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COGENERACIÓN A PARTIR DE BIOGÁS PTAR SUR – CD JUÁREZ
Ángel CANALES
Director Técnico- Degremont
México, D.F. 8 de octubre del 2015
DEGREMONT, S.A. DE C.V.
JUNTA MUNICIPAL DE AGUA Y
SANEAMIENTO DE CIUDAD
JUAREZ – Chihuahua
1. ANTECEDENTES
1.1. Desarrollo sustentable – Filosofía Degrémont.
1.2. Experiencia de Degrémont.
1.3. Generación y uso de biogás.
2. PROPUESTA TÉCNICA
2.1. Generación de biogás en PTAR Sur.
2.2. Descripción y especificación general.
2.3. Presupuesto global.
3. BENEFICIOS DEL PROYECTO
GENERACION Y APROVECHAMIENTO DEL BIOGAS DE LA PTAR SUR – JMAS PARA LA COGENERACION
GENERACION Y APROVECHAMIENTO DEL BIOGAS DE LA PTAR SUR – JMAS PARA LA COGENERACION 3 I
Cd. JUAREZ
GENERACION Y APROVECHAMIENTO DEL BIOGAS DE LA PTAR SUR – JMAS PARA LA COGENERACION 4 I
JMAS y CAR celebraron un CPS donde CAR realizó el diseño y
construcción de las PTAR´s Norte y Sur de Cd. Juárez donde la
operación y mantenimiento son también responsabilidad de CAR.
Degrémont (empresa filial de Suez especialista mundial en tratamiento
de agua) está presente Cd. Juarez desde 1998 como operador y
tecnólogo de las PTAR´s Norte y Sur e inversionista de CAR.
JMAS y Degrémont identifican la oportunidad de reforzar la
sostenibilidad del medio ambiente, a partir del aprovechamiento y uso
del biogás producido por las PTAR´s para la cogeneración de energía
eléctrica y térmica.
1. ANTECEDENTES
“Satisfacer las necesidades de las generaciones presentes sin comprometer
las posibilidades de las futuras para atender sus propias necesidades”
Ello es la base de nuestros valores, misiones, visiones y objetivos de cada una
de las empresa del grupo Suez respetándose en cada proyecto en que
participamos.
Hoy día nuestro desarrollo económico se basa en el consumo moderado de
materias primas e insumos provenientes del medio natural, NO les consideramos
mas como inagotables,
El aprovechamiento de todas formas de reúso de materiales o fuentes de
energía renovables es parte de nuestras responsabilidades.
1.1. Desarrollo Sustentable – Filosofía de Degrémont.
Cd. JUAREZ
GENERACION Y APROVECHAMIENTO DEL BIOGAS DE LA PTAR SUR – JMAS PARA LA COGENERACION 5 I
Cd. JUAREZ
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LOS TRES PILARES DEL DESARROLLO SUSTENTABLE
La Estrategia Verde de Degrémont se enmarca en 12 compromisos de
entre los cuáles 5 están relacionados con la valorización del biogás de
las PTAR´s.
Incrementar y promover la generación de energía renovable.
Ser un destacado promotor local del desarrollo sustentable
Mejorar la eficiencia energética en todas las operaciones.
Optimizar el reciclaje de desperdicios y de costos.
Mantener un diálogo continuo con nuestros clientes con una visión Social –
Ecológica – Económica
1.2. Experiencia de Degrémont.
Cd. JUAREZ
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Principales Referencias de
Cogeneración de Degrémont Grupo
Instalación País
Producció
n
(kWh)
Gabal EGIPTO 11,600
Mapocho CHILE 9,000
Achéres FRANCIA 7,600
As Samra JORDANIA 6,000
Rhitala INDIA 3,000
Gdansk POLONIA 2,500
Tripoli LIBANO 2,400
La Gabia ESPAÑA 1,900
Marseille FRANCIA 1,900
Bordeaux FRANCIA 1,200
TOTAL PRODUCIDO POR
DEGREMONT 94,200
• Especialista mundial en plantas de
tratamiento de agua en los 5 continentes,
presentes en: E.U., Brasil, México, España,
Francia, Italia, India, Egipto, China,
Australia, entre otros.
• Experiencia de 45 años en el mercado
mexicano.
• Más de 300 Plantas de tratamiento de
agua construidas en México (Mty, Gdl, Cd.
