GAS DE VERTEDEROS
 
PROBLEMAS Y OPORTUNIDADES
 
Dr. C. P. Eden. CLP Organogas, S. L.

Es reciente el gran interés que la sociedad está prestando al hecho de cómo deshacerse de sus basuras. La consigna ha sido "fuera de la vista, fuera de la mente". Nuestra reciente preocupación por el calentamiento de la tierra es consecuencia directa de los muchos años de inexistencia de disposiciones sobre basuras de todo tipo que van desde los afluentes de la industria hasta el empaquetado de la última época de Navidad. ¿Hacía donde va toda esta basura?. Aunque hay intentos por separar la parte orgánica de la basura, la mayor parte de la misma todavía va al vertedero. En España, por ejemplo, esto supone unos 400 kg por habitante y año.

Sabemos que una de las consecuencias de esta materia orgánica en los vertederos, es el biogás que genera, una mezcla de metano, dióxido de carbono y otros gases, a mayoría de los cuales son tóxicos, cancerígenos o simplemente demasiado efectivo como un gas de invernadero, aunque sus efectos reales no son bien conocidos.

¿Los cambios recientemente ocurridos en el clima son debido a la actívidad humana o simplemente a los fenómenos naturales relacionados p. ej., con la actividad solar? ¿Podemos quedarnos quietos y esperar a averiguarlo?. Con un vistazo a la composición de los elementos del gas de vertedero deducimos que es un gas cuyas emisiones debieran ser controladas. A lo que hay que añadir el hecho de que después de la agricultura los vertederos son uno de las más importantes fuentes de emisiones de metano incontroladas a la atmósfera. Y es fácil observar por qué las Directivas europeas y los Gobiernos nacionales están haciendo una llamada a su control como parte íntegrante de una política de control medioambiental.

Esta lista no trata de ser exhaustiva. Por ejemplo, no incluye el resto de componentes que hay en el gas de vertedero y que pueden llegar a ser tanto inflamables como cancerígenos.

Hoy, la generación de energía eléctrica es la alternativa más usada para controlar el gas de vertedero. Sin embargo, su uso generalmente se limita a vertederos donde se puede demostrar que es beneficioso para el medio ambiente pero a su vez es económicamente viable. Para cumplir con los criterios financieros, debe verificarse antes que nada, que el riesgo financiero es nulo. Aunque su magnitud nos demuestre que es uno de los ríesgos más importantes en un proyecto de gas de vertedero, sólo es uno más de un conjunto de riesgos que deben ser evaluados.

Estos riesgos se pueden enumerar como sigue:

- Riesgo de la fuente del combustible.

- Localización del riesgo.

- Riesgo legal y administrativo.

- Riesgo de la venta de electricidad.

- Riesgo operacional a largo plazo.

 

La labor del equipo del proyecto es minimizar el riesgo y mostrar cómo un proyecto es viable durante toda la vida de un contrato a largo plazo de venta de electricidad.

Para minimizar cualquier fallo en el proyecto, hay que hacerse una serie de preguntas encaminadas a proporcionar una valoración detallada de los riesgos implícitos en la explotación del gas de vertedero:

¿Cuál es el precio de venta de la energía producida y cuál es la duración del contrato?

¿Existe un punto de conexión con la Red Eléctrica?

¿Cómo puede predecirse la cantidad y calidad del gas de vertedero y durante cuánto tiempo un Vertedero concreto producirá este gas?

¿Cuál es el mejor uso para el gas? ¿La incineración en el vertedero, uso local directo o producción de energía?

¿Cuáles son las ventajas y desventajas de usar gas de vertedero como combustible?

¿Qué equipos se necesitarín para usar el gas con éxito y cóo puede asegurarse la operación fácilmente?

¿Qué consideraciones de tipo seguridad y medioambientales hay involucradas en una estrategia e utilización del gas de vertedero?

