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INFORME DE LA MISIÓN TÉCNICA A LA CENTRAL DE BIOMASA FORESTAL DE MORTÁGUA (PORTUGAL)

11 y 12 de febrero de 2004

0. INTRODUCCIÓN

A partir de la celebración de las Jornadas Internacionales de Montes y Energías Renovables celebradas en Santiago de Compostela durante el mes de noviembre de 2002, la Asociación Forestal de Galicia, a través del Convenio de Colaboración suscrito con la Consellería de Medio Ambiente y con el apoyo del Instituto Energético de Galicia, está desarrollando un estudio previo que finalizará con la presentación de un proyecto orientado al desarrollo del aprovechamiento energético de biomasa procedente de residuos forestales. Este proyecto integra en su concepción una estrategia organizativa para que en distintas comarcas gallegas los productores forestales puedan abrir un nuevo campo de negocio, siendo a la vez suministradores de la materia prima y socios en la generación de energía.

Uno de los aspectos fundamentales de este estudio es conocer y analizar la

experiencia de otros países y regiones con condiciones o características forestales similares a Galicia y que han alcanzado un alto grado de desarrollo en este sector energético, motivo por el cual un equipo de la AFG formado por Fernando Molina Martínez, Julio Ruiz Cagigal, Daniel Rodríguez Cebreiro y Helena Salgado Paz ha llevado a cabo una visita técnica a la Central de biomasa forestal de Mortágua (Portugal) gestionada por el Centro da Biomassa para a Energía (CBE).

Los objetivos de esta visita técnica fueron conocer las instalaciones y

funcionamiento de la Central de Mortágua, así como los sistemas de explotación y transporte de biomasa forestal en los montes del centro de Portugal. El equipo de la AFG fue recibido por Gil Patrâo, Presidente del CBE y Presidente del Consejo de Administración de la planta de biomasa de Mortágua que mostró mucho interés en colaborar con la AFG en su proyecto europeo de biomasa forestal. El ingeniero Joaquín Paradal, responsable técnico de la central mostró las instalaciones y explicó su funcionamiento. Posteriormente se mantuvo una reunión con D. Filipe Antunes, técnico de la Asociación de Productores Forestales de Mortágua y se visitaron montes de la zona donde se realizaba explotación de biomasa. 1. LOCALIZACIÓN

La Central Termoeléctrica de Mortágua, está situada al este de la Albufera de Barragem, en una comarca de gran importancia forestal al sur de Coimbra, en la zona centro de Portugal. Los montes de Mortágua son principalmente de propiedad privada, repartidos en un gran número de propietarios forestales y dedicados en su gran mayoría a la producción de madera de eucalipto, características que los hacen semejantes a los existentes en algunas áreas forestales de Galicia.

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2. LOS MONTES EN MORTÁGUA El término municipal de Mortágua cuenta con 22.000 ha forestales (80% del

término municipal) con un 85% del territorio cubierto de Eucalipto (principalmente E. globulus, aunque también en zonas más altas hay repoblaciones de E. nitens y E. viminalis). El 15 % restante está ocupado por masas de Pinus pinaster. Las plantaciones de eucalipto son todas regulares, a marcos de 3 x 1.5 m, normalmente en terrazas dadas las pendientes de estos montes. El turno que se aplica es de 10-15 años, con crecimientos medios de 15-20 m3/ha y año.

La propiedad forestal es principalmente particular, dominando el minifundio, con

propiedades de aproximadamente 1 ó 2 ha, aunque también existen algunas propiedades grandes (80 ha, 1000 ha) que normalmente se encuentran en alquiler con empresas papeleras.

Esta área forestal se encuentra muy vinculada a la industria pastera-papelera de

eucalipto (SOPORCEL y otros) y sus montes suministran madera a 3 papeleras portuguesas además de exportar parte de su producción a España (Zaragoza, País Vasco).

