El biogás es un gas combustible que se crea por la digestión de la materia orgánica en ausencia de oxígeno (Digestión Anaerobia).

Transcripción

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2 INDICE. - El biogás según su origen - Composición del biogás según origen - Producción primaria de biogás en Europa - Procedencia y posibles usos del biogás - Generación eléctrica - Enriquecimiento del biogás - Sistemas de enriquecimiento del biogás - Biogás Natural : Tecnología de HERA - Qué es el Biogás Natural? - Ventajas del sistema de absorción por aminas - Diagrama BNCC - BNCC - Biogás Natural para inyección en la red - Normalización del biometano - Referencias - Flota de vehículos del Grupo HERA - Autonomía de los vehículos bifuel - Ventajas del uso de biogás como biocarburante - Caso práctico

3 EL BIOGÁS SEGÚN SU ORIGEN. El biogás es un gas combustible que se crea por la digestión de la materia orgánica en ausencia de oxígeno (Digestión Anaerobia). Cultivos energéticos. Purines y otros residuos ganaderos. Residuos industria agroalimentaria. Fracción orgánica de RSU. Lodos de aguas residuales (depuradoras). Residuos de parques y jardines. Depósitos controlados (Vertederos). Minas de carbón clausuradas (UK).

4 COMPOSICIÓN DEL BIOGÁS SEGÚN ORIGEN Gases Desechos agrícolas Lodos de depuradora Desechos industriales Vertederos Propiedades Metano 50 80% 50 80% 50 70% 45 65% combustible CO % 20 50% 30 50% 34 55% ácido, asfixiante Vapor agua saturación saturación saturación saturación saturación Hidrógeno 0 2% 0 5% 0 2% 0 1% combustible H 2 S ppm 0 1% 0 8% 0,5 100ppm CO 0 1% 0 1% 0 1% trazas tóxico Nitrógeno 0 1% 0 3% 0 1% 0 20% inerte corrosivo, olor, tóxico Oxígeno 0 1% 0 1% 0 1% 0 5% corrosivo Orgánicos trazas trazas trazas 5ppm corrosivos, olores

5 PRODUCCIÓN PRIMARIA DE BIOGAS EN EUROPA. Producción de energía primario de biogás en la Unión Europea durante 2011 [en ktep] Biogás de Vertedero Biogás de estaciones depuradoras Otros ( residuos agrícolas, etc.)

6 PROCEDENCIA Y POSIBLES USOS DEL BIOGÁS. P R O C E D E N C I A D E L B I O G Á S AGRICOL A INDUSTRIA L DEPURADORA RESIDUOS SÓLIDOS B I O G Á S MOTOGENERA DOR CALDERA RED ELÉCTRICA BIODIGEST OR VERTEDE RO B I O G Á S PILAS DE COMBUSTIBLE MICROTURBI NA LINEA DE GAS NATURAL PLANTA DE ENRIQUECIMIENTO COMPRES OR APROVECHAMIENTO CALORÍFICO ACUMULAD OR SURTIDOR VEHÍCUL OS

7 PROCEDENCIA Y POSIBLES USOS. VERTEDEROS Los bloques que conforman un aprovechamiento en depósito controlado de Residuos Sólidos Urbanos es el siguiente: Pozos de captación Colectores de gas y desagües Conjunto de antorcha y soplante Valorización energética: electricidad, BNCC,

8 PROCEDENCIA Y POSIBLES USOS. VERTEDEROS Las tuberías de la red de gas unen los pozos con las ERM y estas con los desagües y estas con la soplante para su aprovechamiento Desagüe Aprovechamiento Colector Pozos

9 GENERACIÓN ELÉCTRICA Motor sustituible, recuperador, turbina, BNCC, pila de combustible, etc. SOPLANTE Y ANTORCHA DEPÓSITOS FUEL kwht CALOR kwht MOTO GENERADOR TALLER ELECTRICIDAD kwhe en B.T. OFICINA Y ASEO CENTRO TRANSFORMACIÓN ALMACÉN ELECTRICIDAD kwhe en M.T.

