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Viernes, 03 Julio 2020 15:45

Inyección de biometano en la red de gas natural. EDAR de Butarque (Madrid)

PRO22 Articulo 8 Foto 0Un consorcio de empresas, liderado por Nedgia, está inyectando biometano desde noviembre de 2019 en la red de distribución de gas natural desde la Estación Depuradora de Aguas Residuales (EDAR) de Butarque, en Madrid

 

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Con una inyección anual estimada de 5 GWh, la iniciativa está evitando la emisión a la atmósfera de 1.270 toneladas de CO2/año, equivalente a la emisión de 1.000 viviendas, abriendo así una vía sostenible para descarbonizar nuestra sociedad.

El proyecto de biogas de Butarque constituye una de las primeras experiencias en España para el desarrollo de un vector energético de origen local. Para ello utiliza recursos de la propia zona, en concreto el contenido energético de aguas residuales que producen biogas que es transformado en un gas de emisión neta de CO2 nula, completamente intercambiable con el gas natural, e inyectado en las redes de distribución de gas natural de Nedgia, ya existentes. De esta forma no se precisan nuevas inversiones en infraestructuras para llevar energía a usuarios finales y cubrir sus demandas térmicas, y tampoco se tienen que modificar o sustituir sus equipos térmicos actuales de gas natural que pueden funcionar con biometano.

Por todo ello esta solución resulta no solo medioambiental sostenible, sino que también es económicamente sostenible, lo que contribuirá de un modo importante a la consecución de los objetivos de descarbonización de España y de Europa propuestos tanto en el año 2030 como en el 2050.

Esta instalación se enmarca en el Consorcio Europeo ECO-GATE1 para impulsar la movilidad sostenible, que lidera Nedgia, la distribuidora de gas del grupo Naturgy y cuenta con la colaboración de Enagás, Canal de Isabel II, Naturgy y la Comunidad de Madrid. El consorcio ECO-GATE está cofinanciado por fondos de la Unión Europea mediante programa CEF y está compuesto por 38 compañías de 4 países (Alemania, España, Francia y Portugal).

Con el desarrollo de este innovador proyecto en la EDAR de Butarque, ECO-GATE tiene cuatro objetivos:

1) La producción de biometano a partir de un biogás generado por la valorización de un residuo.

2) La inyección del biometano producido en la red de distribución de gas natural propiedad de NEDGIA, para su distribución hasta el punto de consumo final.

3) Desarrollo del mercado de certificados de origen de gas renovable en España.

4) Demostración de uso eficiente y ecológico del gas renovable en la movilidad terrestre. 

 

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Se trata de un hito en la distribución de gas natural en nuestro país, ya que es la primera vez que se inyecta gas renovable en la red de distribución. Aunque existe ya un proyecto previo de inyección de biogas en la red de transporte nacional, en la instalación de Valdemingomez (Madrid) que obtiene el biometano a partir de la fermentación anaeróbica de Residuos Sólidos Urbanos (RSU), hasta ahora se había inyectado gas renovable en la red de distribución.

La instalación de paso de biogas a biometano está operada por Nedgia y se compone de un módulo de producción de biometano mediante un proceso de purificación denominado upgrading, de un módulo de inyección del biometano producido en la red de distribución de gas natural y de un módulo de repostaje de gas natural comprimido (GNC) para vehículos, conectada directamente a la red de distribución de gas natural.

El biogas ya estaba disponible, puesto que el operador de la EDAR, el Canal de Isabel II, lo producía dentro de su proceso de depuración de aguas, empleándolo en una instalación de cogeneración para autoconsumo de calor y electricidad.

 

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La instalación de Butarque. Sus características

La EDAR de Butarque2, una de las 4 instalaciones de Madrid capital, se encuentra en la margen derecha del río Manzanares, recibiendo las aguas residuales de los distritos de Villaverde, Usera, Latina, Carabanchel y Moncloa-Aravaca. Además del agua procedente del municipio de Madrid, una parte del saneamiento de Pozuelo de Alarcón, Alcorcón y Leganés es enviado a esta planta. Por dimensionamiento, esta EDAR es la quinta mayor planta existente en nuestro país3.

La depuradora, que trata unos 95.000 m3/día de aguas residuales urbanas, cuenta con las siguientes fases de proceso: pretratamiento, tratamiento primario, tratamiento biológico, espesamiento de fangos, digestión, deshidratación de lodos, cloración, recuperación de energía eléctrica, línea de aire (tratamiento de olores) y reutilización interna de agua tratada.

Los lodos obtenidos se tratan mediante digestión anaerobia en 3 digestores primarios de mezcla completa, de 10.080 m3/cu, y 2 digestores secundarios, produciendo biogas, con un caudal de 714 Nm3/h. destinado a un sistema de cogeneración para autoconsumo y una extracción para la instalación de biometano.

