La biomassa com a font energètica en l'edificació

Es molta la informació que es rep cada dia al voltant de la biomassa. Podem dir que la biomassa es un tipus d'energia que esta de moda, no obstant son moltes les preguntes que es fan els possibles usuaris respecte aquest nou sistema d'aprofitament energètic esbossant en aquesta entrada un resum al respecte.

Que es la biomassa?

La definició més genèrica de la biomassa engloba tot el conjunt de la matèria orgànica renovable d’origen orgànic (vegetal o animal), o procedent de la seva transformació natural o artificial i que es pot utilitzar per a finalitats energètiques. Aquesta definició es molt amplia degut a que son molt els origens i productes que s'agrupen sota aquest nou sistema d'aprofitament energètic. 

L'Associació Espanyola de Normalització i Certificació (AENOR), utilitza la definició que es realitza en l'especificació tècnica europea CEN/TS 14588 per a catalogar la biomassa i que diu el següent:

"La biomassa es tot material d'origen biològic, exclòs aquells que han estat englobats en formacions geològiques patint un procés de mineralització".

Aquesta diferenciació es deguda a que el carbó, el gas o el petroli també tenen un origen biològic ja que son restes orgàniques de plantes i animals morts que s'obtenen per processos de mineralització realitzats a traves de milers d'anys amb el que s'han transformat en combustibles. Aquests tipus de combustibles els anomenem combustibles d'origen fóssíl, ja que no poden ser produïts per l'home al seu gust, degut a que l'home només pot actuar com a extractor del material que existeix en el planeta, utilitzant mitjans extractius que requereixen d'un important esforç material i econòmic, mentre que en el cas de la biomassa aquesta es pot conrear i obtenir com a residu de l'activitat humana en qualsevol lloc del planeta i per tant renovar de forma periòdica i utilitzar en les zones pròximes a la seva producció. 

Els combustibles fòssils son finits, mentre que la biomassa es renovable i a mes a més serveix per a reutilitzar i donar una funció o valor a alguns residus o producte secundaris d'altres processos industrials o agrícoles. 

El major inconvenient d'aquesta nova font energètica es que no es substitutiva de les altres sino que es complementaria, ja que si vulguessim utilitzar-la com a única font energètica no hi hauria suficient superfície en el planeta terra per a poder conrear biomassa per a cubrir les nostres necessitats. 

Com s'obté energia de la biomassa?

La biomassa és un combustible i a l'igual que fem amb la energia que obtenim dels carburants d'origen fòssil, la forma d'obtenir energia de la biomassa es cremant-la.

Perquè la biomassa es considera una energia renovable?

En la combustió de la biomassa s'allibera diòxid de carboni (CO2) a l'atmosfera, no obstant es considera que no contribueix a l'augment de l'efecte hivernacle perquè la biomassa absorbeix diòxid de carboni de l'atmosfera durant el seu creixement mitjançant el procés de la fotosíntesi. La fotosíntesi es un procés químic que converteix el diòxid de carboni de l'atmosfera en compostos orgànics, obtenint l'energia de la llum solar. 

Origen de la biomassa?

Quan parlem de biomassa no estem parlant d'un sol material, amb unes característiques molt concretes, si no que estem parlant de diversos materials amb origens i característiques ben diferenciats. A mes a mes la biomassa es en molts casos un dels sistemes que tenim per a reciclar productes o subproductes d'altres activitats industrials i agrícoles.

Els origens més habituals de biomassa son els següents:

• Residus d'aprofitament forestal
• Residus de cultius agrícoles
• Residus de poda de jardins.
• Residus d'industries agroforestals
• Residus d'origen animal o humà.
• Cultius amb finalitat energètica.
• Etc,,,,

Tipus de productes que es consideren biomassa?

A l'igual que passa amb l'origen, els tipus de productes que es comercialitzen com a biomassa son molt diversos i heterogenis.