10 GENERACIÓN ELÉCTRICA. DISTRIBUCIÓN PLANTAS HERA. Nájera kw Barcelona kw Torrejón de Ardóz kw Alcalá de Henares kw Cáceres 200 m 3/ h Badajoz 800kW Valdepeñas 120 kw Lorca 500 kw Jerez de la Frontera kw Plantas operativas Desgasificaciones Puerto del Rosario 250 m3/h

11 ENRIQUECIMIENTO DEL BIOGÁS Enriquecimiento del biogás: Eliminación de impurezas y separación de compuestos presentes en el biogás con 14 objeto de conseguir un biogás de calidad similar a la del gas natural Contenido en CH 4 en biogás enriquecido: 90-99% (si contenido de aire en biogás bruto < 7%) 12 - Eliminación de impurezas: H 2 S, siloxanos, otros Separación del CO 2 10 Eliminación de H 2 S y otras impurezas presentes en el biogás. 8 - Adsorción en C.A. - Filtración biológica 6 - Lavado químico - Otras Tecnologías para separación de CO 2 en el biogás: Chemical Scrubber 1. PSA 0 (PressureSwing Adsorption) Proceso físico con carbón activo. Water scrubber 2. Absorción con H 2 O a presión. Lavado con agua a presión. PSA 3. Absorción Química. Lavado con un solvente químico (alcanolamina) Membrane 4. Membranas. Proceso físico de filtración a través de una membrana. 5. Criogénesis. Proceso a alta presión y baja temperatura (diferencia entre punto de ebullición CH 4 (- 160ºC) y CO 2 (-78ºC)

12 SISTEMAS DE ENRIQUECIMIENTO DEL BIOGÁS. 1. PSA (Pressure Swing Adsorption) Proceso físico con carbón activo. Adsorción-desorción del CO 2 en tamiz molecular de diferentes porosidades y a diferentes presiones.

13 SISTEMAS DE ENRIQUECIMIENTO DEL BIOGÁS. 2. Absorción con H 2 O a presión. Lavado con agua a presión. Agua se regenera y recircula. Si el contenido en H 2 S es elevado el agua se contamina. Consumo energético superior a otros procesos que no trabajan a presión.

14 SISTEMAS DE ENRIQUECIMIENTO DEL BIOGÁS. H 2 O a presión. Lavado con agua a presión. 3. Absorción Química. Lavado con solvente químico (alcanolamina) Trabaja a presión atmosférica (bajo consumo energético). Regeneración del solvente químico ciclo por destilación (bajo coste de consumibles).

15 SISTEMAS DE ENRIQUECIMIENTO DEL BIOGÁS.

16 SISTEMAS DE ENRIQUECIMIENTO DEL BIOGÁS: COMPARATIVA Máximo Contenido de Oxígeno 0,01% (España, Francia ) 0,5 % (Alemania, Austria )

17 PRODUCCIÓN DE BIOMETANO EN EUROPA POR PAÍS Y TECNOLOGÍA PLANTAS DE PRODUCCIÓN DE BIOMETANO EN EUROPA (172 unidades) PORCENTAJE DE TECNOLOGÍAS IMPLANTADAS EN EUROPA Luxembourg 3 Islande 1 Autriche 6 Suisse UK 17 2 Allemagne 68 Espagne 2 France 6 Suède 57 Hollande 10 LAVADO CON AGUA 77 46% CRIO. 1 1% AMINAS 33 20% PSA 42,5 26% Norvège 3 MEMBRANA S 12,5 7%

18 EVOLUCIÓN DE LA IMPLANTACIÓN DE TECNOLOGÍAS Lavado con agua a presión tecnología más utilizada hasta aparición de lavado químico con aminas. LOS PROCESOS FÍSICOS REQUIEREN TRATAMIENTO ADICIONAL DEL GAS DE PURGA PARA ELIMINAR PÉRDIDAS DE CH 4 O COVs Y CUMPLIR CON LAS LEGISLACIONES REFERENTES A EMISIONES A LA ATMÓSFERA. Lavage à l'eau Lavage chimique Membranes PSA CRYO Genosorb