De México, SLP, Puebla, Culiacán, Cd.
Juárez, etc).
• En construcción su primera Cogeneración
en México
Cd. JUAREZ
GENERACION Y APROVECHAMIENTO DEL BIOGAS DE LA PTAR SUR – JMAS PARA LA COGENERACION 8 I
1.3. Generación y uso del Biogás. Energía en los lodos? Mas que un residuo: Un recurso valioso
Contexto: La energía potencial en los lodos representa hasta el doble del consumo eléctrico de una
planta
Tratar los lodos puede representar 15% del consumo eléctrico total de una planta
Secar los lodos representa una parte importante del balance energético en una planta
La Digestión produce biogás con un efecto significativo en el equilibro energético de una planta
La incineración verde permite ahorrar y producir energía
Objetivos: Desarrollar el tratamiento de los lodos nos permite limitar su consumo de energía
Tender hacia la autonomía energética
Sludge
potential
energy
up to
2Electrical
consump-
tion
1
Sludge
dewatering Drying
Digestion Boosted
digestion Consumo deEnérgia
ProduccionEnérgia
1.3. Generación y uso del Biogás. Tratamiento de lodos y Valorización de biogás
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GENERACION Y APROVECHAMIENTO DEL BIOGAS DE LA PTAR SUR – JMAS PARA LA COGENERACION 9 I
Valorización del calor : Recuperación de calor y su posterior utilización para
secado de lodos y otras operaciones locales (reducción en el consumo de
gas).
Cogeneración (CHP): Producción simultanea de calor y electricidad.
Producción de biometano para ser inyectado en la red de distribución de
gas, o transformado en biocombustible para autos, buses y camiones.
« light » treatmentAdvanced purification
Electricity HeatCHPFuel
biomethane
Injection into
natural gas grid
Raw Biogas
in situ valorization
ex situ valorization
Whenever heat or fuel is needed far
from the production unit
Biomethane
1.3. Generación y uso del Biogás. Tratamiento de lodos - Valorización de biogás : Cogeneración
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GENERACION Y APROVECHAMIENTO DEL BIOGAS DE LA PTAR SUR – JMAS PARA LA COGENERACION 10 I
Produce calor y electricidad simultáneamente (vía un generador) a partir de biogás.El calor es usado en los locales operativos y para calentar el digestorElectricidad verde autoconsumo, revendida o inyectada en la red de distribución
1 kg of SV
1Nm3 biogas = 6,3 kWh
CHP
HeatElectricity
2,2 kWhe 1,8 kWht
Eficiencia eléctrica: 30-42%
Eficiencia térmica: 35-45%
Combined Heat and Power
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GENERACION Y APROVECHAMIENTO DEL BIOGAS DE LA PTAR SUR – JMAS PARA LA COGENERACION 11 I
1.3. Generación y uso del Biogás. Tratamiento de lodos - Valorización de biogás :
La PTAR
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GENERACION Y APROVECHAMIENTO DEL BIOGAS DE LA PTAR SUR – JMAS PARA LA COGENERACION 12 I
IMPACTOS POSITIVOS:
• La conversión de insumos
de desperdicio en energía
renovable.
• La disminución de
emisiones de gases
invernaderos.
• Reducción del consumo
de energías fósiles.
• Creación de una nueva
instalación limpia, auto-
financiada,
VENTAJAS DEL PROCESO:
• La producción de energía
térmica y eléctrica.
• El autoconsumo de dicha
energía en sitio.
2. PROPUESTA TECNICA : Potencial de biogás y cogeneración de la PTAR Sur
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GENERACION Y APROVECHAMIENTO DEL BIOGAS DE LA PTAR SUR – JMAS PARA LA COGENERACION 13 I
DATOS DE ENTRADA UNIDADPTAR SUR
ACTUAL
BIOGÁS PRODUCIDONm³/d 13,130
Nm³/h 547
CAPACIDAD POTENCIAL DE ENERGÍA
ELÉCTRICAkWhe 948
Número de motores 2
Capacidad de generación de motor p/unidad kWhe 604
Capacidad de generación de motor p/unidad kWht 879
CAPACIDAD DE PRODUCCIÓN DE ENERGÍA
ELÉCTRICA (Neta)kWhe 900
CAPACIDAD DE PRODUCCIÓN DE ENERGÍA
TÉRMICAkWht 1313
Consumo de biogás en motoresNm³/d 13,130
Nm³/h 547
Excedente de biogásNm³/d 0
Nm³/h 0
El tratamiento de lodos de la PTAR Sur, trata el lodo generado en la PTAR Norte y el
producido en la misma.
