PLANTA DE BIOGAS Y MODULO PARA PLANTA DE BIOGAS.

Una planta de biogás con al menos un biodigestor y con módulos que alojan las partes técnicas de la planta,

en particular la unidad de control de proceso, el sistema de bombeo y al menos una central para producción combinada de calor y electricidad, en la cual los módulos (4, 5) tienen garajes prefabricados (6) que actúan como estructuras o armazones protectores y como contenedores que alojan las unidades técnicas, en la cual los garajes prefabricados (6) están fabricados con materiales de construcción de origen mineral diseñados adecuadamente para alojar los módulos (4, 5)

Planta de biogás y módulo para planta de biogás.

La invención se refiere a una planta de biogás de acuerdo con la primera parte de la Reivindicación 1 y a un módulo para una planta de biogás de acuerdo con la primera parte de la Reivindicación 7.

El biogás es una mezcla de gases generada a través de descomposición microbiana, en un ambiente anaeróbico, de sustancias orgánicas y que comprende entre 50 y 70% de metano (CH₄), un portador de energía de alta calidad. Otros componentes son de 30 a 40% de dióxido de carbono (CO₂), junto con trazas de ácido sulfhídrico, nitrógeno, hidrógeno y monóxido de carbono.

Debido a su alto contenido energético, el biogás puede utilizarse como portador de energía para el calor y la energía eléctrica generados. El valor calorífico promedio del biogás es del orden de las 6.000 kcal/m³ (= 25.000 kJ/m³). Por lo tanto, el calor térmico de un m³ de biogás corresponde al de alrededor de 0,6 l de petróleo para calefacción.

Para generar biogás, se utilizan recipientes de fermentación y el biogás resultante se consume en calderas o motores para generar electricidad. En principio, se pueden utilizar todos los tipos de biomasa como materia prima para la producción de biogás, siempre y cuando sus principales componentes sean hidratos de carbono, proteínas, grasas y celulosa. Las sustancias orgánicas que pueden utilizarse para la producción de biogás son generalmente productos residuales o subproductos de varios sectores de la industria y otras actividades. De la agricultura se pueden aprovechar, por ejemplo, estiércol líquido y sólido, residuos resultantes de producción de plantas, pero también plantas especialmente cultivadas para este fin. También pueden utilizarse residuos vegetales provenientes de fábricas de cerveza y de la industria procesadora de verduras, junto con fango orgánico y efluentes de procesos industriales. Asimismo es posible utilizar productos de origen animal o aquellos provenientes de basureros municipales. En principio, las plantas de biogás disponen de un biodigestor para fermentar el sustrato. Se conoce el uso de biodigestores con un volumen de, por ejemplo, 150 a 1.000 m³. En casos individuales, los biodigestores también pueden tener un volumen significativamente mayor. Por ejemplo, se conoce un biodigestor de un volumen de 8.000 m³. El sustrato se mantiene en el biodigestor durante varios días, periodo en el cual se genera biogás como resultado de la actividad de los micro-organismos. El biogás del biodigestor se desulfura por conversión bioquímica y el ácido sulfhídrico se convierte en azufre en su condición elemental original. Para evitar la aparición de capas de espuma y capas de sedimentación, el sustrato se agita según su composición. Esto también facilita el escape de los gases que se desprendan. El sustrato fermentado se transfiere luego a un depósito final que deberla ser sellado en la mayor medida posible para evitar fugas de biogás residual.

A continuación, el biogás recién producido se seca y se purifica a través de un filtro de seguridad.

La biomasa remanente después de la fermentación puede utilizarse como fertilizante biológico.

El biogás como fuente de energía puede utilizarse de manera muy eficaz para el funcionamiento de un enlace calor-electricidad en una central para producción combinada de calor y electricidad. En dicha planta el biogás se utiliza como combustible de un motor diesel o a gasolina que acciona un generador para producir electricidad. El calor que se desprende del motor puede utilizarse como energía térmica para el biodigestor, mientras que la electricidad generada alimenta la red eléctrica.

En particular se conoce que los componentes de una planta de biogás son modulares, es decir, que las centrales para producción combinada de calor y electricidad son modulares. En términos generales, estos módulos se alojan en contenedores esencialmente conocidos, con tuberías apropiadas que conducen a otros componentes pertinentes de la planta.

Sin embargo, en el caso de los módulos alojados dentro de contenedores, se suscita la desventaja de que los contenedores convencionales no son lo suficientemente herméticos para evitar la fuga de fluidos industriales como, por ejemplo, aceites y otros. Por lo tanto, dichos contenedores deben mejorarse mediante la soldadura de placas metálicas adicionales sobre su superficie, lo cual resulta especialmente costoso. Asimismo, sin medidas especiales, la vibración de los motores de combustión interna se transfiere al contenedor, que generalmente está fabricado con chapa metálica, lo cual genera problemas de vibración.

La construcción conocida del contenedor a partir de chapa metálica también ocasiona problemas de aislamiento acústico puesto que las centrales para producción combinada de calor y electricidad generan un nivel de ruido considerable.

