Biogás : Un Combustible Sustentable El caso del Relleno Sanitario y Central Loma Los Colorados

Transcripción

1 Biogás : Un Combustible Sustentable El caso del Relleno Sanitario y Central Loma Los Colorados Sergio Durandeau Stegmann Gerente General KDM Energía S.A.

2 Quiénes Somos? KDM S.A. es una empresa privada, dedicada a la gestión y tratamiento integral de residuos. Es propietaria y operadora del Relleno Sanitario Loma Los Colorados (RSLLC), entre otros rellenos sanitarios. En 1995 se adjudicó una licitación internacional por 16 años (renovables) para el tratamiento, transporte y disposición final de los RSU de los municipios del Área Norte de Santiago, proyecto pionero en Chile. GESTIÓN Y TRATAMIENTO INTEGRAL DE RESIDUOS

3 Quiénes Somos? En 2009 se crea KDM ENERGÍA, empresa enfocada a la generación de energías renovables no convencionales (ERNC) y a la generación de bonos de carbono ó reducciones de emisiones de gases de efecto invernadero (GEI). KDM ENERGÍA es propietaria y operadora de la Central Loma Los Colorados, proyecto de generación eléctrica en base a biogás, pionero en Chile. PROYECTOS DE GENERACIÓN ENERGÍA RENOVABLE NO CONVENCIONAL

4 PROYECTO DE GENERACIÓN ELÉCTRICA CON BIOGÁS El caso del Relleno Sanitario y Central Loma Los Colorados OBJETIVOS DEL PROYECTO Generar bonos de carbono ó reducciones de gases efecto invernadero (GEI), mediante la destrucción del metano (CH 4 ) presente en el biogás, contribuyendo a la contención del cambio climático (Protocolo de Kyoto). Generar energía eléctrica en base al biogás producido por el relleno sanitario Loma Los Colorados para su inyección a la red eléctrica. Metano (CH4) es un poderoso GEI (1 ton de CH4 equivale a 21 ton de CO2).

5 PROYECTO DE GENERACIÓN ELÉCTRICA CON BIOGÁS LOCALIZACIÓN El proyecto de Generación Eléctrica en base a Biogás se ubica dentro del relleno sanitario Loma Los Colorados, a 60 km al norte de Santiago de Chile. UBICACIÓN RELLENO SANITARIO LOMA LOS COLORADOS

6 Ciclo de los Residuos Sólidos Urbanos Las operaciones de KDM en la Región Metropolitana comprenden una Estación de Transferencia ubicada en la comuna de Quilicura y el Relleno Sanitario Loma Los Colorados ubicado en la comuna de Til-Til. Recibe el 64% de los RSU generados en la Región Metropolitana. Contratos por más de 16 años con 24 municipios Montenegro Rungue Tiltil Línea Ferroviaria Batuco RELLENO SANITARIO LOMA LOS COLORADOS Ruta 5 Norte Mapa de los Residuos Domiciliarios de la Región Metropolitana KDM S.A Ton/dia 63,8% ESTACION DE TRANSFERENCIA Aeropuerto Comodoro Arturo Merino Benítez COINCA S.A Ton/día 15,1% CONSORCIO SANTA MARTA S.A Ton/día 21,2% Relleno Sanitario Santiago Poniente Relleno Sanitario Santa Marta Maipú San Bernardo 5 Puente Alto Ex Vertedero Lepanto 0 10 km 20

7 Ciclo de los Residuos Sólidos Urbanos ESTACIÓN DE TRANSFERENCIA QUILICURA (ETQ) La ETQ recibe más de ton/día de RSU. Sobre camiones recolectores por día. En la ETQ los RSU son transferidos a silos herméticos de 26 ton capacidad, donde son compactados. Luego son enviados por ferrocarril al relleno sanitario

8 Ciclo de los Residuos Sólidos Urbanos TRANSPORTE FERROVIARIO A RELLENO SANITARIO Inicialmente se transportaba en camiones, lo que implicaba más de 200 viajes por día al Relleno Sanitario. Desde 2003 el transporte se realiza por ferrocarril, disminuyendo de 200 viajes por camión a 8 trenes día. Al llegar al relleno sanitario, los silos son transferidos a camiones que los llevan a frente de trabajo para su disposición final..

