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Conferencias ATEGRUS® sobre BIOENERGÍA 2011

TRATAMIENTOS ENERGÉTICOS DE RESIDUOSTRATAMIENTOS ENERGÉTICOS DE RESIDUOS

VALORIZACIÓN ENERGÉTICA DE LA BIOMASA PARA LA PRODUCCIÓN DISTRIBUIDA DE ENERGÍA

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Índice

Quienes somos

d ce

Quienes somos

Marco regulatorio

M t i i BiMateria prima: Biomasa

Generación Distribuida

Tecnologías de valorización energética

1. Combustión

2. Biodigestión anaerobia

3. Gasificación

Proyectos ABENCIS

Contacto

3

Conferencias ATEGRUS® sobre BIOENERGÍA 2011: TRATAMIENTOS ENERGÉTICOS DE RESIDUOS

QUIENES SOMOS

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Quienes somosQu e es so os

ABENCIS, S.L, empresa con sede social en Madrid, que centra sus actividades en la promoción, y

explotación de instalaciones relacionadas con las Energías Renovables, tanto a nivel nacional como

internacional, con una especial atención a la I+D+i

ABENCIS dispone de los medios materiales, recursos humanos y experiencia necesaria para dar un

servicio de calidad a sus clientes, empleando siempre en todos los proyectos las tecnologías más

avanzadas y el personal más cualificado.y p

Las áreas donde centra su actividad son:

Producción de energía térmica y/o eléctrica a partir de fuentes renovablesg y/ p

Gestión Agrícola como garantía del suministro

Desarrollo de nuevas tecnologías (I+D+i)

En el sector energético y tecnológico, ABENCIS participa e impulsa la investigación e innovación a

partir de fuentes renovables de alta eficiencia energética, que posteriormente adapta, desarrolla y

materializa en los diferentes proyectosmaterializa en los diferentes proyectos.

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Quienes somosQu e es so os

ABENCIS S.L. está presente en diferentes sectores tecnológicos y ambientales:

Energía de la biomasa.

Energía solar fotovoltaicaEnergía solar fotovoltaica.

Energía marina.

Servicios medioambientales.

Gestión, Reciclado y Valorización energética de residuos:

Agrícolas y forestales

GanaderosGanaderos

Agroindustriales

Otro tipo de residuos (FORSU, NFU´s, lodos de depuradora…)

Proyectos de I+D+i

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MARCO REGULATORIO

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Marco Regulatorioa co egu ato o

A nivel europeo:

Directiva Europea de Energías Renovables (2009/28/CE) establece los siguientes objetivos 20/20/20‐10:

Reducción del 20% de las emisiones de GEI en 2020 (en relación a los niveles de 1990)

Incremento del 20% en la eficiencia energéticaIncremento del 20% en la eficiencia energética

Utilización del 20% de energías renovables del total de producción energética europea

El 10% del total de la energía consumida por el sector transporte deberá proceder de fuentes deenergía renovablesenergía renovables.

A nivel nacional:

Plan Nacional de Energías Renovables (PER 2005 2010) por el que se establecen los objetivos dePlan Nacional de Energías Renovables (PER 2005‐2010), por el que se establecen los objetivos deproducción de energía, a partir de renovables hasta el año 2010. FINALIZADO

Plan de Acción Nacional de Energías Renovables (PANER 2010‐2020), documento por el que seproponen los objetivos para 2020 de EERR y base para la concreción del próximo PER 2011 2020proponen los objetivos para 2020 de EERR, y base para la concreción del próximo PER 2011‐2020.

Real Decreto 661/2007, de 25 de mayo, por el que se regula la actividad de producción de energíaeléctrica en régimen especial.

