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PRIMERAS EXPERIENCIAS DE OPERACIÓN DE LA PRIMERAS EXPERIENCIAS DE OPERACIÓN DE LA

PLANTA DE VALORIZACIÓN ENERGÉTICA DEL PLANTA DE VALORIZACIÓN ENERGÉTICA DEL

BIOGÁS DEL DEPÓSITO CONTROLADO DE LA BIOGÁS DEL DEPÓSITO CONTROLADO DE LA

VALL D’EN JOAN (GARRAF, BARCELONA)VALL D’EN JOAN (GARRAF, BARCELONA)

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EL DEPÓSITO CONTROLADO DE LA VALL D’EN JOAN (1)

• El DC de la Vall d’en Joan es uno de los mayores de España. Contiene mas de 22 millones de toneladas de RSU y a su cierre contendrá mas de 25. Ocupa más de 64 Ha.

• El vertido de residuos se inició en el año 1974

• El titular del DC es la Entitat Metropolitana de Serveis Hidràulics i Tractament de Residus (EMSHTR)

• La EMSHTR adjudicó la desgasificación y valorización energética del biogás a una UTE formada por Endesa Cogeneración y Renovables, SAU, i CLP Envirogas SL, el mes de julio de 2001.

• La duración de la concesión se extiende hasta el 30 de junio de 2013.

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EL DEPÓSITO CONTROLADO DE LA VALL D’EN JOAN (2)

Zonas 1 y 2Cerradas y restauradas

Zona 3Finalizado el

vertido

Zona 4En explotación

para vertido

Situación de la planta de

motogeneradores

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BIOGÁS CAPTABLE Y ENERGÍA PRODUCIDA (1)

Producción de biogás y energía eléctrica

0

2

4

6

8

10

12

14

2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013

Año

Nú

mer

o d

e m

oto

res

en o

per

ació

n

0

50

100

150

200

250

300

350

400

En

erg

ía (

GW

h/a

ño

)

Número motores

Biogás captable

Energía eléctrica vertida a la red

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ESQUEMA BÁSICO DE FUNCIONAMIENTO

1. Pozos de captación

2. Colector principal

3. Central aspiración

4. Antorcha

5. Motogeneradores

6. Subestación y línea

7. Balsa de lixiviados

6

ESQUEMA BÁSICO DE FUNCIONAMIENTO

1. Pozos de captación

Más de 280 pozos de 20 metros de profundidad

7

ESQUEMA BÁSICO DE FUNCIONAMIENTO

2. Colector principal

2 colectores de 355 mm de diámetro, unos 5 km de longitud total

8

ESQUEMA BÁSICO DE FUNCIONAMIENTO

3. Central de aspiración

3 soplantes de 3000 m3/h de capacidad

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ESQUEMA BÁSICO DE FUNCIONAMIENTO

4. Antorcha

Una antorcha de alta temperatura (1000ºC), de 3000 m3/h

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ESQUEMA BÁSICO DE FUNCIONAMIENTO

5. Motogeneradores

12 motogeneradores de 1039 kW cada uno, generando a 6,3 kV, en contenedores

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ESQUEMA BÁSICO DE FUNCIONAMIENTO

6. Subestación y línea

Una nueva subestación de 66 kV de doble barra y una nueva línea de 2 x 66 + 1 x 25 kV, de 2 km de longitud

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ESQUEMA BÁSICO DE FUNCIONAMIENTO

7. Balsa de lixiviados

Pertenece al DC, y se envían los condensados del biogás para su correcto tratamiento

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CIRCUNSTANCIAS ESPECIALES DEL PROYECTO

• El Depósito Controlado presenta tres problemáticas distintas:

• Una zona restaurada

• Una zona fuera de explotación pero no restaurada

• Una zona en explotación para vertido

• Fue necesario simultanear la construcción del campo de biogás con la restauración en una parte del Depósito

• El Depósito controlado se halla en el interior del Parque Natural del Garraf requisitos mas estrictos:

• Impacto visual

• Nivel sonoro

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Vista general de la planta de valorización

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CARACTERÍSTICAS DEL BIOGÁS EXTRAÍDO (1): H2S

Contenido de H2S en el biogás

0

200

400

600

800

1000

1200

21-feb-03 12-jun-03 11-jul-03 14-ago-03 9-oct-03 9-oct-03 16-dic-03 26-ene-04

mg/

Nm

3

Límite de H2S según fabricante: 2000 mg H2S / 10 kWh biogas (1000 mg/Nm3 para biogás del 50 % de metano)

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CARACTERÍSTICAS DEL BIOGÁS EXTRAÍDO (2): HALÓGENOS

Contenido de halógenos en el biogás

0

50

100

150

200

250

21-feb-03 12-jun-03 11-jul-03 14-ago-03 9-oct-03 9-oct-03 16-dic-03 26-ene-04

mg/

Nm

3 Cl

F

Cl+2FLímite de Cl + 2F según fabricante manteniendo garantía

Límite máximo de Cl + 2F según fabricante

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CARACTERÍSTICAS DEL BIOGÁS EXTRAÍDO (3): SILOXANOS

• Los siloxanos pueden tener unos efectos muy nocivos sobre los motores, depositándose en los cilindros y causando fuertes abrasiones.

