Construir una casa con biomasa

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De entre todas las fuentes de energía que disponemos para calentar un espacio, la biomasa es quizá una de las más controvertidas. Se trata de un combustible renovable, ya que procede de restos de poda y tala de árboles o arbustos, pero no libre de emisiones de CO2 durante su proceso de combustión.

Y es que, si bien las emisiones durante la combustión de madera, pellets o astillas se consideran nulas debido a que el árbol absorbe CO2 durante su proceso de crecimiento, se trata de una afirmación no libre de controversia. Esto es debido a que el equilibrio cero en un escenario de emergencia climática en el que necesitamos reducir drásticamente las emisiones, el aceptar que emitimos CO2 pero ha sido compensado no parece ser la solución o el camino hacia un futuro de emisiones cero.

Además, la biomasa adquiere también otras formas de combustión cuando es transformada en biocombustibles, cuyo cultivo está desplazando otras plantaciones de consumo estratégicas y cuyo transporte que a veces cruza océanos desde el punto de producción está siendo ampliamente criticado.

En este artículo analizamos todas las opciones de producción de biomasa, su origen, transporte y su utilización como fuente de energía en la construcción y especialmente para su aplicación a la hora de construir una casa con biomasa.

Tipos de energía activa para generar calor

Hoy en día, más del 80% de nuestro abastecimiento energético proviene de energías fósiles -petróleo, gas y carbón- un 13% de energía nuclear y solamente alrededor del 6% es generado a partir de fuentes renovables.

En el caso de España, el porcentaje de fuentes no renovables en el año 2020 representa alrededor del 94% de la energía total consumida. Además de las implicaciones medioambientales que ello conlleva, el hecho de depender de combustibles fósiles en una país de escasa materia prima fósil, supone una fuerte dependencia del abastecimiento exterior.

El consumo en edificios, viviendas, oficinas y equipamientos supone alrededor del 60% del total del consumo, así que el sector de la construcción va a jugar un papel clave en la transición energética.

Por supuesto, el primer paso es aprovechar las fuentes naturales y renovables, principalmente el sol a través de la irradiación directa, acumulación mediante inercia térmica en materiales o ventilación natural mediante las corrientes de aire que genera. Esto nos permite reducir nuestra demanda energética, es lo que se conoce como construcción pasiva.

Pero ¿qué ocurre cuando tenemos que generar agua caliente sanitaria para baños o cocina? ¿o, qué ocurre cuando tenemos una ubicación con temperaturas bajas que no nos permiten conseguir una temperatura de confort interior sin aporte de calefacción a lo largo del año?

Aquí es donde tenemos que aportar energía activa a nuestros edificios. Esta energía activa puede ser la producción de electricidad que hace funcionar maquinaria que genera energía calorífica o bien puede ser la producción directa de agua caliente mediante un combustible fósil o renovable.

Veamos las opciones que tenemos antes de entrar en detalle en el análisis de la energía mediante combustión de biomasa.

Derivados del petróleo

El petróleo es el combustible fósil más explotado a nivel mundial, el llamado ‘oro negro’. Ha sido también una de las principales fuentes de conflictos económicos y políticos en el último siglo y parce que está entrando en una lenta decadencia a raíz de la nueva consciencia que está tomando forma en todo el mundo, especialmente entre las nuevas generaciones, para afrontar la emergencia climática.

Es considerado un combustible fósil no renovable, puesto que tarda miles de años en formarse a grandes profundidades y sometido a elevadas presiones.

Su extracción y transporte requiere de grandes inversiones, se trata de un combustible altamente contaminante y que genera elevadas emisiones de CO2.

El petróleo como combustible en construcción es muy residual, puesto que no se suele utilizar como fuente directa para generar energía más allá de generadores portátiles alimentados por gasolina en algunas construcciones rurales aisladas. Sin embargo, es la materia prima utilizada para la fabricación de muchos materiales de construcción sintéticos, desde aislamientos hasta láminas impermeables.

