Informe de la misión técnica a la central de biomasa

Informe de la misión técnica a la central de biomasa

INFORME DE LA MISIÓN TÉCNICA A LA CENTRAL DE BIOMASA
FORESTAL DE MORTÁGUA (PORTUGAL)
11 y 12 de febrero de 2004
0. INTRODUCCIÓN
A partir de la celebración de las Jornadas Internacionales de Montes y Energías
Renovables celebradas en Santiago de Compostela durante el mes de noviembre de
2002, la Asociación Forestal de Galicia, a través del Convenio de Colaboración
suscrito con la Consellería de Medio Ambiente y con el apoyo del Instituto
Energético de Galicia, está desarrollando un estudio previo que finalizará con la
presentación de un proyecto
orientado al desarrollo del aprovechamiento
energético de biomasa procedente de residuos forestales. Este proyecto integra en
su concepción una estrategia organizativa para que en distintas comarcas gallegas
los productores forestales puedan abrir un nuevo campo de negocio, siendo a la vez
suministradores de la materia prima y socios en la generación de energía.
Uno de los aspectos fundamentales de este estudio es conocer y analizar la
experiencia de otros países y regiones con condiciones o características forestales
similares a Galicia y que han alcanzado un alto grado de desarrollo en este sector
energético, motivo por el cual un equipo de la AFG formado por Fernando Molina
Martínez, Julio Ruiz Cagigal, Daniel Rodríguez Cebreiro y Helena Salgado Paz ha
llevado a cabo una visita técnica a la Central de biomasa forestal de Mortágua
(Portugal) gestionada por el Centro da Biomassa para a Energía (CBE).
Los objetivos de esta visita técnica fueron conocer las instalaciones y
funcionamiento de la Central de Mortágua, así como los sistemas de explotación y
transporte de biomasa forestal en los montes del centro de Portugal. El equipo de la
AFG fue recibido por Gil Patrâo, Presidente del CBE y Presidente del Consejo de
Administración de la planta de biomasa de Mortágua que mostró mucho interés en
colaborar con la AFG en su proyecto europeo de biomasa forestal. El ingeniero
Joaquín Paradal, responsable técnico de la central mostró las instalaciones y explicó
su funcionamiento. Posteriormente se mantuvo una reunión con D. Filipe Antunes,
técnico de la Asociación de Productores Forestales de Mortágua y se visitaron
montes de la zona donde se realizaba explotación de biomasa.
1. LOCALIZACIÓN
La Central Termoeléctrica de Mortágua, está situada al este de la Albufera de
Barragem, en una comarca de gran importancia forestal al sur de Coimbra, en la
zona centro de Portugal. Los montes de Mortágua son principalmente de propiedad
privada, repartidos en un gran número de propietarios forestales y dedicados en su
gran mayoría a la producción de madera de eucalipto, características que los hacen
semejantes a los existentes en algunas áreas forestales de Galicia.
1
2. LOS MONTES EN MORTÁGUA
El término municipal de Mortágua cuenta con 22.000 ha forestales (80% del
término municipal) con un 85% del territorio cubierto de Eucalipto (principalmente
E. globulus, aunque también en zonas más altas hay repoblaciones de E. nitens y E.
viminalis). El 15 % restante está ocupado por masas de Pinus pinaster. Las
plantaciones de eucalipto son todas regulares, a marcos de 3 x 1.5 m,
normalmente en terrazas dadas las pendientes de estos montes. El turno que se
aplica es de 10-15 años, con crecimientos medios de 15-20 m3/ha y año.
La propiedad forestal es principalmente particular, dominando el minifundio, con
propiedades de aproximadamente 1 ó 2 ha, aunque también existen algunas
propiedades grandes (80 ha, 1000 ha) que normalmente se encuentran en alquiler
con empresas papeleras.
Esta área forestal se encuentra muy vinculada a la industria pastera-papelera de
eucalipto (SOPORCEL y otros) y sus montes suministran madera a 3 papeleras
portuguesas además de exportar parte de su producción a España (Zaragoza, País
Vasco).
