BIOGASNALIA alcanza una producción de 1MWe durante una prueba de rendimiento para evaluar potenciales inversiones

Introducción.

Durante años ha triunfado la opinión generalizada de que la industria del biogás solo es rentable con ayudas públicas, pero está ocurriendo lo mismo que con las energías eólica y fotovoltaica: el avance tecnológico hace rentable esta industria sin primas. El desarrollo de las distintas tecnologías está permitiendo que la energía renovable sea eficiente y rentable por sí misma, pudiendo competir en un mercado libre con las energías tradicionales no renovables.

Realizar esta afirmación sobre el biogás no es solo el resultado de una investigación de laboratorio, sino la conclusión de la vida de una planta industrial tras dos largos años de funcionamiento. La planta de biogás de BIOGASNALIA lleva en funcionamiento desde septiembre de 2017. Durante todo este tiempo ha funcionado de forma continua sin incidentes de mención y permitiendo que BIOGASNALIA sea una isla energética, obteniendo del biogás el suministro de todo el consumo térmico de sus calderas y el consumo eléctrico de las instalaciones y de la propia planta de biogás. Es una demostración de cómo una planta de biogás puede ser estable y producir controladamente en un escenario de cambio continuo de alimentación, tanto en composición como en cantidad, dependiente de la coyuntura de la gestión de residuos.

Se puede decir, por lo tanto, que la planta de biogás ha permitido a BIOGASNALIA ser, junto con L´OREAL, una de las dos empresas del P.I. Villalonquéjar que desarrollan su actividad en isla energética con fuentes renovables.

Durante todo este periodo la planta ha funcionado muy lejos de su potencial máximo, utilizando únicamente uno de los dos reactores metanogénicos (RM) disponibles a una carga muy inferior a la de diseño. Este hecho viene derivado de que en ese punto de funcionamiento la producción de gas era suficiente para alimentar todo su consumo y quemar en antorcha 24 horas diarias. En otra entrada de este blog, publicada en febrero de 2019, se explica en detalle el punto de funcionamiento normal, con una potencia de 500 kWe equivalentes. La producción de 125 Nm3/h de CH4, con sólo la mitad del volumen de la planta en uso, supuso un logro en términos de eficiencia, como se explica en la entrada citada.

Por lo tanto, la principal conclusión es que la planta está trabajando lejos de su máximo de producción de gas y de procesamiento de materia prima. Este hecho ha provocado la búsqueda de nuevos negocios alternativos que aprovechen y valoricen el potencial máximo de la planta.

Objetivo de la prueba de rendimiento.

Por lo anterior, y de cara a evaluar potenciales proyectos basados en llevar la planta a su producción potencial máxima, se ha procedido a la realización de una prueba de producción de la planta, similar a los Performance Test de la industria de procesos. El objetivo de la prueba de rendimiento es mostrar la capacidad máxima de producción de la planta. Esta prueba de rendimiento se engloba dentro de las negociaciones que se están llevando a cabo para la conversión de la planta de biogás en una planta de biometano, debido al interés actual de disponer de gas renovable y poder suplir las demandas de este producto, principalmente para su uso vehicular. Esa ampliación se realizaría mediante la instalación de una planta de separación de gases y enriquecimiento de la corriente de metano, que procesase todo el biogás generado en la planta actual trabajando a carga máxima. Superar con éxito la prueba de funcionamiento es condición necesaria para poder acometer la inversión.

La limitación principal para esta prueba es la cantidad de residuos de entrada de acuerdo con la licencia de actividad en vigor, por lo que se ha trabajado con un único reactor RM con el fin de cuantificar el valor máximo de producción de gas de cada reactor. Terminado de llenar y activar el segundo RM, no se ha utilizado en la prueba por haber alcanzado la planta el máximo de toneladas que puede procesar de acuerdo a su licencia actual.

Para cuantificar correctamente los resultados de la prueba, se ha incrementado la instrumentación de la planta, instalando un segundo caudalímetro, con objeto de tener una menor incertidumbre en las medidas de caudal de gas y poder realizar un balance correcto entre los distintos puntos de consumo. Actualmente se consume gas en dos calderas, un grupo electrógeno y una antorcha de alivio. Para la prueba se ha mantenido una caldera para abastecer de vapor a BIOGASNALIA trabajando a demanda (siempre superior al 90% de potencia) y se ha puesto la segunda caldera al 100%, liberando todo el vapor producido. Liberar el vapor genera un elevado nivel de ruido, lo que hace que la prueba tenga que limitarse temporalmente a unas semanas de funcionamiento. El consumo de ambas calderas es de 1,8 MWt y el del grupo electrógeno tiene una media de 130 kWe. De esta manera se asegura un consumo de biogás en torno a 1 MW eléctrico equivalente (MWe eq) sin contar el posible consumo de la antorcha. En términos de caudal de metano se necesitan unos 240Nm3/h para poder mantener esta producción de energía.

La planta es controlada en remoto por AGF y atendida por personal de BIOGASNALIA. Es AGF la responsable de controlar todos los procesos automatizados de la planta, siendo la producción de gas el principal de estos. AGF es la operadora de las plantas que construye con el objetivo de hacer realidad los escenarios contemplados en los estudios de ingeniería básica. AGF tiene la responsabilidad, durante la etapa de operación, de poner en prácticas las licencias tecnológicas aportadas al proyecto y utilizadas durante las distintas fases de diseño. Esta operación es la que permite que los distintos casos de estudios contemplados acaben siendo una realidad.

