Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено с Биометана )
Перейти к навигации Перейти к поиску

Возобновляемый природный газ (RNG) , также известный как Sustainable Natural Gas (SNG) или биометан , представляет собой биогаз, который был повышен до качества, аналогичного ископаемому природному газу, и имеет концентрацию метана 90% или выше. [1] Повышая качество биогаза на основе метана до качества природного газа, становится возможным распределять газ среди потребителей через существующую газовую сеть внутри существующих устройств. Возобновляемый природный газ - это разновидность синтетического природного газа или природного газа-заменителя (SNG).

Существует множество способов метанизации диоксида / моноксида углерода и водорода, включая биометанирование , процесс Сабатье и новый электрохимический процесс, впервые примененный в Соединенных Штатах, который в настоящее время проходит испытания. [2]

Преимущества [ править ]

Возобновляемый природный газ может производиться и распределяться через существующую газовую сеть, что делает его привлекательным средством снабжения существующих помещений возобновляемым теплом и возобновляемой газовой энергией, при этом не требуя дополнительных капитальных затрат со стороны потребителя. Существующая газовая сеть также позволяет распределять энергию газа на большие расстояния с минимальными затратами энергии. Существующие сети позволят получать биогаз с удаленных рынков, богатых дешевой биомассой (например, из России или Скандинавии). Возобновляемый природный газ также может быть преобразован в сжиженный природный газ (СПГ) для непосредственного использования в качестве топлива в транспортном секторе.

UK National Grid считает , что по крайней мере 15% от всего потребляемого газа могут быть сделаны из вещества , такие как сточные воды, пищевых отходов , таких как продукты питания брошенной супермаркетов и ресторанов и органических отходов , созданных предприятий , таких как пивоварен. [3] [ неудавшаяся проверка ] В США анализ, проведенный в 2011 году Институтом газовых технологий, показал, что возобновляемый газ из отработанной биомассы, включая сельскохозяйственные отходы, может ежегодно добавлять до 2,5 квадриллионов британских тепловых единиц в год, что достаточно для удовлетворения потребностей в природном газе. потребности 50% американских домов. [4] [5]

В сочетании с преобразованием энергии в газ , при котором фракции диоксида углерода и моноксида углерода в биогазе преобразуются в метан с использованием электролизованного водорода , возобновляемый газовый потенциал сырого биогаза увеличивается примерно вдвое.

Производство [ править ]

Эффективность биомассы для ГСЧ 70% может быть достигнута в процессе производства. [6] [7] Затраты сводятся к минимуму за счет максимального увеличения масштабов производства и размещения завода по анаэробному сбраживанию рядом с транспортными магистралями (например, портом или рекой) для выбранного источника биомассы. Существующая инфраструктура хранения газа позволит заводу продолжать производство газа с полной загрузкой даже в периоды слабого спроса, помогая минимизировать производственные капитальные затраты на единицу добытого газа. [8]

Возобновляемый газ можно производить с помощью трех основных процессов:

  • Анаэробное разложение органического (обычно влажного) материала, также известное как биометанирование
  • Производство через реакцию Сабатье . При реакции Сабатье газ из первичной добычи необходимо улучшить с помощью вторичной стадии, чтобы получить газ, пригодный для закачки в газовую сеть. [9]
  • Термическая газификация органического (обычно сухого) материала

Коммерческая разработка [ править ]

BioSNG [ править ]

Göteborg Energi открыла первый демонстрационный завод для крупномасштабного производства био-SNG путем газификации лесных остатков в Гетеборге , Швеция, в рамках проекта GoBiGas . Завод был способен производить био-СПГ мощностью 20 мегаватт из биомассы мощностью около 30 МВт с целью достижения эффективности преобразования 65%. С декабря 2014 года завод bioSNG был полностью введен в эксплуатацию и поставлял газ в сеть природного газа Швеции, достигая требований по качеству с содержанием метана более 95%. [10] Завод был окончательно закрыт из-за экономических проблем в апреле 2018 года. Göteborg Energi инвестировала 175 миллионов евро в завод, и в течение года интенсивные попытки продать завод новым инвесторам не увенчались успехом. [11]

