M.U. de Energías Renovables y Eficiencia Energética
Fundamentos de biomasa y biocombustibles
Autor: Alfredo Jesús Ramírez Díaz Fecha: Noviembre de 2012
POTENCIAL Y APROVECHAMIENTO SOSTENIBLE DE LOS RESIDUOS FORESTALES PARA LA PRODUCCIÓN ENERGÉTICA EN TENERIFE Índice General: 1. Introducción 2. Potencial de biomasa en los montes de Tenerife 3. Marco legislativo 4. Logística: Recogida, transporte y tratamiento 5. Explotación de recurso forestal 6. Conclusiones 7. Bibliografía
1. Introducción La biomasa es uno de los recursos energéticos más ancestrales que ha utilizado la humanidad durante toda su existencia. Las zonas forestales son fuentes ricas en residuos naturales generados por los propios árboles. La explotación de estos residuos empieza por cuantificar la cantidad de biomasa forestal que tendremos disponible para recoger sin desnivelar el equilibrio ecológico del ecosistema. Debemos saber cuánta materia podemos aprovechar en función de la dificultad de su extracción y transporte y finalmente buscar cuál será la mejor forma de tratar este residuo para obtener energía en forma de calor o electricidad. La biomasa es una fuente de energía renovable cuyo origen son los seres vivos. Aunque durante su proceso de explotación por combustión se generan gases de efecto invernadero como pueden ser el CO2, se considera un energía renovable porque el residuo que se quema viene de un recurso que se regenera y cuyo origen son las plantas que absorben CO2, y lo reintroducen en el ciclo del carbono. En cambio el
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carbón, petróleo y el gas natural son recursos que han estado almacenados bajo sedimentos durante millones de años y su actual explotación está reintroduciendo en el ecosistema cantidades ingentes de CO2 que no estaban en el ciclo del carbono de la Tierra y que ahora están propiciando un calentamiento global de la Tierra. El tener en cuenta el ecosistema es de vital importancia. Tratamos con un recurso renovable pero esto no implica que podamos explotarlo sin importarnos el entorno en el que trabajamos. Los montes se regeneran año tras año, y vuelven a producir biomasa cada cierto tiempo, si lo sobre explotamos este se verá afectado en los años venideros convirtiéndose a la larga en un recurso expoliado. Si no tenemos en cuenta este aspecto pasará de ser un recurso renovable a un recurso convencional y agotable. La situación del uso actual de la biomasa de origen forestal en Canarias para la generación de energía es casi inexistente. Una de las razones es la gran cantidad de espacios naturales protegidos, los cuales están regidos por normativas restrictivas con el acceso y explotación de los mismos. Aunque los últimos incendios forestales que se han producido en las islas de Tenerife y La Gomera han replanteado seriamente la recogida de residuo forestal a nivel de suelo como una opción para la prevención de incendios y evitar una rápida propagación del mismo.
2. Potencial de biomasa en los montes de Tenerife 2.1. Tipos de masas forestales potenciales existentes La principal masa forestal de la isla es la del pinar, poblado con el “pino canario” (Pinus canariensis) en su mayoría, aunque también podemos encontrar “codeso” (Adenocarpus foliolosus), y la “jara” (Cistus symphytifolius). Esta especie es uno de los endemismos botánicos más destacados de Canarias, se caracteriza por tener una fuerte resistencia ante los elementos naturales. El pino canario ha desarrollado una protección única contra el fuego, debido a comunes erupciones volcánicas que han acontecido en la isla durante siglos. Otra característica es su protección contra vientos fuertes, sus ramas están diseñadas para partirse y disminuir su resistencia al viento, evitando así poner en riesgo la integridad del árbol. El interior del pinar lo forman el sotobosque, la pinocha y el arbolado. El sotobosque y la pinocha serán las principales fuentes de recogida de residuos forestales.
