Valorificarea biogazului intr-o centrala de cogenerare cu turbine Capstone pentru Compania AQUASERV S.A.

Context

Optimizarea costurilor de operare este o sarcina esentiala pentru operatorii statiilor de epurare a apelor uzate. In acest sens, recuperarea biogazului din digestia anaeroba a namolului reprezinta o oportunitate reala, deoarece este o sursa de combustibil gratuit si regenerabil pentru producerea de energie electrica si termica, si contribuine la eliminarea gazelor de fermentare care ar putea fi un poluant favorizant al incalzirii globale.

Centrala de cogenerare existenta ajunsa la finalul duratei de viata, cresterea preturilor la electricitate pe piata romaneasca, impreuna cu oportunitatile de investitii aparute pentru operatorii de statii de epurare a apelor uzate in proiecte de cogenerare, au determinat Compania Aquaserv S.A. sa caute o tehnologie de cogenerare mult mai eficienta si mai avansata.

Astfel, instalatia de cogenerare veche, care a functionat cu ajutorul unui motor termic pe gaz (biogaz/gaze naturale) de 455 kWe/711 kWt, a fost inlocuita cu o centrala de cogenerare de inalta eficienta, cu turbine Capstone si o putere aproape dubla, de 800 kWe/1500 kWt (aer cald).

Video centrala cogenerare biogaz

Solicitati o oferta!

Beneficiile obtinute, estimate in studiul de fezabilitate:

Obtinerea unui avantaj financiar net de cel putin 270.000 Euro/an.
Reducerea cu peste 70% a consumului de energie electrica din retea al statiei de epurare.
Reducerea emisiilor de CO2 cu 1215 tone/an, echivalent cu emisiile anuale a 300 de autoturisme, care parcurg 25.000 km/an.

Etapele proiectului

Implementarea unei centrale de cogenerare este un proces complex ce presupune parcurgerea mai multor etape, de la inginerie, proiectare, pana la furnizare si executia propriu-zisa a lucrarilor.

1. Inginerie si Proiectare:

Elaborarea Studiului de Fezabilitate (SF) in baza caruia s-a obtinut finantare nerambursabila;
Elaborarea Studiilor de Solutie (SS) pentru racordarea utilitatilor CHP (ex. electric, gaze combustibile, termic, etc) in instalatiile de utilizare ale Clientului;
Obtinerea autorizatiilor si a avizelor solicitate prin Certificatul de Urbanism (CU);
Realizarea Documentatiei Tehnice pentru obtinerea Autorizatiei de Construire (DTAC) si a Documentatiei Tehnice pentru Organizarea Executiei (DTOE);

Realizarea Proiectului Tehnic (PT) si a Detaliilor de Executie (DDE);
Realizarea Planului pentru Sanatate si Securitate in Munca (SSM) si a masurilor de Prevenire si Stingere a Incendiilor (PSI).

2. Furnizare si Executie:

Organizare de santier;
Executie instalatii:

– Electrice: Medie Tensiune/ Joasa Tensiune;
– Termice si de ventilare;
– Sanitare;
– Gaz natural si biogaz;

Automatizari industriale / SCADA;
Probe si teste tehnologice;
Instruirea personalului.

Implementarea Proiectului

Proiectul a urmarit valorificarea biogazului rezultat in procesul de fermentare a namolului de epurare, pentru generarea de energie electrica si termica la Statia de Epurare din Cristesti – Mures. In urma procesului de epurare a apelor uzate rezulta o cantitate semnificativa de namol.

Acest namol este supus unui proces de fermentare anaeroba in urma caruia se produce biogaz, care la randul sau este utilizat sub forma de combustibil pentru generarea energiei electrice si termice, cu ajutorul instalatiei de cogenerare.

Sistemul de cogenerare este compus din patru module de microturbine, dintre care trei sunt alimentate cu biogazul produs local, iar una cu gaz natural din retea.

In vederea realizarii obiectului investitional au fost demontate utilajele si instalatiile vechi, iar depozitarea lor s-a realiza tot in incinta SEA Cristesti pe suprafetele alocate de Beneficiar. Amplasamentul pentru noua instalatie CHP a fost pastrata si totodata extinsa (datorita cresterii puterii instalate, de la Pi=455 kWe la Pi=800 kWe), suprafata ocupata fiind de 200 mp.

Microturbina de 200 kWe, de tipul C200S HPNG Capstone, cu fuel flow HHW 2.280.000 BTU/h P=668,2 kW, este alimentata cu gaz natural din retea, racordarea fiind realizata in instalatia de utilizare SEA Cristesti, cu o presiune maxima de 0.5 bar. Astfel, pentru a deservi caracteristicile tehnice ale utilajului (presiune de intrare: p= 517–551 kPa gauge), s-a utilizat un compresor de gaze cu debit variabil si montaj exterior.

Microturbina de 600 kWe, de tipul C600S MedBTU (digester) Capstone, cu fuel flow HHW 6.840.000 BTU/h (P=2004,6kW), este alimentata din conducta de biogaz existenta. Presiunea in instalatia de utilizare a biogazului a fost de max. 25 mbar, astfel pentru a deservi caracteristicile tehnice ale utilajului (presiune de intrare: p= 517–551 kPa gauge), s-a utilizat un compresor de biogaz ce detine si capabilitatea de conditionare (dezumidificare biogaz), cu debit variabil si montaj exterior.

Gazele arse rezultate in urma procesului din microturbine sunt directionate prin intermediul unui colector catre un schimbator de caldura aer-apa (EGHE – Exhaust Gas Heat Exchanger), dimensionat astfel incat randamentul de transfer termic intre aer si apa sa fie cat mai ridicat. Acesta s-a amplasat pe o structura metalica, la unul din capetele colectorului de gaze arse ce unifica exhaustarile celor patru microturbine prin intermediul unor tubulaturi izolate termic. In urma transferului termic, gazele sunt evacuate la cosul de fum.

Energia electrica produsa in CHP este consumata local in instalatia de utilizare a Statiei de Epurare Cristesti, iar gazele fierbinti evacuate din microturbine sunt folosite pentru producerea de apa calda, utilizata in procesele de uscare namol «circuit principal» si incalzire namol «circuit secundar».

Monitorizare si control

Echipa Servelect a dezvoltat o solutie personalizata pentru monitorizarea si controlul centralei de cogenerare, care permite atat monitorizarea locala, cat si cea de la distanta, care:

Este scalabila si usor de utilizat;
Afiseaza date in timp real si/sau istoric, in format tabelar si/sau grafic;
Ofera controlul instalatiilor in regim manual/automat;

Astfel, beneficiarul are posibilitatea de a gestiona alarme pentru detectarea si solutionarea proactiva a evenimentelor, precum si pentru diminuarea riscurilor asociate sau a timpilor de defect.

Proiectul ,,Reducerea emisiilor de gaze cu efect de sera, prin utilizarea biogazului pentru producere de energie electrica si termica”, a fost finantat din granturile acordate de Islanda, Liechtenstein si Norvegia prin mecanismul financiar SEE 2014-2021, in cadrul „Programului de Energie din Romania”.