Residus d'aprofitament forestal

Es considera biomassa d'origen forestal als productes i restes que provenen dels treballs de manteniment i millora de les masses forestals. Els residus d'aprofitament forestal més habitual son:

• Les pinyes dels pins
• L'escorça d'algunes varietats d'arbres
• El fullatge d'alguns arbres. 
• Les restes que provenen de les podes, les tallades i les aclarides.

Residus de cultius agrícoles

En algunes activitats agrícoles es generen uns residus que s'utilitzen com a biomassa. Els residus dels cultius agrícoles més habitual son:

• L'os, les oliasses i la morca obtingut com a residu del procés de l'elaboració de l'oli d'oliva

• La closca i pela de fruits secs com son: l'ametlla, les nous, les avellanes, etc...
• Les branques de les podes dels arbres fruiters.
• La canyota de blat de moro

Residus de la poda de jardins

En l'activitat de la jardineria i especialment en l'activitat dels organismes o entitats d'àmbit municipal que realitzen la poda de l'arbrat de les ciutats es generen una important quantitat de residus. Els residus de la poda de jardins més habitual son:

• El fullatge d'alguns arbres. 
• Les restes que provenen de les podes, les tallades i les aclarides.

Residus d'industries agroforestals

La industria agroforestal i més especificament la industria dedicada a la transformació de la fusta, genera subproductes que també son susceptibles de ser utilitzats energeticament. Els residus de les industries agroforestal més habitual son:

• Les escorces
• Les estelles
• Els costers
• Els encenalls
• El serrin

Algunes industries agroforestals es dediquen en exclusiva o parcialment a l'extracció de llenya del bosc. Son industries o propietats agrícoles que cultiven o exploten  les seves propietats mitjançant la comercialització d'aquest producte. No es poden utilitzar totes les especies forestals. La llenya més habitual es la llenya d'alzina, roure i faig pel seu poder calorífic.

Per la altra banda la industria de la transformació de la fusta ha desenvolupat uns productes específics com el pel.let i la briqueta. 

El pel.let es un cilindre format per partícules molt petites de residus d'aquesta industria, com es el serrin de la fusta, el qual utilitza la lignina com aglomerant, el qual es comprimit a alta pressió i eliminació de la humitat, el qual fa que el pel.let tingui una composició molt densa i dura, aconseguint un gran poder calorífic. 

La briqueta es un aglomerat d'estelles que pot ser fabricat per diversitat de materials compactats procedents de la biomassa de treballs silvícoles, de la industria de transformació de la fusta, dels residus municipals, carbó vegetal o una mescla de tots.

Residus d'origen animal o humà.

En algunes activitats ramaderes es generen uns residus que poden ser utilitzats a través d'un procés de digestió anaeròbica amb el que s'obté biogàs. Els residus d'origen animal o humà més habitual son:

• Els purins dels porcs
• Els  fems
• Els residus dels escorxadors
• Subproductes d'empreses conserveres i de sucs
• Els greixos animals
• Els fangs generats en estacions depuradores d'aigües residuals
• La fracció orgànica dels residus sòlids urbans.
• Residus de les entitats municipals de residus com els olis de fregir 

Cultius amb finalitat energètica.

Dins de l'activitat agrícola hi ha alguns conreus de plantes de creixement ràpid que es poden destinar de forma especifica a obtenir energia. Els tipus de cultius més habitual son:

• El conreus de plantes oleaginoses com la colza, el girasol destinats a obtenir vegetals aptes per ser utilitzats com a carburant en el sector de l'automoció: bioetanol que es un alcohol provinent de la fermentació de cereals, el biodiesel provinent d'olis vegetals, etc...
• La silvicultura d'arbres de creixement ràpid com els que utilitza habitualment la industria paperera com son l'eucaliptus, el pollancre, etc...

Tipus d'instal·lació

Amb biomassa es pot obtenir energia tèrmica i energia elèctrica. L'ús més habitual de la biomassa en el sector de l'edificació es per a obtenir energia tèrmica.

En funció del tipus de producte de biomassa que s'utilitzi quedarà condicionada la instal·lació i en especial:

• La caldera de producció
• L'espai necessari per a l'emmagatzematge de la biomassa. 