• Los siloxanos aparecen en cantidades variables en el biogás de vertederos

• En el caso de Garraf, se hallan entre unos 15 y 50 mg/Nm3 (silicio total).

• Se vigila muy estrechamente el funcionamiento de los motores (ausencia de detonaciones, contenido de metales y silicio en aceite)

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Perforación de un pozo

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Arquetas de pozos de captación en la zona restaurada

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Pozo y conexión a colector en zona no restaurada

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Zona 3 del Depósito con los tubos de captación

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SEPARACIÓN DE CONDENSADOS DEL BIOGÁS

• Existen dos sistemas de separación de condensados:

• En la superficie del vertedero: purgado mecánico y reingreso del condensado a la masa de residuos

• En el punto más bajo del circuito (ante soplantes): sistema automático con bombas eléctricas, enviando el condensado a la balsa de lixiviados

• Con esta separación de condensados no es necesario realizar secado frigorífico del biogás

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GESTIÓN DEL CAMPO DE BIOGÁS

• La gestión del campo es manual. Cada pozo dispone de una válvula de regulación y una toma de muestra.

• Periódicamente se analiza el biogás de cada pozo en cuanto a metano y oxígeno, ajustándose el pozo en función de los resultados

• Dada la inercia del proceso de generación de biogás en el vertedero y el funcionamiento plenamente estable de la planta de valorización, este sistema funciona satisfactoriamente.

• Gestión del campo de biogás: modo “campo sigue motores”

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RIQUEZA DEL BIOGÁS (1)

• Objetivo: alcanzar un contenido de metano del 50 %

• La medición de la riqueza se realiza de tres formas:

• Analizador continuo de infrarrojos: sólo para la regulación de los motogeneradores

• Analizador portátil de infrarrojos, Geotechnical Instruments G3508, con el que se ajusta el campo de biogás

• Periódicamente se toman muestras de biogás y se envían a laboratorio para su análisis por cromatografía.

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RIQUEZA DEL BIOGÁS (2)

• Se observaron unas importantes diferencias entre riquezas (% metano) determinadas mediante analizador portátil de infrarrojos y mediante cromatografía

DIFERENCIA MEDICIONES CH4 INFRARROJO - CROMATÓGRAFO

-5,0

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

0 10 20 30 40 50 60 70 80

CH4 según cromatógrafo f (%)

Dife

renc

ia C

H4

(IR

- C

rom

atóg

rafo

) (%

)

EMSHTR

INSHT

UTE

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RIQUEZA DEL BIOGÁS (3)

• Estas diferencias parecen atribuibles a interferencias cruzadas del enlace C-H del metano con otros enlaces C-H de elementos minoritarios en las mismas longitudes de onda.

Componentes minoritarios biogás

0

500

1000

1500

2000

2500

Limon

eno

i-pro

pilto

lueno

Pineno

Tolueno

m,p

- Xilo

l

Etilbenc

eno

1,2,

4 - t

rimet

ilben

ceno

o-Xilo

l

3,4

etilto

lueno

Tetra

cloro

eteno

Trimet

ilben

ceno

2 et

iltolu

eno

mg/

Nm

3

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RESULTADOS DE OPERACIÓN

• La planta está en fase de explotación, en operación continua.

Avería fuente alimentación 24 V control central

TormentaConexión nuevo cargador baterías

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QUÉ APORTA ESTA PLANTA AL MEDIO AMBIENTE ?

• Localmente: minimización de los olores, al captarse el biogás y tratase mediante combustión controlada a alta temperatura en los motores.

• Globalmente: minimización de la contribución de la emisión de gases de efecto invernadero generados en la biodegradación de los RSU en el seno del depósito controlado.

Se tratan unos 50 millones de m3/año de metano del biogás.

El efecto del CH4 es 20 veces superior al del CO2, en cuanto a calentamiento de la atmósfera

Reducción equivalente: unas 600.000 t/año de CO2

Se generan unos 100 GWh/año, evitando la emisión de otras 50.000 a 110.000 t/año de CO2 procedente de centrales eléctricas de combustibles fósiles.

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QUÉ APORTA ESTA PLANTA AL MEDIO AMBIENTE ?

CO2 producido en actividades de gestión de residuos

(fuente: Prof. J.M. Baldasano, 1997)

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QUÉ APORTA LA PLANTA AL BALANCE ENERGÉTICO?

• La planta de valorización de biogás produce unos 100 GWh/año de energía eléctrica

• Esta energía es equivalente al consumo de toda la iluminación viaria, artística, túneles, etc., de la ciudad de Barcelona (97 GWh / año).

• Por su producción eléctrica, esta planta es una de las mayores de Europa en valorización de biogás en depósitos de RSU.