 

VALORANDO EL POTENCIAL

De importancia crítica para decidir si un vertedero concreto tiene el potencial suficiente para la generación de electricidad es la cantidad estimada de gas y la calidad a largo plazo del gas. Para tener éxito, en cualquier proyecto las proporciones de producción de gas estimadas deben apuntar hacia la perspectiva de capacidad de la generación a largo plazo. Esto no sólo determinará el tamaño de la planta sino que también dará tranquilidad al operador y a los prestamistas financieros del proyecto. A partir de aquí, puede hacerse una estimación del coste de capital de la instalación.

Hay varios métodos para determinar la calidad y cantidad del gas que está siendo extraído, éstos son:

- La regla de valoración del dedo pulgar.

- La predicción mediante ordenador.

- Pruebas de bombeo de gas en el vertedero.

Dichas valoraciones deben incluirse como parte de una investigación completa en el vertedero, lo que proporcionará al operador una visión clara de todos los factores involucrados en el desarrollo del proyecto.

 

VALORACIÓN INICIAL DE LA PRODUCCIÓN DE GAS

Una vez que se ha recopilado toda la información sobre el vertedero es posible realizar una estimación previa de la producción de gas. Sin embargo, debido a que la información sobre entrada de basura, profundidad de la basura y geología del suelo a menudo no están debidamente registrados, los cálculos hay que basarlos entonces en valoraciones generales. Esto supone que, a menos que se haya puesto al día meticulosamente los archivos de entrada del vertedero, es probable que la basura tenga una mezcla de elemento doméstico, comercial, industrial y materia inerte en proporciones indeterminadas. Cada uno de estos elementos tendrá un grado diferente de degrabilidad y por lo tanto, una capacidad diferente de producción de gas. Por tanto, cuanto mayor sea la información que pueda suministrarse sobre la basura, aumenta la probabilidad de que los resultados obtenidos estén dentro del valor correcto de las magnitudes.

 

REGLA DE VALORIZACIÓN ESTIMATIVA

Ha habido muchos laboratorios y test de campo para intentar calcular la degradabilidad de una masa dada de basura, aunque para un vertedero entero estos resultados pueden tener una pequeña similitud. En los últimos años los vertederos han sido diseñados de una forma tal que permiten una predicción del gas de vertedero en la que habrá un grado razonable de confianza. Es probable que la basura de vertederos tenga diferentes grados de heterogeneidad, densidad tras la compactación, tamaño, distribución, componentes de humedad, nutrientes, etc, dentro de la basura. Todos estos factores tendrán considerables efectos tanto en el ratio de producción de gas como en el tiempo necesario para su desgasificación.

La regla de valoración estimativa para evaluar la producción de gas de un vertedero concreto es asumir que cada m3 de basura, con un contenido en torno a un 50% de basura orgánica, producirá alrededor de 150 m3 de gas durante toda su vida útil productiva, y de ella entre el 50% y el 80% estará disponible para su recogida. Entonces por cada metro cúbico de basura habrá 105 m3 de gas recolectable, aproximadamente 60 m3 de gas por metro cúbico de basura los primeros 10 años, y el resto en los siguientes 10 a 50 años.

El siguiente paso es estimar el volumen total de gas disponible de la basura. Este paso suministrará un rendimiento de gas durante la fase de generación del gas de verdero (la fase metanogénica). El ratio medio de producción de gas es:

Ratio de produccion de gas (m3/hr)=
 
Rendimiento del gas (m3/t) x Masa de la basura(t)
Período de generación del gas (año) x 8. 760 (hr/año)

 

Los vertederos actuales normalnente tienen completos registros de volumen de basura y el dato de la masa de basura se obtiene fácilente. Si el vertedero es más antiuo, el dato puede llegar a no conocerse. A partir de aquí se puede hacer una estimación mediante el cálculo del volumen y relacionarlo con una densidad normal. La basura doméstica no compactada varia densidad desde los 200 a 400 Kg/m3. La compactación y densidad debe aumentar como mucho hasta 1.000-1.200 Kg/m3. Aparte de la naraleza heterogéneo de un vertero, la selección de densidad puede conducirnos a grandes errores. La aproximación más prudente para estimar la producción potencial de un vertedero es calcularlo para el peor de los escenarios.

