central loma los colorados ii central loma los colorados ii

Proyecto Generación Eléctrica con Gas de Relleno Sanitario
Central Loma Los Colorados I y II
Taller de Biogás de Rellenos Sanitarios
Alejandro Keller Hirsch
Gerente Técnico

Presentación de la Empresa
• KDM S.A. es una empresa privada, dedicada a la gestión y tratamiento integral de residuos.
• Es dueña del Relleno Sanitario Loma Los Colorados (RSLLC), entre otros rellenos sanitarios.
• En 1995 se adjudicó con el RSLLC una licitación internacional por 16 años (renovables) ) p para
el tratamiento, transporte y disposición final de los RSU de los municipios del Área Norte de
Santiago, proyecto pionero en Chile.
GESTIÓN Y TRATAMIENTO
INTEGRAL DE RESIDUOS

• KDM es filial del Grupo ACS
Presentación de la Empresa

KDM ENERGÍA S S.A.: A
Presentación de la Empresa
• Desarrolló, construyó y opera el Proyecto de Reducción de emisiones de GEI y
Generación Eléctrica en base a Biogás del RSLLC (Central Loma Los Colorados I y II).
• Actualmente desarrolla otros proyectos p y ERNC y MDLenChile.
PROYECTOS DE GENERACIÓN ENERGÍA
RENOVABLE NO CONVENCIONAL

Proyecto Generación Eléctrica con Biogás
OBJETIVOS DEL PROYECTO
� Generar reducciones de emisiones de gases de efecto
invernadero (GEI), mediante la destrucción de metano
(CH4) y el desplazamiento de combustibles fósiles de la
red (1 ton de CH4 equivale a 21 ton de CO2).
� Generar energía eléctrica en base a biogás para su
inyección a la red eléctrica.

Proyecto Generación Eléctrica con Biogás
LOCALIZACIÓN
• El pproyecto y de
Generación Eléctrica
en base a Biogás se
ubica dentro del
relleno sanitario Loma
Los Colorados, a 60
km al norte de
Santiago de Chile.
UBICACIÓN RELLENO
SANITARIO “LOMA LOS
COLORADOS”

Ciclo de los Residuos Sólidos Urbanos
LAS OPERACIONES DE KDM
• Las operaciones de KDM en la Región
Metropolitana comprenden una Estación de
Transferencia ubi bicada en la comuna de Quili ilicura y
el Relleno Sanitario Loma Los Colorados ubicado
en la comuna de Til-Til.
• Recibe el 64% de los RSU generados en la
Región Metropolitana.
• Contratos por más de 16 años con 24 municipios
KDM S.A.
5.962 Ton/dia
63,8%
COINCA S.A
CONSORCIO SANTA
MARTA S.A.
1410 1.410 Ton/día
1 1.979 979 Ton/día
15,1%
21,2%
Montenegro
Rungue
Tiltil
Línea Ferroviaria
ESTACION DE
TRANSFERENCIA
Batuco
Aeropuerto Comodoro
Arturo Merino Benítez
Relleno Sanitario
Santiago Poniente
0 10
km
Relleno Sanitario
Santa Marta
20
Maipú
RELLENO SANITARIO
LOMA LOS COLORADOS
Ruta 5 Norte
Mapa de los Residuos
Domiciliarios de la Región
Metropolitana
San
Bernardo Puente
Alto
Ex Vertedero Lepanto
5

Ciclo de los Residuos Sólidos Urbanos
ESTACIÓN DE TRANSFERENCIA QUILICURA (ETQ)
• La ETQ recibe más de 6.000 ton/día de RSU.
• SSobre b 11.000 000 camiones i recolectores l t por dí día.
• En la ETQ los RSU son transferidos a silos herméticos de
26 ton capacidad, donde son compactados.
• Luego son enviados por ferrocarril al relleno sanitario

Ciclo de los Residuos Sólidos Urbanos
TRANSPORTE FERROVIARIO A RELLENO SANITARIO
• IInicialmente i i l t se t transportaba t b en camiones, i l lo que iimplicaba li b más á de
200 viajes por día al RS.
• Desde 2003 el transporte se realiza por ferrocarril, disminuyendo
de 200 viajes por camión a 8 trenes día.
• Al llegar al relleno sanitario, los silos son transferidos a camiones
que los llevan a frente de trabajo para su disposición final.
.

