Quema de granos
Como combustión de granos se refiere al uso del maíz como combustible con el propósito de generar energía.
Distinguir entre la combustión de los llamados Ausputz- o minoritarios limitados y Verwurfgetreides que o no como cultivos alimentarios o forrajeros y la quema utilizable para este propósito como un cultivo energético de cereales. Mientras que el primero está permitido como combustible estándar en ciertas áreas de aplicación con la ordenanza modificada sobre sistemas de combustión pequeños y medianos (1º BImSchV) que entrará en vigor el 01/2010 , el segundo no se practica actualmente en Alemania.
Debido a problemas legales y técnicos, así como a preocupaciones éticas , la quema de granos actualmente solo se practica de manera limitada en los países de habla alemana.
antecedentes
A mediados del decenio de 1990, los precios de los cereales en el mercado mundial se situaban entre 60 y 80 euros por tonelada y, por tanto, en algunos casos por debajo de los costes de producción en Europa. Al mismo tiempo, los precios del petróleo y del gas natural eran tan altos que la producción de cereales para incineración resultó ser más económica que para la producción de alimentos. En esta situación, algunos agricultores comenzaron a quemar granos en sistemas de calentamiento de pellets .
La siguiente fórmula se dio como ejemplo (en 2005):
“Vender a los molinos harineros solo genera una ganancia de un centavo por kilogramo de grano. [...] A un precio de combustible para calefacción de 45 centavos por litro de combustible para calefacción, el precio equivalente del grano - 2,5 kilogramos de grano reemplazando un litro de aceite para calefacción - sería de 18 centavos por kilogramo, y las ganancias serían de 9 centavos por kilogramo ".
Un cultivo de grano inicialmente previsto para uso puramente energético no pudo establecerse, sin embargo, actualmente todos los usos están dirigidos a la combustión del yeso de grano . El factor decisivo fue el aumento de los precios de los cereales en el mercado mundial, lo que a su vez hizo que la combustión fuera antieconómica, pero también ética.
La principal ventaja del grano como combustible sobre muchos otros combustibles biogénicos es la infraestructura que ya existe para su producción y procesamiento. El conocimiento existente de su cultivo y la variedad de especies y variedades, que se adaptan a los más diversos requerimientos edáficos y climáticos, resultan ventajosos sobre numerosas plantas que no han sido desarrolladas como plantas útiles. [¿Fuente?]
En comparación con la madera, el combustible biogénico más extendido, el pequeño espacio de almacenamiento requerido y la alta densidad aparente combinada con un alto poder calorífico son particularmente ventajosos. Los sistemas correspondientes se pueden dimensionar en pequeño y seguir funcionando de forma eficaz.
Un proyecto piloto para el uso de cereales como combustible de calefacción para viviendas se inició a principios de 2007 en un complejo de 24 viviendas en la finca Frankfurt Riederwald . Por primera vez, el grano se utiliza fuera del sector agrícola como combustible para calefacción.
fundamentos técnicos
El uso de cereales como combustible en grandes plantas (por ejemplo, centrales térmicas, plantas de incineración de residuos ) o para alimentar la red eléctrica no es rentable para los agricultores como productores. Por tanto, el desarrollo se está centrando actualmente en sistemas descentralizados entre 15 y 100 kW, los denominados pequeños sistemas de combustión, que contribuyen al abastecimiento de las granjas.
Técnicas de cocción
La combustión del grano requiere sistemas especiales, ya que el grano se diferencia de las fuentes de bioenergía convencionales como la madera. Se utilizan sistemas de incineración convencionales diseñados para madera o combustibles similares o nuevos tipos de sistemas adaptados al grano de combustible. Se requieren altas temperaturas de combustión para quemar el grano lo más completamente posible. Sin embargo, esto significa que la ceniza debido a su bajo punto de fusión de la escoria y la sinterización se forma. La escoria se puede preparar mediante la adición de agregados calcáreos que aumentan el punto de fusión de las cenizas, pero también aumentan la cantidad de cenizas (de 0,5 a 2 por ciento en peso de cal en el combustible hasta un 60% más de cenizas). Otra posibilidad es la combinación de grano con otros combustibles, como astillas de madera . Esto también permite la combustión en plantas convencionales, que de otro modo serían técnicamente inadecuadas para una carga completa con grano.
Todos los sistemas transportan el material a cocer a la cámara de combustión mediante transportadores de tornillo o líneas de succión , lo que garantiza un suministro continuo de combustible y un proceso de combustión constante. Se utiliza principalmente fogonero refrigerado y Muldenfeuerungen , pero también cocción de parrilla (con parrilla móvil). A menudo se utilizan tanques de almacenamiento intermedio , que permiten utilizar el calor en una fecha posterior. Son obligatorios en algunos estados federales. Debido a la incidencia relativamente alta de cenizas y escoria, es necesaria la eliminación regular de los residuos de combustible. Esto se lleva a cabo de forma parcialmente automática.