 

MODELIZACIÓN DE LA PRODUCCIÓN DE GAS DE VERTEDERO

Las curvas de predicción representan una transición desde una fase aeróbica de degradación hasta la finalización de la metanogénesis (producción de metano). En una macroescala esta observación debiera ser cierta, sin embargo, en una escala más reducida, la composición heterogénea de los residuos, puede conducir a retrasar o acelerar la degradación.

Ya estén disponibles o no los datos específicos del vertedero, se determinará la calidad de la predicción final y los factores a considerar incluirán no sólo el tipo de basura sino también los detalles físicos del propio vertedero. Algunos de estos datos serán perfectamente conocidos mientras que otros habrán de estimarse. Una vez que toda esta información ha sido tratada por un programa informática especifico, obtenemos una curva del comportamiento de la degradación biológica del vertedero con la estimación del volumen de gas a lo largo de un periodo de tiempo específico. Esto se puede usar como la base para otras investigaciones más amplias, incluyendo pruebas de bombeo de gas en el vertedero.

 

PRUEBAS DE BOMBEO

El principal propósito de las pruebas de bombeo del gas de vertedero es recoger los datos empíricos sobre la cantidad y calidad del gas que éste produce, y que nos proporciona así la evidencia de que el modelo de producción de gas puede tener alguna base en la realidad.

Lo ideal sería que una prueba de bombeo se realizara en la totalidad del vertedero. El gas de vertedero cuando no se extrae de forma activa, tiende a emigrar lentamente fuera de la zona de producción a lo largo de una ruta de menor resistencia. Al ser más ligero que el aire, tiende a desplazarse hacia arriba. Sin embargo, un depósito de gas puede mantenerse dentro del cuerpo de la basura y puede mantenerse en el lugar donde se genera por barreras impermeables creadas durante el diseño inicial del vertedero o durante la disposición constante de los residuos en el vertedero. El objetivo principal de una prueba de bombeo es lograr un equilibrio en el flujo de gas. Esto se consigue mediante la extracción del gas hasta que la calidad del metano tienda a descender por debajo de un valor predefinido y mediante la reducción del flujo hasta que éste valor se estabiliza.

Sólo se conseguirán resultados significantivos si la totalidad de la superficie disponible para la extracción del gas se bombea bajo condiciones similares a aquellas que existirían durante la generación de electricidad. De hecho, la forma más eficaz de hacer pruebas es instalar una estación de energía y obtener resultados bajo condiciones de operación. La realidad es de cualquier forma diferente. El método más comúnmente empleado es probar una parte del vertedero y entonces extrapolar los datos, de esta manera, los resultados obtenidos son cuestionabas. Por una razón práctica, pero con la suficiente confianza técnica, se suele comenzar con el desarrollo de una parte del vertedero, y más tarde instalar una capacidad adicional dependiendo de la valoración de los resultados.

Los objetivos para una prueba de bombeo deben incluir:

- Investigar las características de producción del gas de una cantidad de basura dada con prácticas de rellenado.

- Determinar el efecto de un flujo máximo en uno o varios pozos de extracción del gas y llegar a una estimación en conjunto del flujo máximo de producción de gas de vertedero.

- Proporcionar datos básicos sobre la ejecución de los pozos de extracción, con los que se pueda comparar los datos de las futuras pruebas, lo que proporciona una indicación de la ejecución de los pozos de extracción durante toda la vida de producción del gas de vertedero.

- Suministrar información de los efectos de una extracción activa de la migración del gas del vertedero. Esto se consigue mediante la supervisión tanto de los pozos dentro del vertedero como fuera del mismo.