Ciclo de los Residuos Sólidos Urbanos
RELLENO SANITARIO LOMA LOS COLORADOS (RSLLC)
• El RS Loma Los Colorados fue construido de acuerdo a exigentes estándares ambientales:
MANEJO DE BIOGÁS
IMPERMEABILIZACIÓN
Y DRENAJE DE FONDO
TRATAMIENTO DE
LIXIVIADOS

Ciclo de los Residuos Sólidos Urbanos
RELLENO SANITARIO LOMA LOS COLORADOS (RSLLC)
PROYECTO APROBADO
210 Ha
100 Millones Ton
AÑO 2045
SITUACION 2010
(14 AÑOS DE OPERACIÓN):
70 Ha construidas
22 Millones Ton
dispuestas

PROYECTO DE GENERACIÓN ELÉCTRICA CON BIOGÁS
BIOMASA : ORIGEN DEL BIOGÁS
Los RESIDUOS SÓLIDOS urbanos en general, domiciliarios y algunos industriales, tienen una
gran proporción de MATERIA ORGÁNICA BIODEGRADABLE ó BIOMASA.
BIOMASA EN RELLENO SANITARIO
LOMA LOS COLORADOS= 72%

PROYECTO DE GENERACIÓN ELÉCTRICA CON BIOGÁS
ORIGEN DEL BIOGÁS
• Se forma durante la DESCOMPOSICIÓN Ó
BIOLÓGICA de las substancias
orgánicas bajo condiciones
ANAERÓBICAS.
Biogás
Composición del Biogás
Relleno Sanitario LLC:
Humedad
MMetano t CH 4 : 48 48,5 5 %
Biomasa
Relleno
Sanitario
Dióxido de Carbono CO2: 40,2%
Temperatura
Ausencia
de Oxígeno
Oxígeno O O2: : 23% 2,3 %
Nitrógeno N 2: 9 % Lixiviados

PROYECTO DE GENERACIÓN ELÉCTRICA CON BIOGÁS
PROCESO BIOLOGICO
Fases de la composición del biogás
durante t la d descomposición ió de los
residuos:
• Fase I: Ajuste inicial (aerobia).
• Fase II: Fase de transición.
• Fase III: Fase ácida.
• Fase IV: Metanogénica estable
(anaerobia).
• F Fase V V: F Fase d de maduración. d ió
Concentración(%)
100
80
60
40
20
0
28-Ago-99
15-Mar-00
01-Oct-00
POZOS
ANTIGUOS
19-Abr-01
Proporcion de CO2
05-Nov-01
24-May-02
POZOS
NUEVOS
10 -Dic-02
28 -Jun-03
14 -Ene-04
01 -Ago-04
17 -Feb-05
2sem sem. 2meses meses 2años años 10 10años años
Patrón típico de generación del biogás (Farquar y Rovers, 1973)
(%v/v)
100
Patrón real de generación del biogás en el RSLLC
80
60
40
20
0
28
-Ago-9
9
15-Mar-0
0
01-Oct-0
0
19-Abr-01
Proporcion de CH4
POZOS
ANTIGUOS
05-Nov-01
24 -May-02
POZOS
NUEVOS
10-Dic-02
28-Jun-03
14-Ene-04
01-Ago-04
17-Feb-05

PROYECTO DE GENERACIÓN ELÉCTRICA CON BIOGÁS
Modelo Cinético:
PRODUCCIÓN TEÓRICA DE BIOGAS • Qt = Tasa de producción anual (m3 n
/año)
�
• k = constante de degradación (depende de clima)
i�1
• Mi = Masa dispuesta en el año i (ton)
�kti Qt � L � 0 i e • L0 = Potencial de generación de gas (m3 Q � k � L � M � e = Potencial de generación de gas (m /ton) (tipo RSU)
3 /ton), (tipo RSU)
Parameter Value Units
LO (SINGLE-K 80.64 m
MODEL)
3 of methane (@ 1.0 atm
MODEL) and 00ºC) C) per tonne of total
waste.
K 0.07 (1/yr)
• t i = edad de la sub-masa i (años)

PROYECTO DE GENERACIÓN ELÉCTRICA CON BIOGÁS
10.000
9.000
8.000
7 7.000 000
6.000
5.000
4.000
3.000
2.000
1.000
0
Flujo Real de Biogas vs Flujo Proyectado
(m 3 /h)
Flujo Biogas Real (m3/h) Flujo Biogas Projectado (m3/h)