Posibles combustibles
Todos los cereales comunes se pueden utilizar para la incineración. Los granos descascarados como la cebada y la avena se caracterizan por puntos de fusión de cenizas relativamente altos (~ 1200 ° C) en comparación con el grano desnudo como el trigo o el triticale (~ 700 ° C / 800 ° C), lo que reduce significativamente la escoriación, pero al mismo tiempo el tiempo cae más ceniza.
Aspectos ambientales
- (ver también el artículo bioenergía )
Como ocurre con todos los combustibles biogénicos , el ciclo del CO 2 está cerrado en grano , lo que minimiza las emisiones de gases de efecto invernadero . El uso en sistemas de combustión descentralizados también evita los altos costos de transporte de los grandes sistemas centralizados. El uso de granos de calidad inferior, no comercializables, como combustible parece ser una alternativa sensata a otras opciones de eliminación.
En comparación con el uso de otros combustibles, como el aceite para calefacción o la madera, las emisiones del proceso de combustión son a veces varias veces superiores. En particular, el polvo , el monóxido de carbono (CO) y los óxidos de nitrógeno , así como los compuestos de cloro y azufre, contaminan el aire de escape. Las emisiones de polvo pueden reducirse principalmente mediante separadores de polvo , filtros y dispositivos de eliminación de polvo adicionales para el combustible y los gases de combustión. La optimización de la tecnología de combustión (combustión por etapas y mezcla del flujo de gas en la cámara de postcombustión) reduce significativamente las emisiones de NO x y CO, de modo que los valores límite de la ley de inmisión se cumplen con la optimización técnica adecuada. Aún están pendientes soluciones técnicas prácticas para la reducción de emisiones de los contaminantes cloro y azufre no regulados por la 1ª BImschV para pequeños sistemas de combustión.
En la producción, que actualmente no se practica, de cereales específicamente para la combustión, las emisiones de óxido de nitrógeno podrían reducirse reduciendo el contenido de nitrógeno en el grano de cereal mediante una fertilización reducida o la cría de granos bajos en proteínas. Los estados federales de Baviera, Turingia y Sajonia han incluido las restricciones correspondientes sobre la emisión de exenciones en el catálogo de requisitos. En Baviera y Turingia, por ejemplo, es posible que no se haya aplicado ningún fertilizante que contenga cloruro durante un año antes de que se cultivara el grano para su incineración. En Sajonia, deben respetarse los valores límite para el contenido de nitrógeno en el material a cocer.
Situación legal
Alemania
En Alemania, el uso de cereales como combustible en sistemas con una potencia térmica de 100 kW o más está sujeto a aprobación. El 4º BImSchV y las instrucciones técnicas para mantener el aire limpio (TA Luft) son determinantes . Los sistemas de calefacción de granos con una potencia de menos de 100 kW, como los sistemas de calefacción para apartamentos individuales y edificios de apartamentos más pequeños, están regulados por la 1ª BImSchV ( ordenanza sobre sistemas de combustión pequeños y medianos ). El Gabinete Federal y el Bundestag finalmente adoptaron la nueva versión del 1 ° BImschV el 3 de diciembre de 2009. Entra en vigor después de un período de transición de 7 semanas. Hasta ahora, el grano no ha sido aprobado como combustible estándar para este tamaño de planta . Los estados federales individuales emitieron permisos especiales. Con la 1ª BImSchV modificada, el grano que no es apto para su uso como alimento se incluye en el catálogo de combustibles estándar y, por lo tanto, también se permitirá en plantas pequeñas en el futuro. De acuerdo con esto, se pueden utilizar "cereales no destinados a ser utilizados como alimento, tales como granos y granos partidos, plantas de granos enteros, yeso de granos, cascarillas y tallos de granos, y pellets hechos de los combustibles antes mencionados". El uso está restringido a los sistemas de carga automática aprobados para este combustible. Además, solo las granjas e industrias relacionadas pueden practicar la quema de granos.
Los mismos valores se aplican a las emisiones de los sistemas de combustión de granos que al uso de leña , a saber, 0,10 g de polvo / m³ y 1,0 g de CO / m³ para los sistemas construidos para 2014. A partir de 2015, los valores límite son 0,02 g polvo / m³ y 0,4 g CO / m³.
Austria
También en Austria, el grano no era anteriormente un combustible aprobado. La legislación se basa en un acuerdo entre el gobierno federal y los estados federales en el sentido del Art 15a B-VG con los legisladores estatales, el funcionamiento de los sistemas de quema de granos está regulado en las ordenanzas de tecnología de construcción específicas de los estados federales. La aprobación de tales sistemas suele estar vinculada a la evidencia del cumplimiento de los valores límite de emisión y la eficiencia. Esto puede causar problemas, ya que los valores límite correspondientes se basan en la cocción automática de leña, que z. B. tienen emisiones de óxido de nitrógeno significativamente más bajas. Otros combustibles solo pueden ser aprobados por ordenanza en Estiria , los valores límite respectivos se basan en las "condiciones locales y la naturaleza de los combustibles utilizados".
