Parámetros del caso base
Estiércol vacuno sólido de engorde con cama de paja. Estos parámetros no son universales para todo el estiércol vacuno.
| Parámetro | Valor provisional |
|---|---|
| Materia seca · TS | 33,6 % |
| Sólidos volátiles · VS/TS | 84,52 % |
| Rendimiento específico CH₄ | 303,82 Nm³ CH₄/t VS |
| CH₄ en biogás | 57 % |
| Biogás por tonelada | 151,37 Nm³/t |
| CH₄ por tonelada | 86,28 Nm³/t |
| Factor energético utilizado, denominado PCI en el documento | 10,55 kWh/Nm³ · pendiente de validación |
Por cada 1.000 kg recibidos
| Flujo | Cantidad |
|---|---|
| Estiércol | 1.000 kg |
| Materia seca | 336 kg |
| Agua contenida | 664 kg |
| Sólidos volátiles | ≈284 kg |
| Minerales / cenizas | ≈52 kg |
| Biogás | ≈151,37 Nm³ |
| CH₄ | ≈86,28 Nm³ |
| CO₂ + otros gases | ≈65,09 Nm³ |
| Energía bruta CH₄ | ≈910 kWh |
1.000 t/año ≈ 0,91 GWh/año, con el factor energético provisional del caso base.
Escalado de explotación
| Parámetro | 5.000 t/a | 6.000 t/a | 7.000 t/a · Unidad VÍA CH4 estándar |
|---|---|---|---|
| Estiércol medio diario | 13,7 t/d | 16,4 t/d | 19,2 t/d |
| Materia seca | 1.680 t/a | 2.016 t/a | 2.352 t/a |
| Sólidos volátiles | 1.420 t/a | 1.704 t/a | 1.988 t/a |
| Biogás | 756.851 Nm³/a | 908.221 Nm³/a | 1.059.591 Nm³/a |
| Biogás medio | 86,4 Nm³/h | 103,7 Nm³/h | 121,0 Nm³/h |
| CH₄ | 431.405 Nm³/a | 517.686 Nm³/a | 603.967 Nm³/a |
| CH₄ medio | 49,2 Nm³/h | 59,1 Nm³/h | 68,9 Nm³/h |
| Energía bruta | 4,55 GWh/a | 5,46 GWh/a | 6,37 GWh/a |
Mismo sustrato, mismo potencial bruto
| Configuración | Estiércol | Energía CH₄ bruta |
|---|---|---|
| 1 unidad VÍA CH4 | 7.000 t/a | ≈6,37 GWh/a |
| 5 unidades | 35.000 t/a | ≈31,86 GWh/a |
| Planta equivalente | 35.000 t/a | ≈31,86 GWh/a |
| 20 unidades | 140.000 t/a | ≈127,44 GWh/a |
| 4 plantas de 35.000 t/a | 140.000 t/a | ≈127,44 GWh/a |
Unidades próximas o integradas en las granjas, conectadas mediante gasoducto virtual a un hub compartido. La referencia de balance de 7.000 t/a convive con la gama modular de 0,7–35 kt/a.
Balance hidráulico del digestor
Objetivo provisional: 18 % TS en alimentación. La intención es utilizar líquido recuperado, reduciendo la necesidad de agua externa.
1,00 t + ≈0,867 t → ≈1,867 t.
Con TS del recirculado conocido, la relación sería R/F = (TS estiércol − TS objetivo) / (TS objetivo − TS líquido), para TS líquido inferior al objetivo. Si aumenta su contenido en sólidos, aumenta el caudal necesario. La recirculación calculada aquí es un equivalente provisional, no una garantía de alcanzar el 18 %.
Después de digestión: balance preliminar
| Flujo | t/t estiércol |
|---|---|
| Estiércol original | ≈1,000 |
| Recirculación equivalente | ≈0,867 |
| Entrada digestor | ≈1,867 |
| Digerido antes de separación | ≈1,713 |
| Fracción sólida separada | ≈0,794 |
| Fracción líquida | ≈0,919 |
| Recirculación necesaria equivalente | ≈0,867 |
| Excedente líquido calculado | ≈0,052 |
Los coeficientes de digestato y sólido proceden del balance preliminar facilitado. El líquido se obtiene por diferencia, y el excedente restando la recirculación. Con estos coeficientes redondeados, el excedente es ≈0,052 t/t; el documento cita ≈0,053 t/t. No se fuerza el cierre cambiando cifras.
