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En todo el mundo, hay operativas más de 3.500 centrales eléctricas de biomasa, que generan electricidad y calor a partir de biomasa sólida, alcanzando una potencia instalada de 52,8 GWel. En un año, se han puesto en marcha 200 plantas de biomasa con una potencia conjunta de casi 3 GWel. Las tasas de crecimiento significativas en Asia están compensando el desarrollo menos dinámico en los mercados clave europeos. Al mismo tiempo, la consolidación y la globalización continuaron entre los proveedores de tecnología en 2017. Estos son algunos de los resultados de un reciente informe de mercado de ecoprog, llamado Biomass to Power.

El mercado de las centrales eléctricas de biomasa está estimulado principalmente por los subsidios a las energías renovables, especialmente en Europa, donde ya se habían introducido los primeros esquemas de apoyo para la generación de electricidad a partir de biomasa sólida en los años noventa.

Por el contrario, la disponibilidad de combustible es el factor determinante en Norteamérica y Latinoamérica, así como en muchos mercados asiáticos, ya que los niveles de subsidio son a menudo más bajos que en Europa. Norteamérica y Europa utilizan principalmente madera para generar energía, mientras que los países de Latinoamérica queman principalmente bagazo, un residuo de la industria de la caña de azúcar. Residuos agrícolas tales como la paja, la cáscara de arroz y racimos de frutas vacías de la industria del aceite de palma son los principales combustibles en Asia.

Lo que todas las plantas tienen en común es su intensa utilización del calor residual (cogeneración). Alrededor del 60% de las plantas de biomasa se encuentran en emplazamientos industriales. Muchas de ellos se alimentan con residuos de producción local (racimos de fruta de aceite de palma, bagazo, residuos de procesamiento de madera) y, a su vez, entregan calor al proceso de producción. Alrededor del 30% de todas las instalaciones están conectadas a redes de calefacción urbana; la mayoría de ellos se encuentran en regiones más frías, como Europa Central y Escandinavia. Alrededor del 10% de las plantas de biomasa solo generan eléctricidad y no usan su calor residual, muchas de ellos están ubicadas en China, donde la utilización del calor residual no es un requisito para obtener subsidios.

El desarrollo del mercado depende de qué cómo de rentables sean los subsidios a las energías renovables, especialmente en Europa. Muchos mercados están saturados después de muchos años de subsidios, lo que hace que la construcción de nueva potencia solo valga la pena con la concesión de subsidios más generosos. Además, Europa tiene menos residuos agrícolas que se puedan utilizar para la recuperación térmica que otras regiones.

Como las plantas ya existentes funcionan con altos costes operativos, muchos países europeos están reduciendo los subsidios a las energías renovables. Por ejemplo, Reino Unido decidió no seguir organizando rondas de asignación de energías renovables después de 2019. En septiembre de 2017, Polonia pospuso su muy anticipada subasta de biomasa indefinidamente. Esta subasta se planificó inicialmente para octubre de 2017. Rumania tampoco parece considerar la reintroducción de los subsidios a las renovables.

Otros países europeos, sin embargo, están fortaleciendo el apoyo de a las renovables. Holanda decidió un plan de apoyo de 8.000 M€ para 2018, que es tanto como en 2017. Finlandia va a establecer un nuevo sistema de subastas en 2018/2019, que también incluirá a las producción de electricidad con biomasa.

A nivel mundial, los sistemas de subsidios no cambiaron significativamente en el último año. Sin embargo, Argentina debe mencionarse como un caso especial: en 2017, el país aprobó subsidios para 14 centrales de biomasa con una potencia de 117 MWel y también anunció la próxima subasta para 2018.

El mercado mundial de BMPP continuará desarrollándose dinámicamente hasta 2026. En todo el mundo, se construirán otros 2.000 BMPP con una capacidad instalada de más de 25 GWel. Alrededor del 50% de este aumento ocurrirá en Asia y especialmente en los mercados clave de China e India. América del Norte y América del Sur seguirán siendo mercados atractivos para la generación eléctrica de biomasa sólida, principalmente Brasil, Canadá y Estados Unidos. Sin embargo, el nivel general de subsidios en Europa continuará disminuyendo a la luz de los altos costos y los aspectos ecológicos (sostenibilidad). Europa se convertirá en un mercado menos dinámico.

