Miquel Torrente a Coenercat, sessió de Barcelona (25.11.2013)
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Mercado actual y futuro del biogás.Tecnologías para inyección.
• A finales de los años 80, TRATESA, primeraempresa del Grupo, adquiere la gestión delvertedero de Coll Cardús, convirtiéndolo en elprimer depósito controlado privado de Cataluña.
• A partir de los distintos procesos enfocados a lamejora continua del tratamiento y valorización deresiduos, el Grupo HERA crece para darsoluciones a medida de sus clientes y de lasociedad con la que trabaja.
• Así, las primeras plantas del grupo para éltratamiento de los lixiviados, gestión del biogás,estabilización de residuos especiales,valorización (reciclaje) de residuos, nacieron y sedesarrollaron en Coll Cardús, siendo el embriónde las distintas empresas del grupo.
ACTIVIDAD: AGUAS, SUELOS, RESIDUOS y ENERGÍA
PRESENCIA: El Grupo HERA está presente en EUROPA y LATINOAMÉRICA.
HISTORIA DEL GRUPO HERA
BREVE HISTORIA DEL BIOGÁS
• El biogás era conocido en la antigüedad debido a sugeneración espontánea en los pantanos.
• Existen evidencias de la utilización de biogás para calentaragua de baños romanos en la Asiria del año 10 a.C.
• En 1808 Humphry Davy produce gas metano en unlaboratorio. Se toma este acontecimiento como el inicio dela investigación en biogás.
• La primera planta de digestión de residuos fue construidaen una colonia de leprosos en Bombay, India, en 1859.
• En 1884 Pasteur describe cómo el biogás puede sustituiral gas mineral utilizado en las redes urbanas.
Es un gas combustible que se genera como resultado de la descomposición de la materia orgánica, en condiciones anaerobias.
De hecho, no es una gas, si no una mezcla de los distintos gases resultantes de las diferentes fases de la descomposición:
• Metano CH4• Dióxido de carbono CO2,• Sulfuro de hidrogeno (sulfhídrico) H2S• Nitrógeno N2• Oxigeno O2• Otros, en menor proporción.
¿QUÉ ES EL BIOGÁS?
BENEFICIOS AMBIENTALES, SOCIALES Y ECONÓMICOS.
– Generación de energía 100% renovable, lo cual también evita emisiones a la atmósfera. Se siguen así las recomendaciones para luchar contra el efecto invernadero.
– El uso del biogás ayuda a resolver graves problemas de gestión de residuos.
– Mediante el uso del biogás se generan fuentes de trabajo estables al tratarse de tecnologías que generan energía localmente.
– Al tratarse de energía local significa que puede implantarse en distintos lugares del territorio por lo que contribuye al equilibrio territorial.
– Permite que las grandes industrias puedan cerrar el ciclo de vida de algunos subproductos, por lo que mejora la dependencia de servicios externos para el tratamiento de los residuos y emisiones generados.
– El aprovechamiento energético del biogás permite a las empresas y administraciones que lo lleven a cabo una proyección social de las mismas muy interesantes: significa un gran filón de promoción. En momentos en que la Responsabilidad Social Corporativa adquiere un peso cada vez más relevante, es preciso ejercer prácticas que efectivamente hagan creíble las iniciativas que la justifican.
PROCEDENCIA Y POSIBLES USOS DEL BIOGÁS
ELECTRICAL GRID
COMPRESSORSUPPLY
STORAGE VEHICLES
BIOGAS
HEAT RECOVERY
FUELCELL
BIOGASMICROTURBINE
BOILER
MOTOGENERATOR
UPGRADING PLANT
BIODIGESTOR LANDFILL
BIOGAS SOURCES
AGRO
WWTP
INDUSTRIAL MSW
PRODUCCIÓN PRIMARIA DE BIOGÁS en 2011 (ktep)
BIOGÁS DE VERTEDEROBIOGÁS DE DEPURADORABIOGÁS AGRÍCOLA, RSU, CODIGESTION, …
Fuente: Biogas Barometer EurObserv’ER
PRODUCCIÓN ENERGÍA PRIMARIA BIOGÁS UE
Fuente: Biogas Barometer EurObserv’ER
Producción Biogás UE 2009-2011 (ktep)
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2009
2010
2011España está en la posición 7!
