Miquel Torrente a Coenercat, sessió de Barcelona (25.11.2013)

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


Producción Biogás UE 2009-2011 (ktep)

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

2009

2010

2011España está en la posición 7!

0,0

1000,0

2000,0

3000,0

4000,0

5000,0

6000,0

7000,0

2009

2010

2011

PRODUCCIÓN ENERGÍA PRIMARIA BIOGÁS UE


Producción Biogás de Digestión Anaerobia UE 2009-2011 (ktep)

España está en la posición 9!

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

70,0

80,0

90,0

2009

2010

2011

PRODUCCIÓN BIOGÁS DE DIGESTOR EN LA UE


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


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


310

544

195

460

998

1.600

Capacidad Media

Absorción Fisica

Absorción Quimica

Membranas

PSA

Water Scrubbing

Criogénesis

Fuente: ISET


0

0,05

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


86%

88%

90%

92%

94%

96%

98%

100%

AbsorciónFisica

AbsorciónQuimica

Membranas PSA WaterScrubbing

Disponibilidad

Fuente: ISET


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)


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%


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 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).


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


ASPECTOS TÉCNICOS

ESTACIONES DE SERVICIO

LOGÍSTICA


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


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.

Miquel Torrente a Coenercat, sessió de Barcelona (25.11.2013)

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