Gas fósil

Comúnmente conocido como gas natural, una forma más amable de llamarle al gas fósil más contaminante hoy en día- Pese a que su proceso de combustión no emite CO2 sí que se emiten otros potentes gases de efecto invernadero como el metano -un gas 28 veces más potente que el CO2– a lo largo de su proceso de extracción y transformación – en los que existe elevado porcentaje de fugas.

Hoy en día es uno de los combustibles más caros y cuyos productores intentan promocionar como alternativa limpia para una transición energética, algo que no parece tener mucha lógica al tratarse de un combustible no renovable.

Electricidad

La electricidad la podemos comprar en la red, cuya producción puede haber sido generada mediante fuentes renovables o no (hay muchas empresas ya en el mercado que aseguran la producción mediante fuentes renovables) o podemos generarla mediante placas fotovoltaicas.

Si bien la electricidad de por sí no es una fuente de energía calorífica, sino que debe ser transformada ya sea directamente mediante alimentación de radiadores -hoy en día disponemos opciones de elevada eficiencia en el mercado- o bien mediante sistemas como bombas de calor, recuperadores de calor o calderas eléctricas.

Las bombas de calor pueden intercambiar energía con el suelo -geotermia- o con el aire – aerotermia- pero siempre funcionan con una fuente de energía eléctrica para asegura el movimiento del fluido.

Estos sistemas, si se utilizan en casas pasivas, pueden llegar a ser difíciles de amortizar, puesto que la demanda en una casa pasiva de consumo nulo es mínima y la inversión en un sistema de geotermia o aerotermia es muy elevada.

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Energía solar térmica

Las placas termodinámicas generan agua caliente a través del intercambio de calor con el fluido en el interior de las placas. Se trata de placas con elevado rendimiento del orden del 70-80% en comparación al 15% de las placas fotovoltaicas, pero que conllevan un elevado mantenimiento de la instalación.

Biomasa

La última de las opciones que analizamos es el combustible de biomasa, en el que entraremos en detalle para valorar los pros y contras de construir una casa con biomasa.

La biomasa es un término muy amplio que define toda la energía que queda almacenada en la materia orgánica gracias al proceso de fotosíntesis y que al ser quemada o transformada se convierte en combustible.

La forma más común y más antigua utilizada por el hombre es la combustión de madera. Hoy en día, la biomasa se postula como alternativa renovable a los combustibles fósiles derivados del petróleo y el carbón, pero no está libre de emisiones debido a que la combustión de materia orgánica consume oxígeno y genera CO2.

¿Cuál es el origen de la biomasa?

La biomasa es una fuente de energía renovable que consiste en el uso de productos obtenidos a partir de materia orgánica para producir energía. Se trata de una definición que abarca un gran grupo de materiales de orígenes forestal, agrícola, ganadero e incluso de residuos urbanos.

La lista va desde los residuos de aprovechamientos forestales y cultivos agríco­las, residuos de podas de jardines, residuos de industrias agroforestales, cultivos con fines energéticos, combustibles líquidos derivados de productos agrícolas, hasta los residuos de origen animal o humano.

Con el fin de clasificar tantos productos, la biomasa se divide comúnmente en 3 tipos: biomasa natural, residual y producida.

La biomasa natural es aquella que produce la naturaleza sin necesidad de intervención humana, de manera directa como por ejemplo la madera; mientras que la biomasa residual es derivada de las actividades humanas e industriales, como son los dos combustibles sólidos más empleados: los pellets y las astillas, hasta llegar al hueso de aceituna. Por último, la biomasa producida, que engloba los llamados cultivos energéticos, es decir campos de cultivo donde se produce una sola especie para su aprovechamiento energético. Una práctica que amenaza la biodiversidad, uno de los pilares de la permacultura.

Dentro de la biomasa producida, encontraos el biogás, un tipo de biomasa no sólida. El biogás se produce por la reacción de la biodegradación de la materia orgánica y, al igual que el gas fósil, tiene la problemática de las emisiones de metano.

A continuación, vamos a comentar los puntos fuertes y débiles de construir una casa con biomasa, sobre todo entrando en la valoración del punto más controvertido, las emisiones de CO2.

