El día de ayer ambas partes dieron por concluido el contrato de construcción y arranque de la planta de biogás que AGF ha construido en formato Llave en Mano para la empresa BIOGASNALIA, en sus instalaciones del P.I. de Villalonquéjar, en Burgos, España. El contrato firmado entre ambas empresas comprendía el diseño, construcción y arranque de una planta de biogás compacta de AGF. Se acordó contractualmente que la planta de biogás se debía entregar cumpliendo unos requisitos de producción de biogás y de estabilidad del proceso. Este cumplimiento era condición necesaria para desbloquear el último pago del proyecto, que suponía una cuantía económica de importancia.
Estos hitos han sido superados con creces por la planta de biogás, que ha demostrado tener un potencial de producción de biogás muy elevado. Por eso se ha dado por cumplido el contrato y ahora comienza la etapa de operación normal, en la que BIOGASNALIA será el responsable de la operación de la planta y AGF del seguimiento y control de la misma
Puesta en Marcha del proceso.
El equipo de AGF había participado en muchos arranques de plantas industriales de biogás en Reino Unido, pero esta era la primera vez que certificaba y arrancaba una planta diseñada íntegramente por AGF.
El arranque de la planta de biogás ha durado unos 60 días. Tras la primera semana, centrada en el llenado de un volumen de inóculo, se generó biogás mediante una estrategia de arranque específicamente desarrollada por AGF en su laboratorio de La Lapa, Badajoz. Al disponer de gas, las pruebas de combustión y control de combustión se llevaron a cabo los días 10 y 11. Desde el día 12 de la entrada a planta del primer camión no se ha dejado de suministrar gas a una de las calderas.
Los 50 días restantes se ha producido biogás de manera estable por encima de los requerimientos contractuales, generando más del 130% de la energía térmica requerida por el proceso industrial que lleva a cabo BIOGASNALIA. Sólo se ha precisado gas natural de manera muy puntual, no llegando a 24h de consumo acumulado en todo este periodo de tiempo.
La composición del biogás ha ido fluctuando, con picos en contenido en metano de hasta el 79%; y con niveles de azufre siempre contenidos por debajo de 200 ppm sin ningún tipo de tratamiento. La planta también ha generado hidrógeno de composición variable que ha enriquecido el PCI del biogás. Ahora se trabaja en reducir esos niveles de hidrógeno y conseguir controlar completamente la reacción de b-oxidación.
Durante estos últimos 50 días se han arrancado selectivamente las distintas reacciones tanto en el RF (Reactor de Fermentación) como en uno de los dos RM (Reactor Metanogénico), consiguiendo unos resultados muy notorios tanto a nivel de proceso como de producción.
Cabe destacar que la planta ha estado trabajando durante 40 días con las siguientes condiciones:
- Concentración de nitrógeno de entrada a planta superior a 8 kg/m3 (8.000 mg/L).
- Alimentación con muy baja relación carbono nitrógeno (C/N), inferior a 10.
- Concentración de lípidos en material de entrada del 30% s.m.s. con valores picos de hasta el 45%.
- Concentración de Ácidos Grasos de Cadena Larga (AGCL), fenol, p-cresol y otros aromáticos muy superiores a niveles considerados límites para el umbral de toxicidad.
Arranque, pruebas y sintonización de lazos de control.
La combustión del gas y el uso del calor en esta planta eran tareas mucho más complejas en comparación con una planta de biogás tradicional. Cuando se tiene un grupo de cogeneración es muy sencillo a nivel de ingeniería. Se conecta una tubería de gas al motor y dos de agua caliente, se cablea fuerza y datos y ya está, ya funciona. El motor de cogeneración adecúa el gas, controla la combustión -mezcla, presión, caudal- y genera el agua caliente para la calefacción de la planta.
