Cogeneración con biogás y Gas natural. 2G Solutions. Gas to power 17/05/2012

Transcripción

1 Cogeneración con biogás y Gas natural 2G Solutions Gas to power 17/05/2012

2 El grupo 2G 2G Energy AG 100% 90% 80% 90% 100% 55% 80% 2G Energietechnik GmbH, Heek 2G Home GmbH, Heek 2G Drives GmbH, Heek 2G Solutions S.L 2G Italia Srl. Cenergy Power Systems Technologies Inc., USA 2G Energy LTD. UK Filial que opera en Alemania, creada en 1955 Cogeneración y servicio para particularos, fundada en 1999 Desarrollo y optimización de los equipos 2G, fundada en 2010 Venta, servicio y distribución en España, Francia y Portugal, fundada en 2008 Venta, distribución y servicio en Italia, fundada en 2011 Venta, distribución y servicio en Estados unidos, fundada en 2010 Venta, distribución y servicio en UK, fundada en

3 Crecimiento Évolution de l entreprise Evolución en bolsa Volumen de facturación en M /a Chiffre d affaire en M /an Bases para el crecimiento constante Innovación Internacionalización Creación de nuevos puntos para el mantenimiento Aumento de la capacidad de producción Más de 2000 plantas instaladas 3

4 Localización de 2G Solutions Rennes : Oficina, servicio de mantenimiento y almazen de piezas de repuesto Dijon: Servicio de mantenimiento (en construcción) Vic : Oficina, servicio de mantenimiento y almazen de piezas de repuesto Heek : Fábrica, oficina, plataforma central de mantenimiento y almacenes centrales. 4

5 Tipos Gama Potencia 50 a 150 kw el. 220 a 450 kw el. 500 a kw el. 5

6 Índice 1 Fuentes de biogás y sus tratamientos. Aspectos diferenciales de aplicaciones en Gas Natural y Biogás 2 Efecto de la eficiencia sobre la economía de la planta de cogeneración. Factores claves para viabilidad de una planta de cogeneración 6

7 1 Fuentes de biogás y sus tratamientos Aspectos diferenciales de aplicaciones en Gas Natural y Biogás 7

8 Subíndice 1. Gas Natural versus Biogás 2. Parámetros del biogás que influencian la planta de cogeneración 3. Tratamiento del biogás 8

9 Gas Natural 1. Gas Natural vs Biogás 2. Parámetros que influencian planta de cogeneración 3. Tratamiento del gas Características: 80-98% de CH4 Nitrógeno, Etano(C2H6), CO2, H2S, butano(c4h10), propano (C3H8), mercaptanos y trazas de hidrocarburos más pesados. PCI: 8,2 11,1 kwh/m³ = MJ/m³ Densidad: 0,700 0,840 kg/m³ Punto de ebullición: 161 C. 9

10 Biogás 1. Gas Natural vs Biogás 2. Parámetros que influencian planta de cogeneración 3. Tratamiento del gas Gas de baja energía Digestión anaerobia de materia orgánica en: Instalaciones de biogás Depuradoras Vertederos 10

11 Biogás 1. Gas Natural vs Biogás 2. Parámetros que influencian planta de cogeneración 3. Tratamiento del gas Margen de fluctuación Valor medio Metano % 60 % Dióxido de carbono % 35 % Vapor de agua 0 10 % 3,1 % Nitrógeno 0,01 5 % 1 % Hidrógeno 0,01 2 % 0,3 % Oxigeno 0 1 % < 1 % Amoníaco 0,01 2,5 mg/m³ 0,7 mg/m³ Ácido sulfhídrico mg/m³ 500 mg/m³ 11

12 Biogás 1.00% Valor medio 3.00% 0,00007% 1.00% 0.05% 1. Gas Natural vs Biogás 2. Parámetros que influencian planta de cogeneración 3. Tratamiento del gas 3.10% 35.00% Metano Dióxido de carbono Vapor de agua Nitrógeno 60.00% Hidrógeno Oxigeno Amoníaco Ácido sulfhídrico 12

13 Comparación energética 1. Gas Natural vs Biogás 2. Parámetros que influencian planta de cogeneración 3. Tratamiento del gas Gas Natural Con un PCI entre 8,2 11,1 kwh/m³ Un motor de 40% de eficiencia eléctrica 200m 3 /h de gas natural Obtenemos entre 656kw i 888kw eléctricos. Biogás Con un PCI entre 4,5 7 kwh/m³ Con un motor de 40% de eficiencia eléctrica 200m 3 /h de biogás Obtenemos entre 360 i 560kw eléctricos. 13

