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District Heating, la redes de calor en zonas rurales (I)

Uno de los grandes problemas que existen  en la actualidad en España es la despoblación. De los 8.124 municipios existentes, 4.979 tienen menos de 1.000 empadronados y, de ellos, 3.972 subsisten con menos de 500 (datos de 2019). La mayor parte del territorio está afectado por la despoblación, con mayor o menor severidad.

Una de las consecuencias de la despoblación es el abandono de las zonas de cultivo, con lo que la superficie forestal, al contrario de la creencia generalizada, está aumentando en las últimas décadas en España. Pero se trata de un crecimiento desordenado y con una nula gestión de los bosques, cuyo resultado es la creación de superficies boscosas con una gran espesura que constituyen auténticos polvorines.

Si, además, nos encontramos en un contexto de cambio climático, en el que debemos buscar alternativas a los combustibles fósiles, la biomasa se convierte en una excelente alternativa. Se trata de una fuente de energía de origen renovable y se puede regenerar de forma natural.  

La utilización de la biomasa por el ser humano es una práctica ancestral. Si imaginamos una chimenea echando humo por la quema de leña, resulta difícil pensar en la biomasa como una energía limpia. 

Sin embargo, es un combustible prácticamente neutro en cuanto a emisiones de CO2, puesto que las emisiones que emanan con su quema son reabsorbidas de nuevo, mediante la fotosíntesis de plantas y árboles. Nada que ver con los combustibles fósiles que emiten CO2 y que lleva millones de años almacenado bajo tierra y que no es vuelto a captar.

En el tema económico, la utilización de una red de calor o district heating siempre representa un ahorro de energía y, por tanto, para la economía de los usuarios. En redes de calor alimentadas con astilla de pino (biomasa), el ahorro se encuentra entre el 50-60%. Un ejemplo de este ahorro sería el siguiente: para una vivienda tipo unifamiliar situada en una zona fría, Portel de Morella (1.074 msnm), con un gasto anual de calefacción de 2.000 euros con caldera de gasoil, bajaría la factura hasta los 750-800 euros tras la instalación de la red de calor.

Por tanto, la instalación de redes de calor alimentada con biomasa supone una decisión interesante por las siguientes principales ventajas:

• Previene la despoblación, al dotal al municipio de un servicio que mejora las condiciones de vida de los vecinos y crea puestos de trabajo (construcción de red de calor, limpieza de monte, producción de astilla, mantenimiento de la red, etc.), asentando la población.
• Se mantienen las zonas boscosas. La explotación de la biomasa, con una adecuado plan de gestión forestal, mantiene el bosque limpio y evita, en gran medida, la propagación de incendios forestales.
• Se trata de una energía renovable, con lo que se evita la utilización de combustibles fósiles y se ayuda a la reversión del cambio climático.
• Supone un ahorro económico importante para los vecinos del municipio. 

Funcionamiento e implantación en pequeños municipios (Portell de Morella y Todolella)

Portell de Morella y Todolella son dos pequeños municipios del interior de Castellón de 200 y 147 habitantes, respectivamente, y limítrofes con la provincia de Teruel. Se encuentran situados en la zona climática más fría de la Comunidad Valenciana y rodeados de grandes extensiones de bosque mediterráneo.

Los dos municipios tienen un problema principal, la despoblación. Si no se toman medidas a corto plazo, los dos municipios, al igual que muchos otros de España, están condenados a la desaparición. Con la instalación de las redes de calor, se pretende revertir, en la medida de lo posible, esta situación, contribuyendo al asentamiento de la población principalmente con dos medidas concretas:

• Mejora de las condiciones de vida en los municipios.
• Creación de puestos de trabajo, durante la construcción de las redes, para su mantenimiento, explotación y obtención de biomasa con la gestión de los bosques.

Se trata de redes de un tamaño medio y que alimentan a la totalidad de los edificios públicos y viviendas particulares que han decidido conectarse. Son dos actuaciones pioneras, ya que se trata de los dos primeros municipios de la Comunidad Valenciana que suministran calor (calefacción y ACS) a la totalidad de sus casos urbanos por medio de redes de calor.

A continuación, describiremos las partes esenciales de una red de calor y particularizaremos para el caso de Portell de Morella y Todolella. 

Producción. La central de generación de calor

En la central de generación de calor se ubican las calderas de alta eficiencia y mínimo impacto medioambiental. En la central, también están instalados los sistemas de control e impulsión del agua caliente a la red de distribución. 