- Proporcionar una comparación con el modelo de gas y a partir de ella confirmar la estimación del gas que se producirá durante la vida del vertedero.

-Determinar la esfera de influencia de cualquier pozo de extracción concreto y deducir una distancia óptima entre los pozos.

-Suministrar la información adecuada para diseñar un sistema de control del gas y un equipo para a generación de electricidad.

Es fundamental en cualquier valoración, el hecho de que incluso cuando ya han finalizado las pruebas de bombeo sobre el campo y se han analizado los resultados, se ha reducido el riesgo de la fuente del combustible, pero no ha desaparecido.

Las conclusiones sobre un análisis de los recursos del gas de vertedero proporciona una indicación de cómo el gas puede evolucionar con el tiempo y si el proyecto puede considerarse viable durante toda la duración del contrato de venta de electricidad.

 

EL RIESGO DE LA UBICACIÓN

La ubicación de cualquier vertedero es siempre lo que más dificultades puede causar en los proyectos de generación de energía eléctrica. En un principio, los vertederos se ubicaron en zonas alejadas de las poblaciones para así evitar los problemas relacionados con la migración de elementos tóxicos generados por el vertedero y para evitar el impacto visual, los ruidos y malos olores. En España, particularmente éste es el caso porque los vertederos se localizan en áreas que no son usadas ni por la población humana ni por la agricultura. Por tanto, los vertederos se han ubicado en áreas totalmente alejadas de los centros poblados, con la consecuencia de que también están alejados de la conexión a la red Eléctrica. Si el vertedero es grande, y moderno puede haber una línea eléctrica que suministre electricidad al equipamiento del vertedero. Si es así, la energía generada por un proyecto de generación de energía eléctrica por gas de vertedero podría exportarse a la red usando la misma línea eléctrica. Ahora bien, si después de las pruebas de bombeo, se estima que el vertedero tiene capacidad para generar varios megavatios de electricidad y que la línea eléctrica actual es demasiado pequeña, la decisión puede depender del coste relativo de construcción de una nueva línea capaz de soportar altos niveles de exportación.

 

EL RIESGO LEGAL Y ADMINISTRATIVO

Junto a la esperada publicación de la nueva Directiva Europea sobre Energías Renovables, el Gobierno Español está alentando la producción de energía eléctrica por fuentes renovables. De cualquier modo, hay muchas barreras que hay que valorar antes de realizar las pruebas físicas de bombeo de gas.

Aunque la desregulación permite a los cogeneradores suministrar a energía eléctrica a la Red Eléctrica Nacional de manera diferente a cómo lo hacen los monopolios tradicionales, el trayecto hasta lograr La Puesta en Marcha Definitiva del proyecto puede llegar a ser largo y tortuoso. Para lograr todos los permisos, un cogenerador independiente debe relacionarse y tratar con diferentes Administraciones y con diferentes Departamentos. En el proceso de autorización del proyecto, su construcción/puesta en marcha las entidades legales a las que hay que consular pasan por la autoridad local, provincial, regional, y nacional, además de la compañía eléctrica local, las autoridades fiscales y las autoridades medioambientales. Dentro de estas administraciones independientes se citan a modo de ejemplo, el Ministerio de Industria, Energía y Minas, a la Consejería le Medio Ambiente, etc y a todas las autoridades que hay que ir consultando antes de poder eliminarlas de la lista.

El documento principal que gobierna la producción de energía renovable en España es el Real Decreto 2818/1998 publicado el 23 de Diciembre de 1998. Esta ley recoge los requisitos en España para alcanzar las exigentes demandas de varios Tratados Globales y Europeos diseñados para reducir la emisión de gases a la atmósfera. Esta ley introduce una serie de incentivos temporales para el desarrollo de proyectos de energías renovables en España. La Ley establece que para aquellas plantas que usen fuentes de energía renovables como basura no hay límite temporal en los incentivos debido a la necesidad de los beneficios medioambientales que estas plantas producen y también debido a su especial naturaleza, como es el nivel de tecnología y mayores costes en los que necesariamente hay que incurrir, pues de otra forma no serían competitivas en un libre mercado. Los incentivos creados para los proyectos que usen fuentes de energía renovables pretenden asegurar que esta forma de generar electricidad llegue al mínimo del 12% de demanda de energía en España en el año 2010.