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Marco Regulatorioa co egu ato o

RD 661/2007:

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MATERIA PRIMA: BIOMASA

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Materia prima: Biomasa

Dentro del sector biomasa se engloba toda materia orgánica susceptible de aprovechamiento

ate a p a o asa

energético, en concreto la Asociación Española de Normalización y Certificación (AENOR), utiliza la

definición de la Especificación Técnica Europea CEN/TS 14588 para catalogar la “biomasa” como “todo

material de origen biológico excluyendo aquellos que han sido englobados en formaciones geológicasmaterial de origen biológico excluyendo aquellos que han sido englobados en formaciones geológicas

sufriendo un proceso de mineralización”. Este hecho implica que los recursos de biomasa provengan de

fuentes muy diversas y heterogéneas. Además, esta heterogeneidad, y las tecnologías disponibles o en

desarrollo, permite que los productos energéticos obtenidos puedan sustituir a cualquier energía

convencional, ya sea un combustible sólido, líquido o gaseoso, tanto en usos térmicos como en usos

eléctricos:eléctricos:

Biomasa Térmica: Aplicaciones tecnológicas dedicadas al suministro de calor para calefacción,

producción de ACS y/o procesos industrialesproducción de ACS y/o procesos industriales.

Biomasa Eléctrica: Aplicaciones para generación de energía eléctrica tanto de forma exclusiva como

mediante sistemas de cogeneración o sistemas de co‐combustión.

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Fuentes de biomasa:

ate a p a o asa

12


Propiedades físico‐químicas de la biomasa:

ate a p a o asa

p q

13


GENERACIÓN DISTRIBUIDA

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Generación distribuida

Tradicionalmente, los sistemas de energía eléctrica se han estructurado en cuatro grandes niveles: generación,

Ge e ac ó d st bu da

transporte, distribución y consumo. En los últimos años, el esquema anterior se ha modificado permitiendo la

conexión directa de generadores a la red de distribución. La generación con estas características se conoce

como generación distribuida o descentralizada.como generación distribuida o descentralizada.

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El interés por la generación distribuida de energía se debe a:


Reducción de las emisiones contaminantes a la atmósfera (principalmente de CO2)

Eficiencia energética y uso racional de la energía

Liberalización del sector eléctrico

Diversificación de las fuentes energéticas para el abastecimiento

ó d l í l é lPromoción de tecnologías que utilicen recursos energéticos nacionales

Necesidad de centrales más flexibles y modulares

Mayores facilidades a la hora de instalar generadores de tamaño reducidoMayores facilidades a la hora de instalar generadores de tamaño reducido

Tiempos de construcción y costes de inversión menores para generadores de menor

capacidad.

Reducción de los costes de transporte de la energía al estar la generación cerca de la

demanda.

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¿¿Por qué la valorización energética de forma distribuida para la producción de electricidad o


calor a baja potencia a partir de biomasa??

Falta de planes integrales de abastecimiento

Descentralización de la materia prima

Costes derivados del transporte

La cadena logística de suministro no está definida ni en cuanto al coste, ni en cuanto a los

componentes de la misma y la dispersión de la propiedad de la biomasa complica la consecución de

contratos de garantía de suministro Solución:contratos de garantía de suministro. Solución:

Ubicación de la instalación en el mismo lugar en el que se produce y almacena la materia prima.

D ll d l í d b j i f l í i i íDesarrollo de una tecnología de baja potencia que transforme la energía primaria en energía

térmica y eléctrica, de una forma eficiente, con óptimos rendimientos finales y con un balance

medioambiental y económico positivo.

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TECNOLOGÍAS DE VALORIZACIÓN ENERGÉTICA

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Tecnologías de valorización energética

Los procesos y tecnologías más utilizados para la obtención de energía eléctrica y/o térmica a

g g

baja potencia y de forma distribuida a partir de biomasa son las siguientes:

1. Combustión:a) Ciclo Rankine convencional

b) Ciclo orgánico Rankine (OCR)

2. Gasificación:a) Sistemas Updraft

b) Sistemas Downdraft

c) Sistemas de lecho fluidizado

3. Biodigestión anaerobia

La elección de la tecnología y la potencia óptima del proceso, dependerán del tipo y cantidades

de biomasa disponible (propiedades físico‐químicas), de los planes de suministro y logística, de la

localización del emplazamiento y del punto de evacuación, de la posibilidad de subvención,

financiación

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financiación…

Tecnologías de valorización energéticag g

1. Combustión:

En la combustión de la biomasa se utilizan diferentes técnicas, dependiendo de las características

del combustible, principalmente de la humedad, la granulometría y el contenido en cenizas. Los

sistemas de combustión se clasifican generalmente en función de la tipología del hogar:

Sistemas de parrillas.