14 Comparación Gas natural / Gas pobre Numero de metano [ ] Poder calorífico Número de metano Poder calorífico [kwh/nm³] Gas pobre 52% CH4 Resto CO2 Gas natural 14

15 Biogás vs Gas Natural 1. Gas Natural vs Biogás 2. Parámetros que influencian planta de cogeneración 3. Tratamiento del gas Biogás Pobre energéticamente Producción de biogás en procesos existentes Aprovechamiento de residuos Requiere tratamiento Gas natural PCI superior Combustible fósil Accesible Número de metano menor 15

16 Plantas GN-Biogas Tratamiento del gas Configuración de la rampa de gas Configuración de combustión Configuración de la línea de aspiración Mantenimiento Aplicación 16 16

17 Parámetros del biogás 1. Gas Natural vs Biogás 2. Parámetros que influencian planta de cogeneración 3. Tratamiento del gas Parámetro Símbolo Valor límite Unidades Contenido de metano MZ >50 % Poder calorífico Hu,N >5 kwh /Nm³ Cloro Cl <100 mg /Nm³CH4 Fluor F 50 mg /Nm³CH4 Cloro-Fluor Σ(Cl, F) <100 mg/nm³ch4 Contenido en polvo <5 µm <10 mg /Nm³CH4 Vapor de aceite <400 mg /Nm³CH4 Silicio Si <5 mg/ Nm³CH4 Sulfúrico S <300 mg /Nm³ Ácido sulfhídrico H2S <200 ppm Amoníaco NH3 <50 mg Humedad relativa φ < 60 % Temperatura de la mezcla gas-aire TG 10< TG < 30 C 17

18 Humedad 1. Gas Natural vs Biogás 2. Parámetros que influencian planta de cogeneración 3. Tratamiento del gas El biogás sale de los fermentadores con un 100% de humedad relativa Consecuencias más frecuentes en los motores: Disminución de la eficiencia de los motores Problemas mecánicos en el compresor Más posibilidades de formación de agua ácida: Corrosiones ( desgasto) Disminución del PH en el aceite lubricante Depósitos de carbono en: Válvulas, anillos y cortes de los pistones 18

19 Ácido sulfhídrico 1. Gas Natural vs Biogás 2. Parámetros que influencian planta de cogeneración 3. Tratamiento del gas Gas soluble con agua El biogás contiene vapor de agua Si se condensa este vapor en las zonas frías de la instalación: H 2 S + H 2 O H 3 O + + HS - El ácido resultante es corrosivo para: Las partes metálicas El hormigón 19

20 Siloxanos 1. Gas Natural vs Biogás 2. Parámetros que influencian planta de cogeneración 3. Tratamiento del gas Las uniones de silicio orgánico se oxidan formando SiO 2 (cuarzo) micro cristalino Desgaste corrosivo en Superficie de los cilindros Válvulas Motor 20

21 Siloxanos 1. Gas Natural vs Biogás 2. Parámetros que influencian planta de cogeneración 3. Tratamiento del gas Institut für Energie und Umwelttechnik der Lebensmittelindustrie der Technischen Universität München-Weihenstephan Freising 21

22 Tratamiento del biogás 1. Gas Natural vs Biogás 2. Parámetros que influencian planta de cogeneración 3. Tratamiento del gas Secado/enfriamiento Secado/enfriamiento con limpieza de impurezas Filtro de carbono activo para sulfúricos o siloxanos Post-calentamiento Tratamiento biológico 22

23 Secado/enfriamiento 1. Gas Natural vs Biogás 2. Parámetros que influencian planta de cogeneración 3. Tratamiento del gas Agua con glicol fluye por el exterior de las tuberías internas El biogás se enfría y seca hasta la temperatura de rocío de 7 C Se reduce la cantidad del componente nocivo Metilciclosiloxano en los gases. Pérdidas mínimas de presión en el gas Dispositivos robustos y seguros 23

24 Postcalentamiento Humedad relativa por debajo de 45% Postcalentamiento con el calor de la bomba de refrigeración 1. Gas Natural vs Biogás 2. Parámetros que influencian planta de cogeneración 3. Tratamiento del gas Bomba refrigeración Enfriamiento del gas Gastrocknung 24