19 INYECCIÓN DE BIOMETANO EN LA RED DE GAS NATURAL. Situación en Europa. Normalización del biometano en Europa: - Mandato M/475 de la Comisión Europea a CEN para la creación de una normativa para el uso del biometano en el transporte e inyección en las redes de gas natural (2010). - Creación del CEN TC 408 y sus respectivos grupos de trabajo europeos y con espejos en España a través de AENOR (2011) HERA PARTICIPA ACTIVAMENTE EN LA NORMALIZACIÓN DEL BIOMETANO EN EUROPA, A TRAVÉS DEL CEN PC 408 Y SUS RESPECTIVOS GRUPOS DE TRABAJO, ASÍ COMO EN SU COMITÉ ESPEJO ESPAÑOL, EL CTN 60 A TRAVÉS DE AENOR. Países que inyectan biometano actualmente en la red de gas natural: - Austria - Francia - Alemania - Países Bajos - Noruega - Suecia - Suiza - Reino Unido - Luxemburgo - Italia (esperado en 2013) - España (en pruebas, Las Palomas)

20 INYECCIÓN DE BIOMETANO EN LA RED DE GAS NATURAL. Regulaciones europeas. CH4 % v/v > 97 (inyección ilimitada) SWITZERLAND GERMANY FRANCE AUSTRIA SWEDEN NETHERLANDS SPAIN > 50 (con límite de inyección) Relative humidity phi < 60% >96 > H2O Dew point ºC <60 <60 soil temperature < -5 a MOP -8 / 40 bar < 32 mg/nm3 < 32 mg/nm3 2 a 70 bar DUST mg/nm3 technically pure technically pure < 5 technically pure technically pure CO2 % v/v <3 < 6 <6 < 2 <3 <3-2,5 O2 % v/v < 0,5 < 0,5 < 0,5 < 0,01 <0,5 <1 <0,5 0,01 H2 % v/v < 5 < 5 5% < 6 <4 <0,5-5 H2S mg/nm3 < 5 < 5 - < 5 <10 10 <5 <15 (H2S + COS) S mg/nm3 < 30 < 30 < 30 < 30 <5 <23 <45 50 WOBBE H kwh/nm3 13,30 15,70 12,81 15,70 13,64 15,70 13,3 15,7 12,64 13,47 12,11 12,34 13,403 16,058 WOBBE L kwh/nm3 10,50 13,01 12,01 13,00 RELATIVE DENSITY - 0,55 0,7-0,55 0,75 0,555 0,7 0,55 0, ,555 0,7 HIGH HEATING VALUE H kwh/nm3 10,7 13, ,70 12,80 10,7 12, ,75 10,26 13,26 LOW HEATING VALUE L kwh/nm ,50 10,50 Pressure - - Grid Hg mg/nm3 < 10 < Cl mg/nm3 < 1 10,5 F mg/nm3 < 10 NH technically pure 3 Mercaptanes mg/nm3 - - < 15 < 6 < BTX 500 Siloxanes mg/nm3 <10 10 CO % v/v < Microorganisms Tecnically pure HC dew point ºC - - soil temperature > -2ºC (70 bar) 0 at OP - - 5

21 INYECCIÓN EN ESPAÑA. NORMATIVA Y REQUERIMIENTOS. - Calidad del gas:

22 BIOGÁS NATURAL : TECNOLOGÍA HERA BNCC BIOGAS NATURAL CONCENTRADO Y COMPRIMIDO ABSORCIÓN QUÍMICA POR AMINAS TECNOLOGÍA DE ENRIQUECIMIENTO DE BIOGÁS DESARROLLADA POR HERA

23 QUÉ ES EL BIOGÁS NATURAL? Es la tecnología de enriquecimiento (limpieza y concentración del biogás) desarrollada por HERA para la obtención de un biogás de características y prestaciones similares a las del Gas Natural de origen fósil. CARACTERÍSTICAS DEL BIOGÁS NATURAL PARÁMETROS COMPOSICIÓN EN VOLUMEN CH 4 85% a 99% CO 2 0% a 1% H 2 S < 5 ppm N 2 1% a 8% O 2 0% a 2,5% Otros Hasta 2%

24 VENTAJAS DEL SISTEMA DE ABSORCIÓN CON AMINAS. BAJO CONSUMO DE ENERGÍA ELÉCTRICA. Consumo eléctrico proceso HERA: 0,115 kwh/nm 3 BN Consumo eléctrico otros procesos: 0,20 0,60 kw/hnm 3 BN REGENERACIÓN DE CONSUMIBLES. Proceso de regeneración de la amina muy eficiente Baja degradabilidad de la amina ALTA EFICIENCIA EN LA ELIMINACIÓN DE CO 2. Elimina el 100% del CO 2 contenido en el biogás PÉRDIDAS DE CH 4 (METHAN SLIP) PRÁCTICAMENTE NULAS. Gran selectividad del absorvente