Una próxima reforma legal debería cambiar la situación actual. Ella definiría los granos de cereales como “otro combustible biogénico estandarizado”. El instituto austriaco de normalización "Energiekorn" ya estandarizó por adelantado el 1 de octubre de 2006 en la norma previa ÖNORM M 7139 y, por lo tanto, definió los requisitos exactos para el grano como combustible.
Aspectos económicos
Si bien los granos bajos y los granos de desecho son combustibles extremadamente baratos debido a su inutilidad como alimento, la generación de energía a través de granos aptos para alimentos solo es competitiva si los precios de los granos son bajos y los precios de la energía para calefacción son altos. El "grano energético" producido específicamente para incineración, que también podría optimizarse mediante esfuerzos de mejora y cultivarse con menos esfuerzo (por ejemplo, con menos fertilización y medidas fitosanitarias), reduciría aún más los costos de producción .
En comparación con el gasóleo para calefacción, el combustible [¿fuente?] Más común , los costes de inversión siguen siendo significativamente más altos en este momento. Mientras que un sistema de gasóleo para calefacción está operativo por unos 7.000 euros de media, un horno de grano cuesta unos 18.000 euros, aunque hay que tener en cuenta que el rango de precios de los sistemas equivalentes puede fluctuar hasta en un 100%. Los costes de funcionamiento también son hasta un 20% más altos con un modelo tan pequeño (3120 € de gasóleo para calefacción, 3730 € de cereales), pero se reducen en proporción al aumento del rendimiento. En el caso de los modelos grandes (> 75 kW), el calentamiento del grano durante el funcionamiento es tan caro o más económico que los sistemas de gasóleo (100 kW: 13.860 € gasóleo, 12.450 € grano).
Esta compensación tiene lugar únicamente a través del precio del combustible, que es solo la mitad del precio del combustible para calefacción, y en el caso de cantidades menores, incluso se reduce a cero y luego hace que incluso los sistemas más pequeños de hasta 25 kW sean económicos (estado: 2006 ). El uso de grano reducido en hornos con un rendimiento del sistema más alto (25 a 100 kW) es económicamente particularmente favorable, ya que la proporción de los costos de combustible (bajos) en los costos de funcionamiento aumenta aquí.
Granos quemados fuera del área de habla alemana
Hasta ahora, el uso de cereales como combustible se ha limitado en gran medida a Alemania, Austria y Dinamarca. Las condiciones marco importantes para la propagación de la quema de cereales son los altos precios de la energía, los bajos precios de los cereales (o un suministro suficiente de cereales inferiores a bajo precio), así como la seguridad jurídica para el uso del combustible.
En Dinamarca (en comparación con Alemania) los precios muy altos de la energía de calefacción, así como la falta de normas de gases de escape para los sistemas de combustión, favorecieron la rápida expansión de los sistemas de incineración de granos desde la década de 1990. En 2002, más de 10.000 de estos sistemas ya estaban en funcionamiento aquí (en comparación con alrededor de 100 en Alemania al mismo tiempo).
Posiciones politicas
Se han expresado preocupaciones contra el uso de cereales como combustible en varias ocasiones. Sobre todo, se criticó el uso de los alimentos como fuente de energía. Las diferentes posiciones van más allá de los partidos. Mientras que la Iglesia Evangélica de Westfalia en una declaración conjunta con las diócesis de Münster, Paderborn y Essen en la fiesta de la cosecha de 2006 criticó la quema como "devaluación del pan de cada día y el trabajo de los agricultores", otras voces en la Iglesia Evangélica estaban más en favorece también un potencial de protección del clima que ayuda a preservar la creación. El BUND critica que tal uso se interponga en el camino del “uso de la tierra del mañana” y afirma que “[...] quemar un producto alimenticio como el grano que está completamente fuera del mercado en términos de cantidad [... ] es una declaración de quiebra en materia de política agraria ”. Básicamente, la legislatura trata de responder a las objeciones éticas restringiéndolas a granos reducidos y granos de desecho. Por ejemplo, la clasificación de cereales como combustible estándar para pequeños sistemas de cocción solo se aplica a los cereales que no se pueden utilizar como alimento o pienso para animales.
prueba
- Board of Trustees for Technology and Construction in Agriculture, Agency for Renewable Raw Materials (Ed.): Calefacción con grano y lo que necesita saber al respecto , KTBL-Heft 74, 2007, ISBN 978-3-939371-50-2
Evidencia individual
La mayor parte de la información de este artículo se ha extraído de las fuentes que figuran en las referencias; también se citan las siguientes fuentes:
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enlaces web
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- Calefacción con trigo: información detallada sobre la práctica de calentar con grano
- Información completa del Ministerio Federal de Medio Ambiente, Conservación de la Naturaleza y Seguridad Nuclear (BMU) sobre la 1a BImSchV modificada (12/2009), incluido el texto legal, preguntas y respuestas e información de antecedentes.
literatura
- Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe eV : Manual: Bioenergie-Kleinanlagen , Gülzow (2007), segunda edición completamente revisada, ISBN 3-00-011041-0 , disponible como PDF