Disseny d’una central de biomassa que aprofita el sotabosc del Parc Natural de Sant Llorenç i l’Obac

Autor: Artur Gatell Hernández

Especialitat: Mecànica

Director: Xavier Álvarez

Codirector: Jordi Carrés

Índex general de la presentació

1. Introducció

2. Paràmetres inicials rellevants

3. Biomassa

4. Central energètica

5. Normativa

6. Estudi econòmic

7. Conclusions

1. Introducció

Enunciat del projecte

Objectius

Situació actual de la biomassa◦ Internacional

◦ Nacional

◦ A Catalunya

◦ Evolució del consum de biomassa

Enunciat del projecte

Dissenyar una planta de cogeneració que utilitza la biomassa del sotabosc del Parc Natural de Sant Llorenç del Munt i la serra de l'Obac.

Objectius

Objectiu General:

Disseny d’una central de biomassa que utilitzi com a material de combustió el sotabosc extret del Parc Natural de Sant Llorenç del Munt.

Objectius específics:

1) Estudiar la viabilitat tecnològica i econòmica de la instal·lació.

2) Demostrar que és viable combinar el manteniment de l’entorn natural amb la producció d’energia per mitjà de centrals de biomassa.

3) Demostrar que la utilització de la biomassa pot aportar una capacitat energètica per cobrir les necessitats d’una petita població sense l’emprament d’energies fòssils.

4) Donar recolzament a l’objectiu del Pla de Foment de les Energies Renovables.

Situació actual de la biomassa

◦ Internacional

Llibre blanc d’energies renovables signat l’any 1997 per la Unió Europea.

◦ Nacional

En el Pla de foment de les energies renovables, s’estableix un objectiu del 12% d’aportació de les energies renovables a la demanda energètica d’Espanya en l’horitzó del 2010.

◦ A Catalunya

El Pla de l’energia a Catalunya en l’horitzó de l’any 2010 es proposava augmentar la participació de les EERR sobre el consum d’energia primària fins el 5,4% l’any 2010.

Actualment s’ha reelaborat el nou Pla de l’energia en l’horitzó 2015.

Consum d’energia primària ICAEN (2007)

Consum de biomassa a Catalunya

ICAEN (2008)

Evolució del consum de biomassa

Previsió del consum de biomassa a Catalunya

ICAEN (2008)

Full mensual dels principals indicadors de l’energia a Catalunya: ICAEN (22/02/2010)

2. Paràmetres inicials rellevants

Situació de la central

Superfície de la parcel·la

Ús de les parcel·les veïnes

Accés a la parcel·la

Situació de la central

Superfície de la parcel·la

La parcel·la on estarà situada la central té un perímetre de 510,6m i un àrea de 15.063m2.

Ús de les parcel·les veïnes

◦ Les parcel·les veïnes estan ocupades per naus industrials, on no hi trobem edificacions habitables. Tampoc trobem superfícies naturals afectables.

Vies d’accés a la parcel·la

◦ Carretera BV – 1221 provinent del parc natural i passant per Matadepera.

◦ Carretera C – 1415a provinent de Castellar del Vallès.

◦ Autopista C – 58 provinent de Barcelona o de Manresa segons la direcció d’origen.

3. Biomassa

Beneficis i inconvenients

Etapes de la biomassa

Conversió de la biomassa en energia

Parc Natural de Sant Llorenç i l’Obac

◦ Fitxa tècnica

◦ Localització

◦ Vegetació

◦ Fauna

Beneficis i inconvenients

◦ Beneficis

Estalvi de combustibles fòssils.

Reducció de la dependència energètica gràcies a la utilització d’una energia local.

Millora de les masses forestals amb densitat excessiva.

Dinamització del sector a les zones rurals, creació d’ocupació directa i indirecta.

Eliminació i valorització de subproductes / residus industrials.

Important desenvolupament de la tecnologia de calefacció.

