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LA DIRECTIVA SOBRE LIMITACION DE LAS EMISIONES A LA ATMÓSFERA DE DETERMINADOS AGENTES CONTAMINANTES PROCEDENTES DE LAS

INSTALACIONES DE COMBUSTIÓN MEDIANAS (1-50MW) (Directiva ICM)

La Directiva ICM y los biocombustibles sólidos. Tecnologías.

Madrid, 28 de Mayo de 2015

¿Qué hacemos?

OrujilloUso industrial / eléctrico- Pulverulento- Cenizas 10 %- Humedad 10 – 20 %- Cloro 0,40 %

Cada biomasa tiene su uso apropiado

Normalización y certificación de combustibles

- Cloro 0,40 %

Hueso almazaraUso doméstico / industrial - Granulometría 2 - 6 mm.- Cenizas 1%- Humedad 10 – 20 %

(secado?)- Cloro 0,03 %


Valorización de la biomasa

Peletizado

Briquetado

Astillado

Cribado y Tamizado

Secado

Directiva pieza de legislación que impone obligaciones que todos los Estados miembros deben cumplir. Los Estados miembros de la UE deben transponer las Directivas en su marco legislativo interno, pero son libres de determinar la forma y los métodos.

Norma / estándar documentos de especificaciones técnicas destinado a ser utilizado como regla, directriz o definición. Se trata de un documento consensuado para acometer algo de forma repetible. Dichas especificaciones

¿Directiva? ¿Norma / estandar?


consensuado para acometer algo de forma repetible. Dichas especificaciones se conocen como "normas armonizadas”.

Certificación Los esquemas de certificación generalmente gestionados por terceros independientes con el objetivo de informar a los clientes de una característica específica de un producto , por ejemplo, la calidad , el origen , la protección del medio ambiente, etc. A menudo se basan en las normas aprobadas a nivel internacional, europeo o de los Estados miembros, y exigen el cumplimiento de una serie de criterios claros y medibles como la composición y el funcionamiento de un producto o servicio a ser certificados

Normas internacionales : promulgadas por una organización internacional de normalización como la Organización Internacional de Normalización (ISO ) y la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC) , se reconocen tanto a nivel internacional y de la UE (esto incluye a las normas internacionales que han sido adoptados por las normas europeas organismos , por ejemplo, " EN ISO " o "EN IEC “).

Normas europeas: denotados por el prefijo "EN" , son adoptadas por el Comité


Normas europeas: denotados por el prefijo "EN" , son adoptadas por el Comité Europeo de Normalización (CEN), el Comité Europeo de Normalización Electrotécnica (CENELEC) o el Instituto Europeo de Normas de Telecomunicaciones (ETSI ) .

Normas a nivel Estado: estándares específicos desarrollados o adaptados por los Estados miembros sobre la base de normas internacionales. El prefijo es único para cada país : NF (Francia ); DIN ( Alemania ) ; BS (Reino Unido); UNE (España)

Para el rendimiento de la caldera es esencial que la

Estandarización o normalización

Certificación

Clasifica las calidades de una biomasa y establece límites físico-

químicos

Un conjunto de entidades independientes auditan a los

productores para verificar que fabrican con esta calidad

constantemente


Para el rendimiento de la caldera es esencial que la biomasa tenga una calidad determinada y sobretodo

que sea CONSTANTE

El subcomité 1 del AEN/CTN 164 (comité nacional de

normalización de Biocombustibles Sólidos) que coordina CIEMAT y en el que

participan entre otros AVEBIOM, IDAE, AENOR, ha

elaborado


elaboradoen estos últimos meses las

normas para:• Hueso de aceituna

• Cáscaras de frutos secos

posteriormente llevarán a norma europea / ISO.