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Hay diferentes tipologías de monte de pinar en la isla de Tenerife, en concreto podemos diferenciar hasta seis tipos: El pinar húmedo, más frondoso y típico de las zonas de mayor humedad de la isla; el pinar típico, es el más característico de la isla con pinos de mediado tamaño con menos densidad de ejemplares por metro cuadrado; el pinar con codeso o escobón característico por combinar el pinar con monte bajo formado dichos arbustos; el pinar con jaguarzo o jara, similar al anterior pero con estas otras especies vegetales; el pinar repoblado, que se caracteriza por ser un pinar joven y en crecimiento, con poca densidad de especies por hectárea; y por último el menos común de todos es el pinar con sabinas. El monteverde es una formación boscosa compuesta por un alto número de especies vegetales. Destaca el formado por laurisilva con especies como el “laurel” (Laurus azorica), “barbusano” (Apollonias barbujana), el “tilo” (Octotea foetens) y “viñatigo” (Persea indica). Las zonas de menor humedad o de transición la componen el fayal-brezal donde predominan la “faya” (Myrica faya) y el “brezo” (Erica arborea). Las especies vegetales del monteverde son de crecimiento lento. Su característica principal es la necesidad de tener un alto nivel de humedad. Este tipo de vegetación se suele dar entre los 500 y 1.600 metros de altitud y en la cara norte de la isla donde predominan los vientos alisios cargados de nubes que reposan sobre la montaña formando el conocido como mar de nubes. En el monteverde la recogida de residuo forestal será mucho más costosa y por lo tanto inviable dado que este tipo de bosque es denso y tiene acceso dificultoso. Además de que su ecosistema es muy frágil y el residuo generado por la propia vegetación sirve de refugio para insectos, hongos y plantas que mantienen el equilibrio biológico. También existen otro tipo de vegetaciones foráneas plantadas en la isla como son los “eucaliptos” (Eucaliptus globulus) y “acacias” (Acacias) que son potencialmente favorables para la explotación de la biomasa; sin embargo, el reducido número de ejemplares y la dispersión de este tipo de vegetación hace imposible plantearse la recogida y aprovechamiento de las mismas. 2.2. Localización de las principales zonas forestales
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La isla de Tenerife se caracteriza por tener la mayor masa forestal de las siete islas, con un 52,40 % de la masa forestal total existente. Podemos dividir la masa forestal en cinco zonas principales, la primera la comprende el macizo de Anaga, que se encuentra en el este de la isla; la segunda zona la comprende el monte de la esperanza; la tercera zona se trata de los montes de Vilaflor, situado en las montañas del sur de la isla; en la zona norte podemos centrar la zona forestal de la Caldera de la Orotava, que se une por el este con el monte de la esperanza y por el noroeste con la quinta franja forestal que es la de La Guancha, ésta abarca desde el noroeste al oeste de la isla. Dado que hemos descartado el Monteverde por su dificultad de extracción y su delicado ecosistema podemos ahora centrarnos en las poblaciones de Pino Canario. En el siguiente mapa de la isla de Tenerife podemos ver representado las poblaciones de pino canario en función de su tipología. Y en la tabla podemos ver la cantidad de hectáreas que representa cada segmento del mismo.
Ilustración 1: Pinar de la isla de Tenerife
2.3. Análisis de potencial del residuo forestal Una vez conocida la cantidad de hectáreas de pinar disponible y su localización, podremos hacer un análisis de la cantidad real de residuo que se encuentra a nuestro
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alcance. No toda la masa de residuo se puede recolectar, hay zonas de difícil acceso que ni el operario a pie ni las maquinarias pueden trabajar, incluso hay zonas alcanzables pero el coste de logística para acceder y trabajar en ese sitio no compensaría con los beneficios aportados con la recogida del residuo. Además no toda la materia que hay en el suelo se puede obtener. Según el cabildo de Tenerife en la recogida de residuo forestales se puede acumular: leñas muertas de monteverde de brezo, faya y acebiño, leñas de escobón y codeso, leñas de pino canario y radiata, leñas de retama del Teide, pinocha de pino canario, pinocha de pino radiata, rama verde de escobón y codeso, varas para pajares de brezo y acebiño, varas y horquetillas de brezo faya, acebiño y follao, restos de corta de brezo, faya, acebiño, pino, retama y escobón. Tenemos una biomasa de tipo leñoso principalmente procedente de pinar. El recurso tiene un poder calorífico superior (PCS) de entre 17.600 kJ/ kg para la serrín y 21.180 kJ/kg para madera, con un poder calorífico inferior medio (PCI) de 4300 kJ/ kg. Según el plan nacional de aprovechamiento forestal y desarrollo rural de 2009, solo Canarias genera alrededor de un total de 70.000 Toneladas anuales de residuos forestales, de las cuales unas 36.700 Toneladas se encuentran en la isla de Tenerife. Si además a esa cantidad se le resta un 46 % de imposibilidad de extracción por dificultad, un 15 % de masa forestal no aprovechable y otro 15 % de masa forestal protegida tenemos una estimación final de 8.800 toneladas de residuos forestales anuales para alimentar la central térmica de biomasa. Esa cantidad puede variar según la fuente de búsqueda y estimaciones, pero ronda entre las 12.000 y las 6.000 toneladas anuales.