Cámara torsionales.

Hogares rotativas.

Quemadores de tornillo.Quemadores de tornillo.

Combustión en lecho fluidizado

El proceso de combustión precisa de un aire primario (inicio de la combustión) y un aire

secundario (combustión de volátiles). En ocasiones, se utiliza un aire terciario para evitar que

cierta cantidad de volátiles se pierdan con los gases de combustión.

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1. Combustión:

El Ciclo Rankine es un ciclo termodinámico que tiene como

objetivo la conversión de calor en trabajo, constituyendo lo

que se denomina un ciclo de potencia.

El proceso utiliza un fluido de trabajo, que alternativamente

d difi dse evapora y se condensa, modificando por tanto su

volumen y presión, generando el movimiento de una turbina

para producir energía eléctrica. En función del tipo fluido

utilizado podemos distinguir:

Ciclo Rankine de vapor o convencional, que utiliza vapor

de agua como fluido caloportador.g p

Ciclo orgánico de Rankine (OCR), utiliza un aceite

orgánico o fluido orgánico en una caldera de baja

fl id i di

21

temperatura como fluido intermedio.


1. Combustión:

El proceso de ciclo orgánico de Rankine (OCR) es similar al ciclo básico de Rankine pero en vez de agua utiliza

un aceite orgánico o fluido orgánico en una caldera de baja temperatura como fluido intermedio. La

temperatura de operación está entre 70 ºC y 300 ºC. Debido a las propiedades físicas del fluido orgánico, la

expansión del vapor saturado no conduce a la zona de vapor húmedo, sino que queda en la zona de vapor

sobrecalentadosobrecalentado.

Puesto que no se requiere una caldera de vapor, los costes de inversión y mantenimiento son

considerablemente menores que en plantas de vapor. Otra ventaja frente a las turbinas de vaporq p p j p

convencionales es la posibilidad de operar a cargas parciales en un rango entre el 30% y el 100% de plena

carga.

Las plantas instaladas tienen potencias entre 300‐400 KWe, aunque hay equipos de hasta 1 MWe. Los costes

de inversión son similares o ligeramente superiores a una planta de vapor. Sin embargo, el aumento del

ú d i t l i d í l d ió d l t d d ió

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número de instalaciones podría lograr una reducción de los costes de producción.


2. Biodigestión anaerobia:

La digestión anaerobia o biometanización se define como un proceso biológico que permite la degradación de la

materia orgánica por medio de una fermentación microbiana que produce finalmente metano en ausencia de

g

aire. Es un proceso lento que requiere ciertas condiciones de temperatura, concentración de sólidos a digerir,

tiempo de duración del proceso, grado de mezcla, pH, materiales tóxicos existentes, etc. El proceso de digestión

se puede considerar en dos fases que se desarrollan y equilibran mutuamente:p q y q

1. Fase de licuefacción o fase ácida.

2. Fase de gasificación.

Para que esto se lleve a cabo se requieren al menos dos grupos distintos de organismos, que descomponen la

materia orgánica y que producen metano, como son:

1. Las bacterias productoras de ácido, cuya misión es degradar la complicada materia orgánica a elementos más

simples como los ácidos, alcoholes y aldehídos.

2. Las bacterias productoras de metano, cuya misión es utilizar los productos formados por las bacterias

anteriores y producir metano y dióxido de carbono

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anteriores, y producir metano y dióxido de carbono.


