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
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 заказчика. 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 двуокись углерода и монооксид углерода фракции биогаза преобразуются в метан с использованием электролизованного водорода , возобновляемый газовый потенциал сырого биогаза увеличивается примерно вдвое.
Производство
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 путями (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 от первичной добычи необходимо улучшить с помощью вторичной стадии, чтобы получить газ, пригодный для закачки в газовую сеть. [9]
- Термическая газификация органического (обычно сухого) материала
Коммерческое развитие
BioSNG
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 повышения 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 к 2030 году, когда экономические условия могут быть более благоприятными, с возможностью повышения цен 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
В Великобритании использование анаэробного сбраживания как средства производства возобновляемого биогаза расширяется, и по всей стране построено около 90 пунктов 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 созданный из возобновляемых источников природный газ в свою существующую газораспределительную систему. [22]
Экологичный синтетический природный газ
Экологичный SNG производится путем высокотемпературной газификации 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 связывание 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 SNG в сочетании с продолжающейся добычей природного газа на континентальном шельфе Великобритании и нетрадиционным газом потенциально позволит отделить стоимость электроэнергии в пиковое время в Великобритании от международных контрактов на поставку газа по принципу «бери или плати».
Приложения:
- Производство электроэнергии
- Отопление помещений
- Технологический нагрев
- Биомасса с улавливанием и хранением углерода
- Транспортное топливо
Экологические проблемы
Биогаз создает такие же загрязнители окружающей среды, как и обычный природный газ, например, оксид углерода, диоксид серы, оксид азота, сероводород и твердые частицы. Любой выходящий несгоревший газ содержит метан, долгоживущий парниковый газ. Ключевое отличие от ископаемого природного газа состоит в том, что он часто считается частично или полностью нейтральным по отношению к выбросам углерода , [ цитата необходима ], поскольку углекислый газ, содержащийся в биомассе, естественным образом обновляется в каждом поколении растений, а не высвобождается из запасов ископаемых и увеличивается в атмосфере. углекислый газ.
Смотрите также
- Анаэробное пищеварение
- Биотопливо
- Биогаз
- Углеродно-нейтральное топливо
- Вопросы, связанные с биотопливом
- Утилизация свалочного газа
- Энергия в газ
- Возобновляемая энергия
- Устойчивая энергия
Рекомендации
- ↑ Аль Мамун, Мухаммад Рашед; Тории, Шуичи (2017). «Повышение концентрации метана путем удаления загрязняющих веществ из смесей биогаза с использованием комбинированного метода абсорбции и адсорбции» . Международный журнал химической инженерии . 2017 : 1–9. DOI : 10.1155 / 2017/7906859 . ISSN 1687-806X .
- ^ «SoCalGas и Opus 12 успешно демонстрируют технологию, упрощающую преобразование двуокиси углерода в возобновляемые источники энергии» . prnewswire.com (пресс-релиз). PR Newswire . Проверено 3 мая 2018 .
- ^ The Guardian 'Пищевые отходы для обеспечения зеленого газа потребителям, заботящимся о выбросах углерода'
- ^ «Природный газ может поступать из возобновляемых источников» . www.socalgas.com . Semper Energy . Проверено 3 мая 2018 .
- ^ Минтер, Джордж. «Минтер SoCalGas по возобновляемому природному газу в качестве основного топлива» . www.planningreport.com . Давид Абель . Проверено 3 мая 2018 .
- ^ Cornerstone экологическая группа, ООО «Возможности соединения биометана и природного газа»
- ↑ Kachan & Co. «Возможности био природного газа»
- ^ Центр энергетических исследований Нидерландов «Тепло из биомассы через синтетический природный газ»
- ^ Датский центр газовых технологий «Устойчивый газ входит в европейскую газораспределительную систему»
- ^ «GoBiGas» . www.gobigas.goteborgenergi.se . Проверено 10 ноября 2017 года .
- ^ "Investerade nästan två miljarder i Gobigas - nu läggs projektet ner" . www.svt.se . Проверено 25 апреля 2018 года .
- ^ "Профессор:" Проект Gobigas - технический успех " " . di.se . Проверено 2 мая 2018 .
- ^ ЛУНДИН, КИМ. «Biogasflow в Гетеборге обеспечивает налогоплательщикам экологические стандарты» . www.svt.se . Проверено 2 мая 2018 .
- ^ Ахман, Макс (2010). «Биометан в транспортном секторе - оценка забытого варианта». Энергетическая политика . 38 (1): 208–217. DOI : 10.1016 / j.enpol.2009.09.007 .
- ^ «БиоСНГ: синтетический природный газ» . Проверено 27 декабря 2012 года .
- ^ Ван дер Мейден, CM (2010). Разработка технологии газификации MILENA для производства Био-СНГ (PDF) . Петтен, Нидерланды: ECN . Проверено 21 октября 2012 года .
- ^ 'Потенциал для производства BioSNG в Великобритании, NNFCC 10-008'
- ^ New Energy Focus «BioSNG может быть экономически привлекательным для возобновляемого тепла»
- ^ «Карта AD - биометановые заводы» . ADBA . Ассоциация анаэробного пищеварения и биоресурсов . Проверено 12 июня 2018 .
- ^ The Guardian 'Пищевые отходы для обеспечения зеленого газа потребителям, заботящимся о выбросах углерода'
- ↑ The Guardian «Человеческие отходы превратились в возобновляемый газ для снабжения домов»
- ^ Kachan & Co. «Новый природный биогаз может помочь в добавлении солнечной и ветровой энергии к выработке возобновляемой энергии, результаты исследования»
Внешние ссылки
- «Возобновляемый углеродно-нейтральный метан будет производиться на юго-западе Квинсленда» ARENA по состоянию на 6 декабря 2020 г.
- Национальная сеть США - видение устойчивой газовой сети [1]
- Исследование Американского газового фонда: потенциал возобновляемого газа [2]
- Отчет SGC 187 Заменитель природного газа от газификации биомассы
- Отчет SGC по газификации и метанированию
- http://www.eee-info.net/cms/netautor/napro4/wrapper/media.php ?
- Производство синтетического природного газа (SNG) из биомассы - Центр энергетических исследований Нидерландов
- Веб-сайт ECN SNG [3]
- Платформа СНГ в Гюссинге
- National Grid / UK Sustainable Gas Group