Tipus de caldera de producció

Els tipus de calderes de biomassa més habituals son:

• Estufes.
• Calderes

                - Calderes domestiques
                - Calderes mitjanes i grans

• Instal·lacions col.lectives
• Altres generadors de biomassa

Estufes

La estufa és un aparell tancat que produeix calor, generalment en forma d’aire calent, i que l’emet per a calefactar algun local. El combustible a utilitzar depen del tipus de biomassa que s'utilitzi, encara que les més avançades tecnològicament són les que funcionen amb pèl·let.

Calderes 

Calderes domèstiques

La caldera domèstica és la evolució tecnològica de l’estufa. La diferència més important entre una estufa i una caldera de biomassa és el rang de potència i que les calderes no estan habilitades perquè l’usuari pugui gaudir de la visió de la flama de combustió. Entenem per una caldera domestica les calderes amb una potencia < a 70kW.

Caldera de Llenya

Caldera Hoval de Pellet

Calderes mitjanes i grans

En general, totes les especificacions per a les calderes domèstiques són extensibles a les calderes mitjanes o grans; la diferència és la potència i, per tant, el volum de l’edifici al qual poden proporcionar servei. D’altra banda, quan augmentem la potència dels generadors de calor, a partir de 70 kW, hi ha tot un seguit d’obligatorietats tècniques i de qualitat del servei que s’han de considerar en el disseny de la sala de calderes. A més hi ha diferencia de les calderes domestiques, en aquests rangs de potència és obligatori que un facultatiu competent participi en la legalització de projectes i certificats finals propis de la instal·lació.

Instal·lacions col·lectives

Aquestes instal·lacions poden ser xarxes de distribució de calor (calefacció de barri o district heating en terminologia anglosaxona) amb un generador d’energia tèrmica que proporciona servei a diversos edificis o, a una escala més reduïda, pot tractar-se d’una comunitat de propietaris que comparteix un generador de calor. La particularitat radica en la servitud energètica i econòmica del conjunt del sistema, és a dir: d’una banda, hi ha un únic local tècnic generador que té una despesa econòmica a causa del manteniment i del consum de combustible i, d’altra banda, hi ha múltiples usuaris que consumiran aquesta energia. Aquestes instal·lacions habitualment les gestionen empreses de serveis energètics (ESE) i disposen d’un sistema de distribució de l’energia generada i d’un sistema de comptatge, control i facturació individualitzat d’aquesta energia amb l’objectiu de que cada usuari pagui en funció del consum que tingui.

Altres generadors de calor per biomassa

Llars de foc amb aprofitament energètic

Els llars de foc clàssics oberts són un sistema de calefacció poc eficient, perquè no es regula l’entrada d’aire de combustió i no es recupera una gran part de la calor que acaba sortint per la xemeneia en forma de fums. No acostuma a ser habitual que un edifici (normalment un habitatge unifamiliar) només disposi de la llar de foc com a sistema de calefacció, i habitualment són sistemes plantejats en habitatges com un valor afegit que ens permet gaudir de la llar de foc i fer un escalfament pràctic de l’habitatge alhora, produint un estalvi de combustibles fòssils.

Llars de foc amb aprofitament per aire calent

Les llars de foc amb sistema d’aprofitament d’aire calent són elements tancats, normalment amb un comporta transparent que permet gaudir del foc i amb possibilitat d’obertura, que disposen d’un sistema d’aprofitament de l’escalfor generada.

Llars de foc amb aprofitament per aigua calenta

Aquests equips traslladen gran part de la calor que genera la llar de foc a un sistema de bescanvi aire/aigua, cosa que ens permet fer una distribució mitjançant canonades de l’energia produïda als diferents espais a calefactar on hi haurà unitats terminals calefactores per aigua (radiadors). Aquest sistema també ens permet, amb la instal·lació dels equips hidràulics necessaris, la preparació d’ACS. Així, a efectes pràctics, aquestes llars de foc exerceixen de calderes, amb el valor afegit que la flama queda vista a través de la comporta transparent. La seva potència pot ser de fins a 30 kW.

