El interés de las microturbinas en el saneamiento. La experiencia de la EDAR de Rubí

Transcripción

1 El interés de las microturbinas en el saneamiento. La experiencia de la EDAR de Rubí Jornades Tècniques de l ACA 2009 Auditori AXA, 1 de abril de 2009 Jordi Robusté Pedro Polo Manel Blasco Agència Catalana de l Aigua Acciona Agua Micropower Europe

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3 1. Tratamiento del Biogás El tratamiento del biogás es la clave del éxito de toda valorización energética. En el caso de las microturbinas, siempre es necesario instalar un compresor de biogás puesto que trabajan a presiones de entre 5 y 6 barg. Aprovechando este sistema previo, se le añaden los elementos para secar, filtrar y acondicionar térmicamente el biogás antes de que entre a las turbinas. El objetivo es: Biogás seco (10 ºC sobre el punto de rocío) Presión de 6 barg. Contenido en siloxanos inferior a 5 ppb.

4 1.2. Tratamiento del Biogás: Diagrama de proceso 2do enfriamiento + calentamiento final 1er enfriamiento + calentamiento filtro

5 1.3. Tratamiento del Biogás: Descripción equipos I 1 1. Enfriamiento gas BP 2. Enfriamiento gas AP 3. Filtro partículas 4. Recogida condensados AP

6 1.4. Tratamiento del Biogás: Descripción equipos II 1. Trampa de condensados BP 2. Filtro de carbón y grafito activos 3. Compresor de Biogás 4. Resistencia eléctrica 5. Válvula seguridad

7 1.5. Tratamiento del Biogás: Descripción equipos II Antes del tratamiento de combustible tenemos 54,7 mg/nm3 Después del tratamiento no se detectan siloxanos ni otros COV s 7

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9 2. Microturbinas: Historia y Origen Estos equipos tienen una larga historia en el campo aeronáutico. La primera se montó en un Boeing 727 en 1963 y hoy todos los aviones comerciales disponen de pequeñas turbinas (APU) para la generación eléctrica en tierra que permite el arranque de las grandes turbinas de propulsión. A lo largo de los años 90, en parte debido a la crisis energética de California, se desarrollaron equipos para permitir una generación autónoma simple, de alta disponibilidad y con bajo mantenimiento. En 1996, CAPSTONE presenta la primera versión de la turbina de C30. Hoy hay más máquinas funcionando en todo el mundo.

10 2.1. Microturbinas: Ciclo Brayton regenerativo El modo de funcionamiento de la Microturbina no difiere mucho del de una turbina convencional. La diferencia principal se encuentra en el hecho de tener un ciclo de recuperación para mejorar el rendimiento eléctrico. Este proceso enfría los gases de escape pero, su temperatura de alrededor de 300 ºC todavía permite una recuperación térmica útil para los procesos de cogeneración.

11 2.2. Microturbinas: Una sola parte móvil a rpm La Microturbina tan solo tiene una parte móvil que gira entre y rpm. La energía eléctrica producida a frecuencia variable, se convierte a corriente continua y después, mediante un inversor, se convierte a alterna a 50 Hz y 400 V. La Microturbina Capstone no utiliza un motor auxiliar para arrancar. Es el propio generador que actúa como motor para iniciar la combustión. Una vez el biogás ya mueve la turbina, la corriente cambia de sentido y empezamos a exportar.

12 2.3. Microturbina: Identificación de componentes

13 2.4. Microturbinas: Simulación del funcionamiento

14 2.5. Microturbinas: Sistemas compactos

15 2.6. Microturbinas: Diferencias con los Motores MICROTURBINAS Lubricadas por aire Refrigeradas por aire Puesta en marcha sin auxiliares. Una sola parte móvil Mantenimiento sencillo y cada h. Rendimiento eléctrico independiente del contenido en metano. Rendimiento eléctrico 30% MICROMOTORES Lubricados por aceite Refrigerados por agua Necesita motor de arranque. Muchas partes móviles Mantenimiento elevado cada h* Rendimiento eléctrico sensible al contenido de metano. Rendimiento eléctrico 35%

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17 3. Recuperación de calor Se trata de un recuperador de calor pirotubular a contracorriente. 6 Identificación de equipos: 1. Válvula anti retorno de gases Válvula Bypass 3. Conducto Bypass 4. Intercambiador de calor 5. Registro Chimenea

18 3.1. Recuperación de calor: Detalles de los equipos

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20 4. Resultados de la operación en la EDAR de Rubí DATOS RESUMEN DE FUNCIONAMIENTO. 2 turbinas (datos) 3 turbinas (proyección) Caudal, m 3 / d DBO, mgo 2 / l. 280 MES, mg/ l 290 Producción biogás, Nm 3 / mes Consumo biogas, Nm 3 / mes Porcentaje uso biogas, % Energía generada, kwh / mes PCI, kwh/ Nm 3. 5,7 Rendimiento neto entregado, %. 28 Ratio de autogeneración (EDAR), %

21 5. Conexión a la red eléctrica 25 kv 0,4 kv 0,4 kv EDAR 21

22 6. Nuevos productos: C200, C600, C800 & C1000

23 6.1. Nuevos productos: C200, C600, C800 & C1000 La turbina C200 marca un antes y un después en los proyectos realizables con microturbinas. Sus excelentes prestaciones se aprovechan para crear los package C600, C800 y C1000 compuestos por varias turbinas C200

24 6.2. Nuevos modelos: POWER PACKAGE

25 6.3. C200: Mejor Re en turbinas de potencia inferior a 5 MW Solar Turbines Mercury Capstone C200 Capstone C1000 Electrical Efficiency (%) Elliott TA100R Ingersol Rand MT250 OPRA Turbines OP16-3B (DLE) Solar Turbines Saturn 20 Kaw asaki GPB15D Dresser-Rand KG2-3E Dresser-Rand KG2-3C General Electric GE5-1 (DLN) Siemens SGT-100 Solar Turbines Centaur 50 Rolls Royce 501-KB7S Solar Turbines Centaur 40 Kaw asaki GPB60D Kaw asaki GPB30D Rolls Royce 501-KB5S Power Output (MW)

26 7. CONCLUSIONES Pueden trabajar con gases muy ácidos: hasta el 7% de H 2 S. Bajos contenidos de CH 4 hasta el 30%. (35% en el arranque). Valores de emisiones de NOx < 9 ppm. (condiciones ISO). Periodos de mantenimiento con biogás cada 8000 h. Equipo absolutamente autónomo y con funcionamiento desatendido. Ausencia de líquidos lubricantes y refrigerantes.