La unidad estándar, de un vistazo
+ ≈6.067 t/a recirculación equivalente¹
CO₂ + otros · ≈455.624 Nm³/a
Sólido ≈5.558 t/a
Líquido ≈6.433 t/a
Excedente teórico ≈366 t/a
Diagrama conceptual, no a escala. MS y agua son componentes del estiércol, no entradas adicionales. Los volúmenes de gas y las masas de digestato tienen unidades distintas. ¹Hipótesis de dilución sin sólidos; balance de recirculado real pendiente.
Circuito de líquido con recirculación
+ purga y reposición por determinar
Maximizar la recirculación para reducir consumo externo de agua exige controlar nitrógeno amoniacal, sales y compuestos solubles. Se estudia retirar NH₃ mediante stripping y capturarlo como producto nitrogenado, según la química y el proceso elegidos.
Retirar amoníaco no elimina automáticamente las sales ni permite un cierre total del agua. La necesidad de stripping, su escala y las purgas se decidirán con el balance de N y la estabilidad del digestor. Referencia técnica: recuperación de nutrientes del digestato, JRC.
Puntos pendientes de validación
Biodegradabilidad: 46 % / 54 %
El documento recibido señala que la calculadora indica un 46 % de biodegradabilidad, mientras algunas fórmulas podrían utilizar aproximadamente el 54 % eliminado y el 46 % remanente. Debe comprobarse en el Excel original.
El CH₄ se calcula aquí directamente con el rendimiento específico: no se aplica de nuevo ni el 46 % ni el 54 %. El significado de ese rendimiento —potencial BMP o rendimiento alcanzable— sigue pendiente de confirmación. El balance de MS, VS y digestato no está congelado.
Factor energético y condiciones del volumen
Se conserva 10,55 kWh/Nm³ para reproducir el caso base solicitado. Su identificación como PCI y las condiciones de referencia del Nm³ deben verificarse. Como contraste, una referencia pública recoge 35,8 MJ/Nm³, aproximadamente 9,94 kWh/Nm³ de PCI de CH₄. Informe técnico publicado por el Gobierno británico.
Cómo calculamos el potencial de CH₄
1 t × 0,336 × 0,8452 × 303,82 = ≈86,28 Nm³ CH₄/t
Biogás = CH₄ / 0,57 = ≈151,37 Nm³/t
86,28 × 10,55 = ≈910 kWh/t = ≈0,91 MWh/t.
El cálculo usa la precisión completa y redondea únicamente en pantalla. MS y VS se expresan como fracciones, no como porcentajes enteros.
Energía bruta ≠ energía vendida
El factor neto de exportación se cerrará después de modelizar:
- Rendimiento biológico y disponibilidad anual
- Fugas, antorcha y pérdidas de limpieza
- Consumo térmico y fracción de gas destinada a calor
- Electricidad, compresión y transporte
- Methane slip y recuperación del upgrading central
- Disponibilidad de equipos y aceptación de gas en red
La electricidad comprada se contabiliza como energía y coste operativo: no se resta automáticamente como volumen de CH₄. Evitar duplicar disponibilidad o pérdidas ya incluidas en el rendimiento. El simulador permite explorar descuentos y costes, pero no los convierte en datos validados.
Calculadora del caso base
Balance VÍA CH4 v0.9 — Caso base de ingeniería
Referencia técnica provisional común para vacuno de engorde con cama de paja. Pendiente de:
- Caracterización real de TS
- VS/TS
- BMP
- N total
- NH₄-N
- pH
- Alcalinidad
- C/N
- Separación sólido–líquido real
- Eficiencia del stripping
- Balance térmico
- Autoconsumos
- Pérdidas de CH₄
- Auditoría del Excel original, factor energético y cierre hidráulico
Tras caracterización y revisión de ingeniería: Balance VÍA CH4 v1.0 — Design Basis. El cambio de versión exige cerrar los puntos pendientes; no ocurre automáticamente al recibir datos.
En este caso base, 7.000 t/a de estiércol representan ≈6,37 GWh/a de CH₄ bruto. El objetivo es capturar esa energía con infraestructura sencilla en origen y concentrar upgrading final, control de calidad e inyección en hubs compartidos.