3. Marco Legislativo El marco legislativo actual lo encabeza la ley 43/2003 de 21 de noviembre, conocida también por la ley de montes cuyo objeto es la conservación y protección de los
montes
españoles,
promoviendo
su
restauración,
mejora
y
racional
aprovechamiento, apoyándose en la solidaridad colectiva. Una normativa de esencial importancia publicada en el Boletín oficial de Canarias (BOC) es la del Decreto legislativo 1/2000 de 8 de mayo, por la que se aprueba las leyes de ordenación del Territorio de Canarias y espacios naturales de Canarias. Observando
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la imagen contigua podemos apreciar que entorno al 100 % de la masa forestal está dentro de parque natural o paisaje protegido, por lo tanto debemos respetar las restricciones que nos imponga la norma. La recogida de residuo forestal está sujeta a autorización, mediante subasta pública que pueden realizar tanto los cabildos como los ayuntamientos. Otra normativa relacionada con la protección de la naturaleza es Catalogo de especies protegidas de Canarias que lo regula la Ley 4/2010 de 4 de Junio, publicada en el BOC.
Ilustración 2: Espacios protegidos de la isla de Tenerife
Una regulación a tener en cuenta es la impuesta por el cabildo insular de Tenerife donde se regula el tránsito motorizado por pistas forestales, dado que no todos los vehículos pueden circular por las vías forestales y menos los de mayor tonelaje.
4. Logística: Recogida, transporte y tratamiento La recogida del residuo forestal se debe hacer principalmente a mano con operarios en la mayoría de la zona de monte. Dado la orografía y la densidad boscosa podrán acceder máquinas a la zona de pinar cercana a las pistas o zonas recreativas. Los costes de la recogida se verán afectados en función de la dificultad de acceso y la densidad de residuo de la zona, en la siguiente figura podemos ver un coste aproximado de la obtención de biomasa. Este rondará desde 19 €/t hasta 55 €/t, siendo el valor medio de recogida unos 32,25 €/t.
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Ilustración 3: Coste de la recogida del recurso forestal en Tenerife
En la recogida del recurso forestal, el transporte se realizará en camiones de bajo tonelaje con una capacidad de caja de hasta 12 m3. El transporte se hará desde las pistas forestales hasta los puntos de procesamiento y compactado, en el mapa se pueden ver localizaciones estratégicas de dichos lugares. Una vez compactada el residuo forestal, se trasladará con camiones de mayor tonelaje y capacidad por las carreteras hasta la ubicación de la planta de biomasa, cuya ubicación se puede localizar en alguno de los puntos indicados en el mapa; el primero alojado en el polígono industrial de Güímar, el segundo ubicado en el polígono industrial de Granadilla y por último una posible planta cercana al nuevo muelle deportivo de Garachico. Los posibles enclaves para la explotación de residuo forestal en lo que se refiere a generación de energía eléctrica han de ser minuciosamente estudiados para abaratar costes de transporte y mantener la operatividad de la planta todo el año. Estas ubicaciones solo son una aproximación. Para el abastecimiento de residuo forestal con funcionalidad para suministrar combustible biomásico para instalaciones aisladas con calderas para agua caliente, bastaría con tener un punto de procesado cercano al monte y una nave en uno de los principales polígonos industriales donde se hiciera procesara la materia y sirviera como centro neurálgico para el servicio de reparto hacia los diferentes puntos de la isla que demandaran “pellets” para alimentar a dichas calderas.