PROYECTO DE GENERACIÓN ELÉCTRICA CON ON BIOGÁS
POTENCIAL ENERGÉTICO DEL BIOGÁS DEL RSLLC
• 1 m 3 de Biogás contiene 48,5% de metano (CH4).
• Valor calorífico del metano (CH 4) es 10 kWh/m 3 .
Luego Luego, el potencial energético de 1 m3 biogás es:
1 m 3 x 48,5% x 10 kWh/m 3 = 4,85 kWh.
Considerando una producción actual de biogás de 9000 m 3 /hora,
el potencial energético contenido es:
9000m 3 /h x 4,85 kWh/m 3 = 43,7 MWh/h
Quemadores Planta Pl t
Biogás KDM (Julio, 2010)

PROYECTO DE GENERACIÓN ELÉCTRICA CON BIOGÁS
APROVECHAMIENTO DE LA ENERGÍA
La tecnología disponible y más ampliamente utilizada para la conversión energética
del biogás, son los motores de combustión interna, los cuales alcanzan eficiencias de:
Eficiencia Eléctrica: 42%
Eficiencia Térmica: 43%
Con esta tecnología, la energía contenida en 9000 m 3 /hora de biogás, puede ser
convertida a energía eléctrica y energía térmica, obteniendo los siguientes valores:
Energía Eléctrica = 43,7 MWh/h x 42% = 18,4 MWh elec/h
Energía Térmica = 43,7 MWh/h x 43% = 18,8 Mwh term/h
Modulo Generador Típico

Proyecto Generación Eléctrica con Biogás
POTENCIA INSTALADA EN FUNCIÓN DE LA GENERACIÓN DE BIOGÁS
• Tasa de producción de residuos = 2,5% anual
• Efi Eficiencia i i d de captación t ió = 50% d de eficiencia fi i i en l la captura t ddel l bi biogás.
Biogas Generado/Captu rado (m3/h)
60.000
50 50.000 000
40.000
30.000
20 20.000 000
10.000
0
Biogas Generado (m3/h)
Biogas Capturado (m3/h)
PPotencia t i IInstalada t l d (MW)
Potencia Instalada Futura (MW)
Año Cierre
Disposición de Residuos (MMton/año)
1995 2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040 2045 2050 2055 2060 2065 2070
Año
120
100
80
60
40
20
0
Capacidad de GGeneración Elécttrica (MW)

Proyecto Generación Eléctrica con Biogás
DESCRIPCIÓN CONCEPTUAL
• El sistema de Generación Eléctrica se conecta al sistema de captación y planta de
termogradación de biogás del Relleno Sanitario Loma Los Colorados Colorados.
Relleno Sanitario
Campo de Pozos
Estación de
Succión y Quema
Módulos
Generadores
Transmisión
Transformadores

PROYECTO DE GENERACIÓN ELÉCTRICA CON BIOGÁS
DIAGRAMA DE FLUJO
RELLENO SANITARIO
LOMA LOS
COLORADOS
CAMPO DE
POZOS
RED DE
TUBERÍAS DE
CAPTACIÓN
SISTEMA DE CAPTACIÓN
PLANTA DE TERMODEGRADACIÓN
ESTACIÓN Ó DE
SUCCIÓN
ESTACIÓN DE
COMPRESIÓN 1
PLANTA DE
ACONDICIONAMIENTO
CENTRAL LOMA LOS
COLORADOS I
(2 MW)
En Operación
ANTORCHAS
ESTACIÓN DE
COMPRESIÓN 2
PLANTA DE
ACONDICIONAMIENTO
CENTRAL LOMA LOS
COLORADOS II
(14‐28 MW)
En Construcción

Sistema Captación de Biogás
CARACTERÍSTICAS DE LA RED DE CAPTACIÓN DE BIOGÁS
• Red de tuberías de HDPE extendidas sobre la superficie (70 hectáreas) del relleno sanitario.
• Posee una mattriz i de transporte ddel l bi biogás con capacid idad de hhasta t 35 35.000 000 m3/h /hora.

