Análisis de la problemática e investigación de aspectos avanzados de la generación eléctrica con biomasa

Abstract

El desarrollo de esta tesis versa sobre las posibilidades y barreras tecnológicas de la generación eléctrica utilizando biomasa como combustible. Se centra principalmente en combustión y de gasificación de la biomasa, como procesos de conversión energética. En primera instancia, se revisa las características principales de la biomasa, así como la gama de procesos de conversión energética para transformar la energía química de la biomasa en otras formas de energía que sirvan de puente para llegar con otros equipos ¿downstream¿ hasta la obtención de la energía eléctrica. De forma especial, se trata el análisis del marco normativo español, en el que se enmarca el aprovechamiento de la biomasa como energía primaría, para la generación eléctrica. Se presta atención de forma extraordinaria por la diferenciación existente con otras energías renovables como la solar o la eólica, a las fases de logística y manipulación, que son necesarias para poder llevar el recurso energético biomásico a las plantas de generación eléctrica. Se analizan los costes de transporte y las emisiones de CO2 consecuencia de la fase logística. Como aportación de la opinión de los profesionales del sector de la generación eléctrica con biomasa, se lleva a cabo en el desarrollo de esta tesis, una encuesta en la que 8 profesionales contrastados opinan sobre cuestiones como la idoneidad de la gasificación o la combustión para la generación eléctrica, así como los problemas que plantean estas tecnologías como combustibles biomásicos. Sobre la combustión, se revisan las barreras tecnológicas que la biomasa plantea de forma extraordinaria, con respecto a otros combustibles fósiles como el gas natural, principalmente, con los problemas de corrosión y de formación de depósitos en los intercambiadores de calderas. Como caso de investigación particular, se trata la problemática de corrosión y depósitos de la Central de Generación Eléctrica de Sangüesa de 25 MWe. Respecto a la gasificación, que consiste en convertir en la energía química de la biomasa en un gas pobre (de aproximadamente una quinta parte de poder calorífico inferior que el gas natural), es la conversión energética en la que la tesis se centra de forma importante, por la mejora de rendimiento global que esta presenta frente a la combustión. Analiza los problemas que plantea, como las inestabilidades y los alquitranes en el gas pobre generado, y simula el proceso para optimizar la operación ante variaciones de agentes gasificantes, temperatura, presión y ratios agente gasificante/biomasa. Por último, se revisan toda las alternativas de sistemas existentes que, utilizando la combustión y la gasificación como proceso de conversión energética principal acoplados a equipos downstream (turbinas, motores, pilas de combustible, motor Stirling¿), generan la energía eléctrica, analizando costes de inversión de cada sistema así como rendimientos. Los resultados muestran que los costes de inversión son excesivamente altos (por encima de los 2.000 €/kWe) y los rendimientos son altos, pero muchos de ellos provienen de simulaciones, o plantas en fase de demostración.