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Pros y contras de construir una casa con biomasa

Emisiones de CO2 en la combustión de biomasa

Cuando hablamos de energías renovables, solemos sobreentender que son energías limpias y la realidad es que renovable tan solo hace referencia a su disponibilidad ilimitada, pero no se analizan ni el proceso de generación ni sus emisiones.

Este análisis más profundo es lo que se está empezando a llevar cabo a través de la valoración del ciclo de vida de los productos y sistemas de construcción, algo que va a empezar a tomar fuerza con las nuevas directivas en relación a análisis de ciclo de vida y economía circular que se están preparando desde la Unión Europea.

En el caso de la biomasa, podemos llegar a defender como ventaja que el cómputo final de la huella de carbono sea cero, puesto que la absorción de CO2 durante el proceso de crecimiento del árbol o arbusto es igual a las emisiones de su combustión. Aquí entramos en cierto cuestionamiento ético alrededor del sentido de talar un bosque que supone un ecosistema complejo que alberga hábitats y seres vivos de todo tipo, con el único fin de producción de energía y con el argumento de haber absorbido el CO2 que vamos a emitir.

Producción

Llegados a este punto, podemos pensar que resultará más positivo aprovechar desechos orgánicos para darles una segunda vida, por lo que será importante proporcionar el tratamiento adecuado a estos residuos, algunas veces contaminantes.

Una opción es la limpieza de bosques mediante el saneamiento del sotobosque, de forma que limitamos la propagación de incendios. Sin embargo, se trata de una forma de extracción de materia prima cara y con poca tradición en nuestro país.

Otra opción, son los cultivos energéticos con destino a la producción de biomasa, es decir las plantaciones de árboles destinadas a generar combustible. Estas consiguen, si bien es necesaria una gestión adecuada de las mismas, la reforestación de tierras, aumentando la retención de agua y la disminución de la degradación y erosión del suelo.

Dentro de los bosques ecológicos hay de dos tipos: las plantaciones forestales de turno corto y la selección de viejos ejemplares. En el primer caso, se descarta por definición el monocultivo, combinando cultivos agrícolas intensos en los que los árboles han sido plantados para ser cortados en un periodo que oscila entre 15-20 años. En el caso de los bosques naturales, se seleccionan ejemplares de 100-150 años siguiendo una tala muy controlada para no destruir el bosque.

Dependiendo del tipo de residuo, puede necesitarse algún tratamiento previo en el mismo lugar de extracción, en una planta intermedia de acondicionamiento o en las instalaciones de la central de biomasa. Estos tratamientos son el secado natural o forzado, la trituración (astillado), la homogenización (molturación) y la densificación (peletización o briquetado).

Transporte

El transporte es un punto clave en la valoración de la huella ecológica total del combustible de biomasa, y es que el hecho de que la producción se realice cerca del lugar de consumo no siempre es posible cuando hablamos de un combustible vegetal. A diferencia de la energía solar o eólica que está disponible en cualquier momento y lugar, pese a que ésta última no se puede almacenar como la biomasa.

Dentro del cómputo de la huella de carbono, deberemos tener en cuenta la distancia que recorre el combustible hasta llegar a su destino, que en algunos casos viaja entre continentes.

Debemos tener en cuenta en todo momento que la obtención de sistemas más eficientes energéticamente no debe implicar un consecuente aumento del gasto de energía. Nuestro objetivo inicial es el de la reducción del consumo en la medida de nuestras posibilidades, por lo que debemos entender que cambiar el tipo de energía también implica un cambio en las lógicas de producción y distribución.

Potencia

Un punto a favor de construir una casa con biomasa es su elevada potencia, que permite conseguir una gran cantidad de energía en poco tiempo.

En este sentido, a diferencia de otras soluciones de producción de energía actualmente en auge, como son la geotermia o la aerotermia, con la biomasa llegamos a mayores temperaturas. Si bien, más allá de la temperatura de confort del agua caliente sanitaria, esto puede suponer una ventaja o no, ya que la temperatura del agua está directamente relacionada con el sistema de distribución de calor.  Si valoramos sistemas de calor radiante de baja temperatura como las paredes o suelos radiantes, el hecho de disponer de agua a una temperatura demasiado elevada es poco efectivo.

