Biometano para suministrar gas limpio a la red con la ayuda de un generador de oxígeno de Atlas Copco
Un generador de oxígeno de Atlas Copco está ayudando a Nat-Ur-Gas Solschen a producir metano limpio en su planta de biogás de Alemania. La desulfuración del biogás mediante oxígeno da lugar a una fuente de energía sostenible para la red. Una ventaja añadida es la reducción de los costes operativos gracias a la mejora del 50 % en eficiencia energética.
El uso de un compresor de velocidad variable de Atlas Copco también permite controlar estrictamente el contenido de oxígeno por debajo del límite inferior de explosividad, garantizando así la seguridad de la planta.
El aire comprimido del compresor llega a un depósito de almacenamiento a una presión de 10 bares a través de un filtro de carbón activado, un separador de aceite y un colector de impurezas (a la izquierda de la imagen). El generador de oxígeno se alimenta de este depósito.
Heinrich Schaper y Michael Klawitter, de Nat-Ur-Gas Solschen GmbH & Co. KG, encargaron a Bioconstruct GmbH, con sede en Melle, el diseño y la construcción de su planta de biogás en 2016. La planta produce actualmente 1500 m3 de biogás por hora con un contenido medio de metano del 53 %. Este biogás se concentra continuamente hasta alcanzar un contenido de metano del 94 % en una planta de tratamiento mediante membranas. "Cada hora inyectamos 700 metros cúbicos de biometano en el sistema de suministro de gas", comenta Klawitter. El biogás se vende al proveedor de energía de Múnich, BayWa, mediante un contrato de compra a largo plazo.
El núcleo del proceso de biogás de Bioconstruct son los fermentadores en los que las bacterias se alimentan de material orgánico para producir biogás. Cada uno de sus dos fermentadores requiere 3,5 toneladas de biomasa fresca o sustrato cada hora. La sostenibilidad es una característica fundamental de su modelo de negocio, ya que el sustrato procede de agricultores locales y los residuos de la fermentación se reutilizan como fertilizante.
El mayor problema de la producción de biogás es el sulfuro de hidrógeno resultante.En primer lugar, provoca que los filtros de la planta de tratamiento se adhieran entre sí. Y, en segundo lugar, se convierte en dióxido de azufre durante la combustión del biogás y provoca corrosión en los racores y motores. Por lo tanto, debemos intentar eliminar del gas la mayor cantidad posible de sulfuro de hidrógeno".
El método de desulfuración biológica
La planta de biogás de Solschen, Baja Sajonia, produce biogás con un contenido medio de metano del 53 %.
La empresa de Solschen eligió el método de desulfuración biológica. En este proceso, el sulfuro de hidrógeno se convierte en azufre elemental y agua mediante las bacterias especiales del fermentador y la incorporación de aire u oxígeno. El azufre permanece en los residuos de la fermentación y aumenta su valor como fertilizante, mientras que el gas purificado puede utilizarse en otras etapas del procesamiento.
"Tomamos la decisión consciente de elegir la desulfuración con oxígeno", explica Klawitter. "Porque a diferencia de la desulfuración con aire ambiente, podemos controlar con precisión nuestro generador de O2. De este modo conseguimos el control total de una serie de factores, como la protección contra explosiones. Sabemos que tenemos un contenido de O2 del 94 % y que podemos dosificar la incorporación de oxígeno de manera que siempre estemos por debajo del límite inferior de explosividad del 2,3 %". El oxígeno se inyecta en los fermentadores desde arriba. Junto con el biogás, se distribuye debajo de las cúpulas de las zonas hemisféricas de almacenamiento de los residuos de la fermentación.
El socio de Atlas Copco, D & N Drucklufttechnik GmbH & Co. KG, también con sede en Melle, planificó e implementó el sistema de suministro de oxígeno. Consta de un compresor de tornillo con inyección de aceite y velocidad regulada GA 11 VSD+, un generador de O2 tipo OGP 8, un depósito de almacenamiento para el aire comprimido y el oxígeno, así como las etapas filtrantes necesarias para procesar el aire comprimido y el O2. El aire comprimido pasa por un filtro de carbón activado, un separador de aceite y un colector de impurezas hasta llegar a un depósito de almacenamiento que se encuentra a una presión de 10 bares. Desde allí, se inyecta en el generador de O2, que enriquece el aire hasta alcanzar un contenido de oxígeno del 94 %. El oxígeno llega finalmente a los fermentadores a través de otro depósito de almacenamiento y de dos caudalímetros electrónicos.
"Actualmente inyectamos en los fermentadores una media de nueve metros cúbicos de oxígeno a la hora", comenta Klawitter. El caudal instantáneo fluctúa entre 6 y 11 m3 en función de la cantidad de biogás producida, de modo que el contenido de oxígeno nunca supera el límite inferior de explosividad. Por lo tanto, el suministro de aire comprimido debe ser flexible, una de las razones por las que se eligió la máquina de velocidad regulada de Atlas Copco.
La segunda gran ventaja de la regulación de la velocidad es el bajo consumo de energía, que reduce los costes operativos. Los compresores GA-VSD+ de Atlas Copco cuentan con tecnología de regulación de la velocidad de última generación y están equipados con motores de imanes permanentes de gran eficiencia energética. El sistema ahorra un 50 % en costes de energía en comparación con un sistema de control de plena carga/sin carga.
La desulfuración del biogás también protege los filtros de carbón activado situados aguas arriba de la planta de tratamiento. Sin la desulfuración, el contenido de azufre del gas crudo reduciría radicalmente la vida útil del filtro, aumentando los costes operativos. Una ventaja añadida es que la presencia del 0,4 al 0,5 % de oxígeno en el caudal de gas contribuye realmente al rendimiento del carbono activo, manteniendo su total efectividad. El suministro de oxígeno es tan importante para la planta de Solschen que Nat-Ur-Gas Solschen ya está trabajando para implementar una solución redundante.
Michael Klawitter también destaca positivamente el servicio de Atlas Copco.
Los ingenieros de servicio restauraron el generador para que funcionara de forma rápida y eficaz después de un fallo autoinfligido. También nos facilitaron una formación completa sobre la ingeniería del sistema durante el ciclo de mantenimiento sin que se lo pidiéramos.