En nuestro caso, hemos instalado dos calderas que utilizan como combustible la astilla de pino y con una potencia, cada una, de 200kW. Se ha previsto el espacio suficiente para una ampliación con una tercera caldera con igual potencia o superior. 

Siempre es aconsejable la instalación de varias calderas que sumen el total de la potencia necesaria en lugar de solo una. El motivo es que nos da capacidad de respuesta ante la avería de alguna de ellas y permite su funcionamiento en cascada para poder adaptarnos a las diferentes demandas de calor de la red.

Distribución de la red

Sistema de tuberías pre-aislada térmicamente, que transporta energía desde la central hasta los puntos de consumo, los edificios.

En nuestro caso, se trata de conducciones realizadas con un tubo interno que transporta el agua, fabricado con polietileno reticulado de alta presión PE-Aa. El aislamiento puede consistir en paneles de espuma reticulada PEX o espuma de PU espumada con pentano o CO2. Envolviendo los tubos internos y el aislamiento, existe una cubierta corrugada realizada con PE-LLD.

Las redes de calor tienen una tubería de impulsión, por donde circula el agua bombeada desde la central de generación de calor hasta las subestaciones de las viviendas, y otra tubería de retorno por donde regresa el agua de vuelta a la central de generación de calor, después de haber realizado el intercambio de calor en las subestaciones.

Estas dos tuberías, impulsión y retorno, van en paralelo. En diámetros pequeños, ambas tuberías pueden suministrarse en una única conducción. Esta solución disminuye tanto los costes de material como de instalación. En diámetros más grandes, es necesaria la instalación de cada una de las tuberías de forma independiente.

Las uniones de tuberías entre sí, en los nodos y en las acometidas, pueden realizarse mediante casquillo corredizo o en manguitos electrosoldables.

Una vez realizadas las uniones y para que estos puntos dispongan del mismo aislamiento que el resto de la tubería, se utilizan manguitos exteriores. Los manguitos están fabricados en PE-HD. Para estanqueizarlos respecto a la tubería, se utilizan folios termorretráctiles que disponen de una cara interior recubierta con un adhesivo termofusible. Finalmente, el interior de los manguitos se rellena con una espuma de PU bicomponente, consiguiendo un aislamiento térmico de la unión muy alto. 

Intercambio: las subestaciones

Es el sistema que permite entregar la energía térmica a la instalación interior del usuario y donde se realiza la medición de la misma.

Para una vivienda tipo de unos 140 metros cuadrados, distribuida en dos plantas, es suficiente con una estación energética de 20kW, que tiene unas dimensiones similares a las de un calentador de gas (70x55x30 centímetros).

Una subestación dispone de dos intercambiadores de calor, uno se encarga de suministrar el calor necesario para la calefacción de la vivienda, el otro suministra el agua caliente sanitaria instantánea. La estación dispone de mecanismos que dan prioridad a uno u otro intercambiador según la necesidad.

Las estaciones disponen de un contador energético que permite la lectura, entre otros parámetros, del consumo de energía. Esto permite gestionar el cobro a cada una de las viviendas por parte del Ayuntamiento o la empresa encargada de la explotación. 

Utilización. La instalación interior

Se trata de instalaciones de la vivienda que distribuyen la energía entregada en la subestación: radiadores, ventilo-convectores, etc.

Ventajas del sistema

En este apartado, podemos discernir las ventajas medioambientales y las económicas. En cuanto a las primeras:

• Reducción de emisión de gases de efecto invernadero. Es una solución energéticamente más eficiente.
• Se utilizan energías renovables.
• Disminución de ruidos, vibraciones, olores y molestias en generales de los usuarios conectados al sistema. 
• Aumento de seguridad. No hay riesgo de explosiones ni de gases.

Las principales ventajas económicas son: 

• Importante ahorro en la factura energética del usuario.
• Al eliminar las calderas individuales, se gana espacio en las viviendas.
• Valor añadido para casas rurales, hoteles, etc.
• Facilidad en la previsión de la facturación energética.
• Asentar la población y generar puestos de trabajo para el mantenimiento y la obtención de combustibles. 

Autor. Sergio Casero Palomares. Ingeniero Civil. Director de ATG Enginyers

Este artículo se puede encontrar completo en el número 414 de Cimbra.