Como resultado de las tendencias descritas anteriormente, la consolidación y la globalización de los proveedores de tecnología continuó en 2017. Por ejemplo, Amec Foster Wheeler Group (hoy Wood Group) con sede en Reino Unido vendió su negocio de combustión en lecho fluidizado al proveedor de tecnología japonés Sumitomo. El proveedor danés de tecnología Burmeister & Wain Scandinavian Contractor, parte del grupo japonés Mitsui Group, se hizo cargo del fabricante de plantas con problemas financieros Burmeister & Wain Energy. El proveedor danés de tecnología Babcock & Wilcox Vølund recibió un programa de reducción de costes de la empresa matriz estadounidense Babcock & Wilcox, que incluyó el despido del 30% del personal.

Rolls-Royce ha firmado un contrato con Tuinbouwbedrijf Marc Pittoors (T.B.M.P) BVBA, para el suministro de una planta de cogeneración de 7 MWe. La planta estará propulsada por dos grupos electrógenos a gas basados en el nuevo motor Bergen B36:45L6 de velocidad media y proporcionará calor y electricidad a un nuevo invernadero de tomates en Bélgica. El contrato también incluye un acuerdo de servicio por 10 años. Los grupos electrógenos están programados para entrar en operación a principios de noviembre de 2018.

Marc Pittoors utilizará la electricidad generada para alimentar la iluminación artificial del invernadero y el calor extraído de los gases de escape y los sistemas de enfriamiento del motor para calentar la instalación. Además, se inyectarán gases de escape del motor limpios en el invernadero para aumentar el nivel de CO2 e impulsar el crecimiento de las plantas.

Para la empresa productora de tomates, tres factores fueron cruciales para tomar esta decisión: eficiencia eléctrica (mejor en el mercado actual), experiencia (Rolls-Royce desarrolló un motor de gasolina a principios de los 90 y fue pionera en tecnología de mezcla pobre) y óptimo balance calorífico (5 hectáreas de espacio de invernadero están iluminadas y 3,5 hectáreas no).

Rolls-Royce suministrará la planta de cogeneración completa para este invernadero, que consta de los grupos electrógenos, los sistemas de gases de escape que incluyen un sistema de reducción catalítica selectiva (SCR) e intercambiadores de calor, y el sistema de control electrónico. En total, la tecnología logra tasas de eficiencia de más del 96%. Rolls-Royce tiene muchos años de experiencia con plantas de cogeneración y desde 2005 ha entregado 52 plantas de cogeneración con una potencia total instalada de 270 MWe para invernaderos en Holanda, Bélgica, Rusia y Reino Unido.

El concepto de suministro básico de electricidad y gas a la economía es uno de los pilares de la Energy Industry Act. Sin embargo, aún más importante es el suministro seguro y fiable de energía para el sector médico. Tanto la electricidad como el calor pueden salvar vidas aquí.

Con el fin de garantizar esta seguridad de suministro en el futuro, la University Medical Foundation (UMG) y la Universidad de Göttingen han iniciado un concepto innovador de suministro de energía. Un sistema moderno y descentralizado de suministro de energía y calor que tiene como objetivo acercar la producción a los consumidores. Para ello se construirán tres grandes centrales de cogeneración: una en el hospital universitario y dos en la universidad.

A finales de 2017, la primera de las tres centrales eléctricas suministrará alrededor de la mitad de la electricidad requerida y la carga base de calor requerido por el hospital universitario. La planta de energía de 4,5 MW es suministrada por ETW Energietechnik, el especialista en plantas de energía con sede en Moers, suministrador que tiene por lo general una excelente eficiencia, de casi el 90 por ciento (electricidad + producción de calor).

El proyecto de 4,7 M€ está financiado por el estado de Baja Sajonia. La inversión no solo ahorra costes energéticos. La seguridad de suministro y el ahorro de 6.500 toneladas de CO2 por año también contribuyen a la protección del clima.

FOTO: Fenice Cogeneración. Foto cortesía de ACOGEN

La industria intensiva en calor, representada por ACOGEN, se ha adherido al Pacto por una Economía Circular, impulsado desde el Ministerio de Agricultura y Pesca, Alimentación y Medio Ambiente y el Ministerio de Economía, Industria y Competitividad, con objeto de implicar a los principales agentes económicos y sociales en la transición hacia un modelo de economía circular. ACOGEN representa a más de 600 industrias intensivas en consumo de calor, que fabrican sus productos con energía proveniente de la cogeneración.