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2009
2010
2011
PRODUCCIÓN ENERGÍA PRIMARIA BIOGÁS UE
Fuente: Biogas Barometer EurObserv’ER
Producción Biogás de Digestión Anaerobia UE 2009-2011 (ktep)
España está en la posición 9!
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2009
2010
2011
PRODUCCIÓN BIOGÁS DE DIGESTOR EN LA UE
Fuente: Biogas Barometer EurObserv’ER
Producción Biogás de D.A. UE 2009-2011 (ktep/habitante)
España está en la posición 17!
ESPAÑA ES EL 4º PRODUCTOR DE BIO-RESIDUOS!
TECNOLOGÍAS DEL BIOGÁS
Digestor
Vertedero
PurinesLodosAlimentosCárnicasOtrosDepuradoras
RSURechazoOtros
PSAQuímicoFísico / AguaMembranas
Óxidos de hierroNaOHAminasOtros
EnfriamientoZeolitas
CarbonesÓxidos de hierroImpregnadosOtros
BiofiltrosLavados
BiofiltrosFiltros molecularesEnfriamiento
CO2
H2S
H2O
Siloxanos
Líquidos
Filtros
Biológicos
Calor y frío
Electricidad
Gas Natural
CalderasMotores C.I.Pilas combustibleMicroturbinas
CalderasMotores C.I.Pilas combustibleMicroturbinas
Combustible vehicularInyección a red
APROVECHAMIENTO DEL BIOGÁSLIMPIEZA DEL BIOGÁSFUENTE
TÉCNICAS DE UPGRADING
Absorción
PressureSwing
Adsorption
WaterScrubber
Absorción Física
Absorción Química
Permeación
Membranas de alta presión
Membranas de baja presión
Crio-génesis
TÉCNICAS DE UPGRADING: PSA
TÉCNICAS DE UPGRADING: Water Scrubbing
TÉCNICAS DE UPGRADING: Chemical Absorption
TÉCNICAS DE UPGRADING
2.170
4.900 778
15.193
31.935
1.600
Capacidad (Nm3/h)
Absorción Fisica
Absorción Quimica
Membranas
PSA
Water Scrubbing
Criogénesis
79
4
33
32
1
Numero de plantas
Fuente: ISET
TÉCNICAS DE UPGRADING
310
544
195
460
998
1.600
Capacidad Media
Absorción Fisica
Absorción Quimica
Membranas
PSA
Water Scrubbing
Criogénesis
Fuente: ISET
TÉCNICAS DE UPGRADING
0
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0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35
0,4
0,45
0,5
Absorción Fisica Absorción Quimica Membranas PSA Water Scrubbing
E Térmica
E Eléctrica
kW/Nm3/h
Fuente: ISET
TÉCNICAS DE UPGRADING
86%
88%
90%
92%
94%
96%
98%
100%
AbsorciónFisica
AbsorciónQuimica
Membranas PSA WaterScrubbing
Disponibilidad
Fuente: ISET
TÉCNICAS DE UPGRADING
Fuente: ISET
€0
€10.000
€20.000
€30.000
€40.000
€50.000
€60.000
€70.000
Absorción Fisica Absorción Quimica Membranas PSA Water Scrubbing
Coste mantenimiento (anual)
TÉCNICAS DE UPGRADING
Parámetros Chem Abs.Water
Scrubber PSAPérdidas de Metano < 0.1% < 1‐2% < 3 ‐ 10%Concantración de Metano > 99% > 97% > 96%Presión de Trabajo (bar) 0 03‐07 03‐07Consumo Eléctrico (kWh/Nm3 biogás bruto) 0.10 – 0.11 0,21 0,24Consumo de Calor (kWh/Nm3 biogás bruto) 0.5 – 0.6 NA NARecuperación calor (kWh/Nm3 biogás bruto) 0.38 – 0.45 NA NATotal Energía (kWh/Nm3 biogás bruto) 0.23 – 0.26 0.21 0.24Controllability, nominal load 50‐115% 50‐100% 100 + 15%
TÉCNICAS DE UPGRADING
