Renovación de calefactores de biomasa y reducción de emisiones
La agencia francesa del medio ambiente, ADEME, ha promovido el proyecto CARVE, un estudio sobre el impacto de la renovación de equipos obsoletos de calefacción con leña en la emisión de partículas y otros contaminantes. Sus resultados constatan la necesidad del recambio de equipos antiguos por otros más eficientes y también la influencia de otros aspectos relacionados con el biocombustible y el manejo de los aparatos.
El proyecto CARVE tiene como objetivo reducir la contaminación por partículas finas (PM10) relacionada con el uso de equipos de calefacción doméstica con leña de baja eficiencia.
Durante el estudio se ha evaluado el impacto que supone en las emisiones de partículas y otros contaminantes la sustitución de antiguos e ineficientes equipos de leña por otros, de leña o pellets, certificados Flamme Verte con 7 y 5 estrellas o equivalente.
Se han realizado mediciones de emisiones, in situ, antes y después de la sustitución del equipo en el Valle del Arve (Francia) desde 2013, año en que comenzó el estudio.
Las pruebas se llevaron a cabo durante 4 temporadas, de 2015 a 2019, directamente en 35 viviendas. De esta manera, se pudieron evaluar los equipos en condiciones reales de operación relativas a humedad de la leña, carga, tiro, etc. Posteriormente se sustituyeron por dispositivos modernos, 19 por equipos de leña y 16 por aparatos de pellet, y se volvieron a tomar datos.
El proyecto, impulsado por el Instituto Nacional de Medio Ambiente Industrial y Riesgos (INERIS), ha sido cofinanciado por ADEME y ha contado con la colaboración del sindicato local SM3A y la Asociación de Deshollinadores de Saboya (Confédération des Ramoneurs Savoyards) para realizar las mediciones en las chimeneas.
RESULTADOS POSITIVOS DEL REEMPLAZO DE EQUIPOS
El análisis de los resultados tras las mediciones confirma una mejora en todos los parámetros estudiados cuando se reemplaza un equipo antiguo por otro de tecnología avanzada.
VARIABLES
Sustitución de una chimenea antigua de leña por un equipo de leña moderno
Sustitución de chimenea antigua de leña por un equipo de pellets
Rendimiento
Mejora del 16%
Mejora del 34%
Emisión de CO
Reducción del 41%
Reducción del 87%
Emisión de partículas
Reducción del 57%
Reducción del 44%
El aumento de los rendimientos al sustituir los equipos antiguos por otros tecnificados conlleva un menor consumo de biomasa para una misma cantidad de energía entregada y, asociado a esto, una reducción notable de las emisiones contaminantes además de un ahorro en la compra del biocombustible.
El proyecto ha permitido también evaluar el comportamiento de equipos de alto rendimiento en entornos reales de trabajo: cuando funcionan en regímenes y condiciones diferentes a los establecidos en la norma EN 16510-2 para Aparatos de calefacción por combustibles sólidos.
De hecho, el estudio también ha concluido que la renovación de equipos es condición necesaria pero no suficiente para reducir las emisiones, puesto que factores como la potencia del aparato, su manejo (funcionamiento en potencias bajas, uso de biomasa húmeda, etc.) o el mantenimiento del equipo también juegan un papel relevante.
CONTEXTO GEOGRÁFICO Y AMBIENTAL DEL PROYECTO
El Valle del Arve en la Alta Saboya está integrado por 41 municipios donde viven 150.000 personas. En mediciones de la calidad del aire realizadas en la zona se ha comprobado que los umbrales autorizados para partículas finas en suspensión (PM10) se superan regularmente durante el invierno.
La combustión de biomasa (tanto para calefacción como por quema de rastrojos) durante el invierno contribuye en promedio al 60 y 70% de las emisiones.
Desde 2012, las administraciones financian la modernización del parque de calefactores a leña anteriores a 2002 por sustitución por equipos de leña o pellets certificados en Flamme Vert o equivalente.
TOMA DE MUESTRAS
Para conocer la concentración de partículas se utilizó el equipo analizador PPS Pegasor, con el que se realizaron mediciones durante un periodo de, al menos, una hora para garantizar la combustión de la carga introducida en el hogar. Por otra parte, con un equipo Testo se analizaron cada 10 minutos los niveles de O2, CO y CO2 de la combustión.
La toma de muestras se llevó a cabo a la salida del conducto, abierto al aire libre, o a un metro de la salida de la estufa.
Los rendimientos de los equipos se estimaron según la fórmula establecida por EN 16510-1 y teniendo en cuenta la humedad de la biomasa, la temperatura de los gases de combustión, la temperatura ambiente, el contenido de CO y CO2 de los gases de combustión y el poder calorífico de los biocombustibles utilizados.