El riesgo de incendio forestal se encuentra bastante controlado existiendo un
Plan de Prevención de Incendios efectivo y una buena red de pistas forestales. Esto
unido a la abundancia de biomasa forestal hizo de esta región la más adecuada
para la instalación esta central de biomasa. Mortágua es una comarca que genera
grandes cantidades de biomasa forestal, suficientes para abastecer a la Central
termoeléctrica, pero hay que resaltar que, según Joaquín Paradal, las zonas
limítrofes también son muy productivas y podrían suministrar la cantidad de restos
forestales suficientes para hacer funcionar otras tres centrales de biomasa de las
mismas características que la instalada en Mortágua.
2.1. ASOCIACIÓN DE PRODUCTORES FORESTALES DE MORTÁGUA
La Asociación de Productores Forestales de Mortágua (APFM) es una asociación
de propietarios forestales privados con sede en Avd. Dr. Jose Assis dos Santos,
3450-123, Mortágua, con aproximadamente 150 socios.
Objetivos de la APFM:
-
Representar a sus asociados ante la Administración Central, Regional y Local y
ante instituciones forestales nacionales y comunitarias.
Proporcionarles información, asesoramiento y asistencia técnica.
Mejorar la producción forestal del término municipal tanto en cantidad como en
calidad.
Apoyar la investigación forestal y desenvolver el asociativismo agro-forestal a
nivel local
Servicios y actividades:
-
Elaboración de proyectos forestales
Trabajos topográficos
Cubicación de madera en pié
Análisis de suelos
Apoyo técnico para la gestión de las propiedades de sus socios
Información sobre precios de madera y otros productos de interés para el
sector.
Publicación de un boletín informativo para sus socios
Prevención de incendios forestales
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Cooperativa Forestal del Planalto Serrana:
Esta asociación de propietarios forestales ha creado la Cooperativa Forestal del
Planalto Serrana mediante la que llevan a cabo la explotación y venta de madera de
los montes de la comarca.
Esta cooperativa no tiene en propiedad maquinaria forestal pesada, por lo que
ha alquilado 4 máquinas forestales (autocargadores, procesadoras…) que utilizan
para el aprovechamiento de la madera y para la extracción de la biomasa forestal
resultante de cortas finales y tratamientos selvícolas. No utilizan maquinaria
especializada para el aprovechamiento de biomasa forestal. También disponen de
una carroceta empleada para la lucha contra incendios forestales prestada por el
Ayuntamiento de Mortágua que utilizan para la supervisión de los trabajos en el
monte. Disponen de dos cuadrillas, una para la selección de varas de eucalipto y
otra para el descortezado de madera a demás de un técnico supervisor.
Esta Cooperativa, a demás de explotar la madera de sus socios, compra madera
a otros propietarios forestales para luego venderla a la Central de biomasa o a las
industrias papeleras.
3. TIPO DE BIOMASA QUE GENERAN ESTOS MONTES
La mayor parte de los residuos generados en los montes de esta región del
centro de Portugal proceden de cortas a hecho de eucalipto (raberones, ramas
gruesas, delgadas, hojas, corteza…) y de varas de eucalipto procedentes de
selección de brotes de diámetro no superior a 6-7cm de diámetro. También se
generan, aunque en menor proporción, residuos forestales de pino.
3.1. APROVECHAMIENTO DE LA BIOMASA
Sistemas de explotación:
Foto 1: restos de eucalipto tras la corta
Residuo de cortas: para la
extracción de los residuos
resultantes de cortas finales
se
emplea
la
misma
maquinaria de saca de la
madera
(autocargadores,
tractores
agrícolas
adaptados con pluma y
remolque) que se ocupan
de recoger el residuo,
cargarlo
y
transportarlo
hasta cargadero de camión.
Si la red de pistas es
buena,
el
camión
de
transporte llega hasta la
parcela de corta. El sistema
óptimo consiste en cargar
el
residuo
(p.ej.
con
autocargador) y trasvasarlo directamente al camión. Al estar las plantaciones de
eucalipto alineadas (normalmente por curvas de nivel, terrazas), el residuo suele
quedar más o menos acordonado en la superficie de la parcela, entre las calles de
acopio de madera.
3
Foto 2: recogida con autocargador de restos de eucalipto dispersos en el monte
Foto 3: carga en camión a pie de pista de los restos recogidos con el autocargador
4
Foto 4: varas de eucalipto apiladas a mano perpendiculares a la pista
Brotes de eucalipto:
la selección de brotes
de
eucalipto
en
monte bajo se realiza
normalmente
con
motosierra a los 3
años o más de edad.