9 Ciclo de los Residuos Sólidos Urbanos RELLENO SANITARIO LOMA LOS COLORADOS (RSLLC) El RS Loma Los Colorados fue construido de acuerdo a exigentes estándares ambientales: MANEJO DE BIOGÁS IMPERMEABILIZACIÓN Y DRENAJE DE FONDO TRATAMIENTO DE LIXIVIADOS

10 Ciclo de los Residuos Sólidos Urbanos RELLENO SANITARIO LOMA LOS COLORADOS (RSLLC) PROYECTO APROBADO 210 Ha 100 Millones Ton AÑO 2045 SITUACION 2010 (14 AÑOS DE OPERACIÓN): 70 Ha construidas 22 Millones Ton dispuestas

11 PROYECTO DE GENERACIÓN ELÉCTRICA CON BIOGÁS CUÁL ES EL ORIGEN DEL BIOGÁS? Tiene su origen en la BIOMASA ó MATERIA ORGÁNICA BIODEGRADABLE presente en los RESIDUOS SÓLIDOS URBANOS. BIOMASA EN RELLENO SANITARIO LOMA LOS COLORADOS= 72%

12 PROYECTO DE GENERACIÓN ELÉCTRICA CON BIOGÁS COMO SE FORMA EL BIOGÁS? Se forma durante la DESCOMPOSICIÓN BIOLÓGICA de la materia orgánica o biomasa bajo condiciones ANAERÓBICAS. Biogás Composición del Biogás Relleno Sanitario LLC: Metano CH 4 : 48,5 % Dióxido de Carbono CO 2 : 40,2% Oxígeno O 2 : 2,3 % Biomasa Humedad Temperatura Relleno Sanitario Ausencia de Oxígeno Nitrógeno N 2 : 9 % Lixiviados

13 PROYECTO DE GENERACIÓN ELÉCTRICA CON BIOGÁS TIPOS DE BIOBIO-DIGESTORES ANAERÓBICOS PARA PRODUCCIÓN DE BIOGÁS A PARTIR RESIDUOS SÓLIDOS URBANOS (RSU) : Biodigestor Anaerobio, Madrid, España RSU requieren selección y tratamiento previo Relleno Sanitario Loma Los Colorados, Santiago, Chile RSU no requieren selección ni tratamiento previo Biodigestor Anaerobio, Barcelona, España RSU requieren selección y tratamiento previo Relleno Sanitario, cerca de Hamburgo, Alemania RSU no requieren selección ni tratamiento previo

14 PROYECTO DE GENERACIÓN ELÉCTRICA CON BIOGÁS PROCESO BIOLOGICO Fases de la composición del biogás durante la descomposición de los residuos en un relleno sanitario: Fase I: Ajuste inicial (aerobia). Fase II: Fase de transición. Fase III: Fase ácida. Fase IV: Metanogénica estable (anaerobia). Fase V: Fase de maduración. 2sem. 2meses 2años 10años Patrón típico de generación del biogás (Farquar y Rovers, 1973) Concentración(%) POZOS ANTIGUOS Proporcion de CO2 POZOS NUEVOS (%v/v) Proporcion de CH4 POZOS ANTIGUOS POZOS NUEVOS 28-Ago Mar Oct Abr Nov May Dic-02 Patrón real de generación del biogás en el RSLLC 28-Jun Ene Ago Feb Ago Mar Oct Abr Nov May Dic Jun Ene Ago Feb-05

15 PROYECTO DE GENERACIÓN ELÉCTRICA CON BIOGÁS PRODUCCIÓN TEÓRICA DE BIOGAS EN RELLENO RELLENO SANITARIO n Q t = k L 0 i= 1 M i e kt i Modelo Cinético: Q t = Tasa de producción anual (m 3 /año) k = constante de degradación (depende de clima) L 0 = Potencial de generación de gas (m 3 /ton), (tipo RSU) M i = Masa dispuesta en el año i (ton) t i = edad de la sub-masa i (años)

16 PROYECTO DE GENERACIÓN ELÉCTRICA CON BIOGÁS Flujo Real de Biogas vs Flujo Proyectado (m 3 /h) Flujo Biogas Real (m3/h) Flujo Biogas Projectado (m3/h)

17 PROYECTO DE GENERACIÓN ELÉCTRICA CON BIOGÁS POTENCIAL ENERGÉTICO DEL BIOGÁS DEL RSLLC 1 m 3 de Biogás contiene 48,5% de metano (CH 4 ). Valor calorífico del metano (CH 4 ) es 10 kwh/m 3. Luego, el potencial energético de 1 m 3 biogás es: 1 m 3 x 48,5% x 10 kwh/m 3 = 4,85 kwh. Considerando una producción actual de biogás de 9000 m 3 /hora, el potencial energético contenido es: 9000m 3 /h x 4,85 kwh/m 3 = 43,7 MWh/h Quemadores Planta Biogás KDM (Julio, 2010)