Можно отметить, что завод имел технический успех и работал так, как задумал. [12] Однако природный газ стоит очень дешево, учитывая рыночные условия во всем мире. Ожидается, что станция возродится примерно в 2030 году, когда экономические условия могут быть более благоприятными, с возможностью более высокой цены на углерод. [13]

SNG представляет особый интерес в странах с разветвленными сетями распределения природного газа. Основные преимущества SNG включают совместимость с существующей инфраструктурой природного газа, более высокую эффективность производства топлива Fisher-Tropsch и меньшие масштабы производства по сравнению с другими системами производства биотоплива второго поколения. [14] Центр энергетических исследований Нидерландов провел обширные исследования по крупномасштабному производству SNG из древесной биомассы на основе импорта сырья из-за границы. [15]

Установки, работающие на возобновляемом природном газе, основанные на древесине, можно разделить на две основные категории, одна из которых является аллотермической, энергия которой обеспечивается источником вне газогенератора. Одним из примеров являются двухкамерные газификаторы с псевдоожиженным слоем, состоящие из отдельных камер сгорания и газификации. Автотермические системы генерируют тепло внутри газификатора, но требуют использования чистого кислорода, чтобы избежать разбавления азота. [16]

В Великобритании NNFCC обнаружил, что любой британский завод по производству природного природного газа, построенный к 2020 году, с высокой вероятностью будет использовать «чистое древесное сырье», и что есть несколько регионов с хорошей доступностью этого источника. [17] [18]

Модернизированный биогаз [ править ]

В Великобритании использование анаэробного сбраживания как средства производства возобновляемого биогаза расширяется, и по всей стране построено около 90 мест закачки биометана. [19] Ecotricity объявила о планах поставки зеленого газа потребителям Великобритании через национальную сеть. [20] Centrica также объявила, что начнет закачку газа, произведенного из сточных вод, в газовую сеть. [21] В Канаде FortisBC, поставщик газа в Британской Колумбии, закачивает природный газ из возобновляемых источников в свою существующую газораспределительную систему. [22]

Экологичный синтетический природный газ [ править ]

Экологичный SNG производится путем высокотемпературной газификации шлакового шлака с продувкой кислородом при давлении от 70 до 75 бар биомассы или остатков отходов. Преимущество широкого диапазона исходного сырья заключается в том, что можно производить гораздо большее количество возобновляемого СПГ по сравнению с биогазом с меньшими ограничениями в цепочке поставок. Широкий спектр видов топлива с общим содержанием биогенного углерода от 50 до 55% технически и финансово оправдан. Водород добавляется к топливной смеси во время процесса газификации, а диоксид углерода удаляется путем улавливания на стадиях очистки синтез - газа «скользящего потока» продувочного газа и каталитического метанирования.

Крупномасштабная устойчивая система SNG позволит в значительной степени обезуглерожить газовые и электрические сети Великобритании параллельно у источника, сохранив при этом существующие операционные и экономические отношения между газовыми и электрическими сетями. Улавливание и улавливание углерода могут быть добавлены с небольшими дополнительными затратами, тем самым постепенно достигая более глубокой декарбонизации существующих газовых и электрических сетей с низкими затратами и операционным риском. Исследования рентабельности показывают, что крупномасштабный SNG с содержанием 50% биогенного углерода может быть закачан в газотранспортную сеть высокого давления по цене около 65 фунтов за терм. При таких затратах можно повторно переработать ископаемый природный газ, используемый в качестве источника энергии для процесса газификации, в 5-10 раз большее количество устойчивого СПГ. Крупномасштабный устойчивый СНГ,в сочетании с продолжающейся добычей природного газа на континентальном шельфе Великобритании и нетрадиционным газом, это потенциально позволит отделить стоимость электроэнергии в пиковом режиме в Великобритании от международных контрактов на поставку газа по принципу «бери или плати».

Applications:

  • Electricity generation
  • Space heating
  • Process heating
  • Biomass with carbon capture and storage
  • Transportation fuel

Environmental concerns[edit]

Biogas creates similar environmental pollutants as ordinary natural gas fuel, such as carbon monoxide, sulfur dioxide, nitrogen oxide, hydrogen sulfide and particulates. Any unburned gas that escapes contains methane, a long lived greenhouse gas. The key difference from fossil natural gas is that it is often considered partly or fully carbon neutral,[citation needed] since the carbon dioxide contained in the biomass is naturally renewed in each generation of plants, rather than being released from fossil stores and increasing atmospheric carbon dioxide.

