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Producción de Biogás

- Europa y potencial para Chile -

Dr. Felipe Kaiser C.

HBS Energía S.A.

Bioquímica del proceso

I Hydrolysis

II Fermentative

bacteria

III Acetogenic

bacteria

IV Methanogens

Biogenous polymers

(proteins, carbohydrates)

Monomers

(sugars, amino acids, peptides)

Hydrolytic enzymes

(modified after http://www.uasb.org)

AcetateH2 + CO2

Propionate, butyrateII II

II

III III

III

CH4 + CO2

IV IV

Tecnología de Biogás

Feedstocks

Crushing

Screening

Hygienization

Pre-treatment

Biogas treatment

and utilization

Anaerobic digestion

Digestate storage

Land spreading

Advanced treatment

Feeding into gas

distribution system

Use as fuel

Desulfurization

Dewatering

Heat and power generation

Feeding into grid

Estiercol + desechos liquidos

Fermentador Post-

Fermen.

Digestado

Tecnología de Biogás

Sustratos

Fermentador

Fermentador

Residuos

liquidos

Sustratos

Digestado

Tecnología de Biogás

• Sistema estacion de dosificacion

Vorratsbehälter

Fermenter

Wägezellen

Förderschnecke

Sistemas de alimentacion

Dosificador con sistema de tornillo sinfin

Sistemas de alimentacion

Sistemas de alimentacion

• Sistema carro dosificador

Vorratsbehälter

Fermenter

Wägezellen

Förderschnecken

Standrohr, 4-Kantprofil

Seilwinde

(Rundrohr)

Wasser

Tauchtasse

Edelstahlseilmit Kabel-

Tauchmotor-rührwerk

Bodenlager

Hebel zumschwenken

Deckel mitDichtung

Umlenkrolle für Seil

Güllestand

Seilumlenkung

Lagerung

schlaufen

Stromkabel

Sistemas de agitacion

Kugelgelenk mit Gummi-Faltenbalg

Sistemas de agitacion

Sistemas de agitacion

Lager undDichtung

Sistemas de agitacion

Sistemas de agitacion

Sistema de calefacción

Sistema de calefacción

Motor a biogas, 582 kWel.

Motor de mezcla(10% petróleo), 250 kWel.

Uso de biogás - motores

• Fermentador vertical

V = 350 m³

d = 10 m

Gasspeicher

(Folienhaube)

Luftzufuhr

Isolierung

mit Witterungsschutz

Überlauf

Betonbehälter

Gasentnahme

Fussbodenheizung Kondensatfalle

zur GasverwertungSubstrat-

einlass

Wandheizung

Überdruck-

sicherung

Propeller-

rührwerk

Fermenterdecke

(Holzkonstruktion)

Gasübertritt

Tecnología de Biogás

• Fermentador vertical

Tecnología de Biogás

• Fermentador horizontal

Foliengasspeicher

Isolierung mit Witterungsschutz

Überlauf

Betonbehälter

Gasentnahme

Überdrucksicherung

Trennschicht(Holzkonstruktion)

Dach

Kondensatfalle

Zur externenEntschwefelung

Haspelrührwerk Plattenheizung

Feststoffein-bringung

FlüssigeSubstrat-zugabe

Tecnología de Biogás

Tecnología de Biogás

• Fermentador horizontal

Biodigestores agrícolas

380 KW

320 KW

500 KW

Biodigestores agrícolas

1024 KW

100 200 300 400 m3*t-1 600

25

36

Liquid cattle manure

Liquid swine manure

93

103

Fodder beets

Grass

155

171

195

202

Green maize, dough stage

Maize silage, dough stage, high-grain

Grass silage, first cut

Maize silage, waxy stage, high-grain

35

39

Potato mash, fresh

Whey

68

90

291

Potato peelings

Silage from sugar beet leafs

Brewer`s grain silage

220Food waste

400

469

486

552

600

657

Skimmed grease

Molasses

Waste bread

Canola cake, 15 % fat

Waste grease

Baking wastes

Producción de biogas a partir de diferentes sustratos

• 1910: Primera planta de biogas para planta de tratamiento de aguas

• 1950s: alrededor de 50 biodigestores en Alemania, muchos de ellos cerrados por mal funcionamiento y por bajo precio del petróleo

• 1970s: Nueva ola por crisis del petróleo

• 1985: 75 biodigestores en Alemania. La mayoria para tratamiento de purines en la agricultura

• 1991/2000/2004: Comienzo del boom en la construcción de biodigestores agrícolas por nueva legislación.