Beneficis i inconvenients

◦ Inconvenients

Es considera necessari donar un valor afegit més alt a la fusta

Efectes positius de la permanència de les restes sobre el terreny. Desprotecció del sòl.

Extracció de nutrients i de matèria orgànica.

Cost elevat: el que queda al bosc o no s’aprofita és accessible a un preu més alt mentre no es creïn nous punts de demanda més propers als recursos.

Gent poc informada.

Configuració física de la biomassa (disposició i característiques).

Etapes de la biomassa

Conversió de la biomassa en energia

Hi ha dos tipus de processos de conversió de biomassa en energia:

Processos bioquímics: Aquest tipus de procés es basa en la degradació de la biomassa per l’acció de microorganismes.

Processos termoquímics: Comprenen bàsicament la combustió (és el més utilitzat), la gasificació i la piròlisi.

Parc Natural de Sant Llorenç i l’Obac

◦ Fitxa tècnica

Superfície protegida: 13.694 ha.

Òrgan gestor: Àrea de Parcs Naturals de la Diputació de Barcelona.

Ajuntaments: Castellar del Vallès, Granera, Matadepera, Monistrol de Calders, Mura, El Pont de Vilomara i Rocafort, Rellinars, Sant Llorenç Savall, Sant Vicenç de Castellet, Talamanca, Terrassa, Vacarisses.

Any de declaració de Parc Natural: 1987.

Oficina del Parc: Carretera de Terrassa a Navarcles, km 14,8, apartat de correus 71, 08230 Matadepera.

◦ Localització

◦ Vegetació

La vegetació característica del parc natural és l'alzinar.

La base del massís es troba ocupada per pinedes de pi blanc, que a les zones més obagues és substituït sovint pel pi roig i la pinassa.

A les canals més obagues apareixen clapes ocupades per avellaners .

◦ Fauna

El mamífers que més es pot veure en el Parc Natural és el senglar.

Malgrat la pressió cinegètica a què han estat sotmesos, no és rar sorprendre algun esquirol.

Cal fer ressaltar la importància ecològica dels mamífers carnívors que controlen l'equilibri en les diferents comunitats; aquest és el cas de la fagina , el gat mesquer, la guineu i el toixó , entre altres.

Les aus representen el grup més nombrós dels vertebrats del massís. Les més comunes són la merla, el tudó, el gaig, el pit-roig i les mallerengues, que hi crien.

4. Central energètica

Cogeneració

Dimensionament de la central◦ Biomassa extraïble

◦ Càlcul de l’energia generada

◦ Dades de partida de la central

Elements que composen la central de biomassa

Impactes ambientals

Cogeneració

◦ Producció simultània de dos o més tipus d’energia, en aquest cas, aquestes energies són: tèrmica, mecànica i elèctrica.

BIOMASSA

VAPOR

Energia tèrmica Energia mecànica

TURBO-ALTERNADOR

CONSUM

Energia elèctrica

Dimensionament de la central

◦ Biomassa extraïble

1. Base de dades “Mirabosc” de la Generalitat de Catalunya Producció de biomassa

21.210 tones cada any

2. Limitacions del 60% d'accessibilitat

12.726 tones cada any

3. 1 = 1,3 𝑡 𝑝𝑠𝑒 𝑡 𝑝𝑠𝑎

16.543,8 tones en pse cada any

◦ Càlcul de l’energia generada

Dades inicials:

1. Bomba

2. Caldera

3. Turbina

1. Entalpia Ideal

2. Entalpia real

3. Cabal necessari

4. Rendiment de la turbina

4. Condensador

◦ Dades de partida de la central

Taula visible a la pàgina 44

Elements que composen la central de biomassa

Elements que composen la central de biomassa

Elements que composen la central de biomassa

Elements que composen la central de biomassa

Elements que composen la central de biomassa

Impactes ambientals

◦ Impactes positius: Balanç net en el cicle del CO2. Permet limitar la quantitat de combustible que existeix en la zona. Neteja permanent del Parc Natural. Dificulta la propagació d’incendis.