2. Biodigestión anaerobia:g

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Los efluentes líquidos de las granjas intensivas de ganado porcino o vacuno denominados purines, son

la mezcla de orina, heces y aguas de lavado. El purín es una materia prima susceptible de biodigestión,

g

caracterizada porque la relación C/N es muy alta. Por ello, la adición de otros compuestos

(codigestión), tales como biomasa residual, cultivos energéticos, o los procedentes de la industria

li t i t id b j l di i t d l bi di tióalimentaria, que poseen un contenido mayor en carbono, mejora el rendimiento de la biodigestión.

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3. Gasificación:

El proceso de gasificación se define como la transformación termoquímica de la materia orgánica

mediante la oxidación parcial de sus enlaces, donde la cantidad de oxígeno usado es

estequiométricamente menor que el que se precisa en la combustión, con el fin de obtener un gas de

síntesis o syngas.

Existe un creciente interés por las tecnologías de gasificación de compuestos orgánicos, ya que

presentan una serie de ventajas frente a los procesos convencionales de combustión o incineración:

La producción de un combustible gaseoso permite una mayor facilidad de manejo frente a unoLa producción de un combustible gaseoso permite una mayor facilidad de manejo frente a unosólido.

La combustión del gas de síntesis aporta una mayor eficiencia energética en la producción deelectricidad.

Menor nivel de contaminantes generados en el proceso de combustión, que los combustibles deorigen fósil.

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3. Gasificación:

Existen diferentes tecnologías para la gasificación de materia orgánica, las cuales darán

lugar a un gas combustible con distintas aplicaciones finales, en función de su composición:lugar a un gas combustible con distintas aplicaciones finales, en función de su composición:

Producción energía eléctrica (turbina de gas, motor C.I, motor Stirling…)

Materia prima

, g )

Síntesis de

Fluidizador?? y/o

Agente gasificante SYNGASSíntesis de productos

GASIFICADOR(200 – 1500 ºC)

Fluidizador?? y/o catalizador?? Producción energía térmica (usos

industriales, secado…)

Cenizas, TAR

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3. Gasificación:

Lecho fluidizadoBurbujeanteCirculante

Lecho móvil:Updraft o contracorrienteDowndraft o corriente paralelas CirculanteDowndraft o corriente paralelas

Materia orgánica

LECHO FLUIDIZADO

Materia orgánica

DOWNDRAFT

Materia orgánica

UPDRAFT

Syngas +

TARSecado

TARSecado

Syngas +

TAR

g

TAR+

cenizas

Pirólisis

O id ió

Reducción

Pirólisis

Oxidación

R d ióA t

TAR

Agente gasificante +

Oxidación

Syngas + Cenizas

Agente gasificante

Reducción

Cenizas

Agente gasificante

fluidizador/catalizador

28


PROYECTOS ABENCIS

29

Proyectos ABENCIS

Esquema para el desarrollo de proyectos:

y

1. ANÁLISIS DE VIABILIDAD

q p p y

ANÁLISIS ECONÓMICO Y

ESTUDIO DEL EMPLAZAMIENTO

REQUERIMIENTOS DEL PROYECTO

LEGISLACIÓN, NORMATIVA Y

AYUDAS Y SUBVENCIONES

DEFINICIÓN DE SISTEMAS Y

Í

ESTUDIO DE LOS EQUIPOS,

FINANCIERO CUMPLIMIENTO TECNOLOGÍAS INSTALACIONES Y SISTEMAS DE

REFRIGERACIÓN

2. PROYECTOS Y AUTORIZACIONES

PROYECTOS Y AUTORIZACIONES EXCLUSIONES ÓPROYECTOS Y

AUTORIZACIONES DE LA PLANTA

LÍNEA ELÉCTRICAAUTORIZACIONES TOMA Y VERTIDO (VALORACIÓN

ORIENTATIVA)

VALORACIÓN PRELIMINAR

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Proyectos ABENCISy

1. Combustión:

Bioenergética de Navarra S.L.:

