Mercado actual y futuro del biogás. Tecnologías para inyección. Coenercat, Congrés d'Energia de Catalunya

1. Mercado actual y futuro del biogás.
Tecnologías para inyección.

2. HISTORIA DEL GRUPO HERA
• A finales de los años 80, TRATESA, primera
empresa del Grupo, adquiere la gestión del
vertedero de Coll Cardús, convirtiéndolo en el
primer depósito controlado privado de Cataluña.
• A partir de los distintos procesos enfocados a la
mejora continua del tratamiento y valorización de
residuos, el Grupo HERA crece para dar
soluciones a medida de sus clientes y de la
sociedad con la que trabaja.
• Así, las primeras plantas del grupo para él
tratamiento de los lixiviados, gestión del biogás,
estabilización
de
residuos
especiales,
valorización (reciclaje) de residuos, nacieron y se
desarrollaron en Coll Cardús, siendo el embrión
de las distintas empresas del grupo.
ACTIVIDAD: AGUAS, SUELOS, RESIDUOS y ENERGÍA
PRESENCIA: El Grupo HERA está presente en EUROPA y LATINOAMÉRICA.

3. BREVE HISTORIA DEL BIOGÁS
• El biogás era conocido en la antigüedad debido a su
generación espontánea en los pantanos.
• Existen evidencias de la utilización de biogás para calentar
agua de baños romanos en la Asiria del año 10 a.C.
• En 1808 Humphry Davy produce gas metano en un
laboratorio. Se toma este acontecimiento como el inicio de
la investigación en biogás.
• La primera planta de digestión de residuos fue construida
en una colonia de leprosos en Bombay, India, en 1859.
• En 1884 Pasteur describe cómo el biogás puede sustituir
al gas mineral utilizado en las redes urbanas.

4. ¿QUÉ ES EL BIOGÁS?
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.

5. 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.

6. PROCEDENCIA Y POSIBLES USOS DEL BIOGÁS
BIOGAS SOURCES
AGRO
INDUSTRIAL
MSW
MOTOGENERATOR
WWTP
ELECTRICAL
GRID
BIOGAS
MICROTURBINE
BOILER
BIODIGESTOR
LANDFILL
BIOGAS
FUELCELL
UPGRADING PLANT
COMPRESSOR
VEHICLES
STORAGE
SUPPLY
HEAT RECOVERY

7. PRODUCCIÓN PRIMARIA DE BIOGÁS en 2011 (ktep)
BIOGÁS DE VERTEDERO
BIOGÁS DE DEPURADORA
BIOGÁS AGRÍCOLA, RSU, CODIGESTION, …
Fuente: Biogas Barometer EurObserv’ER

8. PRODUCCIÓN ENERGÍA PRIMARIA BIOGÁS UE
Producción Biogás UE 2009-2011 (ktep)
8000
7000
6000
5000
4000
2009
3000
España está en la posición 7!
2010
2011
2000
1000
0
Fuente: Biogas Barometer EurObserv’ER

9. PRODUCCIÓN ENERGÍA PRIMARIA BIOGÁS UE
Producción Biogás de Digestión Anaerobia UE 2009-2011 (ktep)
7000,0
6000,0
5000,0
4000,0
2009
3000,0
España está en la posición 9!
2010
2011
2000,0
1000,0
0,0
Fuente: Biogas Barometer EurObserv’ER

10. PRODUCCIÓN BIOGÁS DE DIGESTOR EN LA UE
90,0
Producción Biogás de D.A. UE 2009-2011 (ktep/habitante)
80,0
70,0
60,0
ESPAÑA ES EL 4º PRODUCTOR DE BIO-RESIDUOS!
50,0
España está en la posición 17!
40,0
2009
2010
2011
30,0
20,0
10,0
0,0
Fuente: Biogas Barometer EurObserv’ER

11. TECNOLOGÍAS DEL BIOGÁS
FUENTE
Digestor
Purines
Lodos
Alimentos
Cárnicas
Otros
Depuradoras
LIMPIEZA DEL BIOGÁS
CO2
PSA
Químico
Físico / Agua
Membranas
Óxidos de hierro
NaOH
Aminas
Otros
Líquidos
H2S
APROVECHAMIENTO DEL BIOGÁS
Filtros
Calor y frío
Carbones
Óxidos de hierro
Impregnados
Otros
Electricidad
Vertedero
RSU
Rechazo
Otros
Biológicos
H2O
Siloxanos
Biofiltros
Lavados
Calderas
Motores C.I.
Pilas combustible
Microturbinas
Calderas
Motores C.I.
Pilas combustible
Microturbinas
Enfriamiento
Zeolitas
Biofiltros
Filtros moleculares
Enfriamiento
Gas Natural
Combustible vehicular
Inyección a red

12. TÉCNICAS DE UPGRADING
Absorción
Permeación
Pressure
Swing
Adsorption
Membranas
de alta
presión
Water
Scrubber
Membranas
de baja
presión
Absorción
Física
Absorción
Química
Crio-génesis

13. TÉCNICAS DE UPGRADING: PSA

14. TÉCNICAS DE UPGRADING: Water Scrubbing

15. TÉCNICAS DE UPGRADING: Chemical Absorption

16. TÉCNICAS DE UPGRADING
Capacidad (Nm3/h)
1.600 2.170
4.900
778
15.193
31.935
Absorción Fisica
Numero de plantas
Absorción Quimica
Membranas
1
PSA
7
9
32
Water Scrubbing
4
Criogénesis
33
Fuente: ISET

17. TÉCNICAS DE UPGRADING
Capacidad Media
310
544
Absorción Fisica
1.600
195
Absorción Quimica
Membranas
460
PSA
Water Scrubbing
Criogénesis
998
Fuente: ISET

18. TÉCNICAS DE UPGRADING
0,5
0,45
E Térmica
0,4
E Eléctrica
0,35
0,3
0,25
0,2
0,15
0,1
0,05
0
Absorción Fisica
Absorción Quimica
Membranas
PSA
Water Scrubbing
kW/Nm3/h
Fuente: ISET

19. TÉCNICAS DE UPGRADING
Disponibilidad
100%
98%
96%
94%
92%
90%
88%
86%
Absorción
Fisica
Absorción
Quimica
Membranas
PSA
Water
Scrubbing
Fuente: ISET

20. TÉCNICAS DE UPGRADING
Coste mantenimiento (anual)
€70.000
€60.000
€50.000
€40.000
€30.000
€20.000
€10.000
€0
Absorción Fisica
Absorción Quimica
Membranas
PSA
Water Scrubbing
Fuente: ISET

21. TÉCNICAS DE UPGRADING
Parámetros
Pérdidas de Metano
Concantración de Metano
Presión de Trabajo (bar)
Consumo Eléctrico (kWh/Nm3 biogás bruto)
Consumo de Calor (kWh/Nm3 biogás bruto)
Recuperación calor (kWh/Nm3 biogás bruto)
Total Energía (kWh/Nm3 biogás bruto)
Controllability, nominal load
Chem Abs.
< 0.1%
> 99%
0
0.10 – 0.11
0.5 – 0.6
0.38 – 0.45
0.23 – 0.26
50‐115%
Water
Scrubber
< 1‐2%
> 97%
03‐07
0,21
NA
NA
0.21
50‐100%
PSA
< 3 ‐ 10%
> 96%
03‐07
0,24
NA
NA
0.24
100 + 15%

22. TÉCNICAS DE UPGRADING
Rango Inversión
1,2 ~ 1,5 M€ @ plantas 1.000 Nm3/h
0,5 ~ 0.8 M€ @ plantas 250 Nm3/h
Rango Costes de Operación
7 ~ 13 €/MWh de biogás bruto @ plantas 1.000 Nm3/h
13 ~ 17 €/MWh de biogás bruto @ plantas 250 Nm3/h

23. CONDICIONES PARA LA INYECCIÓN
Suecia
Alemania
Indice inferior Wobbe MJ/Nm3 43,9~47,3 in H gas grid
Indice superior Wobbe MJ/Nm3
in L gas grid
Indice de Wobbe
Poder Calorífico
Superior
Contenido en Metano
MON (Motor Octane
Number
>130
Water Dew Point
ºC
<t‐5
ºC
CO2+O2+N2
Vol‐%
<5
CO2
Vol‐%
O2
Vol‐%
<1
Vol‐%
Azufre total
mg/nm3 <23
mg/nm3
Francia
Suiza
(ilimitado/limitado)
España
46,1~56,5 in H gas grid 48,24~56,52
37,8~46,8 in L gas grid 42,48~46,8
kWh/m3 13,403~16,058
kWh/m3 10,26~13,26
Vol‐%
<t
ºC
<6
<3
<30
Vol‐%
Vol‐%
mg/nm3
>96/50 Vol‐%
>95
<t‐5
<2
Vol‐%
<0,01
Vol‐%
<75‐100 mg/nm3
<6
<0,5
<30
Vol‐%
Vol‐%
mg/nm3
<2,5
<0,01
<50

24. EJEMPLO PLAN DE NEGOCIO EN UK
Capacidad
Inversión directa
Inversión Indirecta
Producción
Opex
Opex Anual
Capex (a 5a)
Opex
Coste Producción
Coste
oportunidad
beneficio
Payback
Tarifa UK
beneficio
Payback
1.000Nm3/h
1.500.000Euros
600.000Euros
600Nm3/h
4.782.960Nm3/a
46.251MWh/a
13€/MWh
601.266€/a
91% Disponibilidad
7971,6 h/a
9,67 kWh/Nm3@97%CH4
420.000Euros/año
601.266Euros/año
22€/MWh
25€/MWh
135.015
15,6
80€/MWh
2.678.832
1,8
@precio GN

25. BIOGÁS BIOCARBURANTE

26. 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).

27. BIOGÁS BIOCARBURANTE
BIOGÁS NATURAL
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.

28. BIOGÁS BIOCARBURANTE
ASPECTOS TÉCNICOS
LOGÍSTICA
ESTACIONES DE SERVICIO

29. BIOGÁS BIOCARBURANTE
BARRERAS
CULTURALES
Hábito de consumo.
Mitos sobre el gas a presión.
TÉCNICAS
Comercialización y/o acondicionamiento de coches
Logística de Distribución y repostaje.
LEGALES
Legislación Actual
Ayudas y/o subvenciones inexistentes en España

30. BIOGÁS BIOCARBURANTE
CRECIMIENTO VEHICULOS DE GAS EN EUROPA
BARRERAS
Millares
Alemania
Suecia
Suiza
60
50
40
30
20
10
2007
2006
2005
2004
2003
2002
2001
2000
1999
1998
1997
1996
0
Fuente: the Gas Vehicles Report: April’08

31. EL FUTURO
Power to Gas : P2G
Utilizar los excedentes de energía eólica
para fabricar H2 por electrolisis, metano por metanización del H2
e inyectar a la red de gas natural para su almacenamiento-transporte.
Pilas de Hidrógeno domésticas.
Pilas de combustible capaces de reformar el metano para utilizar el H2
Y proveer de energía eléctrica viviendas a través de la red de gas natural.
Con alta eficiencia en la producción.