 

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Para ajustar la curva de producción de biogas a las demandas posteriores, se dispone de dos esferas de acumulación de gas de 700 m3/cu. 

El biogás se trata para reducir el contenido de siloxanos y H2S, mediante deshumidificación y adsorción por carbón activo, produciendo un biogas de las siguientes características:

 

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El sistema de cogeneración existente está compuesto por tres motores de cogeneración con una potencia total de 1.848 kWe, cuya producción eléctrica y térmica se destina a autoconsumo.

Del almacenamiento de biogas se extrae una fracción de 100 – 120 Nm3/h de biogás que se destina a la instalación de biometano. La conexión se realiza mediante dos tuberías de acero AISI-316 una de envío del biogas y otra de retorno al almacenamiento de los posibles rechazos del gas tratado que no alcance las calidades definidas para el biometano.

 

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Planta de biometano e inyección en red

Una vez disponible el biogas, se introduce en la planta de biometano, que como se muestra en la figura 5, está compuesto por los módulos de upgrading, el módulo de inyección de biometano en red y el módulo de gasinera GNC, además del sistema de telegestión del conjunto.

 

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Por criterio movilidad y sencillez de montaje, se ha seguido un patrón containerizado, tal y como se muestra en la figura. A continuación se hace una descripción de cada uno de los módulos.

1.- Módulo de upgrading:

Tiene como fin la producción de biometano mediante una etapa de limpieza del biogás (eliminación de H2S y otras impurezas) y una etapa de eliminación de CO2 (enriquecimiento del biogás) mediante un proceso de absorción química con aminas. Tras la absorción del CO2, el biometano obtenido se deshumidifica, mediante refrigeración y se comprime para enviarse al módulo de inyección a red. 

 

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La etapa de limpieza de H2S y otras impurezas puede parecer redundante, ya que en la planta de biogas ya se realiza una deshumectación y una limpieza de impurezas, pero aún así es precisa, ya que para poder inyectar biometano en la red de gas se deben cumplir una serie de calidades en la composición, ya  procedimentadas por el Gestor Técnico del Sistema gasista (GTS) a través de su protocolo de detalle PD01 “Medición, calidad y odorización del gas”4, que en su punto 5.2 especifica las características generales del gas no convencional que se inyecte en la red de gas.

Una vez limpio el gas, se procede a retirar el CO2 contenido en el gas gracias a un proceso de absorción química mediante agua a la que se añaden aminas que favorecen la absorción. Así el CO2 queda absorbido en la mezcla de agua-aminas, obteniéndose un gas con una riqueza en metano de al menos un 98%. Este proceso se realiza a baja presión (200~400 mbar(g)). A continuación, se realiza el secado y acondicionamiento en temperatura del gas y comprimiendo el gas para finalmente enviarlo al módulo de inyección en red.

Para cerrar el circulo de este proceso y por tanto hacerlo continuo, se instala una columna de separación en la que por calentamiento, se separa el CO2 y se regeneran las aminas para volver a reinsertarlas en el proceso.

Este proceso obtiene un caudal de producción de biometano de 45 ~60 Nm3/h, con una pérdida nula de metano, es decir, no se pierde carga energética.

Además, el CO2 obtenido en la regeneración es un gas de elevada pureza que no es necesario tratar para una potencial valorización posterior (actualmente no se realiza).

2.- Módulo de inyección en red: 

Una vez obtenido el biometano, se envía a este módulo, en el cual se analiza su composición, mediante un sistema de cromatógrafo con muestreo en continuo, para asegurar que la calidad del biometano cumple las especificaciones de composición necesarias par su inyección en red, retornando el gas a las esferas de biogas si esto no se cumple, ajusta la presión del gas al nivel preciso para su inyección (2,7~3 bar(g), lo odoriza inyectando el mismo odorizante (THT) que el empleado en el gas natural convencional y mide la cantidad de gas inyectado, para así poder llevar el balance de entrada-salida de gas en la red. 

 

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3.- Gasinera GNC: 

Como proyecto incluido en el ECO-GATE, uno de los objetivos buscados es la demostración de uso eficiente y ecológico del gas renovable, en este caso biometano, en la movilidad terrestre, por lo que se ha dotado de un módulo de suministro de GNC a vehículos, constituido por un compresor de 40 Nm3/h de capacidad que comprime el biometano hasta 250 bar(g). El biometano comprimido se almacena en 24 botellas de 80 l (1920 l) desde donde se suministra el biometano a través de un poste de repostaje rápido a vehículos ligeros, con las ventajas que conlleva, como la sencillez de uso o la rapidez de carga estimada en unos 4 ~ 5 minutos para una carga completa de un turismo o furgoneta, en contraposición con los tiempos mayores requeridos por otras tecnologías de movilidad.

Además, una vez que se disponga de los certificados de garantía de origen operativos, los vehículos que reposten bajo estos certificados podrán justificar una huella de CO2 nula de sus desplazamientos. 

