de tamizado, desde tamaño de laboratorio a escala semi-industrial, con posibilidad de moler hasta tamaños objetivo de 5 a 0,5 mm. En esta instalación se dispone también de una instrumentación completa para efectuar la caracterización del proceso.

La tercera línea de investigación se centra en la caracterización de la combustión de combustibles sólidos pulverizados, en condiciones similares a las de una planta de generación. El Laboratorio de Cocombustión de CIRCE cuenta con una planta piloto de 500 kW de potencia térmica, dotado de sistemas de medida avanzados que permiten detectar inestabilidades, analizar la influencia de los parámetros de operación, controlar las emisiones contaminantes, estudiar los problemas de ensuciamiento o cómo varía la composición de las cenizas cuando se introducen diferentes tipos de biomasa. Los resultados se contrastan con modelos numéricos que permiten identificar y predecir inestabilidades del flujo y mejorar las condiciones de operación.

Estos trabajos se desarrollan en el marco de proyectos del Plan Nacional de I+D y de la Comisión Europea, en colaboración con diversos grupos de investigación, tanto del sector público, como la Universidad Carlos III de Madrid o la Universidad Técnica de Munich, como del sector privado, con empresas como ENDESA Generación o Unión FENOSA.

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