• Pellets de madera EN-14961-2 � ISO-17225-2

• Pellets de madera EN-14961-2 � ISO-17225-2• Astillas de madera EN-14961-4 � ISO-17225-4• Hueso de aceituna en fase de aprobación CTN164• Cáscara de piñón en fase de aprobación CTN164• Cáscara de almendra en fase de aprobación CTN164• Cáscara de piña o piñote en fase de aprobación CTN164• Cáscara de avellana en fase de aprobación CTN164• Mezcla de varias de las anteriores

(productor debe especificar el %)

Evolución empresas certificadas ENplus en España

Sistemas de Calidad. Sistema ENplus

2010 2011 2012 2013 2014 2015 (estimación)

Productores 0 4 8 15 18 30

Distribuidores 0 0 0 6 10 18

Empresas Certificadas 0 4 8 21 28 48

Mapa Biocombustibles sólidos Península Ibérica

Publicación en la web de AVEBIOM del Índice de Precios de Biomasa (IPB) en España. http://www.avebiom.org/es/indice-precios-pellet

Índice de Precios de Biocombustibles

Desde enero de 2014, se ha publicado trimestralmente el Índice de Precio de Pellet Doméstico para 3 formatos (saco, pallet y a granel)

Desde octubre de 2014, se han empezado a publicar:

- Índice de Precio de Astilla térmica en formato a granel

- Índice de Precio de Hueso de Aceituna para uso doméstico en 3 formatos (saco, pallet y a granel)

Índice de Precios de Biocombustibles

EN-14961-2 ISO 17225 -2 UNE Hueso Aceituna UNE Almendra y Avell.

A1 A2 B A1 A2 B A1 A2 B A1 A2 B

Humedad (% B.H.) < 10 < 10 < 12 < 16 < 12 < 16

Ceniza (% B.S.) < 0.7 < 1.5 < 3.0 < 0.7 < 1.2 < 2.0 < 0.7 < 1.0 < 1.5 < 0.7 < 1.5 < 2.0

Nitrógeno (% B.S.) < 0.3 < 0.5 < 1.0 < 0.3 < 0.5 < 1.0 < 0.3 < 0.4 < 0.6 < 0.4 < 0.6 < 0.8

Comparativa entre varios biocombustibles normalizados


Azufre (% B.S.) < 0.03 < 0.04 < 0.04 < 0.5 < 0.3 < 0.4 < 0.5 < 0.03 < 0.4

Cloro (% B.S.) < 0.02 < 0.03 < 0.02 < 0.03 < 0.03 < 0.04 < 0.05 < 0.02 < 0.03

Durabilidad M (% B.H.) > 97.5 > 96.5 > 97.5 > 96.5 - - - - - -

Finos (% B.H.)

< 1 (< 3,5 mm.) < 1 (< 3,5 mm.) < 1 (< 1 mm.) < 3 (< 1 mm.) < 1 (< 1 mm.) < 3 (< 1 mm.)

- - < 15 (< 2 mm.) < 25 (< 2 mm.) < 2 (< 2 mm.) < 4 (< 2 mm.)

- - < 8 (100% pasa por 16 mm.) < 16 (100% pasa por 31,5 mm.)

• Calderas con tecnologías avanzadas con funciones automatizadas

• Control y mantenimiento sencillo. Ej. encender calderas con SMS

• Rendimientos energéticos altos entre 75 y el 95% de eficiencia

• Combustibles Estandarizados (pellets) o en proceso (huesos, etc.)

Tecnología biomasa actual

• Combustibles Estandarizados (pellets) o en proceso (huesos, etc.)

FACTORES QUE INCIDEN EN LAS EMISIONES DE LA COMBUST IÓN EN GENERAL Y DE LA BIOMASA EN PARTICULAR

Emisiones en la combustión de biomasa

CALIDAD DEL BIOCOMBUSTIBLE

NIVEL TECNOLÓGICO DEL EQUIPO PRINCIPAL

DISEÑO Y EJECUCIÓN DE LA INSTALACIÓN

REGULACIÓN Y MANTENIMIENTO DE EQUIPOS

PARÁMETROS DEL COMBUSTIBLE CON REPERCUSIÓN EN LAS EMISIONES CONTAMINANTES

• Cloro

• Nitrógeno

• Humedad

• Durabilidad: (pélets)

QUIMICOS FÍSICOS


• Azufre

• Cenizas: cantidad, composición y fusibilidad

(elementos alcalinos, sílice etc)