25 Enfriamiento con limpieza 1. Gas Natural vs Biogás 2. Parámetros que influencian planta de cogeneración 3. Tratamiento del gas Temperatura de rocío: 4-6ºC Secado y limpieza del gas en un solo proceso Auto limpieza del sistema de intercambio de calor-> Eficiencia constante del enfriador de gas Alta eficiencia gracias al contacto directo entre el gas y el refrigerante Técnica sencilla y segura Poca perdida de presión 25

26 Filtro de carbono activo 1. Gas Natural vs Biogás 2. Parámetros que influencian planta de cogeneración 3. Tratamiento del gas Carabinas de llenado Brida de acero de salida Tubo de muestras Hoja metálica perforada Entrada del gas Racor de vaciado Tubo de muestras Desagüe del condensado 20% del carbono puede ser H2S antes de saturarse 26

27 Filtro de carbono activo Quantity of charcoal Hydrogen Sulfide - Adsorption 500kg Quantity of charcoal Siloxane - Adsorption 500kg H2S Concentration 400mg/m3 H2S Concentration 10mg/m3 Biogas flow 125m3/h Biogas flow 125m3/h H2S-on load 20Mass.% H2S-on load 5Mass.% Life time of charcoal 2,8month Life time of charcoal 27,8month 27

28 Tratamiento biológico 1. Gas Natural vs Biogás 2. Parámetros que influencian planta de cogeneración 3. Tratamiento del gas QIC 001 O 2 Biogas, gas limpio Nutrientes Aire M QIC 002 PH TIC 003 Agua Biogas Ácido sulfúrico, Sulfato, Biomasa 28

29 Tratamiento del gas: Esquema 1. Gas Natural vs Biogás 2. Parámetros que influencian planta de cogeneración 3. Tratamiento del gas Menos de 1000ppm H 2 S Enfriamiento del gas Filtro de carbono activo Planta de cogeneración Enfriamiento y limpieza del gas Postcalentamiento Más de 200ppm de H 2 S 29

30 Tratamiento del gas: Esquema 1. Gas Natural vs Biogás 2. Parámetros que influencian planta de cogeneración 3. Tratamiento del gas Más de 1000ppm de H 2 S Enfriamiento del gas Planta de cogeneración Tratamiento biológico Enfriamiento y limpieza del gas Postcalentamiento 30

31 Tratamiento del gas Secado del gas por enfriamiento - Para extraer aerosoles y impurezas - Para reducir la humedad del gas - Para aumentar la eficacia y reducir el costo de mantenimiento Postcalentamiento del biogás Filtro de carbono activo - Para extraer el ácido sulfhídrico - Para extraer los siloxanos Filtro biológico - Para gas con mucha concentración de ácido sulfhídrico 31

32 2 Efecto de la eficiencia sobre la economía y viabilidad de una planta de cogeneración. 32

33 Principio de cogeneración Cogeneración 12% de perdidas globales 100% Combustible 38 %Electricidad 50%Calor Producción separada (Corriente en central térmica/ Calor en caldera 78% de perdidas globales Perdidas 166% Combustible 38 %Electricidad Perdidas 50%Calor Fuente: Bundesverband Kraft-Wärme-Kopplung e.v. 33

34 Concepto de eficiencia Planta de cogeneración Energía eléctrica /kwh Energía primaria /kwh Energía térmica /kwh Eficiencia económica Eficiencia ambiental Costes de combustible Costes de mantenimiento Costes de inversión 34

35 2G-Aplicación de eficiencia agenitor para la conversión eléctrica del gas Optimización de combustión Reducción espacio desplazamiento del pistón Disminución del uso de aceite Incremento de la eficiencia Reducción de emisiones contaminantes Incremento de la relación de compresión Costes de mantenimiento bajos Incremento de la durabilidad y robustez 35

36 Optimización de los motores / Incremento de eficiència Motor Concepto de combustin de alta turbulencia AVL Tri flow AVL Tri flow MAN standard (FEV licenc) GEJ - conv. GEJ HEC TU Graz/2G 36

37 Schadraumreduzierung FE Model Cálculo de la tensión mecánica (+ 6% a 180 bar) Top-Land-Ring (utilizable, MAN 28 er Optimierung) Laufbuchse mit festem Top-Land- Ring MAN 08 er Optimierung 37