Si el monte tiene una
pendiente elevada y
está aterrazado, la
saca de los brotes se
realiza manualmente
hasta la pista forestal
y se amontonan en
sentido perpendicular
a
la
pista
para
facilitar
su
carga
utilizando un tractor
o un autocargador.
Corteza: lo normal es descortezar en monte con máquinas procesadoras y, en
menor medida de forma manual. La corteza se suele apilar a pie de pista.
Transporte de la biomasa:
El transporte se realiza en camiones normales de 3 y 4 ejes, con una carga
media de 12-13 t de biomasa. En algunos casos se utilizan contenedores
especiales. Cuando se trata de residuo forestal de corta, cargado en camión normal
de madera, se hace necesario conformar la carga (cortar o retirar las ramas o varas
salientes de la caja) y cubrir con red la carga si el camión tiene que salir a la
carretera. Lo normal es que el transporte de biomasa del monte a la central se
realice por pistas forestales, por lo que el camión no necesita cubrir la carga y lo
único que debe hacer es cortar con una motosierra las ramas que sobresalgan, lo
que reduce los costes de transporte.
Foto 5: restos de eucalipto sobresaliendo de la caja camión
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3.2. RENDIMIENTOS Y COSTES
Rendimientos:
Corta brotes de eucalipto con motosierra y apilado en monte: 2’5 t/jornal.
Saca de restos de corta en autocargador y carga directa del autocargador al
camión a pie de pista: 9-14 t/h.
Costes de explotación y transporte:
Explotación manual de brotes de eucalipto:
- Coste de corta y apilado en monte: 14-16 €/t.
- Precio jornal: 35-40€ / jornal
Explotación de restos de corta con autocargador:
- Coste de autocargador: 40-50 €/h.
- Coste de saca con autocargador y carga directa del autocargador al camión
a pie de pista: 4-6 €/t.
Transporte:
- Capacidad media de camión: 9-14 t de biomasa.
- Coste de camión: 30€/h.
- Coste de transporte hasta la central (radio de 50km incluyendo km en
monte y esperas): 6-10 €/t.
Coste de la biomasa puesta en la Central:
Procedente de brotes de eucalipto con explotación manual: 22-29 €/t.
Procedente de restos de corta explotados con autocargador: 10-16 €/t.
Conclusión:
Si la explotación se realiza mecanizadamente con autocargador, con los restos
acordonados, en una parcela con poca pendiente, con un operario hábil y rápido,
descargando directamente a la caja del camión, resulta rentable el precio que paga
la central obteniendo de 2 a 8 € de beneficio por tonelada.
Nota: La cooperativa de la Asociación de Productores Forestales de Mortágua,
paga al propietario 0,50 € más por m3 en pie de madera de eucalipto si les permite
retirar el residuo forestal después de la corta.
4. CENTRAL DE TRANSFORMACIÓN
Mortágua fue elegida como emplazamiento para la
central de biomasa forestal por ser una zona situada
en el centro del país, con grandes recursos forestales
que producen al año alrededor de 480.000 t/año de
residuos forestales (el 80% de su economía se basa
en el sector forestal), por disponer de un buen plan
de prevención de incendios forestales y por ser la
zona de trabajo de varias industrias madereras.
4.1. MODELO DE EMPRESA
La Planta de biomasa de Mortágua es propiedad
de la empresa semipública Electricidade de Portugal,
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S.A. (EDP), que vierte toda la electricidad que genera a la Red Eléctrica Nacional
(REN). El responsable del proyecto de la planta de biomasa fue el Centro da
Biomassa para a Energía (CBE). El responsable del funcionamiento y el
mantenimiento de la Central es SEFLOR, empresa creada por la EDP expresamente
para este fin.
Inversión inicial:
La Central de biomasa forestal de Mortágua abrió sus instalaciones en agosto del
año 1999, con una inversión inicial de 25 millones de euros.
Subvenciones o ayudas públicas:
Esta inversión contó con el apoyo del Gobierno Portugués y de la Comunidad
Europea a través del Programa ALTENER. El Ministerio de Administración Interna
concedió una ayuda destinada a sufragar parte de los costes de aprovechamiento
de los residuos forestales.
Personal:
La Central tiene en plantilla a 31 trabajadores, entre los que se encuentran 4
técnicos que controlan y supervisan el buen funcionamiento de la central. La
Central permanece en funcionamiento 24 horas al día por lo que hay turnos de
personal.