18 PROYECTO DE GENERACIÓN ELÉCTRICA CON BIOGÁS APROVECHAMIENTO DE LA ENERGÍA DEL BIOGÁS La tecnología disponible y más ampliamente utilizada para la conversión energética del biogás, son los motores de combustión interna, los cuales alcanzan eficiencias de: Eficiencia Eléctrica: 42% Eficiencia Térmica: 43% Con esta tecnología, la energía contenida en 9000 m 3 /hora de biogás, puede ser convertida a energía eléctrica y energía térmica, obteniendo los siguientes valores: Energía Eléctrica = 43,7 MWh/h x 42% = 18,4 MWh elec /h Energía Térmica = 43,7 MWh/h x 43% = 18,8 Mwh term /h Módulo Generador Típico

19 Proyecto Generación Eléctrica con Biogás POTENCIA INSTALADA EN FUNCIÓN DE LA GENERACIÓN DE BIOGÁS Tasa de producción de residuos = 2,5% anual Eficiencia de captación = 50% de eficiencia en la captura del biogás. Biogas Generado/Capturado (m3/h) Biogas Generado (m3/h) Biogas Capturado (m3/h) Potencia Instalada (MW) Potencia Instalada Futura (MW) Año Cierre Disposición de Residuos (MMton/año) Capacidad de Generación Eléctrica (MW) Año

20 Proyecto Generación Eléctrica con Biogás DESCRIPCIÓN CONCEPTUAL El sistema de Generación Eléctrica se conecta al sistema de captación y planta de termogradación de biogás del Relleno Sanitario Loma Los Colorados. Relleno Sanitario Campo de Pozos Estación de Succión y Quema Módulos Generadores Transmisión Transformadores

21 Sistema Captación de Biogás CARACTERÍSTICAS DE LA RED DE CAPTACIÓN DE BIOGÁS Red de tuberías de HDPE extendidas sobre la superficie (70 hectáreas) del relleno sanitario. Posee una matriz de transporte del biogás con capacidad de hasta m3/hora.

22 Sistema de Captación de Biogás CARACTERÍSTICAS CAMPO DE POZOS Sistema de pozos verticales ubicados sobre la superficie del relleno sanitario. Esquema progresivo de instalación de pozos, proporcional al crecimiento del relleno sanitario. N total de pozos verticales: 280 Distanciamiento entre pozos:40 (m) aprox. Profundidad de pozos: (m). Lixiviado Línea de aire comprimido Biogás Bomba Sumergible

23 Captación y Termodegradación Biogás CONSTRUCCIÓN SISTEMA DE CAPTACIÓN Y TERMODEGRADACIÓN DE BIOGÁS Construcción Red Tuberías de Captación Perforación y construcción campo de pozos Montaje de Antorchas Construcción Sala de Control

24 Planta Succión y Termodegradación Biogás CARACTERÍSTICAS GENERALES Capacidad de m3/hora de biogás. Actualmente succiona aprox m3/hora /hora. Se compone principalmente de un sistema de succión y un sistema de quema por medio de antorchas de alta eficiencia (99 99,9%) Termodegradación (Antorchas) Estación de Succión (Blowers) Matriz Red de Captación KOP Trampa de Condensados

25 Etapa 1 : Central Loma Los Colorados I SITUACIÓN EN 2010: PLANTA PILOTO Planta de Succión de Biogás Planta de Biogás (Antorchas) Sala de Control Central Loma Los Colorados I Planta de Compresión y Acondicionamiento del Biogás para Generadores

26 Etapa 1 : Central Loma Los Colorados I DIAGRAMA FÍSICO (2010) Alimentador EEMTT 23 kv M Línea Transmisión KDM 23 kv Central LLC1 2MW Planta Succión de Biogás y Antorchas Red de Captación de biogás

27 Etapa 1 : Central Loma Los Colorados I PANTALLA DE CONTROL (día Martes 17/8/ :50:01 a.m.)

28 Etapa 2 : Central Loma Los Colorados II NUEVO PROYECTO PARA 2011 Central Loma Los Colorados I Planta de Termodegradación (Antorchas) Perspectiva Maqueta 3D Central Loma Los Colorados II Área Proyecto Central Loma Los Colorados II

29 GRACIAS!!!!!!