Este documento aborda la generación de energía mediante biometanización, explicando el biogás, su composición y el proceso de fermentación anaeróbica. Se describen las plantas de biogás, su funcionamiento en la producción de electricidad y calor, así como aspectos económicos y su uso global. El documento también resalta la importancia de la gestión de residuos y el aprovechamiento del calor para la rentabilidad de las plantas.

1. GENERACIÓN DE ENERGÍA
MEDIANTE BIOMETANIZACIÓN
José Luis Montesinos Ramón
Consejero Delegado PI3NET Chile

2. ESQUEMA INICIAL
• INTRODUCCIÓN
• FERMENTACIÓN ANAERÓBICA
• Etapas
• FACTORES QUE INFLUYEN EN BIOMETANIZACIÓN
• PLANTA DE BIOGÁS
• Componentes
• LA GENERACIÓN DE ELECTRICIDAD
• LA GENERACIÓN DE CALOR
• RENDIMIENTOS ENERGÉTICOS
• ASPECTOS ECONÓMICOS
• EL BIOGÁS EN EL MUNDO
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3. INTRODUCCIÓN
QUÉ ES EL BIOGÁS
• Gas que se genera de forma espontanea por la descomposición
de materia orgánica formado principalmente por metano (CH4) y
dióxido de carbono (CO2)
• El biogás puede producirse espontáneamente o de forma
provocada
• La fermentación anaeróbica produce como resultado final de un
proceso complejo el BIOGÁS
• El BIOGÁS puede utilizarse para producir energía
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4. INTRODUCCIÓN
COMPOSICIÓN DEL BIOGÁS
• Metano, CH4 54 - 70% volumen
• Dióxido de carbono, CO2 27 – 45%
• Hidrógeno, H2 1 - 10%
• Nitrógeno, N2 0.5 – 3%
• Acido Sulfídrico, H2S 0.1%
• Es un Gas Pobre, si tenemos en cuenta que el Gas Natural tiene
un > 95% de CH4
• Poder calorífico Biogás 18 a 23 MJ/m3
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5. FERMENTACIÓN ANAERÓBICA
DEFINICIÓN
• Proceso de fermentación de la materia orgánica en ausencia de
oxígeno. Es el último eslabón de la digestión de la materia
orgánica que devuelve los elementos básicos al inicio del ciclo.
ETAPAS
• Fase de hidrólisis
• Fase de acidificación
• Fase de metanogénica
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6. FACTORES QUE INFLUYEN EN LA BIOMETANIZACIÓN
• Tipo de sustrato (nutrientes disponibles)
• Temperatura del sustrato; la carga volumétrica
• Tiempo de retención hidráulico
• Nivel de acidez (pH)
• Relación Carbono/Nitrógeno
• Concentración del sustrato; el agregado de inoculantes
• Grado de mezclado
• Presencia de compuestos inhibidores del proceso
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7. PLANTA DE BIOGÁS
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8. PLANTA DE BIOGÁS
ALIMENTACIÓN
• Todo tipo de residuos orgánicos. Excremento animal, residuos de
cultivos, vid, aceite,…
DIGESTORES
• Dentro se produce la generación de metano. DEBEN SER
ESTANCOS
• Posibilidad de almacenamiento
• Cuentan con agitadores
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9. PLANTA DE BIOGÁS
MOTORES
• Motores rectificados para trabajar con biogás
• Se conectan a un Transformador y luego a red
• Muy interesante aprovechar los gases de escape
DIGESTATO
• Residuo que queda tras la digestión
• Puede utilizarse como fertilizante
• Se han eliminado olores y contaminación
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10. PLANTA DE BIOGÁS
OTROS ELEMENTOS
• Quemador de seguridad
• Zona de control y computadoras
• Conexión eléctrica: Centro de transformación
• Circuito de agua
• Circuito de gas
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11. LA GENERACIÓN DE ELECTRICIDAD
• Los motores están preparados para generar electricidad con
biogás como combustible
• A mejor mezcla (Mayor % de METANO) mejor rendimiento y
mejor durabilidad de los motores
• El gas generado se introduce directamente dentro del motor,
que lo quema. Está conectando a un alternador y este a un
transformador que se pincha directamente a la red
• Es fundamental generar un gas pobre lo menos pobre posible
• SOLO 1/3 DE LA ENERGÍA DISPONIBLE SE CONVIERTE EN
ELECTRICIDAD DE FORMA DIRECTA
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12. LA GENERACIÓN DE CALOR
• Al quemar el biogás en el motor generamos un “residuo”: EL
CALOR
• Aprovechamos el calor para mantener la temperatura en el
digestor
• 2/3 DE LA ENERGÍA DISPONIBLE DEL GAS SE TRANSFORMAN EN
CALOR
• En todo estudio de una planta hay que plantear el
aprovechamiento del CALOR
• Ciclo combinado de producción de electricidad
• Calor para granjas
• Climatización
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13. RENDIMIENTOS ENERGÉTICOS
ARTEFACTO CONSUMO RENDIMIENTO (%)
300 - 600 l/h 50 - 60
Quemador de cocina
0,5 m3/kWh 25 - 30
Motor a gas
0,5 m3/kwh
Cogenerador 1 kW eléctrica 90
2kW térmica
Para un aprovechamiento de la planta y una mínima
rentabilidad económica se hace imprescindible un
aprovechamiento de la energía térmica
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14. ASPECTOS ECONÓMICOS
• Una planta industrial de producción de 1MW eléctrico requiere
una inversión aproximada de 10.000.000.000 $
• El enfoque correcto es de PLANTA DE GESTIÓN DE RESIDUOS.
• Ya hemos hablado de la importancia del aprovechamiento del
calor
• Es necesario tener un marco regulador claro, tanto del campo
energético como de la gestión de residuos
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15. BIOGÁS EN EL MUNDO
• En zonas rurales se utiliza para generación de autoconsumo
• Muy populares en Alemania las plantas de generación de
energía mediante cultivo energético (Maíz)
• Gestión de residuos como enfoque de futuro
• Existen grandes proyectos para generación de biogás al 97% es
decir Gas Ciudad para inyectar directamente a la red (> 20MW)
• Muy popular en Centroeuropa, Norteamérica y Japón
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