Historia del Biogás en Alemania

Degression 2%Laufzeit 15 Jahre

Degression 1%Laufzeit 20 Jahre

Degression 1,5%Laufzeit 20 Jahre

0

5

10

15

20

25

1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008

Ley de compra y venta (StrEG)

Ley de energíasrenovables (EEG)

Ley de energías renovables (EEG) Novelle (150 kW;o.KWK;o. Tec)

Ct/kWh

Novelle - EEGct/kWh cultivos KWK Tec

< 150 kW 11,5 + 6,0 + 2,0 + 2,0< 500 kW 9,9 + 6,0 + 2,0 + 2,0< 5 MW 8,9 + 4,0 + 2,0 + 2,0> 5 MW 8,9 - + 2,0 -

Legislación energética en Alemania

Precio fijo 20 años

Depreciación 1%

Precio fijo 20 años

Depreciación 1,5%

Legislación energética en Alemania

Germany 2030

• 11.8 mill. ha of arable land.

• Future biomass potentials in Germany for

energy crops are stipulated to be up to 2.0 mill.

ha or 17 % of the arable land.

• or 20 % of the primary energy net consumption.

• From this area can be derived and produced a

corresponding energy production of 40 % of the

fuels needed for transportation...

• 1 ha maize silage = 8.000 m3 CH4 = 70.000 km

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Fachverband

Biogas e.V.German Biogas Association • Asociación Alemana de Biogas • Société Allemande du Biogaz

Fachverband

Biogas e.V.German Biogas Association • Asociación Alemana de Biogas • Société Allemande du Biogaz

Biogás en Europa

Bioenergías a partir de cultivos agrícolas

Fuente: Plank 2006

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

Biodiesel Bioethanol Biogas

Equ

ivale

nte

s d

e p

etr

óle

o / h

a

min

max

Desafío chileno

Fuente: CNE 01.04.08

• Capacidad instalada total de 12.664 MW (35 empresas generadoras)

• 325 MW corresponden a renovables no convencionales, equivalente a un 2,5%

• La nueva ley establece que para el 2010 un 5% de la matriz energética debe

corresponder a energía renovable no convencional (ERNC) y para el 2024 un 10%

• Tasa de crecimiento medio anual de generación bruta del orden de 6%:

• 2010 = total 15.083 MW => 754 MW ERNC

• 2024 = total 34.101 MW => 3.410 MW ERNC

• Hoy en día hay 34 proyectos de ERNC => potencia total de 648 MW.

• De esta cantidad total de proyectos sólo 3 están efectivamente en construcción

31

Potencial de biogás en Chile

Estudio no incluyó cultivos agrícolas !!!

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Potencial de biogás en Chile

Superficie Total = 30.443.211 ha

3.100.281 ha

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Potencial de biogás en Chile

• Superficie disponible:

• cultivos anuales

• forrajeras permanentes

• praderas mejoradas

• en barbecho

• => 3.100.281 ha

• 10% de la sup. disponible = 310.028 ha

• Promedio: 2,5 kW de potencia eléctrica instalada por ha

• 775.070 kW => 775 MW

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Potencial de biogás en Chile

• Estudio anterior 362

• Cultivos agrícolas 775

• TOTAL 1.137 MW

• 2024 = 3.410 MW ERNC33%

• Costo producción (planta de 1 MW) = 55 $/kWh

Beneficios de la producción de biogas

• Energía:

– Autoabastecimiento de energía eléctrica y térmica.

– Sustitución de gas natural.

• Biofertilizante

– El residuo de un biodigestor es un sustrato estable, ya que no contiene materia orgánica y contiene todos los minerales de los substratos con los cuales se ha alimentado el biodigestor.

• Medioambiente

– La producción de energía eléctrica a partir de biogás permite sustituir combustibles fósiles y por lo tanto se favorece en disminuir la concentración de gases efecto invernadero.

– Durante su producción es posible eliminar patógenos presentes en los estiércoles y en los residuos, evitando la contaminación de aguas subterráneas. Además al degradar la fase orgánica del sustrato fermentado, el residuo de un biodigestor no presenta olores al ser aplicado como fertilizante.

Beneficios de la producción de biogas

• Económicos:

– Autoabastecimiento y venta.

– Ahorro en fertilizante.

– Venta bonos CO2

• Por evitar emisiones de estanques o lagunas de almacenamiento de purines

• Sustitución de energía fosil

• Social

– El sistema de producción de biogás en la agricultura permite la descentralización de la producción eléctrica, pudiéndose producir en sectores rurales que hoy en día no cuentan con abastecimiento eléctrico.

– La producción de biogás en la agricultura permite ciclos cerrados productivos y por lo tanto contribuye al sistema de producción limpia y aumenta el grado de sustentabilidad de la agricultura.

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Producción de Biogás

- Europa y potencial para Chile -

Dr. Felipe KaiserHBS Energía S.A.Estoril 50, Of. 601, Las CondesSantiago – ChileTel: +56-2-2433412

fkaiser@hbsenergia.cl

Gracias por su atención