Para acentuar que este módulo de repostaje podría estar, como es el caso, en la misma ubicación que la planta de producción de biometano o encontrarse en otra localización, se ha realizado una conexión con la red de distribución, independiente de la conexión de la inyección de biometano. Con ello, se pone de manifiesto que la reducción de emisiones de CO2 está vinculada a la posesión de  certificados de garantía de origen, independientemente del punto donde se realice el repostaje de los vehículos. Esta gasinera es de uso privado, para vehículos autorizados.

 

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4.- Sistema de control y operación de planta: 

Para realizar el control de la planta y poder optimizar su operación y mantenimiento, esta planta tiene monitorizados los principales parámetros de la misma, transmitiéndose los mismos al Centro de Control de Distribución de NEDGIA, contabilizándose los volúmenes de biometano inyectados en red, los valores de las variables de control (presión, temperatura, caudales, alarmas, etc).

 

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De este modo, la planta tiene la consideración de un punto de entrada de gas a la red de distribución de la zona, del mismo modo que el resto de entradas desde la red general de transporte, lo cual es la confirmación de su compatibilidad total con la infraestructura ya existente.

El gas renovable, vector energético clave para un futuro energético sostenible

Para alcanzar los objetivos de descarbonización de la economía europea para el año 2050 mediante la eliminación de emisiones de gases de efecto invernadero (GEI), para la cobertura de servicios actualmente cubiertos mayoritariamente con sistemas de combustión con gas natural, en procesos industriales como la industria del vidrio, la cerámica y en general todos aquellos procesos en que se deban alcanzar temperaturas superiores a los 200 ºC, en el transporte por carretera tanto de vehículos pesados de pasajeros y de mercancías, así como en vehículos ligeros con trayectos diarios medios o largos y en el transporte marítimo como son la calefacción y el agua caliente en el parque existente de edificios, en procesos de alta temperatura en la industria, la solución mas sostenible será la utilización de combustibles con emisiones neutras de CO2, en especial con el empleo del gas renovable, que, además, por su muy baja emisión de contaminantes locales, ayuda a mejorar la calidad del aire urbano, que respiramos.

Las características de los distintos gases renovables (hidrógeno verde, biometano y gas sintético), así como sus ventajas y las diferentes posibilidades existentes para así promover su crecimiento están disponibles en el artículo “El gas renovable. Vector energético para la descarbonización, publicado en el número 16 (páginas 12 a 20) correspondiente a los meses de mayo y junio de esta misma revista, Proinstalaciones y de la cual adjuntamos la referencia5 (código QR - URL).

Pero cabe destacar que un factor capital para promover estos gases renovables es la puesta en marcha de los certificados de garantía de origen ya que en los próximos años tendrá una importancia creciente el mercado de emisiones de CO2 y por tanto emplear un combustible de emisiones cero tendrá un valor económico en el mercado que aumentará la competitividad de estos combustibles al mismo tiempo que favorecerá la descarbonización de nuestra sociedad.

Por otra parte, en el campo de la producción de biometano se debe considerar especialmente una fuente de materia prima que se está desarrollando especialmente en Francia, norte de Italia, UK y Alemania es la de “cultivos intermedios”, en terrenos con una cosecha principal destinada a consumo humano y animal, con períodos dentro del año en los que se puede introducir una segunda cosecha con destino energético. Esta materia prima tiene un impacto nulo en la cadena alimentaria consiguiendo además un crecimiento de la actividad económica de las áreas rurales ayudando a fijar su población y crear nuevos puestos de trabajo, convirtiéndose así en un factor de reactivación de la actividad en nuestra “España vacía”.

En resumen:

  • La producción de biometano y su inyección en la red de gas natural existente es una tecnología madura y fiable, que debe promoverse para alcanzar la economía de escala que la haga rentable.
  • Del mismo modo, se debe promover el reciclado de residuos tanto de la agricultura y ganadería como de los residuos urbanos (sólidos y líquidos), para potenciar una Economía Circular.
  • En el entorno rural, el desarrollo de cultivos intermedios, para la obtención de biometano, generará valor añadido para luchar contra la España Vaciada. 
  • La puesta en marcha de los certificados de garantía de origen es un paso imprescindible para valorar los gases renovables, aportándole un valor añadido que favorezca su empleo y la descarbonización de nuestra sociedad.
  • El camino hacia la descarbonización debe basarse en el empleo equilibrado de todo el mix energético disponible (gas + electricidad), adoptando medidas sostenibles tanto en lo económico como en lo social y en lo medioambiental.

Y por encima de todo esto, en todas nuestras actividades debe estar como principio la eficiencia energética, es decir, necesitar menos energía para realizar esas actividades, porque ya sabemos que “La energía que menos contamina es la que no se consume”.

 

 

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