BiometanoAnálisis
Consumo energético en la purificación de biogás: balance de kWh por m³ y su participación en la energía del gas
¿Cuánta energía consume la purificación de biogás? Convertimos los kWh por m³ en participación en la energía del biometano producido y mostramos cómo incluir la compresión para la inyección en la red y el pretratamiento.
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La purificación de biogás consume normalmente entre 0,2 y 0,35 kWh de energía eléctrica por m³ de biogás en bruto en tecnologías a presión (membranas, PSA, lavado con agua), mientras que el lavado con aminas requiere además calor en el rango de 0,5 a 0,8 kWh/m³. Dado que 1 m³ de biogás con un 55 % de CH₄ aporta aproximadamente 5,5 kWh de energía, el consumo eléctrico representa unos pocos puntos porcentuales de la energía del gas, y el calor en el lavado con aminas, alrededor de una decena de puntos porcentuales. Estos valores son orientativos; cada proveedor ofrece sus propias garantías.
Dos formas de cálculo
Los indicadores de consumo energético pueden referirse a:
- m³ de biogás en bruto – así es como suelen indicarlo los proveedores de tecnología;
- m³ de biometano – conversión: se divide el consumo por la proporción de biometano producido en el flujo de biogás (aproximadamente 0,5–0,55 m³ de biometano por 1 m³ de biogás con un 55 % de CH₄, ya que el biometano contiene alrededor del 98 % de CH₄).
Ejemplo: 0,25 kWh/m³ de biogás equivale a aproximadamente 0,46 kWh/m³ de biometano, es decir, alrededor del 4,6 % de la energía contenida en el biometano (unos 10 kWh/m³). Por tanto, evaluar un "consumo de 0,25 kWh/m³" sin especificar la referencia puede resultar engañoso.
Componentes del balance energético
- Pretratamiento – desulfuración, secado, filtros; a menudo omitido en las ofertas, pero consume energía eléctrica (enfriadoras, soplantes) y, en su caso, calor (regeneración de carbón).
- Separación de CO₂ – compresores, bombas, vacío, calor para regeneración.
- Compresión del biometano – para redes de media presión suele ser necesario alcanzar varias decenas de bares; esto requiere un compresor adicional si el sistema de purificación suministra el gas a baja presión (lavado con aminas).
- Oxidación del off-gas – combustible auxiliar o energía eléctrica.
- Auxiliares – refrigeración, calefacción de locales, automatización, iluminación, estación de inyección.
Ejemplo: balance para 1000 m³/h de biogás
Supuestos: biogás con un 55 % de CH₄, energía de 5,5 kWh/m³ (5500 kW), 8000 h/año, deslizamiento del 0,5 %.
| Concepto | Variante con membranas | Variante con lavado con aminas |
|---|---|---|
| Energía eléctrica para separación | 0,25 kWh/m³ → 250 kW | 0,08 kWh/m³ → 80 kW |
| Calor para regeneración | no aplica | 0,6 kWh/m³ → 600 kW |
| Compresión para la red (adicional) | integrada en el sistema | aprox. 0,05 kWh/m³ → 50 kW |
| Otros (pretratamiento, auxiliares) | aprox. 0,05 kWh/m³ → 50 kW | aprox. 0,05 kWh/m³ → 50 kW |
| Total energía eléctrica | aprox. 300 kW | aprox. 180 kW |
| Participación de la energía eléctrica en la energía del biogás | aprox. 5,5 % | aprox. 3,3 % |
| Participación del calor | 0 | aprox. 11 % |
Las cifras de la tabla son supuestos para el ejercicio, no resultados de mediciones. Sin embargo, muestran el sentido de la comparación: la variante con aminas consume menos electricidad, pero requiere calor, cuyo coste y emisiones deben evaluarse.
Coste de la energía
Con un precio supuesto de la electricidad de 600 zł/MWh, la variante con membranas consume 300 kW × 8000 h = 2400 MWh, lo que cuesta alrededor de 1,44 millones de zł al año. La variante con aminas: 180 kW × 8000 = 1440 MWh de electricidad, es decir, unos 0,86 millones de zł, más el calor: 600 kW × 8000 = 4800 MWh. Si el calor cuesta 40 zł/MWh (residual), el coste adicional es de unos 0,19 millones de zł; si cuesta 250 zł/MWh (de caldera de gas), 1,2 millones de zł, es decir, más que el ahorro en electricidad. El resultado depende, evidentemente, de los precios de los suministros, que deben estimarse localmente en cada proyecto.
Impacto en las emisiones
El consumo de electricidad y calor aumenta la huella de carbono del biometano si la energía procede de una red con alta participación de combustibles fósiles. En la metodología RED, las emisiones derivadas del consumo de energía eléctrica en el proceso de purificación se incluyen en el balance. El suministro con energías renovables propias (por ejemplo, fotovoltaica, cogeneración con biogás) reduce este componente.
Qué medir
- Consumo de energía eléctrica de toda la instalación (contador dedicado), no solo del módulo de separación.
- Consumo de calor y combustibles auxiliares.
- Caudal de biogás y biometano, así como su composición (cromatógrafo o analizador).
- Indicador: kWh de energía auxiliar / MWh de energía de biometano.
Cómo reducir el consumo energético
Las medidas más sencillas son la recuperación de calor de la compresión (para calentar cámaras de digestión o regeneración), accionamientos de velocidad variable en compresores y bombas, que ajustan mejor el consumo de potencia al caudal, y evitar la recirculación excesiva. También es importante alimentar la instalación con energía procedente de fuentes renovables propias. Conviene monitorizar el indicador de consumo energético por m³ de biometano a lo largo del tiempo: su aumento puede ser la primera señal de desgaste de las membranas o el sorbente, antes de que empeoren los parámetros de calidad del gas.
Resumen
El consumo energético no determina por sí solo la elección de la tecnología, pero es uno de los tres pilares, junto con las pérdidas de metano y el CAPEX. Al comparar ofertas, exija límites de balance coherentes y una referencia a una única unidad, preferiblemente m³ de biometano o MWh de energía vendida.
Fuentes
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