Sistema de Captación de Biogás
CARACTERÍSTICAS CAMPO DE POZOS
• Sistema de pozos verticales ubicados sobre la superficie del
relleno sanitario sanitario.
• Esquema progresivo de instalación de pozos, proporcional
al crecimiento del relleno sanitario.
• N° total de pozos verticales: 280
• Distanciamiento entre pozos:40 (m) aprox.
• Profundidad de pozos: 20-40 (m).
Lixiviado
Bomba
Sumergible
Línea de aire
comprimido
Biogás

Planta Termodegradación Biogás
CONSTRUCCIÓN SISTEMA DE CAPTACIÓN Y TERMODEGRADACIÓN DE BIOGÁS
Perforación y
construcción
campo de pozos
Construcción Sala
de Control
C Construcción ó Red
Tuberías de
Captación
Montaje de
Antorchas

Planta Termodegradación Biogás
CARACTERÍSTICAS GENERALES
• Capacidad Capacidad máxima de
de 10 10.000 000 m3/hora /hora de biogás biogás. Actualmente termodegrada
termodegrada aprox
aprox. 9.000 000
m3/hora /hora /hora.
• Se Se compone
compone principalmente
principalmente de un
un sistema sistema de succión succión yun y un sistema sistema de quema
quema por
por medio medio de
de
antorchas de
de alta alta eficiencia eficiencia (99 99,9%)
Estación de
S Succión ó
(Antorchas)
Matriz Red de
Captación
Antorchas
KOP
Contención de
Condensados

Etapa 1 : Central Loma Los Colorados I
DIAGRAMA FÍSICO
Alimentador
Alimentador
EEMTT EEMTT 23
23 kV
kV
Línea Transmisión KDM
23 kV
M
Central LLC1
2MW
2MW
Planta Succión de
Biogás y Antorchas
Red de Captación de biogás

Etapa 1 : Central Loma Los Colorados I
SITUACIÓN ACTUAL
Sala de
Control
Central Loma
Los
Colorados I
Planta de Succión
de Biogás
Planta de Biogás
(Antorchas)
Planta de
Compresión y
Acondicionamiento
del Biogás para
Generadores

Interior
Módulo
Generación
Pl Planta t de d
Acondicionamiento
Biogás
Etapa 1 : Central Loma Los Colorados I
Sistema de Generación
Compresor de
Biogás
Generación
Conexión Red
Eléctrica

Etapa 1 : Central Loma Los Colorados I
EQUIPOS DE GENERACIÓN
• Capacidad instalada: 2 MW.
• G Grupos G Generadores d WAUKESHA APG1000 APG1000.
Características:
• Potencia Nominal: 1000 kWe
• CConfiguración: fi ió V16 - 48 Lt - TTurboalimentado. b li t d
• Tecnología de “combustión pobre” que minimiza
las emisiones.
• Tensión de generación: 400 Volts.
• Eficiencia eléctrica: 42%.

Etapa 1 : Central Loma Los Colorados I
PANTALLA DE CONTROL (día Martes 17/8/2010 12:50:01 a.m.)

Etapa 2 : Central Loma Los Colorados II
EMPLAZAMIENTO DEL PROYECTO
Central Loma
L Los Colorados C l d I
Á P t
Área Proyecto
Central Loma Los
Colorados II
Planta de
Termodegradación
(Antorchas)
Perspectiva Maqueta 3D Central Loma
Los Colorados II

Etapa 2 : Central Loma Los Colorados II
VISTA GENERAL DEL PROYECTO
VISTA GENERAL DEL PROYECTO

Etapa 2 : Central Loma Los Colorados II
VISTA GENERAL DEL PROYECTO
PLANTA DE
ACONDICIONAMIENTO Y
FILTRADO DE BIOGAS
ESTACIÓN DE
COMPRESIÓN
PLANT A DE
ABATIMIENTO DE GASES
DE ESCAPE(NOx y CO)
MOTORES
GENERADORES
SUB-ESTACIÓN
ELEVADORA 23/110 KV
TRANSFORMADORES
ELEVACIÓN PRIMARIA
0,4/23 KV

Etapa 2 : Central Loma Los Colorados II
PLANTA DE ACONDICIONAMIENTO Y LIMPIEZA DEL BIOGÁS
• Compresión del biogás (10 psi)
• Filtrado de partículas (0,9 micras)
• Secado por condensación (< 4°C)
• Filtrado de siloxanos (Carbón activado) activado).

Etapa 2 : Central Loma Los Colorados II
PROBLEMAS Y DAÑOS EN EQUIPOS OCASIONADO POR LA PRESENCIA DE
SILOXANOS EN EL BIOGÁS
• Daños en el motor:
− Desgaste prematuro por corrosión abrasiva.
− Daños en bujías y válvulas por detonación y/o pérdida de contacto (enfriamiento).
• Obstrucción de filtros.
− “Envenenamiento” del elemento catalítico en filtros de gases de escape.