El riesgo de incendio forestal se encuentra bastante controlado existiendo un

Plan de Prevención de Incendios efectivo y una buena red de pistas forestales. Esto unido a la abundancia de biomasa forestal hizo de esta región la más adecuada para la instalación esta central de biomasa. Mortágua es una comarca que genera grandes cantidades de biomasa forestal, suficientes para abastecer a la Central termoeléctrica, pero hay que resaltar que, según Joaquín Paradal, las zonas limítrofes también son muy productivas y podrían suministrar la cantidad de restos forestales suficientes para hacer funcionar otras tres centrales de biomasa de las mismas características que la instalada en Mortágua.

2.1. ASOCIACIÓN DE PRODUCTORES FORESTALES DE MORTÁGUA La Asociación de Productores Forestales de Mortágua (APFM) es una asociación

de propietarios forestales privados con sede en Avd. Dr. Jose Assis dos Santos, 3450-123, Mortágua, con aproximadamente 150 socios.

Objetivos de la APFM:

- Representar a sus asociados ante la Administración Central, Regional y Local y ante instituciones forestales nacionales y comunitarias.

- Proporcionarles información, asesoramiento y asistencia técnica. - Mejorar la producción forestal del término municipal tanto en cantidad como en

calidad. - Apoyar la investigación forestal y desenvolver el asociativismo agro-forestal a

nivel local Servicios y actividades:

- Elaboración de proyectos forestales - Trabajos topográficos - Cubicación de madera en pié - Análisis de suelos - Apoyo técnico para la gestión de las propiedades de sus socios - Información sobre precios de madera y otros productos de interés para el

sector. - Publicación de un boletín informativo para sus socios - Prevención de incendios forestales

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Cooperativa Forestal del Planalto Serrana:

Esta asociación de propietarios forestales ha creado la Cooperativa Forestal del Planalto Serrana mediante la que llevan a cabo la explotación y venta de madera de los montes de la comarca.

Esta cooperativa no tiene en propiedad maquinaria forestal pesada, por lo que

ha alquilado 4 máquinas forestales (autocargadores, procesadoras…) que utilizan para el aprovechamiento de la madera y para la extracción de la biomasa forestal resultante de cortas finales y tratamientos selvícolas. No utilizan maquinaria especializada para el aprovechamiento de biomasa forestal. También disponen de una carroceta empleada para la lucha contra incendios forestales prestada por el Ayuntamiento de Mortágua que utilizan para la supervisión de los trabajos en el monte. Disponen de dos cuadrillas, una para la selección de varas de eucalipto y otra para el descortezado de madera a demás de un técnico supervisor.

Esta Cooperativa, a demás de explotar la madera de sus socios, compra madera

a otros propietarios forestales para luego venderla a la Central de biomasa o a las industrias papeleras.

3. TIPO DE BIOMASA QUE GENERAN ESTOS MONTES

La mayor parte de los residuos generados en los montes de esta región del centro de Portugal proceden de cortas a hecho de eucalipto (raberones, ramas gruesas, delgadas, hojas, corteza…) y de varas de eucalipto procedentes de selección de brotes de diámetro no superior a 6-7cm de diámetro. También se generan, aunque en menor proporción, residuos forestales de pino.

3.1. APROVECHAMIENTO DE LA BIOMASA Sistemas de explotación:

Foto 1: restos de eucalipto tras la corta

Residuo de cortas: para la extracción de los residuos resultantes de cortas finales se emplea la misma maquinaria de saca de la madera (autocargadores, tractores agrícolas adaptados con pluma y remolque) que se ocupan de recoger el residuo, cargarlo y transportarlo hasta cargadero de camión. Si la red de pistas es buena, el camión de transporte llega hasta la parcela de corta. El sistema óptimo consiste en cargar el residuo (p.ej. con

autocargador) y trasvasarlo directamente al camión. Al estar las plantaciones de eucalipto alineadas (normalmente por curvas de nivel, terrazas), el residuo suele quedar más o menos acordonado en la superficie de la parcela, entre las calles de acopio de madera.

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Foto 2: recogida con autocargador de restos de eucalipto dispersos en el monte

Foto 3: carga en camión a pie de pista de los restos recogidos con el autocargador

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Foto 4: varas de eucalipto apiladas a mano perpendiculares a la pista

Brotes de eucalipto: la selección de brotes de eucalipto en monte bajo se realiza normalmente con motosierra a los 3 años o más de edad.

