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Proyecto Europeo LifeBioGrid

19.05.2014
Biogás, de la granja a la red de distribución de gas natural
Reducir un 20% las emisiones de CO2, aumentar la participación de las energías Renovables en un 20% y mejorar la eficiencia energética global en un 20% para el año 2020 constituyen los tres objetivos centrales de la política energética de la Comisión Europea. Para lograr estos fines, la Unión Europea considera esencial desarrollar las energías renovables como alternativa viable para sustituir los combustibles fósiles.

Para este propósito, se ha desarrollado el proyecto europeo LIFEBIOGRID: un proyecto energético altamente innovador que combina producción de biogás con la captura y almacenamiento de Carbono (CCS). El proyecto demuestra el concepto de “Carbon-negative-bio-energy".

El biogas, que se obtiene de residuos orgánicos, es purificado a través de una combinación de tecnologías criogénicas y biológicas para obtener “BIOMETANO”: un gas de origen renovable similar al gas natural que puede ser utilizado como biocarburante y también inyectado en la red de gas natural.

OBJETIVO PRINCIPAL

El objetivo principal del proyecto es demostrar la viabilidad de la producción de gas natural renovable (biometano) a partir de biogás mediante un novedoso sistema de depuración que mejora su calidad.

El biometano es usado como combustible vehicular y es inyectado en la red de gas natural. El sistema se basa en la combinación de tecnologías biológicas y criogénicas para la captura y el almacenamiento de CO2 del biogás y la eliminación de otros contaminantes (H2S, volátiles, humedad).

El biometano generado se ha usado directamente como carburante en un camión de gas natural comprimido y ha sido también inyectado en la red de distribución de gas natural.

CONCEPTO

En una planta de digestión anaerobia, que se encuentra en Almazán, provincia de Soria en el centro de España, el proyecto LIFEBIOGRID genera biogás a partir de residuos orgánicos y purines de cerdo transformando la materia orgánica en ausencia de oxígeno. También se produce un bio-fertilizante llamado digestato.

A través de un proceso criogénico el biogás es purificado en el Gastreament Power Package (GPP), capturando el dióxido de carbono y eliminando por completo todos los contaminantes del biogás. Una vez es purificado, se obtienen un biometano de alta calidad y CO2 puro. El CO2 puro y el digestato obtenido del proceso de digestión 

anaerobia se utilizan como nutrientes para el crecimiento de algas en la Planta de Algas Piloto (PAP). Este proceso genera biomasa algal con muchas aplicaciones tales como co-sustrato de la digestión, aumentando así el rendimiento de la producción de biogás.

Paralelamente, el biometano obtenido se comprime a 250 bar y se almacena en una estación de servicio a través de la cual se llena un camión de gas natural comprimido (GNC), así como un sistema portátil de inyección fijado al camión. Este sistema inyecta también biometano en la red de distribución de gas natural.

El mismo camión de gas natural comprimido (GNC) utiliza biometano como combustible. A tal fin, se llena su depósito de combustible (50 Nm3 de capacidad) para verificar que el biometano obtenido es un carburante óptimo.

Se trata en realidad de una estación virtual; este sistema de inyección permite el transporte de 300 metros cúbicos normales de biometano a la Estación de Regulación y Medida de gas natural (ERM), que se encuentra en la localidad de Ólvega, a 63 km de Almazán. En este lugar el biometano se inyecta en la red de distribución de gas natural.

METODOLOGÍA

Planta de producción de biogás

El biogás es generado en una planta de digestión anaerobia, situada en Almazán (España), que gestiona purines de cerdo y otros residuos orgánicos. La digestión anaerobia es un proceso biológico que transforma la materia orgánica en ausencia de oxígeno, obteniendo biogás y un biofertilizante, llamado digestato. El flujo de 
biogás utilizado para el proyecto BIOGRID son 10 Nm3/h.

Planta de depuración de biogás

Consta de la integración de dos prototipos:

• Planta de Algas Piloto (PAP) donde el CO2 puro del sistema criogénico y el digestato producido en el proceso de digestión anaerobia se usan como nutrientes para el crecimiento de algas. Como subproducto el proceso genera biomasa algal con muchas aplicaciones tales como sustrato de co-digestión.

• El sistema Gastreatment Power Package (GPP) es un sistema criogénico que depura el biogás proveniente de la planta de producción de biogás capturando el CO2 y eliminando el resto de contaminantes. En esta planta el biogás es enfriado en cuatro etapas para obtener un biometano de alta calidad y CO2 puro como subproducto que se alimenta al sistema de algas.