En este caso era bastante más complejo. El control de la combustión era responsabilidad de AGF, que debía suministrar un caudal y una presión constante de un gas con unos mínimos de calidad -CH4, SH2 y humedad- a una tubería que alimentaba un quemador modulante. Este quemador dispone de un controlador propio y modula en función del consumo y de la presión alcanzada en la caldera, por lo que acelera y reduce su consumo automáticamente. Estas fluctuaciones deben ser asumidas por el sistema de impulsión para que la combustión sea constante en cuanto a presión de la línea y caudal. Si la presión sube o cae el quemador se para por fallo en el suministro, con un rango de presiones bastante estrecho.
Este sistema se ha solucionado con un controlador PI por retroalimentación que actúa 24 horas diarias.
Con la calefacción pasa algo parecido. Del vapor generado se deriva el caudal que no consuma el proceso de BIOGASNALIA a un cambiador de calor de carcasa y tubos para calentar el circuito de agua que se emplea para el control de la temperatura en la planta. Para esta aplicación se instaló una lógica de control centrada sobre un controlador PID que regula la potencia de dicho cambiador.
El diseño y operación, tanto del control de la combustión como del aprovechamiento de calor, ha funcionado notablemente, sin presentar ningún problema de control o inestabilidad.
El sistema de alimentación de la planta, con trituración y separación de inertes incorporada, ha demostrado un funcionamiento favorable, sin problemas; así como el sistema de bombeo, permitiendo que las operaciones se realicen con rapidez y que la planta sólo suponga una carga de trabajo para el operario en tareas de limpieza y durante la carga o descarga de material a la planta.
La alimentación de la planta es un proceso que genera bastante olores, para ello se ha instalado un sistema de tratamiento de olores que evita la emisión de estos fuera de la nave. También ha sido probado satisfactoriamente.
El alto grado de automatización de la planta permite que la producción de biogás se haya adecuado al consumo, y ha reducido el proceso de producción de biogás a una reacción bioquímica de una hora de duración. Por ello, la planta tiene un control bastante certero de los niveles de cúpulas, gestionando la producción de gas a las necesidades puntuales. El sistema de control de AGF puede conseguir estabilidad en cúpulas, haciendo que la planta produzca continuamente la misma cantidad de gas que está siendo consumida.
Por operativa y logística, la planta debe adaptar la operación a la alimentación diaria, que varía en función de la coyuntura diaria de la producción y gestión de los lodos. Dado el rendimiento de producción, que de media ha estado durante el arranque sobre 750 Nm3 de biogás por tonelada de MSo, sobra bastante más gas del consumo de las calderas de BIOGASNALIA. Esto ha llevado en las últimas semanas a estar aliviando gas en antorcha durante 24 h al día a pesar de estar, al mismo tiempo, produciendo vapor al 100% de capacidad de la caldera. Por ello, ahora que comienza el periodo de operación normal, se están buscando nuevas aplicaciones al gas para rentabilizar la energía.
El consumo eléctrico de la planta de biogás ha sido uno de los objetos de control durante el arranque. Procesando unas 80 toneladas diarias de material, es consumo eléctrico es de unos 850 kWhe de media. Reducir más este coste es uno de los objetivos que se plantean ahora durante la operación normal de la planta. A modo de comparativa, en plantas de 1 MWe en Reino Unido se ha estabilizado la producción con un consumo eléctrico diario de unos 4.000 kWhe.
Principales conclusiones
Durante el arranque se ha conseguido producir de manera estable, utilizando sólo uno de los dos RM (980m3 útiles), una potencia del entorno de los 500 kWe equivalentes. Y esto se ha conseguido con dicho RM trabajando al 60% de su carga nominal.
Por ello AGF puede decir que ha conseguido escalar parcialmente sus resultados de laboratorio. Si hay materiales disponibles y uso de gas, este modelo de planta de AGF tiene una potencia del entorno de 1 MW eléctrico equivalente, lo que acerca a la realidad el objetivo de AGF: hacer el biogás rentable sin primas.
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