Si el monte tiene una pendiente elevada y está aterrazado, la saca de los brotes se realiza manualmente hasta la pista forestal y se amontonan en sentido perpendicular a la pista para facilitar su carga utilizando un tractor

o un autocargador. Corteza: lo normal es descortezar en monte con máquinas procesadoras y, en menor medida de forma manual. La corteza se suele apilar a pie de pista.

Transporte de la biomasa: El transporte se realiza en camiones normales de 3 y 4 ejes, con una carga

media de 12-13 t de biomasa. En algunos casos se utilizan contenedores especiales. Cuando se trata de residuo forestal de corta, cargado en camión normal de madera, se hace necesario conformar la carga (cortar o retirar las ramas o varas salientes de la caja) y cubrir con red la carga si el camión tiene que salir a la carretera. Lo normal es que el transporte de biomasa del monte a la central se realice por pistas forestales, por lo que el camión no necesita cubrir la carga y lo único que debe hacer es cortar con una motosierra las ramas que sobresalgan, lo que reduce los costes de transporte.

Foto 5: restos de eucalipto sobresaliendo de la caja camión

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3.2. RENDIMIENTOS Y COSTES

Rendimientos:

� Corta brotes de eucalipto con motosierra y apilado en monte: 2’5 t/jornal. � Saca de restos de corta en autocargador y carga directa del autocargador al

camión a pie de pista: 9-14 t/h. Costes de explotación y transporte: � Explotación manual de brotes de eucalipto: - Coste de corta y apilado en monte: 14-16 €/t. - Precio jornal: 35-40€ / jornal � Explotación de restos de corta con autocargador: - Coste de autocargador: 40-50 €/h. - Coste de saca con autocargador y carga directa del autocargador al camión

a pie de pista: 4-6 €/t. � Transporte: - Capacidad media de camión: 9-14 t de biomasa. - Coste de camión: 30€/h. - Coste de transporte hasta la central (radio de 50km incluyendo km en

monte y esperas): 6-10 €/t. Coste de la biomasa puesta en la Central: � Procedente de brotes de eucalipto con explotación manual: 22-29 €/t. � Procedente de restos de corta explotados con autocargador: 10-16 €/t.

Conclusión:

Si la explotación se realiza mecanizadamente con autocargador, con los restos

acordonados, en una parcela con poca pendiente, con un operario hábil y rápido, descargando directamente a la caja del camión, resulta rentable el precio que paga la central obteniendo de 2 a 8 € de beneficio por tonelada.

Nota: La cooperativa de la Asociación de Productores Forestales de Mortágua, paga al propietario 0,50 € más por m3 en pie de madera de eucalipto si les permite retirar el residuo forestal después de la corta. 4. CENTRAL DE TRANSFORMACIÓN

Mortágua fue elegida como emplazamiento para la

central de biomasa forestal por ser una zona situada en el centro del país, con grandes recursos forestales que producen al año alrededor de 480.000 t/año de residuos forestales (el 80% de su economía se basa en el sector forestal), por disponer de un buen plan de prevención de incendios forestales y por ser la zona de trabajo de varias industrias madereras.

4.1. MODELO DE EMPRESA La Planta de biomasa de Mortágua es propiedad

de la empresa semipública Electricidade de Portugal,

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S.A. (EDP), que vierte toda la electricidad que genera a la Red Eléctrica Nacional (REN). El responsable del proyecto de la planta de biomasa fue el Centro da Biomassa para a Energía (CBE). El responsable del funcionamiento y el mantenimiento de la Central es SEFLOR, empresa creada por la EDP expresamente para este fin.

Inversión inicial: La Central de biomasa forestal de Mortágua abrió sus instalaciones en agosto del

año 1999, con una inversión inicial de 25 millones de euros. Subvenciones o ayudas públicas: Esta inversión contó con el apoyo del Gobierno Portugués y de la Comunidad

Europea a través del Programa ALTENER. El Ministerio de Administración Interna concedió una ayuda destinada a sufragar parte de los costes de aprovechamiento de los residuos forestales.

Personal: La Central tiene en plantilla a 31 trabajadores, entre los que se encuentran 4

técnicos que controlan y supervisan el buen funcionamiento de la central. La Central permanece en funcionamiento 24 horas al día por lo que hay turnos de personal.