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Ilustración 4: Pistas forestales, puntos de procesado y plantas de biomasa
5. Explotación de recurso forestal El recurso forestal recolectado puede tener una diversa serie de usos posteriores. Uno de sus usos más comunes es el de abastecer de camas al ganado. Otro de sus principales usos es el de abono para el sector agrícola. Este directamente no sirve de fuente, pero mezclada con estiércol es un abono muy común en nuestras islas. También se utiliza de mulching en jardinería y cultivos ornamentales. Otro uso es el de abastecer a instalaciones térmicas de agua caliente que estén provistas de una caldera de biomasa. Y finalmente, en la que nos centraremos en nuestro estudio es en la generación de energía eléctrica a partir de una central térmica de biomasa. En la Península hay un total de 358 MW instalados de centrales de biomasa, que generaron una energía de 2.775 GWh en el año 2010. Si tenemos en cuenta que nuestra demanda energética en Tenerife que oscila entre 300 y 600 MW entre el pico y el valle nos podemos preguntar cuánta cantidad de MW es capaz de generar una central que consuma los entre 10.000 y 8.000 Toneladas de recurso forestal de Tenerife. Para ello podemos buscar ejemplos paralelos de instalaciones en España alimentados con biomasa. La central de Biomasa de Cordurete (provincia de Guadalajara), es la única central que se alimenta al 100 % de residuo forestal, tiene una potencia de 2 MW, y consume unas 20.000 Toneladas de residuos anuales. La inversión inicial para la puesta en marcha de la central fue de unos cuatro millones de euros (aproximadamente dos millones de cada megavatio instalado).
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Teniendo en cuenta que solo llegamos con las mejores previsiones a las 10.000 Toneladas y que la inversión inicial para una central de 1 MW será de unos tres millones de euros, si incluimos maquinaria de transporte. El coste variable de recogida de la biomasa supondría una inversión extra de unos 425.000 €; si le añadimos costes de mantenimiento de la planta y pago de personal, la generación de electricidad a partir de este tipo de energía nos saldría aproximadamente a unos 0,11 o 0,07 €/kWh, lo que supondría un precio competitivo a nivel Canario, con una amortización de la central en un periodo de unos 7 u 8 años. Otros beneficios asociados serían la dinamización social y la creación de unos 50 empleos estables.
Ilustración 5: Esquema sencillo del funcionamiento de una planta de biomasa
Los residuos forestales también se pueden aprovechar para abastecer al sector hotelero, que acapara la mayoría de los beneficios a Tenerife. Los hoteles precisan de agua caliente durante todo el año para abastecer el consumo de las habitaciones. Muchas empresas de servicios energéticos (ESE) instalan calderas de biomasa en hoteles sustituyéndolas por las antiguas calderas alimentadas con combustibles fósiles. Estas precisan ser alimentadas semanalmente o cada diez días con biomasa. Las potencias de la caldera varían entre 50 kW y 400 kW de potencia. La ventaja de este método de aprovechamiento con respecto al anterior es que no necesita de una inversión inicial fuerte, sino que esa inversión está a cargo de hoteles, e industrias que instalen una caldera dimensionada en función de sus necesidades.
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6. Conclusiones El sector de la explotación de la biomasa forestal en la isla de Tenerife ha predominado el uso tradicional y la transformación en abono para la tierra de cultivo. La mayor cantidad de biomasa forestal aprovechable pertenece a la zona de pinar, ya que es de más fácil acceso y concentración. En cambio, la zona de monteverde, cuyo equilibrio biológico es mucho más delicado y su masa forestal es más densa, la extracción sería más dificultosa. Con la cantidad de recurso que podemos recoger no podríamos alimentar una central térmica de biomasa mayor de 1 MW lo que nos hace plantearnos el realizar o no la inversión. La inversión es asumible pero solo contribuiríamos con un 1 % de la generación eléctrica de Tenerife. La mejor forma de aprovechamiento de la biomasa es la recogida de la misma, el tratamiento de secado, transformación y la distribución a diferentes lugares donde se utilicen calderas de biomasa para la generación de agua caliente o vapor. Los posibles clientes lo formarían hoteles e industrias alimentarias.
7. Bibliografía Cabildo de Tenerife (2011). Plan territorial especial de ordenación de Residuos de Tenerife. Área de sostenibilidad Territorio y medioambiente. Cabildo de Tenerife (2011). Regulación del tránsito motorizado por las pistas forestales. Área de sostenibilidad Territorio y medioambiente. FORESMAC - Gobierno de Canarias (2009). Plan nacional de aprovechamiento forestal y desarrollo rural. M. Génova C. Santana (2006). Crecimiento y longevidad en el pino Canario. Gobierno de Canarias (2011). Plan de aprovechamiento sostenible de los recursos forestales de Canarias. IDAE (2012). BIONLINE - Herramienta web de cálculo de biomasa. Versión Beta. IDAE (2007). Biomasa: Cultivos Energéticos. Manuales de las energías renovables: Energía de la biomasa.
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