Resultados.

Durante las últimas semanas se está produciendo de manera estable un caudal medio superior a los 200Nm3/h de metano, con periodos superiores a 250Nm3/h cuando el consumo lo permite y una media entorno a 230Nm3/h. La producción de gas es controlada completamente por AGF y su sistema de control, por lo que se ha trabajado adecuando el caudal producido con el caudal consumido, no habiendo alcanzado la planta aún su punto máximo de producción en esta prueba por reactor.

Esto significa una producción relativa volumétrica superior a 9 Nm3/m3R·d. La producción de biogás relativa volumétrica ha sido muy elevada durante los años previos, alcanzando valores de más de 5 Nmde biogás por mde reactor al día. La producción relativa volumétrica no es un parámetro ampliamente empleado en la industria del biogás, pero es muy útil para comprender la eficiencia de una planta. Esta producción relativa cuantifica el volumen de gas producido en base diaria por unidad de volumen de reacción para generarlo. Tiene distintas implicaciones, tanto desde el punto de vista bioquímico como fluidodinámico o de diseño, entre otras. Las producciones relativas en la industria tradicional del biogás se encuentran entre 0,5 y 1,5 Nm3/m3R·d.

Cuanto mayor sea esta producción relativa, mayor cantidad de material se puede procesar por unidad de volumen y menos volumen de planta es necesario para producir un determinado caudal de gas.

A modo de ejemplo se pueden resumir distintas plantas o proyectos donde AGF ha participado, mostrando los valores de producción relativa volumétrica de estos proyectos:

PROYECTO RM / Digestor, m3 Tanque Final, m3 Potencia, MWe eq. Eficiencia,

Nm3/m3d

WK Q.1000.1

Inverness, Escocia

4500 m3. Digestor. 7200 m3. Útiles. Cubiertos y con calefacción. 1 MWe. 500 Nm3/h

2 CHP x 500 kWe.

Digestor 2.67

Útil 1,02

Tx Q.499.1

Lincoln, Inglaterra

2513 m3 3927 m3 útiles. 499kWe. 250 Nm3/h Digestor 2.38

Útil 0,93

URBILIZA RENOVABLES

Zaragoza Planta 1 etapa

5000 m3

2 x 2500 m3

3200 m3. No útiles. 500 kWe 250Nm3/h

2 CHP x 250 kWe

1.2
 
Las plantas diseñadas y arrancadas en Reino Unido tenían un parámetro de producción relativa volumétrica muy avanzado para su época (diseñadas a principios de 2015 y arrancadas en la primera mitad del 2016), pero que se veía en la práctica desvirtuado por la presencia de unos grandes almacenes finales activos y útiles, donde se generaba descontroladamente gran parte de la producción de gas de la planta.

Por lo tanto, se puede afirmar que la planta de BIOGASNALIA  ha demostrado una producción de 1MWe eq y una potencia máxima posible de 1,5-2MWe eq en caso de uso de los dos reactores metanogénicos (RM) disponibles.

Durante toda la prueba la composición del gas fue estable y con un contenido en azufre inferior a 100 ppm, a pesar de estar introduciendo en la planta residuos con un alto contenido en proteínas. El caudal de biogás se mantuvo constante sobre los 300-350 Nm3/h.

Conclusiones.

La planta de biogás ha demostrado ser de una potencia equivalente de 1MWe. El potencial máximo de producción de la planta podrá se superior a 1,5 MWe en caso de usar todo el volumen de reacción disponible.

Se puede concluir que es un éxito de la industria del biogás haber podido llegar a estos niveles de producción, un incremento aproximado de 10 veces los parámetros estándares de la industria. Es la demostración industrial de una planta con un funcionamiento estable y una capacidad de producción a una escala completamente diferente con respecto al mercado y la tecnología tradicional.

La rentabilidad de este sector debe venir provocada por una optimización de la tecnología en la que se basa. La tecnología de AGF, desarrollada en España, es fruto de un mercado sin primas, y donde se ha tenido que evolucionar a nivel de conocimiento y desarrollo para poder llegar a una industria más eficiente que haga rentable este sector en las condiciones actuales.

BIOGASNALIA es un ejemplo de planta estable y rentable, con dos años de historial de producción que lo demuestra. Otro caso de rentabilidad es la planta de URBILIZA RENOVABLES, en Remolinos, Zaragoza; operada por AGF desde el 2014. Aún diseñada con tecnología de una etapa, con una producción relativa volumétrica inferior a 1,5 Nm3/m3R·d, es una empresa rentable por su adecuada gestión técnica y por los servicios prestados como punto de gestión de residuos orgánicos.

AGF espera que, con estos avances, junto con el desarrollo de tecnología de enriquecimiento propia, se pueda demostrar que la industria del biogás y la del biometano son actividades económicamente rentables, además de extremadamente positivas ambientalmente. A su vez, el problema ambiental y social derivado de la producción de residuos orgánicos motiva incrementos notables del coste de una gestión adecuada, dando el justo valor a las industrias que posibilitan esta gestión, fundamentalmente el biogás en sus distintos usos.

Se puede concluir afirmando que, definitivamente, el biogás es una actividad económica rentable. La prueba de rendimiento que se ha llevado a cabo debe contribuir a su demostración, habiendo convertido durante unas semanas a BIOGASNALIA en una planta de 1 MW eléctrico equivalente.