Estación de servicio

El biometano obtenido se comprime a 250 bar y se almacena en una estación de servicio. La estación de servicio consiste en un compresor de gas natural, un sistema de almacenamiento capaz de almacenar 545 Nm3 de biometano a 250 bar y un dispensador para la carga rápida de vehículos. Desde esta estación de servicio se llena el camión de gas natural a 200 bar.

Biometano como combustible vehicular

Se ha probado con éxito un camión de gas natural comprimido (GNC) alimentado con biometano como combustible.

Distribución de biometano

El biogás se depura a las especificaciones requeridas por la legislación para su inyección a la red de gas natural.

El biometano también se utiliza para llenar un sistema portátil de inyección fijado al camión con el fin de almacenar y transportar el biometano a un punto en el que se puede inyectar en la red de gas natural. Este concepto se denomina estación virtual y la capacidad del sistema de inyección es de 300 Nm3 de biometano.

El sistema de inyección portátil se transporta a una Estación de Regulación y Medida (ERM), ubicado en la localidad de Ólvega (a 63 km de Almazán), donde se inyecta el biometano en la red de gas natural. El transporte se realiza por el camión de gas natural que utiliza biometano como combustible.

RESULTADOS

a) Resultados técnicos

• Se ha conseguido el primer vehículo en España que utiliza biometano o gas natural renovable como combustible y también la primera inyección de biometano en la red de distribución de gas natural española.

• Se ha probado el concepto de “carbon-negative-bio-energy”.

• Se ha demostrado la viabilidad del cultivo de algas con el CO2 y el digestato del proceso de digestión anaerobia y el uso de biomasa algal como sustrato en la digestión anaerobia para incrementar la producción de biogás. - El proyecto prueba el hecho de que se puede producir un gas natural alternativo de manera local, contribuyendo a la reducción de la dependencia energética del exterior o la dependencia de otras fuentes de energía más contaminantes. - Hemos demostrado el alto grado de replicación de este concepto en otras plantas.

• Se trata de una alternativa eficaz a otros sistemas de captura y almacenamiento de CO2 (CCS) que tienen mayores costes de operación y mantenimiento.

b) Evaluación ambiental

La evaluación medioambiental del proyecto BIOGRID se ha realizado utilizando el Análisis del Ciclo de Vida (ACV), que se rige por las regulaciones internacionales ISO14040 e ISO14044. Se han hecho 2 ACV: ACV de la inyección de biometano en la red de gas natural y ACV del biometano como combustible vehicular.

ACV DE LA INYECCIÓN DE BIOMETANO EN LA RED DE GAS NATURAL

Los resultados de la evaluación del ciclo de vida (ACV) del sistema confirmaron el impacto total negativo del proceso BIOGRID, en función de los kg de CO2 equivalentes. El LCA ha comprobado el concepto de carbon-negative-bio-energy del proyecto.

ACV DEL BIOMETANO COMO COMBUSTIBLE VEHICULAR.

El uso del biometano como combustible vehicular tiene un impacto ambiental positivo, pero el impacto del proceso de BIOGRID representa el 50% del beneficio ambiental comparando el uso de biometano con el uso de otros combustibles alternativos, en términos de kg de CO2 equivalentes por km.

c) Evaluación económica

Bajo un punto de vista económico, el sistema desarrollado en el proyecto BIOGRID (10 Nm3/h), dado que es un prototipo, no es rentable en absoluto. Sin embargo, un mayor tamaño de Planta (500 Nm3/h) y una mayor cercanía a la red de distribución de gas natural podrían llegar a hacer rentable el sistema.

Ahora bien, aunque tengamos en cuenta dichas consideraciones, unas primas a la producción de Biometano de al menos 17 €/MWh seguirán siendo necesarias para hacer que dicha rentabilidad pueda ser interesante de cara a un potencial inversor, tal y como se describe en el modelo de negocio desarrollado.

SOCIOS

El proyecto BIOGRID se apoya en empresas de prestigio en el sector energético:

EDP NATURGAS ENERGÍA:
Un grupo energético líder en el mercado de energía en España. Es el coordinador del proyecto y es responsable de las pruebas de biometano como combustible vehicular, así como de la inyección de biometano en la red de gas natural.

BIOGAS FUEL CELL:
Una PYME española responsable de la producción de biogás a partir de residuos orgánicos, así como de los ensayos del sistema de algas.

GASTREATMENT SERVICES:
Una PYME holandesa encargada de la purificación del biogás a través de un sistema criogénico para la obtención de biometano.

REFERENCIAS:

Web del proyecto: www.lifebiogrid.eu


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Innovación