Estas empresas suponen el 20% del PIB industrial nacional, con unos 25.000 M€ de facturación y más de 200.000 empleos asociados. Con cogeneración se produce el 10% de la electricidad del país, utilizando el 25% del consumo nacional de gas natural.

El sector cogenerador, como firme defensor e impulsor de la eficiencia energética en la industria, comparte plenamente la importancia de avanzar de forma decidida hacia la consecución de una economía sostenible y verdaderamente circular.

La cogeneración supone eficiencia energética, descarbonización, energía distribuida, estabilidad para sistemas y mercados energéticos, así como competitividad industrial.

Por todo ello, ACOGEN ha suscrito el compromiso de llevar a cabo las acciones detalladas en el “Pacto por una economía circular – el compromiso de los agentes económicos y sociales 2018-2020”, en la confianza de que su realización haga efectivos los beneficios que la economía circular llevará aparejados para el conjunto de la sociedad española.

Desde el comienzo del año, dos plantas de cogeneración de Rolls-Royce han estado suministrando energía a un nuevo invernadero de tomates operado por Maxburg BVBA en Meer, Bélgica. Los dos grupos electrógenos a gas han suministrado de forma fiable más de 20 MWh de calor y potencia hasta la fecha. Maxburg es ahora el invernadero número 30 para el que Rolls-Royce ha entregado plantas de cogeneración. Desde 2005, no menos de 52 plantas de cogeneración fabricadas por Rolls-Royce han generado una producción eléctrica total de 270 MW para invernaderos en Holanda, Bélgica, Rusia y Reino Unido.

Los grupos electrógenos se basan en los motores B35: 40 V12 AG2 de media velocidad de Rolls-Royce, cada uno de los cuales es capaz de generar una potencia eléctrica de 5.650 kW y una potencia térmica de 6.545 kW, con un nivel de eficiencia de más del 96%. La energía eléctrica se utiliza principalmente para las lámparas de invernadero y, si es necesario, se inyecta a la red pública.

 

El invernadero, que se extiende sobre una superficie de 10,2 hectáreas, se calienta utilizando el calor extraído de los gases de escape y el sistema de refrigeración del motor. Los gases de escape limpios de los motores también se inyectan en los invernaderos para aumentar el nivel de CO2 y aumentar el crecimiento de la planta. El propietario espera lograr una producción anual de 7,5 millones de kg de tomates en el invernadero de Maxburg.

Rolls-Royce ha entregado las plantas de cogeneración completas, que consisten en los grupos electrógenos, los sistemas de gases de escape, incluidos los sistemas SCR y los intercambiadores de calor. Los sistemas de control electrónico también están incluidos en el suministro. El operador John Vermeiren y Rolls-Royce han cerrado un contrato de servicio a largo plazo para las plantas de cogeneración, que cubre aproximadamente 4.500 horas de operación por año durante los próximos 10 años.

En 2011, el Departamento de Energía de EE.UU. (DOE) lanzó la Iniciativa SunShot, con el objetivo de conseguir que la electricidad solar fuese competitiva con otras tecnologías de generación convencionales en 2020. En esta iniciativa se contemplan objetivos de costes y rendimiento para la fotovoltaica y la termosolar. A diferencia de la fotovoltaica, la termosolar captura y almacena energía solar en forma de calor, utilizando materiales de bajo coste y materialmente estables durante décadas. Esto permite a la termosolar con almacenamiento térmico entregar energía renovable, proporcionando a la vez importantes atributos de capacidad, fiabilidad y estabilidad a la red, aumentando, en consecuencia, la penetración de tecnologías de electricidad renovable intermitente. El informe técnico “Hoja de Ruta de la Tecnología Termosolar de Demostración Gen3”, lanzado en enero de 2017 por el Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL), será utilizado por el DOE para priorizar actividades de I+D que conduzcan a una o más vías tecnológicas para ser demostradas con éxito, a una escala apropiada, para su futura comercialización.

Los sistemas termosolares más avanzados en la actualidad son los sistemas de torre con dos tanques de almacenamiento térmico en sales fundidas, que entregan energía térmica a 565 ºC para su integración en ciclos de potencia convencionales como el ciclo de vapor Rankine. Estas torres de energía se remontan a la demostración piloto Solar Two de 10 MWe en los noventa. Este diseño ha reducido el coste de la electricidad termosolar en aproximadamente un 50% con respecto a los sistemas de colectores parabólicos; sin embargo, la disminución de costes de las tecnologías termosolares no ha seguido el ritmo de reducción de costes de los sistemas fotovoltaicos.