38 Eficiencia en diferentes conceptos de motor Comparación CHP conocido/ líneas 2G agenitor Eficiencia el. [%] CHP 38

39 Gama de productos 2G agenitor para aplicación con biogas Produit Potencia eléctrica Eficiencia eléctrica Potencia térmica Eficiencia térmica kw 40,6 % 232 kw 42,8 % kw 41,0 % 265 kw 43,5 % KW 42,5 % 264 KW 44,9 % kw 40,0 % 298 kw 45,0 % kw 40,1 % 445 kw 44,6 % *Abweichungen möglich **zum Ende des Quartals kw 40,6 % 469 kw 42,3 % 39

40 agenitor : Una mejor eficiencia mediante una optimización del motor Optimizado agenitor 250kW Convencional KWK 250kW 588 kwh Biogas 610 kwh Biogas 250kWh Diferencia 227kWh 14kW x 8000h/a x 0,14 /kwh /a de beneficio para el cliente 40

41 Procesos para baja potencia Polideportivos Hoteles Hospitales Residencias Granjas Piscinas etc Entre KW Uso del calor según consumo Uso de la electricidad según consumo 41 41

42 Procesos para baja potencia Plantas de biogás satélites: 42

43 Consumo calor Datos necesarios Gráfico diario y anual Consumo eléctrico Gráfico diario y anual Costes actuales de calor y electricidad Precio de venta de calor y electricidad Costes de compra y mantenimiento de la instalación Coste del combustible 43

44 Caso práctico Lecheria 250Kw eléctricos de cogeneración 100Kw de vertido a la red Resto autoconsumo 44 44

45 Caso práctico P.GEN P.DEMAND HORAS generada demandada 45 45

46 Comparación agenitor 406 P.GEN ERADA kwk 203,9 140,2 144,4 140,2 186,9 212,4 212,4 212,4 203,9 118,9 127,4 135,9 195,4 212,4 212,4 212,4 212,4 118,9 123,2 144,4 212,4 212,4 212,4212,4 P.GENERADA Agenitor ,0 165,0 170,0 165,0 220,0 250,0 250,0 250,0 240,0 140,0 150,0 160,0 230,0 250,0 250,0 250,0 250,0 140,0 145,0 170,0 250,0 250,0 250,0250,0 P.DEMAND 140,0 65,0 70,0 65,0 120,0 165,0 170,0 170,0 140,0 40,0 50,0 60,0 130,0 165,0 170,0 170,0 160,0 40,0 45,0 70,0 170,0 170,0 180,0165,0 HORAS 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0 10,0 11,0 12,0 13,0 14,0 15,0 16,0 17,0 18,0 19,0 20,0 21,0 22,0 23,0 CONSUMO (m3/h) 88,5 60,8 62,7 60,8 81,1 92,2 92,2 92,2 88,5 51,6 55,3 59,0 84,8 92,2 92,2 92,2 92,2 51,6 53,5 62,7 92,2 92,2 92,2 92,2 Diferencia 36,1 24,8 25,6 24,8 33,1 37,6 37,6 37,6 36,1 21,1 22,6 24,1 34,6 37,6 37,6 37,6 37,6 21,1 21,8 25,6 37,6 37,6 37,6 37,6 Ganancias a 6c /kwh 2,2 1,5 1,5 1,5 2,0 2,3 2,3 2,3 2,2 1,3 1,4 1,4 2,1 2,3 2,3 2,3 2,3 1,3 1,3 1,5 2,3 2,3 2,3 2,3 Ganancias a 14c /kwh 5,1 3,5 3,6 3,5 4,6 5,3 5,3 5,3 0,2 2,9 3,2 3,4 4,8 5,3 5,3 5,3 5,3 2,9 3,1 3,6 5,3 5,3 5,3 5,3 Ganancias anuales del diferencial: /a (base 6c /kwh) Ganancias anuales del diferencial: /a (base 14c /kwh) 46

47 Caso práctico P.Generada KWK KWe P.Generada Agenitor 406 KWe Consumo KWpci Diferencia KWe Ganancias anuales del diferencial: /a 47

48 Optimización de los motores / Incremento de eficiència Motor Desarrollo propio: 2G Mezclador de gas 48

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50 Gracias por vuestra atención! Contacto Judit Serra Marsal Gerente Carrer anselm clavé, Nº4, 4t 3a 08500, Vic (Barcelona) Tél.: