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BNCCBiogás Natural Concentrado y Comprimido
Enriquecimiento del biogás
para
inyección en la red de gas natural
o
para su uso en vehículos.
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PRODUCCIÓN PRIMARIA DE BIOGAS EN EUROPA.
Producción de energía primario de
biogás en la Unión Europea durante
2013 [en ktep]
█ Biogás de Vertedero
█ Biogás de estaciones depuradoras
█ Otros ( residuos agrícolas, etc.)
Fuente: Biogas Barometer EurObserv’ER 2014
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TRATAMIENTO DEL BIOGÁS: OBTENCIÓN DE BIOMETANO.
Enriquecimiento del biogás: Eliminación de impurezas y separación de compuestos presentes en el
biogás con objeto de conseguir un biogás de calidad “equivalente” a la del gas natural:
- Contenido de CH4 en el biometano: 90-99%
- Separación del CO2
- Eliminación de impurezas (e inertes): H2S, N2, O2, COVs, siloxanos, ….
¿Cómo eliminar el H2S? Adsorción CA, Filtración biológica o Lavado químico.
¿Cómo separar el CO2?
• PSA (Pressure Swing Adsorption): Proceso físico con carbón activo.
• Absorción con H2O a presión: Lavado con agua a presión.
• Absorción Química: Lavado con un solvente químico (alcanolamina).
• Membranas: Proceso físico de filtración a través de una membrana.
• Criogénesis: Proceso a alta presión y baja temperatura (diferencia entre punto de ebullición CH4
(-160ºC) y CO2 (-78ºC).
NINGUNA TECNOLOGÍA DE ENRIQUECIMIENTO ELIMINA EL AIRE CONTENIDO EN EL BIOGÁS (EXCEPTO
LOS PROCESOS CRIOGÉNICOS QUE TIENEN UN CONSUMO ENERGÉTICO MUY ELEVADO).
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SISTEMAS DE ENRIQUECIMIENTO DEL BIOGÁS.
2. Absorción con H2O a presión. Lavado con agua a presión .
Agua se regenera y recircula. Si el contenido en H2S es elevado el agua se contamina.
Consumo energético superior a otros procesos que no trabajan a presión.
Pérdidas de CH4 en el gas de rechazo (CO2) y COVs → tratamiento del gas de rechazo necesario
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SISTEMAS DE ENRIQUECIMIENTO DEL BIOGÁS.
PSA (Pressure Swing Adsorption) Proceso físico con carbón activo.
Adsorción-desorción del CO2 en tamiz molecular de diferentes porosidades y a diferentes presiones.
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SISTEMAS DE ENRIQUECIMIENTO DEL BIOGÁS.
3. Absorción Química. Lavado con solvente químico (alcanolamina)
Trabaja a presión atmosférica (bajo consumo energético).
Regeneración del solvente químico ciclo por destilación (bajo coste de consumibles).
No presenta pérdidas de CH4 ni COVs en el gas de rechazo → el gas de rechazo no requiere tratamiento
posterior.
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SISTEMAS DE ENRIQUECIMIENTO DEL BIOGÁS.
4. Membranas. Proceso físico de filtración a través de una membrana.
Proceso a alta presión (30 bar). Importante consumo energético y costes de mantenimiento debido a los
compresores y a la sustitución de membranas.
Proceso a baja presión. Solo algunas moléculas pueden penetrar en la membrana.
Pérdidas de CH4 en el gas de rechazo (CO2) y COVs → tratamiento del gas de rechazo necesario
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SISTEMAS DE ENRIQUECIMIENTO DEL BIOGÁS.
5. CRIOGENIZACIÓN. Proceso de separación a través de la licuefacción a bajas temperaturas.
Tiene ventajas significativas con respecto a otros sistemas:
Posibilidad, en un futuro, de una baja demanda energética en el proceso.
No hay contacto entre el gas y otros elementos químicos.
Producción de CO2 puro.
Posibilidad de producción de BGL.
Posibilidad de eliminar N2.
Quizá su principal desventaja esté en su económica de escala que no hace rentables planta pequeñas.
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COMPARATIVA DE TECNOLOGIAS
Fuente: Svenskt Gastekniskt CenterAB Rapport 2013:270
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Chem/phys Scrubbing
7%
Chemical Scrubbing28%
Cryogenic1%
Membrane11%Membrane/Cryogenic
2%
PSA20%
PWS31%
TECNOLOGIAS
IMPLANTACIÓN
Fuente: Instituto Fraunhofer 2014
Chemical Scrubbing
23%
Cryogenic1%
Membrane18%
Membrane/Cryogenic6%
PSA18%
PWS34%
TECNOLOGIAS (sin Alemania)
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EVOLUCION DE LAS PLANTAS DE BIOMETANO EN EUROPA
0
50
100
150
200
250
1987 1989 1990 1996 1998 2001 2002 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016
Plantas Biometano UE
Norway Slovakia Luxembourg Spain France Finland
Austria Great Britain Switzerland Netherlands Sweden Germany
0
5
10
15
20
25
1987 1989 1990 1996 1998 2001 2002 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016
Plantas Biometano UE (sin Alemania)
Norway Slovakia Luxembourg Spain Denmark France
Finland Austria Great Britain Switzerland Netherlands Sweden
0
50
100
150
200
250
300
350
1987 1989 1990 1996 1998 2001 2002 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016
Total
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INYECCIÓN DE BIOMETANO EN LA RED DE GAS NATURAL. Situación en Europa.
Normalización del biometano en Europa:- Mandato M/475 de la Comisión Europea a CEN para la creación de una normativa para el uso del
biometano en el transporte e inyección en las redes de gas natural (2010).
- Creación del CEN TC 408 y sus respectivos grupos de trabajo europeos y con espejos en España a
través de AENOR (2011)
Países que inyectan biometano actualmente en la red de gas natural:- Austria
- Francia
- Alemania
- Países Bajos
- Noruega
- Suecia
- Suiza
- Reino Unido
- Luxemburgo
- Italia
- España (en pruebas, Valdemingomez)
HERA PARTICIPA EN LA NORMALIZACIÓN DEL BIOMETANO EN EUROPA, A TRAVÉS DEL CEN PC 408 Y
SUS RESPECTIVOS GRUPOS DE TRABAJO, ASÍ COMO EN SU COMITÉ “ESPEJO” ESPAÑOL, EL CTN 60 A
TRAVÉS DE AENOR.
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INYECCIÓN DE BIOMETANO EN LA RED DE GAS NATURAL. Regulaciones europeas.
SWITZERLAND GERMANY FRANCE AUSTRIA SWEDEN NETHERLANDS SPAIN
CH4 % v/v> 97 (inyección
ilimitada)> 50 (con límite de inyección)
- - >96 >97 85 95
Relative humidity phi < 60% -
H2O Dew point ºC <60 <60 soil temperature < -5 a MOP -8 / 40 bar< 32
mg/Nm3< 32
mg/Nm32 a 70 bar
DUST mg/Nm3 technically pure technically pure < 5 technically pure technically pure
CO2 % v/v <3 < 6 <6 < 2 <3 <3 - 2,5
O2 % v/v < 0,5 < 0,5 < 0,5 < 0,01 <0,5 <1 <0,5 0,01 / 0,3*
H2 % v/v < 5 < 5 5% < 6 <4 <0,5 - 5
H2S mg/Nm3 < 5 < 5 - < 5 <10 10 <5 <15 (H2S + COS)
S mg/Nm3 < 30 < 30 < 30 < 30 <5 <23 <45 50
WOBBE H kWh/Nm3 13,30 15,70 12,81 15,70 13,64 15,70 13,3 15,7 12,64 13,47 12,11 12,34 13,403 16,058
WOBBE L kWh/Nm3 10,50 13,01 12,01 13,00
RELATIVE DENSITY - 0,55 0,7 - 0,55 0,75 0,555 0,7 0,55 0,65 - - - - 0,555 0,7
HIGH HEATING VALUE H kWh/Nm3 10,7 13,1 - - - 10,70 12,80 10,7 12,8 - - 9,75 10,26 13,26
LOW HEATING VALUE L kWh/Nm3 - - - 9,50 10,50
Pressure - - Grid - - - -
Hg mg/Nm3 < 10 < 50 - - - 1
Cl mg/Nm3 < 1 10,5
F mg/Nm3 < 10
NH3 - - - - technically pure 3
Mercaptanes mg/Nm3 - - < 15 < 6 <6 - - 17
BTX 500
Siloxanes mg/Nm3 <10 10
CO % v/v - - - < 2 - - - 2
Microorganisms Tecnically pure
HC dew point ºC - - soil temperature > -2ºC (70 bar) 0 at OP - - 5
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INYECCIÓN EN ESPAÑA. NORMATIVA Y REQUERIMIENTOS.
- Resolución de 22 de septiembre de 2011 de la Dirección General de Política
Energética y Minas, por la que se modifica el protocolo de detalle PD-01 “medición” de las
normas de gestión técnica del sistema gasista.
- Equipos de medición y análisis del gas en continuo (según normas UNE-EN aplicables):
- Instalación de medida con analizadores de composición molar de diferentes gases;
equipos de análisis de PCS, PCI, Indice de Wobbe y densidad relativa
- Telemedida
- Procedencia del biogás (vertedero, digestor, etc.)
- Contador de gas, conversor de caudal PTZ, línea auxiliar de medida, unidad remota
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INYECCIÓN EN ESPAÑA. NORMATIVA Y REQUERIMIENTOS.
- Calidad del gas:
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BIOGÁS NATURAL®: TECNOLOGÍA DE HERA PARA PRODUCCIÓN DE BIOMETANO
BNCCBIOGAS NATURAL CONCENTRADO Y COMPRIMIDO
ABSORCIÓN QUÍMICA POR AMINAS
TECNOLOGÍA DE ENRIQUECIMIENTO
DE BIOGÁS DESARROLLADA POR
HERA
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BIOGÁS NATURAL®: VENTAJAS DE LA TECNOLOGÍA DE ABSORCIÓN CON AMINAS DE
HERA.
PÉRDIDAS DE CH4 NULAS.
Gran selectividad del absorbente por el CO2 y no por el CH4
No requiere tratamiento adicional del gas de purga (CO2 separado)
BAJO CONSUMO DE ENERGÍA ELÉCTRICA.
Consumo eléctrico proceso HERA: <0,2 kWh/Nm3 biometano
Consumo eléctrico otros procesos: 0,30 – 0,60 kW/hNm3 biometano
BAJO CONSUMO DE MATERIAS PRIMAS.
Proceso de regeneración de la amina muy eficiente
Baja degradabilidad de la amina
ALTA EFICIENCIA EN LA ELIMINACIÓN DE CO2.
Elimina el 99,9% del CO2 contenido en el biogás
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PLANTA DE BIOGÁS NATURAL®: CERTIFICADOS DE CONFORMIDAD CE Y
CUMPLIMIENTO DE NORMATIVAS.
- Directiva Europea nº2001/27/CE (G25 y G23)
- ATEX
- PED
- marcado CE de la unidad
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PLANTA DE BIOGÁS NATURAL®
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REFERENCIAS: VACARISSES (PTRR)
• Fuente del biogás: depósito controlado
•Capacidad de tratamiento: 100 Nm3/h de biogás bruto
• Producción de biometano: 60 Nm3/h de Biogás Natural
• Uso del biometano: vehículos
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REFERENCIAS: VALENCIA (GRANJA SAN RAMÓN)
• Fuente de biogás: digestión residuos ganaderos
• Capacidad de tratamiento: 100 Nm3/h de biogás bruto
• Producción de biometano: 60 Nm3/h de Biogás Natural
• Uso del biometano: vehículos
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REFERENCIAS: MURCIA.
• Fuente del biogás: EDAR
• Capacidad de tratamiento: 15 Nm3/h de biogás bruto
• Cliente: EMUASA (Aguas de Murcia)
• Uso del biometano: vehículos
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PROYECTO GÓNGORA.
PROYECTO PILOTO DE UPGRADING CON GAS DE VERTEDERO
100 Nm3/h de biogás sucio
Inicio: Enero 2015
Fin: Noviembre 2015
Parametrización de:
• Methane Slip
• Coste kW/m3
• Regulación Captación
• Calidad CO2
• …
Validación general técnico-económica de la técnica para el caso del biogás de
depósito controlado de residuos de Góngora.
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GRACIAS POR SU ATENCIÓN.
Gracias por su atención.