 

Desde el lanzamiento en 2011 de la Iniciativa SunShot, el Subprograma de termosolar del DOE ha financiado investigación en campos de colectores solares, receptores, sistemas de almacenamiento térmico y sub-sistemas del ciclo de potencia, para mejorar el rendimiento y reducir el coste de los sistemas termosolares. Leer más…

Artículo publicado en: FuturENERGY Marzo 2017

Antonio Pérez Palacio, presidente de ACOGEN, intervino en la inauguración de la jornada Perspectivas para el sector de la cogeneración en 2017: Renovación y nuevos cupos, de GENERA 2017, donde afirmó que “es hora de presentar soluciones, vamos a colaborar para encontrar un consenso que haga que el Gobierno confíe en la cogeneración, recupere la confianza y vea cómo se acometen las inversiones”

ACOGEN representa a cientos de industrias manufactureras exportadoras, eficientes, sostenibles e innovadoras, unidas por la cogeneración, una tecnología factible y fiable que permite satisfacer la demanda del calor en los procesos de fabricación cogenerando a la vez calor y electricidad, contribuyendo así a la eficiencia energética, al cambio climático y a la competitividad industrial y de los sistemas energéticos.

En España, la cogeneración produce con alta eficiencia el 10% de la electricidad, atiende las necesidades de energía térmica en más de 600 industrias y es clave para el sector gasista porque supone el 22% por ciento de todo el consumo de gas natural. Es una herramienta de competitividad para industrias de sectores manufactureros: con cogeneración se fabrica el 20% del PIB industrial.

 

Para Pérez Palacio, el primer paso es mejorar y mantener mejora la eficiencia energética de 2.500 MWe de cogeneración en funcionamiento y preparar la segunda etapa hasta 2030, en la que se podrán añadir 1.800 MW de nuevas cogeneraciones, mayoritariamente en el sector terciario, que serán fundamentales para cumplir los objetivos nacionales de eficiencia energética. ACOGEN cree que sería razonable desarrollar el 50% del potencial económico identificado hasta 2030, que supone implantar unos 250 MW adicionales de nueva cogeneración en la industria y 1.550 MW de nueva cogeneración en el sector terciario, un gran reto de futuro para el país y sus sistemas energéticos.

A finales del año pasado se inauguraron los nuevos laboratorios de sistemas térmicos de Tecnalia, situados en la localidad de Azpeitia. Al evento acudieron prestigiosas empresas relacionadas con la fabricación de bombas de calor, intercambiadores de calor, calderas, equipos de refrigeración, deshumefactadoras (deshumificadoras), torres de refrigeración, colectores solares térmicos, tanques de almacenamiento térmico; así como otros agentes implicados en el desarrollo de nuevos conceptos de equipos y sistemas térmicos.

El laboratorio incorpora tres anillos principales de conducción de agua/fluido, con un sistema de regulación y control de alta precisión, y la correspondiente monitorización, que abastecen cuatro zonas de ensayo, donde se determinan y estudian las prestaciones térmicas de distintos equipos y sistemas térmicos. Permite ensayar equipos de absorción y transferencia de masa y energía, de generación eléctrica ORC, de energía solar térmica, de almacenamiento; y sistemas inteligentes de gestión energética. El laboratorio se ha diseñado tanto para ensayar equipos comerciales (activos/pasivos) como para dar soporte al desarrollo de equipos innovadores. Es igualmente posible realizar estudios en los ámbitos de instalaciones de geotermia y aerotermia, tanto estudios experimentales de campo reales como innovaciones tecnológicas.

 

En este sentido, los asistentes al evento pudieron conocer la instalación geotérmica anexa al laboratorio, que consta de cuatro sondeos geotérmicos de distintas tipologías y rellenos, mediante los que se ha estudiado la influencia de estos parámetros a través de numerosos Test de Respuesta Térmica. Igualmente se ha desarrollado un equipo móvil que permite la evaluación del potencial de intercambio geotérmico de los sondeos y de elementos estructurales con circuitos de fluido calor-portador embebidos in situ. Esta evaluación se ha utilizado en la validación de modelos de simulación propios de elementos estructurales termo-activados.