Cuines de llenya

Les cuines de llenya tradicionals amb cos de fosa, habitualment amb forn i, a vegades, amb sistema addicional per a escalfar aigua, també es pot considerar que són productores de calor mitjançant biomassa (En alguns casos també es fa servir com a combustible el carbó). Fins que no va aparèixer el petroli i, més tard, el gas, aquestes cuines eren típiques a la majoria de llars, encara que fos en versions senzilles sense forn.

Emmagatzematge de la biomassa

El lloc destinat a l'emmagatzematge dels biocombustibles sòlids ha d'estar destinat exclusivament per aquest ús, podent esser dins o fora de l'edifici. Els requisits que han de complir estan detallats en el Reglament d'Instal·lacions Tèrmiques en  les Edificis (RITE-2007).
L'elecció el sistema i el volum del magatzem depen de diversos factors, característiques de distribució i subministre de la biomassa, necessitat anual de biomassa, espai disponible per a la caldera i magatzem , etc...
En el cas d'edificis de nova construcció cal:

• Disposar d'un sistema d'emmagatzematge suficient per a cobrir el subministre de dues setmanes de màxim consum per a calderes o conjunt de calderes.
• Disposar d'una sitja o d'un magatzem en una cambra distinta a la sala de calderes y dedicada exclusivament a aquesta finalitat 

Tipus de emmagatzematge

Bàsicament el sistemes d'emmagatzematge poden ser:

• Sitja
• Magatzems

Sitja

Caldera de pel.lets Hargassner i emmagatzematge amb sitja

Magatzems

Caldera d'estella Hargassner i sala d'emmagatzematge

Caldera de pel.lets Hargassner i sala d'emmagatzematge

Caldera de pel.lets Hargassner i sala d'emmagatzematge amb ventilació

La carbonatació del Formigó

Que és la carbonatació del formigó? 

La carbonatació del formigó és un fenomen de reacció química que es produeix en determinats components del formigó, provinents de la hidratació del ciment i que pot perjudicar greument els morters o formigons reforçats amb armadures.

Com es produeix? 

Els formigons es formen a partir de la barreja d'àrids, sorra, ciment i aigua. 

Amb la barreja d'aquests components es produeix la hidratació del ciment, formant-se, entre d'altres, quantitats importants d'hidròxid càlcic Ca (OH) 2, també coneguda com portlandita, que atorga al conjunt un caràcter d'alcalinitat eminentment bàsic que oscil·la entre 12 i 13 , en valors de pH. 

Amb el pas del temps el CO2 de l'atmosfera passa a través dels porus més superficials del morter o formigó, combinant-se amb els compostos químics del morter o del formigó, principalment amb l'hidròxid càlcic, arribant a formar carbonats càlcics que segueixen la coneguda reacció d'adormiment de la calç aèria o d'altres anàlogues característiques i menys importants. 

REACCIÓ CARBONATACIÓ 

Hidròxid càlcic -------- es forma ------- Carbonat càlcic 

Ca (OH) 2 + CO2 ------------------------------ CO3 Ca + H2O 

La transformació progressiva dels hidròxids calcis en carbonats càlcics provoca el descens de l'alcalinitat de caràcter bàsic fins a valors de pH de 8 a 9 o fins i tot de menors, fent que desaparegui la protecció química que suposa el pH bàsic (12-13) i de aquesta manera s'afavoreix l'entrada de l'aigua a través dels porus del morter o formigó, afavorint d'aquesta manera la corrosió de l'armadura sent aquest el problema més per judicial d'aquesta patologia. 

Gràfic núm.1.- Imatge extreta del Manual de diagnosi i intervenció en forjats unidireccionals de formigó i ceràmics, editat pel Col · legi d'Aparelladors, Arquitectes Tècnics i Enginyers d'Edificació de Barcelona. 

Com se sap si el formigó que recobreix l'armadura aquesta carbonatat o no? 

Per comprovar el grau de carbonatació en un formigó que recobreix l'armadura d'un element constructiu s'ha de fer una cala en el formigó fins a deixar l'armadura vista i s'aplica una dissolució de fenolftaleïna a l'1% en alcohol etílic. 