Dentro de la industria de gas de vertedero, esto supone que además del precio pagado según el "pool" eléctrico, los generadores de electricidad, que usen gas de vertedero como única fuente de combustible, se les pagará una prima para sufragar los costes adicionales que supone llevar esta electricidad al mercado. Esta prima se revisa anualmente teniendo en cuenta tres factores: Tipos de interés, Tarifa eléctrica para los consumidores que no pueden elegir su tarifa y precio del gas, cada uno de estos factores con idéntica ponderación o peso.

La tendencia del precio de la Prima durante los dos años que la ley lleva en vigor, ha sido descendente y no es posible obtener una estimación de la reducción ( o aumento ) antes de la publicación de la nueva prima.

Existen tres documentos esenciales que deben obtenerse antes de iniciar un proyecto de gas de vertedero, dos de ellos de obligado cumplimiento y el tercero optativo:

- Registro del proyecto de generación en el "Régimen Especial de Autoproductores de energía Eléctrica".

- Conexión al punto de la Red Eléctrica expedido por la Autoridad Eléctrica Regional.

- Opcionalmente, un contrato provisional con la Autoridad Eléctrica Regional.

El primero es de obligado cumplimiento y reconoce a la compañía de generación como un "autogenerador" según el RD. 2818/1998. La conexión física a la Red Eléctrica puede tener importantes repercusiones financieras. Si el punto de conexión se encuentra a muchos kilómetros de distancia del vertedero, la viabilidad del proyecto puede cuestionarse. Con respecto al tercer requisito es aconsejable tener un documento previo para la venta de electricidad de acuerdo con la autoridad eléctrica regional. Aunque, bajo las condiciones del RD. 2818/1998, la autoridad eléctrica regional está obligada a comprar la energía procedente de un autogenerador reconocido legalmente como tal, dicha compra puede verse comprometida por un requisito de financiación.

Una vez que todos estos documentos se han obtenido, es el momento ideal para comenzar con las pruebas de bombeo, que se realizarán al mismo tiempo que los demás documentos del proyecto se están preparando.

Uno de los objetivos principales del estímulo comercial de los proyectos de energía renovables es que cuanto más se sepa sobre su tecnología, más se reducirá el coste de su construcción. En el caso que nos ocupa (gas de vertedero), es más un arte que una ciencia definir correctamente cómo evolucionará un vertedero en cuanto al riesgo de la fuente o combustible durante toda la vigencia de un contrato de compra de la energía eléctrica. Si coexiste un mecanismo débil de incentivos financieros con una incertidumbre alta sobre el combustible podemos estar ante una espada de doble filo.

 

DIRECTIVA EUROPEA SOBRE ENERGÍA RENOVABLE

Una guía importante para los proyectos de generación de energía eléctrica por gas de vertedero será la Directiva Europea para la producción de electricidad procedente de fuentes renovables, la cual se espera entre en vigor en la primavera o principios del verano del 2001. La promoción de electricidad de energías renovables es una prioridad absoluta de la Comunidad, por razones de seguridad y diversificación del suministro eléctrico así como por razones e protección medioambiental, y para la cohesión económica y social.

Es un propósito declarado de la Directiva que el aumento de la producción de electricidad por fuentes renovables constituirá una parte esencial del paquete de medidas necesarias para cumplir con el Protocolo de Kyoto.

La Directiva es un reconocimiento de que el mayor uso de fuentes de energía renovables no es sólo necesario para reducir los gases de vertedero sino también para reducir a la atmósfera otras emisiones perjudiciales para la vida como las emisiones de S02 y NOx.