Los expertos de Tecnalia presentaron también una serie de desarrollos realizados en el laboratorio como un transformador de calor para la recuperación de calor residual de baja temperatura, capaz de revalorizar el 50% del calor residual, aumentando su temperatura de modo que pueda volver a utilizarse en un proceso industrial; una bomba de calor de alta temperatura para la evaluación y caracterización de componentes de bombas de calor y sistemas frigoríficos, así como para la evaluación de sistemas ORC o de sus componentes; o una unidad de recuperación de calor para la renovación del aire interior de viviendas adaptable en fachadas ventiladas.

La inauguración ha estado asociada a unas sesiones de trabajo temáticas en las que se ha puesto el foco en la actualidad y las tendencias tecnológicas que en torno a los materiales y recubrimientos avanzados, los modelados y simulaciones de equipos y sistemas, el prototipado y ensayo de equipos térmicos, o las soluciones de gestión energética, puedan tener impacto en las empresas.

El mercado de cogeneración, que produce electricidad y calor útil en un proceso único y altamente eficiente, se prevé que siga aumentando su capacidad instalada de 755,2 GW en 2016 a 971,9 GW en 2025, a una tasa de crecimiento anual compuesta del 2,8%, según la firma de investigación y consultoría GlobalData.

El último informe de la empresa indica que la creciente demanda mundial de energía eléctrica y el aumento simultáneo de las preocupaciones ambientales son los principales impulsores del mercado de la cogeneración, junto con el aumento de incentivos y políticas gubernamentales para promoverlo.

 

Anchal Agarwal, Analista en Energía de GlobalData, señala: “Las plantas de cogeneración son atractivas porque recuperan el calor que normalmente se desperdicia en métodos de generación de energía convencional, que en conjunto tienen una eficiencia de alrededor del 45%. Los sistemas de cogeneración, sin embargo, pueden tener una eficiencia de hasta el 90% y se utilizan en aplicaciones industriales, institucionales y grandes aplicaciones comerciales.”

El informe de GlobalData también afirma que Asia y el Pacífico (APAC) tenían la mayor participación regional en el año 2015, con el 45,9% de la capacidad instalada mundial en cogeneración, atribuible a países como China, India y Japón. Se espera que la participación de la APAC llegue al 48,5% de la capacidad instalada global en 2025.

Agarwal, explica: “Una de las razones del dominio de la región APAC es que China e India son los mayores emisores de carbono y los países con mayores niveles de contaminación. El crecimiento en la fabricación, el aumento de la demanda de electricidad y del número de vehículos son los principales contribuyentes a la contaminación y ha forzado a los gobiernos a instalar plantas de cogeneración.

“La Agencia Internacional de la Energía estableció como objetivos de capacidad instalada de cogeneración, 333 GW en China y 85 GW en la India antes de 2030. Se espera que estos objetivos conduzcan a la introducción de políticas de incentivos, que impulsarán el crecimiento de las instalaciones de cogeneración”.

La primera central eléctrica de cogeneración de Europa equipada con pilas de combustible y con potencia a escala de megavatios ya está funcionando en Mannheim. Frente a las centrales eléctricas convencionales, esta solución proporciona calor y electricidad prácticamente libres de emisiones contaminantes, por lo que es un hito para la energía verde del futuro. La innovadora planta se ha instalado conjuntamente por E.ON y FuelCell Energy Solutions en Friatec AG. A lo largo de al menos diez años, la central proporcionará energía limpia para la producción de materiales procesados especialista Friatec.

Con una potencia de 1,4 MW, esta central eléctrica de pila de combustible es la única de su tipo en Europa hasta la fecha. En términos de tecnología y protección del medio ambiente, las pilas de combustible representan una alternativa prometedora a las plantas de cogeneración convencionales. En comparación con otras tecnologías descentralizadas, tales como turbinas de gas, las pilas de combustible utilizan fuentes de combustible mucho más eficiente. Además, generan potencia en un proceso sin combustión que está prácticamente libre de contaminantes. Mediante el uso de esta pila de combustible, Friatec reducirá sus emisiones de CO2 en aproximadamente 3.000 t / año.

La central de pila de combustible se instaló en sólo nueve meses como un proyecto conjunto de E.ON Connecting Energies, filial de E.ON para soluciones energéticas para los sectores comercial e industrial, y FuelCell Energy Solutions, una empresa conjunta de Fraunhofer IKTS y FuelCell Energy Inc. E.ON y FuelCell Energy Solutions han entrado en una asociación en materia energética a largo plazo para ofrecer tecnología limpio de alto rendimiento de pilas de combustible a clientes en sectores de gran consumo energético.

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