Transcorreguts uns minuts s'observa si el color del formigó ha virat de color o no. 

Si el formigó que recobreix l'armadura es torna de color vermell-morat, vol dir que el formigó no està carbonatat i per tant l'armadura disposa de protecció. 

Per contra si el formigó no canvia de color vol dir que el formigó aquesta carbonatat i per tant el formigó no protegeix suficientment l'armadura, podent presentar corrosions de l'armadura en presència d'humitat.

La auditoria energètica en l'edificació

L'energia representa en l'actualitat una influència important per a tots els sectors d'activitat ja que el seu òptim i racional consum és sinònim de benefici, qualitat de vida i desenvolupament.
La importància de les accions d'estalvi i eficiència energètica al nostre país, es manifesten en la necessitat de reduir la factura energètica, disminuir la dependència energètica de l'exterior i reduir l'emissió de gasos d'efecte hivernacle per tal de complir amb els compromisos adquirits amb la ratificació del protocol de Kyoto.
És per això que el consum eficient de l'energia és avui dia una necessitat real per a qualsevol organització empresarial o institució pública.
Per aconseguir un consum eficient de l'energia en els edificis, cal conèixer les dades de la situació energètica real en què es troba i comparar-la amb les dades d'altres edificis del seu sector. 
Com a punt de partida per a qualsevol actuació dins d'aquest àmbit, és fonamental realitzar una auditoria energètica.

Què és una auditoria? 

Una auditoria energètica és un procés mitjançant el qual s'obté una valoració de l'estat energètic actual i una avaluació tècnica i econòmica de les mesures aplicables per disminuir el consum i costos energètics. 

Les auditories es poden realitzar sobre qualsevol element que consumeixi energia com són: els edificis, el enllumenats públic, els vehicles de transport, etc ... 

Durant anys les auditories energètiques s'han realitzat de forma diferent, segons els sectors, les empreses i els països, motiu pel qual no era possible la comparació dels resultats. 

Actualment hi ha normes generalistes internacionals sobre auditories energètiques tant ISO (família 31 totes les parts) com IEC (família 60027 totes les parts) i normes específiques en àmbits concrets com edificis, indústria, transport. 

A Espanya l'IDAE i les diferents agències de l'Energia de les Comunitats Autonomes han publicat multitud de guies per a la realització d'auditories energètiques de diferents abast, normalment amb alguns nexes en comú. 

Des de l'any 2009 disposem a l'Estat Espanyol de la Norma UNE 216501:2009, per a la realització d'auditories energètiques. Aquesta norma a servit per normalitzar la realització d'aquesta activitat al nostre país. 

La norma UNE 216501: 2009 defineix l'auditoria energètica de la següent manera: 

Procés sistemàtic, independent i documentat per obtenir evidències i la seva avaluació objectiva en una organització o part d'ella amb l'objectiu final de: 

        - Obtenir un coneixement fiable del consum energètic i el seu cost associat 

         -  Identificar i caracteritzar els factors que afecten el consum d'energia 

        - Detectar i avaluar les diferents oportunitats d'estalvi i diversificació d'energia i la seva repercussió en cost energètic i de manteniment, així com altres beneficis i costos associats. 

A finals de l'any 2009, el CEN (Comitè Europeu de Normalització), va formar un grup de treball per desenvolupar una norma comuna per a la Unió Europea sobre auditories energètiques que encara no ha estat aprovada. 

Tipus d'auditories energètiques en l'edificació 

Encara que sempre es parli d'auditoria energètica, hi ha tres tipus bàsics d'intervenció: 

• Diagnòstic energètic 
• Auditoria energètica 
• Auditoria energètica ESE 

Diagnòstic energètic 

El diagnòstic energètic és un estudi previ bàsic. Aquest tipus d'intervenció és el que realitza habitualment el professional energètic amb més experiència de l'empresa, mitjançant una simple inspecció visual i reconeixement a l'edifici, essent en molts casos un treball molt relacionat amb l'àmbit comercial, ja que en aquest estudi previ s'estableix si hi ha possibilitats a l'edifici de millora que facin viable l'encàrrec d'una auditoria energètica, essent l'objectiu principal del diagnòstic previ el de verificar la conveniència o no de fer una auditoria energètica, el seu abast i aprofundiment. 