25 DIAGRAMA BNCC

26 BNCC Biogas Natural upgrading plant. Capacity: 100 Nm 3 /h of raw biogas

27 BNCC Biogas concentration area

28 BNCC Absorbant regeneration area

29 BNCC Compression and storage area for the supply of Biogas Natural to vehicles

30 BNCC

31 REFERENCIAS: BNCC VACARISSES (PTRR) Capacidad de tratamiento: 100 Nm 3 /h de biogás bruto Biogás de vertedero Producción de biogás concentrado: 60 Nm 3 /h de Biogás Natural

32 REFERENCIAS: BNCC MURCIA. Capacidad de tratamiento: 15 Nm 3 /h de biogás bruto Biogás de EDAR Cliente: EMUASA (Aguas de Murcia)

33 REFERENCIAS: BNCC REQUENA. Capacidad de tratamiento: 100 Nm 3 /h de biogás bruto Biogás de DIGESTOR de residuo agroalimentario Proyecto: AGROBIOMET

34 REFERENCIAS: BNCC GONGORA. Capacidad de tratamiento: 100 Nm 3 /h de biogás bruto Biogás de VERTEDERO Proyecto: GONGORA

35 FLOTA DE VEHÍCULOS DEL GRUPO HERA. La flota cautiva de HERA cuenta con vehículos de Gas Natural de serie y vehículos de gasolina convertidos a bifuel.

36 AUTONOMIA DE LOS VEHÍCULOS BIFUEL. Los coches bifuel tipo turismo tienen normalmente tanques entre 80 y 160 litros en los que se pueden acumular hasta 32 Nm 3 de Biogás Natural a presión (200 bar), y alcanzan una autonomía de km. Los camiones bifuel tienen instalados normalmente tanques entre 320 y 640 litros en los que se pueden acumular hasta 128 Nm 3 de Biogás Natural a presión (200 bar), y alcanzan una autonomía de 400 km.

37 VENTAJAS DEL USO DEL BIOGAS COMO BIOCARBURANTE. Reduce la dependencia energética del petróleo. Se reduce el impacto ambiental generador del efecto invernadero (el del metano es 20 veces mayor que el del CO 2 ). Se puede obtener en cualquier sitio donde se generen residuo biodegradables. Existen ya fabricantes que producen vehículos con motores para gas natural y/o bifuel (dos combustibles). Debido a que el gas al igual que la gasolina utilizan motores convencionales (ciclo OTTO, alto octanaje), se puede acondicionar un vehículo normal de gasolina fácilmente y a bajo coste, convirtiéndolo en uno bifuel. Un vehículo bifuel puede utilizar gasolina o biogás natural de forma independiente.

38 CASO PRÁCTICO. CÁLCULOS PARA UNA PLANTA DE 300 Nm 3 /h DE BIOGÁS 300 Nm 3 /h de biogás bruto 170 Nm 3 /h Biogás Natural. 170 Nm 3 /h x 24 h/día = Nm 3 /día de Biogás Natural. Número de vehículos que puede suministrar: (4.080 Nm 3 /día) / (32 Nm 3 /vehículo) = 127 vehículos tipo turismo (4.080 Nm 3 /día) / (128 Nm 3 /camión) = 31 camiones Vehículos BNCC60 BNCC100 BNCC150 BNCC250 BNCC500 BNCC600 BNCC1000 Tipo Capacidad 60 Nm 3 /h 100 Nm 3 /h 150 Nm 3 /h 250 Nm 3 /h 500 Nm 3 /h 600 Nm 3 /h Nm 3 /h Carretilla 16 Nm Utilitario 32 Nm Camión 128 Nm

39 CALCULOS PARA UNA CAPACIDAD DE PLANTA DE 300 Nm 3 /h Inversión planta: Costes O&M: /año Producción de Biogás Natural: 12,8 Coste Upgrading : 35 /MWh incluye compresión a 250 bar Considerando el coste del biogás sucio: 60~80 /MWh Considerando amortización a 7 años con 6% de interés Ingresos equivalentes (por substitución) según utilización: Gas natural de red: /MWh Gas natural carburante: /MWh Diesel: /MWh

40 GRACIAS POR SU ATENCIÓN Gracias por su atención. Xavier Gispert Responsable de Aprovechamiento Energético.