Beneficios:
Hasta el momento no se han obtenido beneficios. La Central ha sufrido 4
grandes reformas desde su apertura con el fin de aumentar su rendimiento, que era
bastante bajo debido a que su diseño inicial no era el más adecuado para las
características del combustible utilizado en el proceso de combustión.
4.2. COMBUSTIBLE
Los residuos forestales que llegan a la central proceden en un 72% de restos
forestales procedentes de cortas finales y tratamientos selvícolas y un 27% de
residuos de industrias de 1ª transformación. Su objetivo a corto plazo es llegar a
consumir un 80% de residuos forestales. La biomasa utilizada como combustible
está formada por:
•
•
•
•
•
•
Residuos forestales astillados.
Residuos forestales no astillados.
Residuo industrial de corteza de pino.
Residuo de corteza de eucalipto.
Residuo industrial fino de astilla.
Troncos (varas) de eucalipto / pino hasta 6-7 cm.
Debido a los grandes incendios del verano de 2003 también admiten madera
quemada.
Foto 7: biomasa apilada en el parque
Recepción de la biomasa:
La biomasa forestal llega tanto en estado
bruto como en forma de astilla pero en
ningún caso compactada en pacas o fardos,
no obstante se han realizado pruebas con
una máquina empacadora llegando a la
conclusión de que este sistema sólo es
rentable para el transporte de biomasa a
7
larga distancia.
La biomasa llegada a la central se pesa y se mide su grado de humedad, que no
debe superar el 40-55%. Esta medida se obtiene pesando una muestra de biomasa
antes y después de ser introducida en un microondas durante 10 minutos. En caso
de que el grado de humedad sea elevado, el diámetro de la madera supere los 7cm
de diámetro o el porcentaje de material inerte sea mayor del 3%, la carga de
biomasa no será admitida en la central. En el caso de los residuos industriales no se
admite la presencia de productos contaminantes.
Precios de la biomasa en planta:
El precio medio de la biomasa una vez llegada a la planta es de 18-20 €/t,
aunque éste varía según el tipo de residuo y su grado de humedad. Para los
grandes suministradores los precios varían según contrato.
Radio de abastecimiento:
El radio de abastecimiento depende del tipo de residuo. La central de biomasa se
abastece de restos forestales sin astillar en un radio de 50km, pero esta distancia
aumenta si se trata de residuos ya astillados, alcanzando un radio de
abastecimiento de hasta 100-120km.
Sistemas y contratos de suministro de biomasa:
El abastecimiento de la central de biomasa se realiza principalmente por medio
de contratos anuales y renovables automáticamente con propietarios forestales o
industrias de la zona. Los contratos a más largo plazo se firman con grandes
suministradores de biomasa. Actualmente la central tiene firmado un contrato de
este tipo con un suministrador que la provee con 22.000 t/año de biomasa forestal
astillada, y esperan que en el 2005 les suministre el 30% de sus necesidades de
combustible.
4.3. ALMACENAMIENTO Y ALIMENTACIÓN DE COMUSTIBLE.
Parque de recepción de biomasa:
La planta consta de una zona de recepción de biomasa de aproximadamente 3
ha con una capacidad de 55.000 m3, con una báscula y una oficina de control en la
entrada y una explanada donde se clasifican los residuos forestales según el tipo de
material. Existe una zona cubierta equipada con una astilladora fija y otra móvil,
inicialmente adquirida para su uso en parques periféricos que actualmente no
tienen interés para la planta. Debido a la cercanía de las zonas de suministro no
resulta rentable astillar en monte, pero se van a realizar pruebas con astilladora
móvil en zonas más alejadas de la Central.
Foto 8: astillado de biomasa
Foto 9: mezcla de residuos astillados
Los restos
forestales
llegados al
parque se
astillan y
se mezclan
con otros
residuos
forestales
ya astillados mediante una pala, que también transporta la mezcla hasta la zona
de alimentación de la caldera.
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Es necesario tener un buen sistema de vigilancia, prevención y extinción de
incendios ya que se han producido fenómenos de ignición espontánea de las
grandes pilas.
Sistema de alimentación:
Los residuos forestales llegados a la Central se introducen en el sistema de
alimentación de la caldera una vez astillados.