El documento US 5.656.491 A describe una planta construida con módulos móviles para el desarrollo y producción de productos biotecnológicos en escala experimental. La planta comprende por lo menos dos módulos que pueden estar conectados e integrados entre sí. Cada uno de los módulos móviles está constituido por un contenedor móvil, y por lo menos un contenedor constituye un entorno aséptico. Los módulos que incluyen un entorno aséptico pueden contener tanques para materiales de alimentación, ácido, solución alcalina y soluciones tampón, biorreactores y otros aparatos para el cultivo de microorganismos y otros, modificados según se requiera, por ejemplo genéticamente modificados, materiales biológicos, máquinas centrifugas, aparatos de ultrafiltración y homogenización, columnas de cromatografía, secadores por congelación, autoclaves y otros aparatos comúnmente utilizados en procesos biotecnológicos. Los otros módulos pueden contener equipos tales como acondicionadores de aire, generadores, unidades de producción para enfriamiento de agua, calderas para vapor puro y vapor industrial, suavizadores de agua, unidades de osmosis invertida, compresores de aire y similares. Los módulos individuales pueden estar conectados por módulos de interconexión adicionales, lo cual permite el acceso del personal de servicio a dichos módulos, y además son asépticos. Puesto que el tipo y número de módulos requeridos puede variar, sería posible crear una planta que cumpla exactamente con los requerimientos del usuario y que tenga gran flexibilidad. Asimismo, esta característica facilita un rápido ensamblaje y desensamblaje de la planta así como también su uso para otros fines.

En el documento DE 199 58 142 A1 se describe una planta de biogás móvil. A los efectos del transporte, se considera que la planta de biogás es rentable gracias a su estructura modular, y que su capacidad de fermentación se adapta para cumplir con las necesidades requeridas. Sería posible transportar los componentes de la planta utilizando camiones diseñados para el transporte de contenedores convencionales. La planta comprende un biodigestor y una sección de generación de energía, alojados en por lo menos dos contenedores convencionales separados o estructuras de contenedores convencionales. El sistema puede convertirse durante el funcionamiento, gracias a la estructura modular, de un sistema de utilización de biogás (por ejemplo, conversión a generación de electricidad/calor en la central para producción combinada de calor y electricidad) a otro sistema (por ejemplo, combustión catalítica o carga del biogás).

El documento WO 94/19120 describe un aparato para la extracción de biogás en lugares destinados a la evacuación de desechos. El biogás extraído se envía, dentro de la planta, a una caldera o a un generador accionado por un motor que convierte el biogás extraído en electricidad. El sistema contiene un módulo que envía el gas a la caldera o al generador de gas accionado por un motor. El módulo se aloja en un contenedor convencional, que está dividido entre una cámara de control y una cámara de bombas. La cámara de control y la cámara de bombas se separan una de otra mediante un muro estanco a los gases. Los instrumentos de medición y de control de la planta están ubicados en la cámara de bombas.

En el documento EP 0 264 567 A2 se describe un biorreactor. Este biorreactor comprende un tanque de reactor que contiene varios módulos de reactor separados entre sí. Estos módulos de reactor son alimentados conjuntamente mediante una tubería de agua no tratada que conduce al tanque de reactor. Al mismo tiempo el tanque de reactor actúa como...

1. Una planta de biogás con al menos un biodigestor y con módulos que alojan las partes técnicas de la planta, en particular la unidad de control de proceso, el sistema de bombeo y al menos una central para producción combinada de calor y electricidad, en la cual los módulos (4, 5) tienen garajes prefabricados (6) que actúan como estructuras o armazones protectores y como contenedores que alojan las unidades técnicas, en la cual los garajes prefabricados (6) están fabricados con materiales de construcción de origen mineral diseñados adecuadamente para alojar los módulos (4, 5).

2. Una planta de biogás de acuerdo con la reivindicación 1, en la cual un módulo (4) es un módulo básico que aloja el sistema de bombeo y/o el sistema de ventilación y/o el equipo de ingeniería eléctrica y/o la unidad de control de proceso.

3. Una planta de biogás de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, en la cual un módulo (5) constituye un módulo de central para producción combinada de calor y electricidad que comprende al menos un motor de combustión interna (20) y/o un generador y/o la lógica de circuito para este último y/o un intercambiador de calor y/o una unidad de refrigeración por circulación y/o una unidad de procesamiento de gas.

4. Una planta de biogás de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la cual los módulos (4, 5) incluyen interfaces de conexión para la conexión con otros módulos (4, 5) y/o componentes de planta.

5. Una planta de biogás de acuerdo con la reivindicación 4, en la cual las interfaces de conexión contienen conexiones para el suministro de energía para las líneas de datos del sistema de lógica de circuito.

6. Una planta de biogás de acuerdo con la reivindicación 4 ó 5, en la cual cada una de las interfases de conexión está estandarizada para conectarse con otro módulo (4, 5) o de otro módulo (4, 5) o de otro componente de planta situado fuera de un módulo.

7. Módulo para una planta de biogás en particular para una planta de biogás de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 y que contiene partes de la planta de biogás (1), en particular la unidad de control de proceso, el sistema de bombeo (21) y/o una central para producción combinada de calor y electricidad, montada en una estructura protectora en la cual la estructura protectora es un garaje prefabricado (6) fabricado con materiales de construcción de origen mineral.

8. Un módulo de acuerdo con la reivindicación 7 en el cual el módulo (5) constituye una central para producción combinada de calor y electricidad.

9. Un módulo de acuerdo con la reivindicación 7 en el cual el módulo (4) está diseñado como un módulo básico que contiene el sistema de bombeo y/o el sistema de ventilación y/o el equipo de ingeniería eléctrica y/o la unidad de control de proceso.

10. Un módulo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9 en el cual el garaje prefabricado (6) es un edificio cuboidal con al menos un panel de suelo y varias paredes laterales fabricadas con materiales de construcción de origen mineral, en particular hormigón, en el cual el techo también está hecho preferentemente de estos materiales de construcción de origen mineral.

11. Un módulo de acuerdo con la reivindicación 10 en el cual el panel del suelo, las paredes laterales y el techo forman un cuerpo integral.

12. Un módulo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 7 a 11 en el cual el garaje prefabricado (6) tiene sobre las paredes laterales una o más aberturas con puertas y/o portones que cierran la abertura.