Como explicamos en el artículo diferencias entre geotermia y aerotermia, ambas energías calientan a temperaturas más bajas.

Construir una casa con biomasa

Sistemas

Antes de construir una casa con biomasa o con cualquier otro sistema energético renovable, debemos entender la diferencia entre sistemas de producción y sistemas de distribución.

En el caso de la biomasa el sistema de producción es la caldera de astilla, pellets o bien la termochimenea donde se produce la combustión de la madera. El sistema de distribución puede ser tanto los conductos de agua caliente sanitaria como los conductos de calefacción ya sea mediante sistemas de convención o radiación.

Caldera de biomasa

Puede tratarse de calderas individuales o colectivas, pero tienen en común que proveerán energía a la calefacción central convencional. Como hemos hablado antes, la biomasa provee tal potencia que permite resolver la demanda de toda una vivienda con una sola caldera.

Esta caldera suele estar combinada con un acumulador para calentar agua, que la traslada a un sistema de distribución mediante ACS, ya sean radiadores o suelo radiante. También puede distribuirse mediante splits de aire, pero se trata de un sistema menos común y no óptimo para nuestra salud, puesto que reseca las mucosas afectando a nuestras defensas.

El agua se calienta mediante un intercambiador de calor, y a través de una bomba de recirculación se traslada a los radiadores. Normalmente suele colocarse en un espacio de la vivienda para instalaciones, que también alberga un depósito a rellenar mediante sacos o cisterna de pellets. De este modo, la caldera se alimenta de manera autosuficiente, sin necesidad del esfuerzo manual del usuario.

Aunque en muchos países de Europa se utilizan calderas específicas que sólo pueden utilizar algunos biocombustibles sólidos muy concretos, en España dada la heterogeneidad de los recursos de biomasa se buscan calderas que puedan utilizar la mayoría de los biocombustibles sólidos disponibles. El uso fi­nal de la energía (térmica o eléctrica) no influye en la elección del tipo de biocombustible, aunque su precio puede ser un limitante, especialmente para usos eléctricos.

Estufas de aire o hidroestufas

Dentro de los sistemas de distribución, podemos substituir los radiadores convencionales directamente por estufas, muy parecidas a las tradicionales estufas de leña, pero con importantes mejoras tecnológicas.

Existen dos tipos de estufas, de agua o de aire. La estufa de aire calienta directamente el aire mediante combustión, que es expulsado a la estancia, por lo que hace a la vez de sistema de producción y distribución puntual. Por su parte, la estufa de agua o hidroestufa, calienta el agua que pasa por un circuito cercano al de combustión, para luego trasladarlo a uno o varios radiadores adyacentes.

Dentro de este segundo tipo, existen modelos de estufas con acumulador de agua integrado. Su funcionamiento se basa en tomar una parte del calor de la combustión e integrarlo en el sistema de calefacción a través del sistema de almacenamiento intermedio, el acumulador. De este modo, en caso de baja demanda de energía térmica, la estufa en combinación con un sistema de energía solar puede asegurar el suministro de calefacción y ACS. Esta combinación de biomasa con otras energías renovables es una opción muy interesante en España dentro del ámbito doméstico.

Chimeneas y cocinas de pellets

Se trata de dos electrodomésticos heredados de la tradición, que resuelven una demanda puntual para una acción o estancia concreta. En el caso de la chimenea insertable, se trata del mismo funcionamiento que la estufa de aire, pero empotrada en una chimenea antigua. Por otro lado, la cocina de pellets dispone un horno de leña y fogones para cocinar, a la vez que está calefactando la cocina. Ambos productos deben alimentarse con pellets de manera manual al tratarse de sistemas puntuales.

Proveedores y formatos disponibles

A nivel español, la principal asociación del sector es la Asociación Española de Valorización Energética de la Biomasa (AVEBIOM), cuya finalidad es divulgar la implementación de este sistema en vivienda e industria, así como la creación de certificaciones para el control de su gestión.