Beneficios: Hasta el momento no se han obtenido beneficios. La Central ha sufrido 4

grandes reformas desde su apertura con el fin de aumentar su rendimiento, que era bastante bajo debido a que su diseño inicial no era el más adecuado para las características del combustible utilizado en el proceso de combustión.

4.2. COMBUSTIBLE Los residuos forestales que llegan a la central proceden en un 72% de restos

forestales procedentes de cortas finales y tratamientos selvícolas y un 27% de residuos de industrias de 1ª transformación. Su objetivo a corto plazo es llegar a consumir un 80% de residuos forestales. La biomasa utilizada como combustible está formada por:

• Residuos forestales astillados. • Residuos forestales no astillados. • Residuo industrial de corteza de pino. • Residuo de corteza de eucalipto. • Residuo industrial fino de astilla. • Troncos (varas) de eucalipto / pino hasta 6-7 cm. Debido a los grandes incendios del verano de 2003 también admiten madera

quemada.

Foto 7: biomasa apilada en el parque Recepción de la biomasa: La biomasa forestal llega tanto en estado bruto como en forma de astilla pero en ningún caso compactada en pacas o fardos, no obstante se han realizado pruebas con una máquina empacadora llegando a la conclusión de que este sistema sólo es rentable para el transporte de biomasa a

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larga distancia. La biomasa llegada a la central se pesa y se mide su grado de humedad, que no debe superar el 40-55%. Esta medida se obtiene pesando una muestra de biomasa antes y después de ser introducida en un microondas durante 10 minutos. En caso de que el grado de humedad sea elevado, el diámetro de la madera supere los 7cm de diámetro o el porcentaje de material inerte sea mayor del 3%, la carga de biomasa no será admitida en la central. En el caso de los residuos industriales no se admite la presencia de productos contaminantes.

Precios de la biomasa en planta: El precio medio de la biomasa una vez llegada a la planta es de 18-20 €/t,

aunque éste varía según el tipo de residuo y su grado de humedad. Para los grandes suministradores los precios varían según contrato.

Radio de abastecimiento: El radio de abastecimiento depende del tipo de residuo. La central de biomasa se

abastece de restos forestales sin astillar en un radio de 50km, pero esta distancia aumenta si se trata de residuos ya astillados, alcanzando un radio de abastecimiento de hasta 100-120km.

Sistemas y contratos de suministro de biomasa: El abastecimiento de la central de biomasa se realiza principalmente por medio

de contratos anuales y renovables automáticamente con propietarios forestales o industrias de la zona. Los contratos a más largo plazo se firman con grandes suministradores de biomasa. Actualmente la central tiene firmado un contrato de este tipo con un suministrador que la provee con 22.000 t/año de biomasa forestal astillada, y esperan que en el 2005 les suministre el 30% de sus necesidades de combustible.

4.3. ALMACENAMIENTO Y ALIMENTACIÓN DE COMUSTIBLE.

Parque de recepción de biomasa: La planta consta de una zona de recepción de biomasa de aproximadamente 3

ha con una capacidad de 55.000 m3, con una báscula y una oficina de control en la entrada y una explanada donde se clasifican los residuos forestales según el tipo de material. Existe una zona cubierta equipada con una astilladora fija y otra móvil, inicialmente adquirida para su uso en parques periféricos que actualmente no tienen interés para la planta. Debido a la cercanía de las zonas de suministro no resulta rentable astillar en monte, pero se van a realizar pruebas con astilladora móvil en zonas más alejadas de la Central.

Foto 8: astillado de biomasa Foto 9: mezcla de residuos astillados

Los restos forestales

llegados al parque se astillan y se mezclan con otros

residuos forestales

ya astillados mediante una pala, que también transporta la mezcla hasta la zona de alimentación de la caldera.

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Es necesario tener un buen sistema de vigilancia, prevención y extinción de incendios ya que se han producido fenómenos de ignición espontánea de las grandes pilas.

Sistema de alimentación: Los residuos forestales llegados a la Central se introducen en el sistema de

alimentación de la caldera una vez astillados.