Fotos 10 y 11: transporte de astillas hasta la caldera
Consumo de biomasa:
Foto 12: tolva de alimentación
La central consume aproximadamente 8,7 t de
biomasa cada hora, y posee una reserva estratégica
de 900-1000 t de biomasa para abastecer de
combustible a la caldera durante tres días en caso de
escasez de recursos.
Mediante una garra mecánica se extrae la biomasa
del foso de descarga en la tolva de alimentación
situada en el extremo frontal de la caldera.
El gas natural se utiliza como combustible de arranque y de regulación y supone
menos del 5% del total.
4.4. CALDERA Y SISTEMA DE TRATAMIENTOS DE GASES.
Una vez en la caldera el combustible parcialmente quemado completa su
combustión gracias a una rejilla vibratoria situada en el fondo de la caldera, con
cierto grado de inclinación y refrigerada por agua. Aunque la caldera fue diseñada
para quemar residuos con un PCI inferior a 13.800 kj/kg (30% de humedad),
consumiendo a plena carga 8,7t/h de biomasa forestal, puede trabajar en
condiciones normales con combustibles con PCI entre 9610 y 16.969 kj/kg sin
necesidad de un secado previo de la biomasa forestal.
Dispone de un dispositivo de extracción de cenizas del fondo de la caldera y
transporte de las mismas, vía húmeda, hasta unos contenedores situados en una
zona que permite el acceso de un vehículo para su transporte.
Foto 13: transporte de cenizas
Foto 14: contenedor de cenizas
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Utilización de las cenizas:
Las cenizas resultantes de la primera quema de la biomasa forestal se vuelven a
introducir en la caldera. Los residuos de la segunda quema se almacenan en
contenedores para usarlos posteriormente como abono agrícola o forestal o para
usarlos como componentes de adobes, cementos, ladrillos… incluso se está
estudiando su utilización en caminos o vías forestales.
Tratamiento de gases:
La caldera dispone de un control de la combustión para que la emisión de gases
contaminantes como CO y NOx sea mínima, reciclando el 20% de los gases de
combustión. También está preparada para utilizar gas natural como combustible de
arranque y regulación. Se emplea una tecnología de ciclo de vapor de 42 bar a
420ºC para una producción de 40 t/h.
La planta de biomasa posee un filtro electrostático con un elevado rendimiento,
superior al 96%, cuya función es la de tratar los gases emitidos en el proceso de
combustión de la biomasa antes de expulsarlos por la chimenea.
Los valores de emisión garantizados son:
partículas
SO2
NOx
CO
Valores de
emisión
100
300
340
200
Valores límite de
aplicación general
300
2700
1500
1000
Foto 15: filtro electrostático
4.5. TURBINA DE VAPOR
El vapor procedente de la combustión es conducido hasta una turbina de vapor
de condensación que mueve el generador para la producción de energía eléctrica.
Esta turbina tiene dos salidas de vapor y está directamente acoplada al
alternador de tipo síncrono, trifásico, refrigerado por agua y con un sistema de
excitación brushless.
4.6. USO Y PRECIO DE LA ENERGÍA
La energía eléctrica generada eleva su tensión de 6 a 60 KW tras pasar por el
transformador, de donde es vertida a la red eléctrica nacional.
En Portugal el precio de la energía procedente de la biomasa es de 0,067 €/KW
mientras en España es de 0,061 €/KW.
4.7. SISTEMA DE REFRIGERACIÓN
Actualmente la Central de Mortágua emplea un sistema de refrigeración cerrado
con una torre de refrigeración, lo que les permitió reducir considerablemente la
cantidad de agua extraída de la Albufera de Barragem minimizando así el impacto
térmico asociado.
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4.8. PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS
-
Potencia instalada:
Tensión de emisión:
Energía emitida:
Consumo de biomasa anual:
Consumo (plena carga):
PCI:
Disponibilidad:
Capacidad del parque:
Caudal de vapor:
Presión de vapor:
Temperatura de vapor:
9 MW
60 KW
43 GWh/año (70% de sus posibilidades)
190.000 t/año
8,7 t/h
13.800 Kj/Kg
7.800h
55.000 m3
40 t/h
42 bar
420ºC
Santiago de Compostela, 4 de marzo de 2004
Helena Salgado
Colaboradores: Julio Ruiz y Fernando Molina
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