◦ Impactes negatius: Contaminació acústica per la maquinària. Erosió del sol. Es produeix una compactació del sòl i una contaminació d’aquest per

les màquines.

5. Normativa

Parcs Naturals

Electricitat

Energies renovables i cogeneració

Emissions

Residus

Mesures de seguretat

Municipals

Parcs Naturals

◦ LLEI 6/1988, de 30 de març, forestal de Catalunya.

◦ Llei 9/1995, del 27 de juliol: Normativa sobre l’accés amb vehicles motoritzats als parcs naturals.

Electricitat

◦ REIAL DECRET 1955/2000, d’1 de desembre, pel qual es regulen les activitats de transport, distribució, comercialització, subministrament i procediments d’autorització d’instal·lacions d’energia elèctrica («BOE» 310, de 27-12-2000).

◦ LLEI 54/1997, de 27 de novembre, del Sector Elèctric.

◦ REIAL DECRET 842/2002, de 2 d’agost, pel qual s’aprova el Reglament electrotècnic per a baixa tensió («BOE» 224, de 18-9-2002).

◦ DECRET 74/2007, de 27 de març, pel qual es modifica l'article 13.1 del Decret 363/2004, de 24 d'agost, pel qual es regula el procediment administratiu per a l'aplicació del Reglament Electrotècnic per a Baixa Tensió.

◦ REIAL DECRET 436/2004, de 12 de març, pel qual s'estableix la metodologia per a l'actualització i sistematització del règim jurídic i econòmic de l'activitat de producció d'energia elèctrica en règim especial.

◦ REIAL DECRET 1110/2007, de 24 d’agost, pel qual s’aprova el Reglament unificat de punts de mesura del sistema elèctric (≪BOE≫ 224, de 18-9-2007).

Electricitat

◦ REIAL DECRET 222/2008, de 15 de febrer, pel qual s’estableix el règim retributiu de l’activitat de distribució d’energia elèctrica.

◦ LLEI 17/2007, de 4 de juliol, per la qual es modifica la Llei 54/1997, de 27 de novembre, del sector elèctric, per adaptar-la al que disposa la Directiva 2003/54/CE, del Parlament Europeu i del Consell, de 26 de juny de 2003, sobre normes comunes per al mercat interior de l’electricitat («BOE» 160, de 5-7-2007).

◦ REIAL DECRET 222/2008, de 15 de febrer, pel qual s’estableix el règim retributiu de l’activitat de distribució d’energia elèctrica.

◦ DECRET 363/2004, de 24 d'agost, pel qual es regula el procediment administratiu per a l'aplicació del Reglament electrotècnic per a baixa tensió.

Energies renovables i cogeneració

◦ ORDRE ITC/1522/2007, de 24 de maig, per la qual s'estableix la regulació de la garantia de l'origen de l'electricitat procedent de fonts d'energia renovables i de cogeneració d'alta eficiència.

◦ REIAL DECRET 616/2007, d’11 de maig, sobre foment de la cogeneració («BOE» 114, de 12-5-2007, i «BOE» 116, de 15-5-2007).

◦ DECISIÓ DE LA COMISSIÓ de 21 de desembre de 2006, per la qual s'estableixen valors de referència de l'eficiència harmonitzats per a la producció per separat d'electricitat i calor de conformitat amb el disposat en la Directiva 2004/8/CE del Parlament Europeu i el Consell.

Energies renovables i cogeneració

◦ ORDRE ITC/1673/2007, de 6 de juny, per la qual s'aprova el programa sobre condicions d'aplicació d'aportació de potència al sistema elèctric de determinats productors i consumidors associats.

Emissions

◦ REIAL DECRET 1866/2004, de 6 de setembre, pel qual s’aprova el Pla nacional d’assignació de drets d’emissió, 2005-2007 (≪BOE≫ 216, de 7-9-2004, i ≪BOE≫ 217, de 8-9-2004).