Etapa 2 : Central Loma Los Colorados II
EQUIPOS
EQUIPOS DE DE GENERACIÓN
GENERACIÓN
• Grupos Grupos Generadores: Generadores
GE JENBACHER J420
420 GS
GS
• Potencia Potencia Nominal Nominal: Nominal Nominal: 1413 1413 kWe
kWe
• Configuración
Configuración: Configuración
Configuración: V20
20 --61 61,1 61 61,1 Lt Lt. Lt Lt. ­-- Turboalimentado
Turboalimentado.
Turboalimentado
Turboalimentado.
• Tecnología Tecnología de de “combustión pobre” pobre” que que minimiza minimiza
las las
emisiones emisiones.
emisiones emisiones.
• Tensión de de generación: generación
generación: generación 400 400 Volts. Volts
Volts.
• Eficiencia Eficiencia eléctrica: eléctrica
42 42%.
42 42%.

Etapa 2 : Central Loma Los Colorados II
SISTEMA ABATIMIENTO DE EMISIONES DE GASES DE ESCAPE
• Filtro t o de oxidación o dac ó catalítica cata t ca pa para a
abatimiento de CO.
• Filtro reductor catalítico selectivo
(SCR) para abatimiento de NO X.
• Agente reductor utilizado: urea
FILTROS OXIDACION
CATALITICA
ABATIMIENTO DE CO
FILTROS SCR PARA
ABATIMIENTO DE NOX

Etapa 2 : Central Loma Los Colorados II
EMISIONES DEL PROYECTO CON Y SIN SISTEMA DE ABATIMIENTO DE GASES
Limite Normativa

Etapa 2 : Central Loma Los Colorados II
CONEXIÓN AL SISTEMA INTERCONECTADO CENTRAL

Etapa 2 : Central Loma Los Colorados II
CONEXIÓN AL SISTEMA INTERCONECTADO CENTRAL
• Sub-Estación Loma Los Colorados:
- Ni Nivel l Pi Primario: i 23kV
- Nivel Secundario: 110kV
- Capacidad del Transformador:
- Etapa: 1 x 15/20/25 MVA
- Etapa: 2 x 15/20/25 MVA
Interruptor
Transformador de
Poder Transformador de
Medida
Desconectador

Etapa 2 : Central Loma Los Colorados II
CONEXIÓN AL SISTEMA INTERCONECTADO CENTRAL
• Línea de Transmisión:
- Ni Nivel de tensió ión: 1x110 110 kV kV.
- Punto de Conexión: SE Punta Peuco
110kV
- Extensión: 20 km km.

Edificio de Generación
CENTRAL LOMA LOS COLORADOS II
Estado de Avance vance 21-06-201 21-06-2011

Edificio de Generación
CENTRAL LOMA LOS COLORADOS II
Estado de Avance vance 21-06-201 21-06-2011

Edificio de Generación
CENTRAL LOMA LOS COLORADOS II
Estado de Avance vance 21-06-201 21-06-2011
Montajes Interior Nave de Generación

Planta de Acondicionamiento y Filtrado de Biogás
CENTRAL LOMA LOS COLORADOS II
Estado de Avance vance 21-05-201 21-05-2011
Planta de Abatimiento Gases de Escape
Sub-estación elevadora primaria

Sub-estación elevadora 23/110kV
CENTRAL LOMA LOS COLORADOS II
Estado de Avance vance 21-06-201 21-06-2011

CENTRAL LOMA LOMA LOS LOS COLORADOS
OLORADOS
RELLENO
RELLENO
SANITARIO SA
TRANSFERENCIA
RE RESIDUOS SIDUOS
RECOLECCIÓN
CAPTURA DE BIOGAS
?
QUEMA

CENTRAL LOMA LOMA LOS LOS COLORADOS
OLORADOS
RELLENO
RELLENO
SANITARIO SA
CAPTURA DE BIOGAS
GENERA GENERACIÓN CIÓN
ELÉCTRICA ELÉ TRICA
TRANSFERENCIA TRANSMISIÓN
RE RESIDUOS SIDUOS
RECOLE RE LECCIÓN CCIÓN
DIS
DISTRIBUC RIBUCIÓN ÓN
SIS SISTEMA EMA
INTERCONE INTER ONECTADO DO
CENTRAL (SIC)

Etapa 2 : Central Loma Los Colorados II
PROYECCIÓN DE GENERACIÓN ERNC

GRACIAS !!!!!!