See also[edit]

  • Anaerobic digestion
  • Biofuel
  • Biogas
  • Carbon-neutral fuel
  • Issues relating to biofuels
  • Landfill gas utilization
  • Power-to-gas
  • Renewable energy
  • Sustainable energy

References[edit]

  1. ^ Al Mamun, Muhammad Rashed; Torii, Shuichi (2017). "Enhancement of Methane Concentration by Removing Contaminants from Biogas Mixtures Using Combined Method of Absorption and Adsorption". International Journal of Chemical Engineering. 2017: 1–9. doi:10.1155/2017/7906859. ISSN 1687-806X.
  2. ^ "SoCalGas and Opus 12 Successfully Demonstrate Technology That Simplifies Conversion of Carbon Dioxide into Storable Renewable Energy". prnewswire.com (Press release). PR Newswire. Retrieved 3 May 2018.
  3. ^ The Guardian 'Food waste to provide green gas for carbon-conscious consumers'
  4. ^ "Natural Gas Can Come From Renewable Sources". www.socalgas.com. Sempre Energy. Retrieved 3 May 2018.
  5. ^ Minter, George. "SoCalGas's Minter on Renewable Natural Gas as a Foundational Fuel". www.planningreport.com. David Abel. Retrieved 3 May 2018.
  6. ^ Cornerstone environmental group, LLC 'Biomethane / Natural Gas Interconnection Opportunities'
  7. ^ Kachan & Co. 'The Bio Natural Gas Opportunity'
  8. ^ Energy Research Centre of the Netherlands 'Heat from Biomass via Synthetic Natural Gas'
  9. ^ Danish Gas Technology Centre 'Sustainable Gas Enters the European Gas Distribution System'
  10. ^ "GoBiGas". www.gobigas.goteborgenergi.se. Retrieved 10 November 2017.
  11. ^ "Investerade nästan två miljarder i Gobigas – nu läggs projektet ner". www.svt.se. Retrieved 25 April 2018.
  12. ^ "Professor: "The Gobigas Project A Technical Success"". di.se. Retrieved 2 May 2018.
  13. ^ LUNDIN, KIM. "Biogasflow in Gothenburg provides the taxpayer with an environmental standard". www.svt.se. Retrieved 2 May 2018.
  14. ^ Åhman, Max (2010). "Biomethane in the transport sector—An appraisal of the forgotten option". Energy Policy. 38 (1): 208–217. doi:10.1016/j.enpol.2009.09.007.
  15. ^ "BioSNG: Synthetic Natural Gas". Retrieved 27 December 2012.
  16. ^ Van der Meijden, C.M. (2010). Development of the MILENA gasification technology for the production of Bio-SNG (PDF). Petten, Netherlands: ECN. Retrieved 21 October 2012.
  17. ^ 'Potential for BioSNG Production in the UK, NNFCC 10-008'
  18. ^ New Energy Focus 'BioSNG could be economically attractive for renewable heat'
  19. ^ "AD map - biomethane plants". ADBA. The Anaerobic Digestion & Bioresources Association. Retrieved 12 June 2018.
  20. ^ The Guardian 'Food waste to provide green gas for carbon-conscious consumers'
  21. ^ The Guardian 'Human waste turned into renewable gas to power homes'
  22. ^ Kachan & Co.'New Bio Natural Gas May Assist In Adding Solar and Wind to Utility Renewable Power Generation, Study Finds'

External links[edit]

  • "Renewable carbon neutral methane to be produced in south-west Queensland" ARENA accessed 6 December 2020
  • National Grid U.S. - Vision for a Sustainable Gas Network [1]
  • American Gas Foundation Study: The Potential for Renewable Gas [2]
  • SGC Rapport 187 Substitute natural gas from biomass gasification
  • SGC Rapport on gasification and methanation
  • http://www.eee-info.net/cms/netautor/napro4/wrapper/media.php?
  • Production of Synthetic Natural Gas (SNG) from Biomass- From Energy Research Centre of the Netherlands
  • ECN SNG Website [3]
  • SNG Platform in Güssing
  • National Grid/UK Sustainable Gas Group