Hoy en día el biogás se usa para calentar los digestores de lodos y el exceso se quema en
una antorcha.
La energía eléctrica se recuperará para autoconsumo de la planta.
La energía térmica se transferirá al circuito de calentamiento de los lodos del digestor
2.1. Generación de biogás y su uso en PTAR Sur
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2.2. Descripción y especificación general: Características generales de los equipos
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COMBUSTIBLE = BIOGÁS (Desulfurado y Secado)
(60-64 % de gas metano)
POTENCIA ELÉCTRICA: 604 kWm a 1.800 r.p.m.
(neta, corregida por altitud)
SERVICIO CONTÍNUO 24/24H, 330 días al Año
VIDA ÚTIL = 234,000 hrs efectivas (26 años)
• Mayor disponibilidad de producción y un mejor aprovechamiento del
Biogás, pensado en paros por mantenimiento y adaptado a las
variaciones de producción del biogas.
2x GENERADORES
Equipos considerados
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La presencia de sulfuro de hidrógeno en el biogás (H2S) ocasiona corrosión por
lo que hay que considerar un sistema de desulfuración:
Desulfuración de biogás :
• El uso de un proceso biológico transforma el
sulfuro de hidrógeno en otros compuestos y
vapor de agua.
• Las condiciones del proceso logran remociones
de sulfuro > al 99%.
• Este proceso se realiza en una bioreactor.
Circulacion de
refrigerante
Descarga de
condensados
BIOGAS
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Secador de biogás:
Mantiene la humedad del biogas a la entrada del motogenerador
inferior al 80% a fin de preservar su vida útil. El sistema se alimenta
constantemente con líquido refrigerante.
Sopladores de biogás a motores de generación eléctrica:
La alimentación del biogás a los motogeneradores se hace con sopladores que
alimenten a la presión requerida.Soplador tipo émbolos rotativos.
Equipos considerados
El biogás limpio y seco va al motor de combustión interna iniciando la energía mecánica que
acciona el alternador generando energía eléctrica (con una eficiencia que varía de 30 a 38%).
La energía térmica se genera por la refrigeración del bloque del motor y por el calor
aprovechado de los gases de escape del motor (con una eficiencia térmica que varía de 35 a
40%).
Los motores considerados son entregados en contenedores estandarizados que facilitan su
manejo e instalación.
Motores de generación de energía (Motogeneradores):
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2.3. Presupuesto Cogeneración y Centrifugas.
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Inversión requerida:
Cogeneración= 3.2 M USD
Financiado con Recursos de
Crédito de Banco del Bajío y
Banco de Desarrollo de
América del Norte con un 50%
cada uno
Sin cargo para JMAS
Transferido sin costo al final
del CPS
ITEM CONCEPTOS IMPORTE
0 Estudios preliminares y análisis $ 115,151
1 Gestión del contrato y garantías $ 139,939
2 Ingeniería $ 242,424
3 Equipos (Moto generador y equipos
periféricos)
$ 2,090,909
4 Obra civil $ 212,121
5 Montaje electromecánico $ 272,727
6 Pruebas y Puesta en marcha $ 109,090
TOTAL USD $ 3,181,818
JMAS organismo referente en la gestión ambiental en Chihuahua.
Promoción de la imagen de sustentabilidad de las PTAR’s de Cd. Juarez con un beneficios social
Apoyos de la EPA y Banco de Desarrollo de America del Norte (Comisión deCooperación
Ecologica Fronteriza)
Reduce las emisiones de gases de efecto invernadero de sus instalaciones (27 010 Tn / año)
Moderniza la infraestructura de las PTAR, situandolas entre primeras 5 en el pais con
COGENERACION
Aprovecha al 100% los ahorros generados por la cogeneración beneficiando a la colectividad,
Seguridad de inversión, ejecución y operación del proyecto.
JMAS Recibirá al final del CPS los equipos de cogeneración sin costo, beneficiando así a la
colectividad.
3. Beneficios del proyecto de cogeneración
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