Todas las nuevas plantas cuya actividad principal sea el aprovechamiento energético o la manipulación y transformación de la biomasa deben presentar un estudio de impacto ambiental en el que, entre otras cuestiones, se constaten las características del entorno en el que se va a ubicar, el análisis del proyecto, la previsión de las alteraciones y las medidas correctoras, los impactos residuales y el plan de vigilancia.

Otra forma de asegurar el carácter sostenible de la producción de biomasa es mediante la certificación ENplus A1, que nos habla de la calidad del producto y de las buenas praxis en su cadena de suministro completa.

A nivel europeo, los pellets tienen una mayor difusión en Alemania. Sin embargo, en España nos hemos sabido posicionar acertadamente en el top 5, según las estadísticas del Instituto alemán de pellets, con un 85% del pellet español certificado.

La cadena se establece siguiendo la línea de producción, distribución y proveedor de servicios. Este último eslabón, el servicio al consumidor final, se efectúa en varios formatos: sacos de 15kg, big-bags (de 1.000 o 1.250 kg) o a granel en camiones cisterna.

El almacenamiento se puede hacer en grandes contenedores de material plástico reforzado, fibra de vidrio o tela que pueden colocarse dentro o fuera del hogar. La combustión producirá una serie de ceniza que sí que se habrá de retirar cada cierto tiempo de forma manual.

Un buen ejemplo que tenemos en España de buena praxis es Ecowarm, una empresa en Galicia que se dedica a transformar subproductos residuales de la industria en pellets, abogando por las bajas emisiones y la proximidad.

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Amortización

Un aspecto importante a la hora de valorar la viabilidad de construir una casa con biomasa es la posibilidad de amortización de la inversión inicial, que de primeras no resulta tan elevada como los sistemas de aerotermia y geotermia.

En el caso de la biomasa, podemos resolver la demanda de ACS y calefacción de una vivienda con una caldera de 16-25 kW, con un presupuesto de 2.000€ a 3.000€. De manera similar, en España se venden estufas individuales de 7-10 kW por unos 800€. Sin embargo, es cierto que se trata de un sistema en el que hay que tener en cuenta un precio mensual de combustible.

La potencia de los pellets se calcula con una equivalencia de 2 kg de pellets a un litro de gasoil. Además, debemos tener en cuenta que la tendencia del pellet es a la baja, contraria a la del crudo o el gas al ser combustibles fósiles.

El poder calorífico del pellet es de 4100 kcal/kg (4,76 kWh/kg), por lo que aproximadamente en invierno en un hogar medio el saco de 15 kg dura unos 2-3 días, llegando a suponer un gasto aproximado de 50€ al mes en época de mayor demanda.

Así pues, mientras que la aerotermia y geotermia se calculan en un tiempo de amortización de unos 7-10 años, el cálculo de biomasa es más complejo y deberíamos valorar el total mensual de mantenimiento de combustible. Sin embargo, siendo este gasto muy inferior al coste de de las energías de red y el de la instalación tan sumamente barato, puede amortizarse fácilmente en un plazo medio de 2 a 3 años.

Salud

A nivel de salud de las personas, la producción de biomasa de manera industrial cerca de áreas residenciales puede llegar a ser muy nociva y es que la combustión de biomasa libera una cantidad significativa de partículas invisibles para el ojo humano. No ocurre lo mismo en las instalaciones domésticas en las que las calderas están preparadas para evitar cualquier filtración nociva.

Además, es indispensable que el combustible que compremos esté libre de cualquier tipo de cola o aglutinante, sobretodo en el caso de residuo industrial.

Cuando analizamos cada una de las opciones de fuentes de energía activa que disponemos nos damos cuenta que ninguna es la solución a todos los problemas y la elección de una fuente requiere valorar cada proyecto, ubicación, uso de la vivienda y posibilidades de amortización además de otros aspectos económicos y de impacto medioambiental.

Por otro lado, no debemos olvidar que lo más importante es siempre previamente conseguir reducir la demanda de energía a través de sistemas pasivos -captación solar, inercia térmica, buen aislamiento y estanqueidad, entre otros- para que las necesidades de aporte activo de energía sea mínimas y poder así utilizar sistemas de bajo impacto, bajo coste y fácilmente amortizables.

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