Los Estados Miembros ya tienen diferentes mecanismos de apoyo a las fuentes de energía renovables a nivel nacional, como certificados verdes, ayuda a la inversión, exenciones fiscales o deducciones, reintegros de los impuestos y proyectos de ayuda mediante precios directos. Un mecanismo importante para la consecución del propósito de la Directiva será garantizar el funcionamiento de estos mecanismos, al menos hasta que un sistema Comunitario entre en vigor, con la idea de mantener siempre la confianza del inversor.

Hay que reconocer que las energías renovables se incentivan tanto para cumplir con las demandas crecientes de energía como también para reducir el calentamiento de la tierra. De todas formas, para que el proyecto sea completamente transparente, los efectos netamente medioambientales de las fuentes de energía renovables se deben tener en cuenta cuando se implanten las medidas, por ejemplo: en términos del calentamiento de la tierra, 150 MW de energía por gas de vertedero es equivalente a 1.500 MW de energía eólica. Además no sólo se consume un gas de invernadero sino que también desplaza el uso del combustible fósil.

Sin lugar a dudas, el riesgo más importante es el riesgo de la operación a largo plazo. El operador le la planta de cogeneración debe entender dos aspectos de la operación que están íntimamente ligados y que por tanto, no pueden repararse: Un proyecto de generación de energía eléctrica con gas de vertedero es como cualquier otro proyecto de cogeneración en el que hay un componente de motores, transformadores y conexión a las líneas eléctricas. La otra parte es el combustible. Si los operadores no tienen el suficiente conocimiento y experiencia en campos de gas, o permiten que esta parte del proyecto esté bajo el control de terceros, hay una alta probabilidad de conflicto de reducción de la salida de energía y de la eficiencia en capturar y controlar el metano.

A partir de aquí, dentro de esta estructura, hay que destacar dos aspectos:

- El funcionamiento completo de los motores con un mantenimiento programado, paradas previstas y una vigilancia de 24 horas

- Operación y mantenimiento del campo de gas, con revisiones diarias, medición del gas de los pozos de extracción, construcción de una base de datos del desarrollo de los pozos de extracción, revisión no programada de los pozos, las tuberías y la estación de bombeo.

Los operadores deben tener no sólo fluidez en el proceso mecánico y saber subsanar los fallos de los motores, sino también deben poseer un amplio conocimiento de las fuentes del combustible para asegurar las óptimas condiciones de operación.

Un aspecto importante para el éxito en la dirección de un complejo de generación de energía eléctrica por gas de vertedero es que se debe mantener siempre muy buenas relaciones con el operador del vertedero. Es demasiado común que la comunicación con el operador del vertedero se encuentren por debajo de lo que es necesario y esto puede significar, que debido a las exigencias de entrada de basura o de vehículos no autorizados en el vertedero los campos de gas se vean repentinamente cortados o las tuberías rotas, lo que puede llevar no sólo a paradas imprevistas y pérdida de ingresos sino también a fallos en los motores, tal vez con consecuencias catastróficas.

En resumen, para asegurar la máxima exportación y la máxima eficiencia es muy importante considerar un proyecto de generación de energía como una única entidad de motores que producen electricidad a partir de un combustible concreto.

Montemarta Cónica es el principal Centro de Tratamiento de RSU de la Provincia de Sevilla así como el mayor de Andalucía y uno de los más grandes de España. Su funcionamiento lo realiza ABORGASE S.A. bajo concesión administrativa de las Mancomunidades de los Alcores y del Guadalquivir. Este Centro presta servicio a 1.200.000 habitantes y

recepciona hasta 600.000 toneladas de basura al año. De estas, 300.000 toneladas se reciclan en La Planta de Reciclaje y el compost que se obtiene se usa en la agricultura.

Copyrights © 2001 aborgase-edifesa.com. Todos los derechos reservados.