Generación de Energía a través de Biometanización
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GENERACIÓN DE ENERGÍA MEDIANTE BIOMETANIZACIÓN José Luis Montesinos Ramón Consejero Delegado PI3NET Chile ESQUEMA INICIAL • INTRODUCCIÓN • FERMENTACIÓN ANAERÓBICA • Etapas • FACTORES QUE INFLUYEN EN BIOMETANIZACIÓN • PLANTA DE BIOGÁS • Componentes • LA GENERACIÓN DE ELECTRICIDAD • LA GENERACIÓN DE CALOR • RENDIMIENTOS ENERGÉTICOS • ASPECTOS ECONÓMICOS • EL BIOGÁS EN EL MUNDO 2 INTRODUCCIÓN QUÉ ES EL BIOGÁS • Gas que se genera de forma espontanea por la descomposición de materia orgánica formado principalmente por metano (CH4) y dióxido de carbono (CO2) • El biogás puede producirse espontáneamente o de forma provocada • La fermentación anaeróbica produce como resultado final de un proceso complejo el BIOGÁS • El BIOGÁS puede utilizarse para producir energía 3 INTRODUCCIÓN COMPOSICIÓN DEL BIOGÁS • • • • • Metano, CH4 Dióxido de carbono, CO2 Hidrógeno, H2 Nitrógeno, N2 Acido Sulfídrico, H2S • Es un Gas Pobre, si tenemos en cuenta que el Gas Natural tiene un > 95% de CH4 Poder calorífico Biogás 18 a 23 MJ/m3 • 54 - 70% volumen 27 – 45% 1 - 10% 0.5 – 3% 0.1% 4 FERMENTACIÓN ANAERÓBICA DEFINICIÓN • Proceso de fermentación de la materia orgánica en ausencia de oxígeno. Es el último eslabón de la digestión de la materia orgánica que devuelve los elementos básicos al inicio del ciclo. ETAPAS • Fase de hidrólisis • Fase de acidificación • Fase de metanogénica 5 FACTORES QUE INFLUYEN EN LA BIOMETANIZACIÓN • Tipo de sustrato (nutrientes disponibles) • Temperatura del sustrato; la carga volumétrica • Tiempo de retención hidráulico • Nivel de acidez (pH) • Relación Carbono/Nitrógeno • Concentración del sustrato; el agregado de inoculantes • Grado de mezclado • Presencia de compuestos inhibidores del proceso 6 PLANTA DE BIOGÁS 7 PLANTA DE BIOGÁS ALIMENTACIÓN • Todo tipo de residuos orgánicos. Excremento animal, residuos de cultivos, vid, aceite,… DIGESTORES • Dentro se produce la generación de metano. DEBEN SER ESTANCOS • Posibilidad de almacenamiento • Cuentan con agitadores 8 PLANTA DE BIOGÁS MOTORES • Motores rectificados para trabajar con biogás • Se conectan a un Transformador y luego a red • Muy interesante aprovechar los gases de escape DIGESTATO • Residuo que queda tras la digestión • Puede utilizarse como fertilizante • Se han eliminado olores y contaminación 9 PLANTA DE BIOGÁS OTROS ELEMENTOS • Quemador de seguridad • Zona de control y computadoras • Conexión eléctrica: Centro de transformación • Circuito de agua • Circuito de gas 10 LA GENERACIÓN DE ELECTRICIDAD • Los motores están preparados para generar electricidad con biogás como combustible • A mejor mezcla (Mayor % de METANO) mejor rendimiento y mejor durabilidad de los motores • El gas generado se introduce directamente dentro del motor, que lo quema. Está conectando a un alternador y este a un transformador que se pincha directamente a la red • Es fundamental generar un gas pobre lo menos pobre posible • SOLO 1/3 DE LA ENERGÍA DISPONIBLE SE CONVIERTE EN ELECTRICIDAD DE FORMA DIRECTA 11 LA GENERACIÓN DE CALOR • Al quemar el biogás en el motor generamos un “residuo”: EL CALOR • Aprovechamos el calor para mantener la temperatura en el digestor • 2/3 DE LA ENERGÍA DISPONIBLE DEL GAS SE TRANSFORMAN EN CALOR • En todo estudio de una planta hay que plantear el aprovechamiento del CALOR • Ciclo combinado de producción de electricidad • Calor para granjas • Climatización 12 RENDIMIENTOS ENERGÉTICOS ARTEFACTO Quemador de cocina Motor a gas CONSUMO RENDIMIENTO (%) 300 - 600 l/h 50 - 60 0,5 m3/kWh 25 - 30 0,5 m3/kwh Cogenerador 1 kW eléctrica 90 2kW térmica Para un aprovechamiento de la planta y una mínima rentabilidad económica se hace imprescindible un aprovechamiento de la energía térmica 13 ASPECTOS ECONÓMICOS • Una planta industrial de producción de 1MW eléctrico requiere una inversión aproximada de 10.000.000.000 $ • El enfoque correcto es de PLANTA DE GESTIÓN DE RESIDUOS. • Ya hemos hablado de la importancia del aprovechamiento del calor • Es necesario tener un marco regulador claro, tanto del campo energético como de la gestión de residuos 14 BIOGÁS EN EL MUNDO • En zonas rurales se utiliza para generación de autoconsumo • Muy populares en Alemania las plantas de generación de energía mediante cultivo energético (Maíz) • Gestión de residuos como enfoque de futuro • Existen grandes proyectos para generación de biogás al 97% es decir Gas Ciudad para inyectar directamente a la red (> 20MW) • Muy popular en Centroeuropa, Norteamérica y Japón 15