Residus

◦ Decret 69/2009, de 28 d’abril: pel qual s’estableixen els criteris i els procediments d’admissió de residus en els dipòsits controlats.

◦ DECRET 80/2002, de 19 de febrer, regulador de les condicions per a la incineració de residus.

Mesures de seguretat

◦ REIAL DECRET 223/2008, de 15 de febrer, pel qual s’aproven el Reglament sobre condicions tècniques i garanties de seguretat en línies elèctriques d’alta tensió i les seves instruccions tècniques complementàries ITC-LAT 01 a 09.

◦ REIAL DECRET 263/2008, de 22 de febrer, pel qual s’estableixen mesures de caràcter tècnic en línies elèctriques d’alta tensió, a fi de protegir l’avifauna.

Municipals

◦ Ordenança Municipal per a la Regulació dels Sorolls i les vibracions

◦ Impost sobre construccions, instal·lacions i obres

◦ Ordre MAB/62/2003, de 13 de febrer, pel qual s'estableixen mesures de prevenció d'incendis forestals.

6. Estudi econòmic

Introducció

Taules del pressupost

Resum del pressupost

Ratis econòmics

Càlcul del TIR

Introducció

◦ Benefici net actualitzat (BNA) és el valor actual del flux de caixa o benefici net projectat, el qual ha estat actualitzat a través d'una taxa de descompte.

◦ Valor actual net (VAN): BNA – Inversió

◦ La taxa de descompte (TD) amb la qual es descompta el flux net projectat, és el la taxa de rendiment o rendibilitat mínima, que s'espera guanyar.

◦ Taxa interna de retorn (TIR): La TIR és la taxa de descompte (TD) d'un projecte d'inversió que permet que el BNA sigui igual a la inversió (VAN igual a 0).

Taules del pressupost

Taules disponibles en el projecte a partir de la pàgina 202.

Taules del pressupost

Taules del pressupost

Taules del pressupost

Resum del pressupost

Pressupostos parcials (Central)

Moviment de terres i cimentació 13.003,06€

Estructura 50.154,16€

Maquinària de la central 5.765.000,00€

Maquinària elèctrica 882.000,00€

Transport i estellament de la biomassa 1.000.000,00€

Instal·lació elèctrica 4.300,00€

Asfaltat de la parcel·la 190.914,45€

Pressupost d’execució material (PEM) 8.120.371,67€

Pressupost d’execució per contracta

Permís d’obra i altres despeses financeres (1,5% del PEM) 121.805,56€

Benefici industrial del client contractista (6% del PEM) 487.222,30€

Pressupost total d’obres (8% del PEM) 649.629,73€

Pressupost total 9.379.028,70€

Ratis econòmics

TIR amb una subvenció del 45% inversió: 5.158.465,78€

◦ Despeses (Despeses per mà d’obra,

recol·lecció de biomassa i de materials ) 627.324,29€

◦ Ingressos (REIAL DECRET 661/2007)1.774.410,00€

◦ Beneficis (Ingressos – Despeses)1.147.085,71€

◦ Amortitzacions (Per a un període de 10 anys)515.846,58€

◦ Fluxos de caixa (Beneficis – Amortitzacions)631.239,13€

Càlcul del TIR

7. Conclusions

◦ Projecte amb uns objectius assolibles i amb característiques rendibles.

◦ Creació de noves places de treball.

◦ Estabilitat econòmica a mig termini donat que la electricitat té un valor fix.

◦ Obtenció de la matèria prima garantida.

◦ Cost del procés d’extracció de biomassa molt elevat.

◦ S’establirà un manteniment del Parc Natural.

◦ Molt més neta que la resta de combustibles competents, els combustibles fòssils.

◦ Balanç net en el cicle de CO2.

◦ Projecte rendible amb una subvenció del 45% i un TIR del 3,8% d’interès.