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Una nueva planta de biogás de 500 kW opera en La Vall d´Uxó, Valencia. Se trata de una instalación industrial para la gestión y valorización energética de residuos y subproductos agroalimentarios, lodos de depuradora, así como estiércoles y purines.

Balance energético

La planta de biogás tiene una capacidad de 500 kW, y genera diariamente unos 4.400 m3 de biogás, con una composición aproximada del 60% de CH4. Está constituida por una única unidad de cogeneración de potencia mecánica 499 kW. El consumo de energía media de la planta de biogás es de 60 kWh. La planta está diseñada para trabajar más de 8.000 h/año (92% tiempo).

Funcionamiento de la instalación

El proceso llevado a cabo en la planta de biogás es continuo. Cada día se alimenta el primer tanque anaerobio circular (digestor primario) con los sustratos disponibles. Simultánea y automáticamente una cantidad equivalente de sustrato fermentado abandona el segundo tanque (digestor secundario) a través de la tubería de aspiración, cuando alcanza el nivel superior del tanque, y es bombeado al depósito de almacenamiento de digestato de hormigón armado.

La primera etapa es la recepción de las materias primas, que se realiza mediante cubas en caso de líquidos, que son descargados en un tanque de recepción enterrado. Si se trata de material sólido, como los estiércoles y restos vegetales, se almacena en el bunquer de recepción desde donde es inmediatamente cargado en el dosificador de sólidos. Estos sólidos son descargados en una pretolva conectada a una bomba mezcladora que bombea los sólidos mezclados con el material líquido al digestor. La cubierta de la zona previa, que está cerrada durante la actividad, se abre lo suficiente por parte del operario de planta para la descarga de camiones. De esta manera, junto con la cubierta de los camiones, se evita en todo momento la dispersión de polvo, quedando la biomasa totalmente confinada. Posteriormente, se carga con pala cargadora al cargador de sólidos. Éste dispone también de lona impermeable para evitar la dispersión de polvo y se abre sólo para este proceso.

La planta destaca por su gran flexibilidad. La bomba del depósito de recepción de líquidos, el cargador de sólidos y el sistema de bombeo centralizado de la instalación están interconectados lo que permite regular la dosificación de las biomasas y sus trasiegos a cualquiera de los digestores o al tanque de digestatos. De esta forma, la planta podría continuar funcionando sin problemas en caso de mantenimiento del digestor primario, secundario, o de cualquiera de las otras unidades de la planta. Los residuos orgánicos permanecen entre 60 y 80 días en los digestores para que el proceso de fermentación anaerobia produzca todo el potencial de biogás. El biogás se almacena en los techos de los digestores y se envía al motor de cogeneración, que transforma la energía del metano en electricidad con gran eficiencia. También se han instalado los equipos de extracción, depuración, enfriamiento y compresión del biogás, así como todos los mecanismos de seguridad necesarios.

Báscula de pesaje y mezclador de sólidos

La báscula con la que se registra la materia de entrada es de hormigón prefabricado y soporta camiones de hasta 30 t. El mezclador estacionario, modelo Peecon, tiene una capacidad de 40 m³. Dispone de un dispositivo analógico para el controlador lógico programable (PLC) de la planta que está conectado en serie con una balanza. Además, de su capacidad de almacenamiento actúa como mezclador mediante unos tornillos verticales equipados con cuchillos traccionados mediante dos motores. En este depósito se almacenan y son mezclados los sustratos sólidos, estiércoles y restos vegetales.

Para la posterior dosificación de la mezcla de sustratos sólidos en el digestor se dispone de un sistema de alimentación compuesto por una bomba de trituración, que permite recircular biomasa en digestión y homogeneizar y licuar la biomasa sólida previo a su entrada en el digestor.

Tanque de recepción de líquidos y digestores

Se ha construido un tanque enterrado con un volumen de 190 m3 donde se almacenan los purines y otros sustratos líquidos. Sus medidas interiores son 9 m de diámetro y 3 m de altura. El tanque consta de un agitador sumergido, una bomba vertical y de las conexiones hidráulicas para alimentación de líquido.

La digestión anaerobia se lleva a cabo en 2 tanques circulares, digestor primario y digestor secundario, de volumen bruto 3.200 m3 cada uno (26 m de diámetro y 6 m de altura), construidos de hormigón armado (Hormigón C35/ 45 (HA-35)), y cubiertos por una membrana de gas para prevenir la entrada de oxígeno en el sistema. Tanto la solera como los muros de los digestores están aislados térmicamente La temperatura operacional para el digestor anaerobio se encuentra dentro del intervalo óptimo 38-40ºC (mesófilo). Los circuitos del sistema de calefacción están embebidos en el hormigón de los muros. Cada digestor está equipado por 3 agitadores horizontales de motor sumergible y por un agitador con motor externo de eje inclinado, que asegura la homogenización de todos los sustratos y evita la sedimentación de la materia orgánica en el fondo. Alrededor de los digestores se ha construido un anillo de drenaje con sistema de inspección de fugas como medida de seguridad.

