Foros de SóloIngeniería

- 09 Jul 2014, 20:29 #341325

Hola muy buenas a todos,

Me estoy planteando si sale a cuenta instalar un sistema de cogeneración en una EDAR. Se trata de una población de tamaño medio (5-10k HE) y hay digestión anaeróbica, que es la fuente de biogás. Haciendo cálculos bastos me salen unos 90kW de metano de media.

La idea sería instalar una microturbina, que en principio cubriría toda la potencia eléctrica instalada, y aprovechar el calor térmico para calentar el tanque anaeróbico para mejorar su eficiencia, sobre todo en los meses fríos. El problema es que la producción de metano no deja de ser un tanto baja y no sé si al final no resulta demasiado gasto para lo que se pueda sacar.

¿Alguien con experiencia en este tipo de instalaciones sabe si sale rentable para un volumen tan pequeño?

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- 10 Jul 2014, 09:05 #341350

Rentable no es, pero por ley te tienes que deshacer del metano. Dame un toque si te interesa y hablamos de las opciones reales queppuedes tener

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- 10 Jul 2014, 19:33 #341390

Spam, estoy interesado en todo lo que me puedas decir al respecto, porque no estoy muy puesto en el tema que digamos…

Por los bajos caudales de metano producidos tengo entendido que lo más rentable sería microtrubina, que por lo que he visto puede rondar los 300 000E de instalación. Además habría que instalar también el equipo necesario para pretratar el biogás. Aunque en algunos sitios tampoco se complican demasiado para esto último.

¿Estoy en lo cierto? ¿Dónde puedo encontrar detalles técnicos/algún estudio sobre esto?


Las otras opciones que estoy barajando serían:
1/ Instalar unas antorchas
No me gusta por lo altamente contaminante que es, además tengo constancia que en algún país está prohibido aunque por lo visto aquí no.

2/ Almacenar el biogás y subcontratar su gestión
No me parece una solución muy "técnica" que digamos, aunque imagino que siempre le queda a uno la oportunidad de hacerlo.

Pero antes quiero explorar lo del CHP.

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- 11 Jul 2014, 08:16 #341401

Buenas. Es un estudio teórico (pfc? ) o es un caso real?
si es un pfc, tira con la microturbina a ver que sale.

Si no, no lo considero una opción válida, ni técnica ni económicamente.

Ya por último, de donde sacas el dato de 90 KW? esos son de metano o ya aplicando un rendimiento? Si quieres un estudio serio y sesudo de alternativas me dices y vemos como hac€rlo.

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- 11 Jul 2014, 10:48 #341409

El tema de las microturbinas.... Como la cabra tira al monte voy a meterme un poco en esto.

Conocia microturbinas de CHP para urbanizaciones enteras practicamente, y en esas si veo factible unos precio de 5 ceros, pero para estas aplicaciones no hay nada mas barato?

He visto una montada que sacaba unos 9 kW y el precio total no debia de superar los 5000€ (No era algo industrial, era un montaje experimental)

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- 11 Jul 2014, 11:30 #341411

Efectivamente, Spam, se trata de un PFC. Los 90kW que dije son de metano, calculados a partir del caudal producido, aunque es posible que al final sea algo menos (mas bien unos 80). Pues sí que estoy interesado en todo lo que sea aprender, y el tema este me gusta, así que toda la ayuda ofrecida es bienvenida!

RDR, 5k E para una potencia de de 9kW? Ayer leyendo una publicación del IDAE daba el dato de 950 000 E para una potencia de 0.001 a 0.4MW de microturbinas (a ver si lo encuentro ahora y lo enlazo).

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- 11 Jul 2014, 12:25 #341417

RDR, 5k E para una potencia de de 9kW? Ayer leyendo una publicación del IDAE daba el dato de 950 000 E para una potencia de 0.001 a 0.4MW de microturbinas (a ver si lo encuentro ahora y lo enlazo).