Fotos 10 y 11: transporte de astillas hasta la caldera

Consumo de biomasa:

Foto 12: tolva de alimentación

La central consume aproximadamente 8,7 t de biomasa cada hora, y posee una reserva estratégica de 900-1000 t de biomasa para abastecer de combustible a la caldera durante tres días en caso de escasez de recursos.

Mediante una garra mecánica se extrae la biomasa del foso de descarga en la tolva de alimentación situada en el extremo frontal de la caldera.

El gas natural se utiliza como combustible de arranque y de regulación y supone

menos del 5% del total.

4.4. CALDERA Y SISTEMA DE TRATAMIENTOS DE GASES. Una vez en la caldera el combustible parcialmente quemado completa su

combustión gracias a una rejilla vibratoria situada en el fondo de la caldera, con cierto grado de inclinación y refrigerada por agua. Aunque la caldera fue diseñada para quemar residuos con un PCI inferior a 13.800 kj/kg (30% de humedad), consumiendo a plena carga 8,7t/h de biomasa forestal, puede trabajar en condiciones normales con combustibles con PCI entre 9610 y 16.969 kj/kg sin necesidad de un secado previo de la biomasa forestal.

Dispone de un dispositivo de extracción de cenizas del fondo de la caldera y

transporte de las mismas, vía húmeda, hasta unos contenedores situados en una zona que permite el acceso de un vehículo para su transporte.

Foto 13: transporte de cenizas Foto 14: contenedor de cenizas

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Utilización de las cenizas: Las cenizas resultantes de la primera quema de la biomasa forestal se vuelven a

introducir en la caldera. Los residuos de la segunda quema se almacenan en contenedores para usarlos posteriormente como abono agrícola o forestal o para usarlos como componentes de adobes, cementos, ladrillos… incluso se está estudiando su utilización en caminos o vías forestales.

Tratamiento de gases: La caldera dispone de un control de la combustión para que la emisión de gases

contaminantes como CO y NOx sea mínima, reciclando el 20% de los gases de combustión. También está preparada para utilizar gas natural como combustible de arranque y regulación. Se emplea una tecnología de ciclo de vapor de 42 bar a 420ºC para una producción de 40 t/h.

La planta de biomasa posee un filtro electrostático con un elevado rendimiento,

superior al 96%, cuya función es la de tratar los gases emitidos en el proceso de combustión de la biomasa antes de expulsarlos por la chimenea.

Los valores de emisión garantizados son:

Foto 15: filtro electrostático

4.5. TURBINA DE VAPOR El vapor procedente de la combustión es conducido hasta una turbina de vapor

de condensación que mueve el generador para la producción de energía eléctrica. Esta turbina tiene dos salidas de vapor y está directamente acoplada al

alternador de tipo síncrono, trifásico, refrigerado por agua y con un sistema de excitación brushless.

4.6. USO Y PRECIO DE LA ENERGÍA La energía eléctrica generada eleva su tensión de 6 a 60 KW tras pasar por el

transformador, de donde es vertida a la red eléctrica nacional. En Portugal el precio de la energía procedente de la biomasa es de 0,067 €/KW

mientras en España es de 0,061 €/KW. 4.7. SISTEMA DE REFRIGERACIÓN Actualmente la Central de Mortágua emplea un sistema de refrigeración cerrado

con una torre de refrigeración, lo que les permitió reducir considerablemente la cantidad de agua extraída de la Albufera de Barragem minimizando así el impacto térmico asociado.

Valores de emisión

Valores límite de aplicación general

partículas 100 300 SO2 300 2700 NOx 340 1500 CO 200 1000

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4.8. PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS

- Potencia instalada: - Tensión de emisión: - Energía emitida: - Consumo de biomasa anual: - Consumo (plena carga): - PCI: - Disponibilidad: - Capacidad del parque: - Caudal de vapor: - Presión de vapor: - Temperatura de vapor:

9 MW 60 KW 43 GWh/año (70% de sus posibilidades) 190.000 t/año 8,7 t/h 13.800 Kj/Kg 7.800h 55.000 m3 40 t/h 42 bar 420ºC

Santiago de Compostela, 4 de marzo de 2004 Helena Salgado Colaboradores: Julio Ruiz y Fernando Molina