Almacén de biogás y del digestato

El biogás es almacenado en los respectivos gasómetros de los digestores primario y secundario. Cada almacenamiento de gas está constituido por dos membranas (externa de PVC e interna de PE baja densidad), de capacidad 1.200 m3. Ambos almacenamientos están interconectados, de modo que el biogás generado en uno de los digestores pueda circular al gasómetro del otro digestor. Es una medida de seguridad pues, en caso de fallo en uno de los digestores, es posible trasladar el biogás al gasómetro interconectado. La membrana externa está capacitada para soportar tormentas y nieve y es resistente a los rayos UV y a temperaturas mínimas y máximas de -30°C y 70°C.

El digestato se almacena en un tanque circular de hormigón armado de las mismas dimensiones que los digestores. A este digestor se bombea el producto digerido procedente del digestor secundario me- diante la bomba central. En el interior del tanque dos agitadores horizontales evitan que las partículas sólidas contenidas en el digestato se asienten en el fondo. El tanque dispone de calefacción instalada, pues se prevé en el futuro colocar un gasómetro y convertirlo en un tercer digestor.

Unidad de cogeneración

El biogás generado se emplea en la unidad de cogeneración CHP, modelo MWM tipo TGC 2016 12C. La energía eléctrica es vendida a la compañía eléctrica y parte de la energía térmica es empleada en los intercambiadores de calor de los digestores de la propia planta. La unidad de cogeneración consta de un motor de gas con una potencia mecánica en plena carga de 517 kW y una potencia eléctrica de 499 kW. La potencia térmica total aprovechable es la disipada por los gases de escape, el agua de camisas y el intercooler, consiguiéndose un total de 524 kW. La unidad de cogeneración se coloca en el interior de un contenedor insonorizado.

Dentro del contenedor, una habitación se destina a almacén de los aceites usado y nuevo en dos tanques de doble pared con equipamiento para detección de fugas. Se ha instalado una antorcha como medida de seguridad en caso de avería del CHP, que puede quemar un máximo de 200 m3/h de gas.

Las tuberías de aspiración e impulsión del sustrato de los digestores conectan con el sistema de bombeo. Son de PEHD y presión DN 150 y permiten que exista un flujo interno de los sustratos entre ambos digestores. El sistema de bombeo está compuesto por una doble bomba excéntrica Wangen Bomba KL50S 114.0. Su caudal de impulsión es de 22 m³/h y la presión máxima, de 8 bares. Todo el sistema de bombeo se encuentra en el interior de un contenedor.

Control y mando de la planta

Dispone de un controlador lógico programable (PLC) con conexión para PC y sistema para llamadas al exterior de alarma/aviso, que controla los siguientes equipos:

• Bomba de agua del pozo de condensados.
• Mando automático de la bomba de sustratos y de las válvulas neumáticas.
• Protección de sobrecorriente y control de temperatura y presión de los digestores y de los circuitos de calefacción.
• Sensores de almacenamiento de llenado de gas.
• Sensor del nivel del sustrato continuo.
• Sensor de derrame de los digestores.
• Analizador de los principales gases -CH4,H2S,O2- que constituyen el biogás.

Mediante un monitor es posible visualizar todos los puntos de funcionamiento de la planta de biogás.

Uso del digestato y nuevos proyectos

En el municipio se están desarrollando iniciativas de agricultura local y cultivos energéticos no alimentarios, con vistas a dar alternativas a los agricultores y un uso a los digestatos ricos en nitrógeno que genera la planta de biogás. Estos desarrollos se pretenden implementar a escala industrial en otros emplazamientos de Extremadura y Castilla la Mancha, aunque están actualmente para- lizados por el reciente RD-L 1/2012.

Promoción y ejecución

La empresa Aplitec Energía y Medioambiente es la promotora de la planta. Ludan Renewable Energy España S.L., filial nacional de la multinacional israelí Ludan, se ha encargado de la construcción. El proyecto se ha ejecutado en estrecha colaboración con la empresa N-dos, que ha dirigido la ejecución de las obras civiles, y con Aplitec, empresa especialista en instalaciones eléctricas y experiencia en ejecución de instalaciones de diferentes energías renovables.

Luis Puchades Rufino

Director de Ludan Renewable Energy España SL

www.ludan-group.com