El diagnòstic es compon de les següents fases: 

• Fer una visita a l'edifici i les seves instal·lacions. 
• Identificar els principals consumidors energètics. 
• Analitzar si s'estan utilitzant les millors tecnologies. 
• Fer una breu avaluació energètica i econòmica basant-se en les factures de compra de l'energia i en la producció. 
• Registre dels principals hàbits d'ús dels diferents usuaris de l'edifici. 
• Detectar si els consums mitjans d'energia i els preus mitjans de compra d'energia es troben en un rang raonable mitjançant una avaluació comparativa (benchmarking). 
• Donar unes primeres recomanacions d'estalvi sense càlculs detallats d'estalvi o inversió. 
• Proposar si cal solucions tècniques que empren energies renovables. 
• Fer un diagnòstic en què es dictamini l'estat energètic del centre i definir si cal fer una auditoria energètica 

Auditoria energètica 

L'auditoria és una anàlisi més profund i complet que un diagnòstic, essent la diferència principal, que en una auditoria energètica es realitza una campanya de presa de mesures mitjançant la instal·lació d'equips de mesurament i diagnosi de l'edifici. En una auditoria energètica també es realitza una valoració econòmica de les mesures de manera més rigorosa que en un diagnòstic, 

L'auditoria energètica es compon de les següents fases: 

• Fer varies visites a l'edifici i les seves instal·lacions. 
• Avaluació dels equips mitjançant la realització d'un inventari detallat dels equips consumidors d'energia. 
• Analitzar si s'estan utilitzant les millors tecnologies. 
• Fer una anàlisi de consums basant-se en les factures de compra de l'energia d'un mínim de 12 mesos. 
• Registre i avaluació dels hàbits d'ús dels diferents usuaris de l'edifici. 
• Realització de mesuraments in situ dels diferents paràmetres d'interès mitjançant equips de mesura. 
• Detectar si els consums mitjans d'energia i els preus mitjans de compra d'energia es troben en un rang raonable mitjançant una avaluació comparativa (benchmarking). 
• Anàlisi de les variacions estacionals en el consum energètic. 
• Establiment del balanç energètic de l'edifici 
• Realització de l'optimització tarifaria del contracte elèctric 
• Donar unes recomanacions d'estalvi amb càlculs detallats d'estalvi o inversió. 
• Proposar mitjançant un estudi detallat les propostes de millora energètica 
• Anàlisi de viabilitat econòmica 
• Proposar solucions tècniques que empren energies renovables. 
• Realitzar propostes de sistemes de tele-gestió i automatització 

Auditoria energètica ESE 

L'auditoria energètica d'Empreses de Servei Energètics -ESE-, és una auditoria energètica que detalla el càlcul de les inversions a realitzar de forma molt mes precisa ja que aquesta empresa és la que s'encarrega de dissenyar i executar les obres de millora, finançant el seu servei amb els estalvis econòmics aconseguits.

Quin és el cost econòmic d'una auditoria energètica?

Les auditories energètiques han d'estar realitzades per auditors energètics especialitzats i certificats professionalment per a realitzar aquesta tasca. A l'empresa OCTAU SL tots els auditors estan certificats per l'Associació Espanyola per a la Qualitat (AEC).
El cost econòmic de l'auditoria energètica varia en funció del tipus d'auditoria que es vol realitzar i del tipus d'edifici,  especialmente degut a la complexitat dels sistemes i el tipus d'instal·lacions que incorpori l'edifici.
En tot cas és convenient saber que més del 90% de les auditories que es realitzen en el sector empresarial aconsegueixen, a mig termini, estalvis energètics (i econòmics) superiors al cost de la mateixa una vegada implementades de forma adequada les millores i accions proposades després de l'estudi.