• Contenido en grasa: (hueso, cáscaras)

• Trazas de metales pesados: As (Arsénico), Cd (Cadmio), Cr (Cromo), Cu

(Cobre), Pb (Plomo), Hg (Mercurio), Ni (Níquel),

Zn (Cinc)

• Densidad

• Contenido en finos

350

400

450

HumedadCombustión en estufa de pellets de alimentación superior Incremento porcentual de las emisiones de CO con respecto a pellets ENplus con un 10% de humedadHueso con un 0,1% de grasa


0

50

100

150

200

250

300

0 5 10 15 20 25 30 35

Humedad (% b.h.)

Incr

emen

to C

O (

%)

presencia de agua superficia l

degradación biológica

Fuente: CEDER-CIEMAT. Proyecto BIOMASUD


a) Caldera de leña simple de alimentación manual

b) Caldera de leña tiro invertidoc) Caldera automática anterior a 1990d) Caldera automática con tecnología de

combustión mejorada desde 1995

a) Estufa de péletsb) Caldera de leña de tiro inferiorc) Caldera de astillas de alimentación horizontal

MONOXIDO DE CARBONO

Fuente Nussbaumer, 1989

CAUSAS DE ELEVADAS EMISIONES DE CO SOLUCIONES

Mala mezcla aire-combustible Aplicar la regla T3 (Tiempo, Temperatura y Turbulencia)

Falta de oxígeno disponible Exceso de aire adecuado (Sonda lambda)

Tª de combustión demasiado baja

Tiempo de residencia demasiado bajo


Fuente Nussbaumer, 1989Fuente Wopienka, 2007

CAUSAS SOLUCIONES: Medidas primarias

Contenido elevado en N Utilizar combustibles con bajo contenido en N

Tª de combustión demasiado alta Fraccionamiento del aire de combustión en primario y secundario "air staging"

Mala dosificación de aireRecirculación de gases de escape a la zona de combustión primaria (reducción de Tª)

SOLUCIONES: Medidas secundarias (en grandes equipos de combustión)

SNCR: selective non catalytic reduction

SCR: selective catalytic reduction

Emisiones en la combustión de biomasaPARTÍCULAS

CAUSAS SOLUCIONES: Medidas primariasContenido en finos elevado en el combustible Bajo contenido en finos en el combustibleHumedad elevada del combustible Baja humedad en el combustible

Exceso o defecto de aireExceso de aire bajo en el lecho de brasas (0,2 - 0,4)

Mal diseño de la cámara de combustión Exceso global de aire bajo (1,3 -1,6)

Buena separación de aire primario y secundarioDimensión de la cámara de combustión adecuada a la dimensión del quemadorTemperatura suficientemente alta en la zona Temperatura suficientemente alta en la zona de combustión primaria

SOLUCIONES: Medidas secundarias

Tamaño partícula

(µm)Eficacia

(%) Ventajas InconvenientesCámaras de expansión decantación >50 <50 bajo coste poca eficaciaCiclones >5 <80 bajo coste poca eficacia

Multiciclones >5 <90

medio coste, poca pérdida de carga

eficacia media

Precipitadores electrostáticos (ESPs) <1 >95medio coste, poca pérdida de carga

problemas con partículas orgánicas

Filtros de mangas <1 >99 alta eficacia

elevada pérdida de carga, alto coste, sensibles a alta Tª, coste elevado

Scrubbers >3 <80separación de ácidos (HCl, SO2)

eficacia media, coste elevado

Condensación de gases >4 <81

mejor aprovechamiento térmico eficacia baja

Incidencia de las condiciones de operación: partículas

Number size distribution of particles from wood stoves under different operation conditions monitoredin the size range from 20 nm to 10 μm by Scanning Mobility Particle Sizer (SMPS) andOptical Particle Counter (OPC). Mass concentrations measured with gravimetric method accordingto VDI and indicating only solid particles without condensables at 13 Vol.-% O2 [Klippel & Nussbaumer2007 b].