BIOCOMBUSTIBLE
La leña empleada por los usuarios del Valle del Arve proviene en su mayoría de haya y otras frondosas. Por regla general, esta leña está seca -14% de humedad de media-. El pellet utilizado contenía un 12% de humedad. En cada caso, se empleó el mismo biocombustible antes y después del cambio de equipo.
Las pruebas en equipos de leña se realizaron normalmente a potencia nominal, mientras que dos tercios de los aparatos a pellet funcionaron a potencia intermedia o nominal y un tercio a potencia reducida (por bajas temperaturas de los gases y exceso de aire).
EMISIONES DE LOS EQUIPOS ANTIGUOS Y DE BAJA EFICIENCIA
Los aparatos de partida estudiados tenían una media de 27 años de antigüedad. Su rendimiento medio es del 54%, con un rango entre el 41 y el 68%, y las emisiones de CO se sitúan en 5890 mg/m³ al 13% de O2.
En cuanto a las partículas, las emisiones están en el rango de los 950 mg/m³ al 13% de O2. La mayor parte de los equipos combustionan con exceso de aire -por probables entradas de aire exterior, deterioro de la cámara de combustión y/o conductos deformados-, o se utilizan a potencias reducidas o muy reducidas; circunstancias que facilitan una mayor liberación de partículas.
Esta observación pone de relieve el impacto del envejecimiento y/o de la falta de mantenimiento de los equipos. Una simple medición del nivel de O2 ayudaría a controlar el exceso de aire en la combustión.
EMISIONES DE EQUIPOS DE LEÑA MODERNOS
Los equipos de leña de sustitución están certificados en Flamme Verte con 7 o 5 estrellas. En este caso, el rendimiento medio es del 70%, aunque se observa una gran variabilidad, con equipos entre el 54 y el 93% de eficiencia.
Las emisiones, tanto de CO (3.400 mg/m3 al 13% de O2) como de partículas (450 mg/m3) son sensiblemente inferiores a las producidas por los equipos más antiguos.
EMISIONES DE LOS APARATOS DE PELLETS
Los rendimientos de los equipos de pellets mejoran sustancialmente los conseguidos por las chimeneas modernas de leña. La eficiencia media es del 88%, bastante homogénea para todos los equipos, que se extienden en un rango entre el 79 y el 96%.
Las emisiones de CO son también notablemente inferiores a las conseguidas por los más eficientes aparatos de leña, con una media de 760 mg/m3 al 13% de O2.
En cuanto a la emisión de partículas, el valor medio obtenido de 470 mg/m3 es similar al producido por los calefactores a leña. Este valor relativamente alto podría relacionarse con un funcionamiento continuado a baja potencia de los equipos de pellet utilizados en las pruebas.
NO SOLO INFLUYE LA TECNOLOGÍA
Finalmente, los resultados obtenidos en este estudio confirman que no es suficiente contar con un equipo de alta calidad y potencia para limitar las emisiones de contaminantes relacionados con la combustión de madera: el dimensionamiento del equipo en relación con la superficie/volumen de la vivienda en la que está instalada y las prácticas de uso también son de suma importancia.
En resumen, tres factores son decisivos en la generación de emisiones por combustión de biomasa:
- La humedad de la biomasa: quemar leña con un 28% de humedad genera 4 veces más emisiones de CO que si tiene un 14% de humedad.
- La potencia de trabajo: a potencia muy reducida un equipo puede emitir hasta 15 veces más partículas que si trabaja a potencia nominal.
- El mantenimiento del equipo: los aparatos antiguos que emiten más partículas son aquellos que tienen entradas de aire no controladas, probablemente relacionadas con el desgaste y deformaciones.
ADEME
La Agencia Francesa de Medio Ambiente y Gestión de la Energía (ADEME) promueve la implementación de políticas públicas en los ámbitos del medio ambiente, la energía y el desarrollo sostenible. Asesora a empresas, entidades locales, administraciones públicas y a la ciudadanía en general para que puedan mejorar sus estrategias ambientales.
ADEME también participa en la financiación de proyectos, desde la fase de investigación hasta su implementación, en las siguientes áreas: gestión de residuos, conservación del suelo, eficiencia energética y energías renovables, ahorro de materias primas, calidad del aire, lucha contra el ruido, transición a la economía circular y lucha contra el desperdicio de alimentos. ADEME es un ente público dependiente del Ministerio de Transición Ecológica y Solidaria y el Ministerio de Educación Superior, Investigación e Innovación.
Flamme Verte
El certificado Flamme Verte fue creado en el año 2000 por el gremio de fabricantes de equipos en colaboración con ADEME. Su objetivo es promover el uso de la biomasa en aparatos de calefacción cuyo diseño cumple los requisitos en términos de eficiencia energética y emisiones contenidos en la carta de calidad de la certificación.