Planta de 27,5 MWe en Milagro (Navarra)

Tecnología: Combustión en caldera, biogasificación y cogeneración

Combustible principal: biomasa procedente de cultivos energéticos

Combustible auxiliar: gas natural

Desarrollos Bioenergéticos de Almendralejo S.L.:

Planta de 15 MWe en Almendralejo (Badajoz)

Tecnología: Combustión en caldera

Combustible principal: biomasa procedente de cultivos energéticos y residuos forestales


Desarrollos Bioenergéticos de Montehermoso S.L.:

Planta de 15 MWe en Torremayor (Badajoz)

Tecnología: Combustión en caldera

Combustible principal: biomasa procedente de cultivos energéticos y residuos forestales

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Proyectos ABENCISy


E‐cogeneración Cabanillas S.L: Planta de Producción de energía eléctrica y térmica en la

localidad de Cabanillas (Navarra), cuyo funcionamiento está basado en la combustión de biogás

g

producido mediante la fermentación anaerobia de residuos ganaderos (purines principalmente)

y su codigestión con otros residuos orgánicos, proceso susceptible de producción de energía

lé i i ( ú l é i i l RD 661/2007 deléctrica, para su posterior venta (según los términos previstos en el RD. 661/2007 de

instalaciones de régimen especial).

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Proyectos ABENCISy

3. Gasificación:

En nuestro compromiso con el medio ambiente y el desarrollo sostenible, apuesta por la

búsqueda de oportunidades en el sector de las energías renovables, mediante el uso de nuevas

materias primas y el desarrollo de procesos tecnológicos innovadores y eficientes que se

plasman en los diferentes proyectos a nivel de I+D+i.

DesarrolloInvestigación

ExplotaciónInnovación

Estudio de procesos Colaboración con centros de investigación

Requerimientos de subvenciones

Obtención de patentes o modelos de utilidad

p

Estudios de viabilidad técnica y económica

Desarrollo de actividades administrativas y

financieras

Elaboración de Plan de Negocio

Requerimiento de subvenciones

33

Proyectos ABENCISy

3. Gasificación:

ABENCIS colabora con centros especializados, universidades y empresas dedicadas a la I+D+i, con

el fin de dar mayor viabilidad a nuestros proyectosel fin de dar mayor viabilidad a nuestros proyectos.

ABENCIS, como miembro del cluster europeo de la energía EUROGIA+, trabaja en el desarrollo

d d l b ó d f í l d ide nuevos proyectos de colaboración entre diferentes países europeos a nivel de I+D+i,

orientados a la producción de energía de forma sostenible y eficiente. Actualmente, nuestra

empresa forma parte tanto del Technical Committee como delMember Board.empresa forma parte tanto del Technical Committee como delMember Board.

http://www.eurogia.com/

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Proyectos ABENCISy

3. Gasificación:

Proyecto Nacional:

Se trata de un sistema gasificador de lecho

Proyecto Europeo:

Gasificación Updraft de biomasa y residuosfluidizado, que utiliza aire (agente gasificante) yarena de albumina (fluidizador y catalizador).

orgánicos, que usa aire como agentegasificante y un material inerte, que actúacomo catalizador.

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ContactoCo tacto

Ofi i M d id (S d S i l)Oficina en Madrid (Sede Social)

C/ Corazón de María 6, 4º oficina 328002 – MadridTlf: 91 519 59 00

Web: www.abencis.comE il i f @ b iFax: 91 413 18 08

Oficina en Barcelona

E‐mail: [email protected]

C/ Balmes 191, entresuelo, oficina 308006 – BarcelonaTlf: 93 415 32 30Fax: 93 415 32 30

Oficina en Tudela (Navarra)

C/ J A i F á d 40 Ofi i 10

Fax: 93 415 32 30

C/ Juan Antonio Fernández, 40 – Oficina 1031500 – Tudela (Navarra)

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