Fuente Nussbaumer, 2010

EN-PLUS, A1 pellets

Olive stones

Chopped pine cone

Almond shells

Pine nut shells

O2 (%) d.b. 7,5 9,4 9,2 7,2 7,9 CO (mg/Nm3) d.b. (1) 393 994 496 3077 57

TOC (mg/Nm3) d.b. (1) (3) 1,6 7,7 1,1 32 0,12 NOx (mg/Nm3) d.b. (1) (2) 128 263 286 258 329

SO2 (mg/Nm3) d.b. (1) 11 20 17 23 9,3 HCl (mg/Nm3) d.b. (1) 0,32 0,49 0,29 0,38 0,25

Resultados de pruebas de combustión

Emisiones biomasa

Fuente: CEDER-CIEMAT

HCl (mg/Nm3) d.b. (1) 0,32 0,49 0,29 0,38 0,25 Particles (mg/Nm3) d.b.(1) (4) 32 131 221 393 45

Combustion air excess (%) (5) 55 80 77 52 60

d.b.: dry basis. (1): referred to 10% v. O2. (2)

: NO + NO2, shown as NO2. (3)

: shown as C. (4)

: mean value of the 4 filters gathered during the stationary period. (5)

with regard to stoichiometric combustion air.

European standard EN 303-5 (class 3):CO: 3000 mg/Nm3 (O2,reference: 10% v.).TOC: 100 mg/ Nm3 (O2,reference: 10% v.).Particles: 150 mg/ Nm3 (O2,reference: 10% v.).

Rendimiento y emisiones medias indicativas de calderas de biomasa del sector doméstico de tecnologías mas avanzadas en

comparación con las de gasóleo y gas natural

Emisiones biomasa

(1) respecto a PCI(2) No incluye producción ni transporte. (3) Inventario nacional de emisiones. Factores de emisión (Anexo 8)

Fuente: CEDER-CIEMAT

• Establece límites de emisión para las plantas existentes y las de nueva construcción

• Las plantas existentes deben cumplir con los requerimientos:

Directiva MIC para biocombustibles sólidos

requerimientos:– 1-5 MW: a partir 2030

– >5 MW: a partir 2025

• Las plantas nuevas deben cumplir 1 después de la trasposición de la directiva

Límites plantas existentes 1-5 MW


Valores medidos en mg/Nm3 at 6% O2

(4) El valor no se aplica en el caso de instalaciones que quemen exclusivamente biomasa sólida leñosa. (4 bis) 300 mg/Nm3 en el caso de instalaciones que quemen paja. (6) Hasta el 1/1/2035, 100 mg/Nm3.

Límites para plantas existentes > 5MW


(10) El valor no se aplica en caso de instalaciones que quemen exclusivamente biomasa sólida leñosa. (10 bis) 300 mg/Nm3 en el caso de instalaciones que quemen paja. (13) 50 mg/Nm3 en el caso de instalaciones con una potencia térmica nominal total de entre 5 y 20 MW.


Límites para plantas nuevas 1 - 5MW

(1) El valor no se aplica en el caso de instalaciones que quemen exclusivamente biomasa sólida leñosa […].


Límites para plantas nuevas >5MW

(8) El valor no se aplica en el caso de instalaciones que quemen exclusivamente biomasa sólida leñosa […]. (11) 30 mg/Nm3 en el caso de […] instalaciones con una potencia térmica nominal total de entre 5 y 20 MW.

Conclusiones Directiva MIC y biomasa

• Los límites inicialmente propuestos amenazaban el sector • Gracias al lobby de las asociaciones sectoriales y otras

entidades se han „suavizado“ las propuestas iniciales mucho más estrictas (PM 10 mg para las plantas nuevas) y en un plazo más estrictas (PM 10 mg para las plantas nuevas) y en un plazo mucho menor

• Tecnicamente se pueden cumplir todos los límites pero donde es más complicado es en la franja entre 1 – 2MW porque encarece (filtros de mangas, electrofiltros, etc.) y compromete la rentabilidad de los proyectos

GRACIAS POR SU ATENCIÓN

Pablo Rodero [email protected] Teléfono 983 113 70

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