Era un sistema experimental de una universidad, no era un equipo industrial. El caso es que funcionaba. Ahora bien las eficiencias seguro que eran irrisorias, ahora bien si vas a tirar el metano en una antorcha... La verdad es que no estoy muy enterado. Esos 90kW de metano es diario, mensual ?

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- 14 Jul 2014, 18:53 #341527

Detalles adicionales de la EDAR:

El proceso está formado por un pretratamiento -> tanque anaeróbico de lecho fluidificado (UASB en inglés) -> y un proceso aeróbico posterior con realimentación de fangos al UASB.

El caudal de CH4, calculado en base a la materia orgánica digerida, es de unos 145kg/d, de donde he sacado la potencia de combustible usando el PCI(*). Al ser un estudio teórico tengo que suponer la composición exacta del biogás (% de CH4, H2S, humedad,…)

(*) Algunos número bastos:

145/(24*3600) [kg/s] * 50E3 [kJ/kg] = 84kW aprox.

- suponiendo una eficiencia eléctrica del 20% en el CHP: Pel= 17kW aprox.; me cubren la potencia instalada

- suponiendo un aprovechamiento calorífico del 60% en el CHP: Ptérm= 50kW aprox.

Lo que permitiría un incremento de temperatura de:

deltaT= 50 [kW] / (11.31 [l/s] * 4.18 [kJ/kg*C] * 1.2 [kg/l]) = 0.9ºC ; que es realmente bajo, pero por otra parte tampoco es que se necesite realmente (la tº ambiente oscila entre los 18-24 ºC), y puestos a tirar el calor igual se puede aprovechar.

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- 17 Jul 2014, 11:27 #341656

Mmmmmm no se si estoy equivocado yo y no se calcula así, porque no estoy puesto en estos temas, pero:

20% de eficiencia eléctrica lo veo rozando lo imposible. Ejemplo: Motores gasolina <20%, motores diesel <30. Mas eso la eficiencia del alternador, que aunque es alta todo suma.

Como regla chorras para los motores: 0.3 al escape, 0.3 al radiador, 0.3 al embrague y un 0.1 de perdidas varias, mecánicas, radiación...

Teniendo en cuenta que lo más facil de aprovechar es el radiador, y a lo mejor el 0.7, pues:

84*0.3*0.7=17.64kW. Podrías intentar aprovechar el escape pero yo no lo veo rentable.

Por lo tanto, teniendo en cuenta que sera un motor de gas, que es de baja potencia, y tal y cual no creo que llegue al 20% mecánico.

Yo lo veo así pero a lo mejor estoy equivocado.

P.D. Una microturbina ya ni lo menciono porque eso anda por el 8% con suerte xd

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- 18 Ago 2014, 21:05 #342782

Un par de puntos:

Una microturbina pequeña (30 kW eléctricos) anda sobre el 20% de rendimiento (PCI biogás vs kWh eléctrico).
Sale mas caro el kW instalado de microturbina que el de motor alternativo, pero luego te lo puedes ahorrar en mantenimiento (siempre que no haya averías).
Por otro lado la microturbina es mas compacta y lo que pierdes de rendimiento eléctrico lo ganas en calor que puede que en realidad lo necesites para calentar el digestor.
Mírate casos reales, que en España hay unas cuantas EDAR con cogeneración con microturbina.
El pretratamiento del gas es importante, y la instalación no es barata, como mínimo lo tienes que enfriar y secar (en los casos óptimos donde no hay SH2).
Las antorchas para quemar el metano son lo habitual, en el 90% de las EDAR pequeñas es lo que hay.

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- 19 Ago 2014, 09:58 #342787

Como te han comentado... Porqué turbina y no motor alternativo?

90 kW es un motor de ciclo Otto de unos 2mil cm3...
300 euros en un desguace... (No te digo que lo uses de desguace, aunque para un PFC, igual no es mala idea...)

En los 80 y 90, uno de los sistemas de cogeneracion eran los equipos TÓTEM, a gas propano, que usaban el motor de 900 cm3 de Fiat que equipaban los 127. Eran aprox de la mitad de la potencia que tu dices, pero costaban una mínima parte de lo que tu indicas.

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