Rango Inversión1,2 ~ 1,5 M€ @ plantas 1.000 Nm3/h0,5 ~ 0.8 M€ @ plantas 250 Nm3/h
Rango Costes de Operación7 ~ 13 €/MWh de biogás bruto @ plantas 1.000 Nm3/h13 ~ 17 €/MWh de biogás bruto @ plantas 250 Nm3/h
CONDICIONES PARA LA INYECCIÓN
Suecia Alemania FranciaSuiza
(ilimitado/limitado) EspañaIndice inferior Wobbe MJ/Nm3 43,9~47,3 in H gas grid 46,1~56,5 in H gas grid 48,24~56,52Indice superior Wobbe MJ/Nm3 in L gas grid 37,8~46,8 in L gas grid 42,48~46,8
Indice de Wobbe kWh/m3 13,403~16,058Poder Calorífico
Superior kWh/m3 10,26~13,26Contenido en Metano Vol‐% >96/50 Vol‐% >95MON (Motor Octane
Number >130Water Dew Point ºC <t‐5 ºC <t ºC <t‐5CO2+O2+N2 Vol‐% <5
CO2 Vol‐% <6 Vol‐% <2 Vol‐% <6 Vol‐% <2,5O2 Vol‐% <1 Vol‐% <3 Vol‐% <0,01 Vol‐% <0,5 Vol‐% <0,01
Azufre total mg/nm3 <23 mg/nm3 <30 mg/nm3 <75‐100 mg/nm3 <30 mg/nm3 <50
EJEMPLO PLAN DE NEGOCIO EN UK
Capacidad 1.000Nm3/hInversión directa 1.500.000EurosInversión Indirecta 600.000EurosProducción 600Nm3/h 91%Disponibilidad
4.782.960Nm3/a 7971,6h/a46.251MWh/a 9,67kWh/Nm3@97%CH4
Opex 13€/MWhOpex Anual 601.266€/a
Capex (a 5a) 420.000Euros/añoOpex 601.266Euros/añoCoste Producción 22€/MWhCoste oportunidad 25€/MWh @precio GN
beneficio 135.015Payback 15,6
Tarifa UK 80€/MWhbeneficio 2.678.832Payback 1,8
BIOGÁS BIOCARBURANTE
BIOGÁS BIOCARBURANTE
BIOGÁS NATURAL
El biogás se somete a un proceso de tratamiento previo:• Secado (eliminación del vapor de agua)• Limpieza (eliminación de sulfídrico y siloxanos)• Concentración (separación del CO2, mediante lavado con dimetilamina)
Con este proceso se obtiene un gas de con un 90% de metano, apto como combustible para cualquier motor de Ciclo OTTO (Gasolina).
BIOGÁS BIOCARBURANTE
El biocarburante se comprime hasta 250 bares, para poder almacenarlo en un depósito en la estación de suministro, o para su transporte.
Los vehículos llevan un pequeño tanque, donde se introduce el gas a presión.
BIOGÁS NATURAL
BIOGÁS BIOCARBURANTE
ASPECTOS TÉCNICOS
ESTACIONES DE SERVICIO
LOGÍSTICA
BIOGÁS BIOCARBURANTE
BARRERAS
CULTURALESHábito de consumo.Mitos sobre el gas a presión.
TÉCNICASComercialización y/o acondicionamiento de cochesLogística de Distribución y repostaje.
LEGALESLegislación ActualAyudas y/o subvenciones inexistentes en España
BIOGÁS BIOCARBURANTE
BARRERAS
0
10
20
30
40
50
6019
96
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
Millares Alemania Suecia Suiza
Fuente: the Gas Vehicles Report: April’08
CRECIMIENTO VEHICULOS DE GAS EN EUROPA
EL FUTURO
Power to Gas : P2G
Utilizar los excedentes de energía eólicapara fabricar H2 por electrolisis, metano por metanización del H2e inyectar a la red de gas natural para su almacenamiento-transporte.
Pilas de combustible capaces de reformar el metano para utilizar el H2Y proveer de energía eléctrica viviendas a través de la red de gas natural.Con alta eficiencia en la producción.
Pilas de Hidrógeno domésticas.