stringtranslate.com

Возобновляемый природный газ

Возобновляемый природный газ (RNG) , также известный как биометан , является возобновляемым топливом и биогазом , который был улучшен до качества, аналогичного ископаемому природному газу , и имеет концентрацию метана 90% или более. [1] Удаляя CO2 и другие примеси из биогаза и увеличивая концентрацию метана до уровня, аналогичного ископаемому природному газу, становится возможным распространение RNG через существующую инфраструктуру газопроводов . RNG может использоваться в существующих приборах, включая транспортные средства с двигателями, сжигающими природный газ ( транспортные средства, работающие на природном газе ).

Наиболее распространенным способом сбора биогаза для производства биометана является процесс анаэробного сбраживания . Существует также множество способов метанизации диоксида углерода/ монооксида и водорода, включая биометанизацию , процесс Сабатье и новый электрохимический процесс, впервые разработанный в Соединенных Штатах, который в настоящее время проходит испытания. [2]

Перспективы роста

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. Возобновляемый природный газ также может быть преобразован в сжиженный природный газ (СПГ) или сжатый природный газ (СПГ) для непосредственного использования в качестве топлива в транспортном секторе.

В Соединенных Штатах прогнозы окончательного потенциала поставок RNG различаются. Анализ, проведенный в 2011 году Институтом газовых технологий, определил, что возобновляемый газ из отходов биомассы, включая сельскохозяйственные отходы, имеет потенциал для добавления до 2,5 квадриллионов БТЕ в год, что достаточно для удовлетворения потребностей в природном газе 50% американских домов. [3] [4] Институт исследований окружающей среды и энергетики подсчитал, что возобновляемый природный газ может заменить до 10% всего природного газа, используемого в Соединенных Штатах, [5] а исследование Национальной ассоциации агентств по чистой воде и Федерации водной среды показало, что количество биотвердых веществ, удаленных из сточных вод, может быть превращено в достаточное количество биогаза, чтобы потенциально удовлетворить до 12% национального спроса на электроэнергию в Америке. [6]

Совсем недавно исследование, заказанное Американским газовым фондом и выполненное ICF в 2019 году, прогнозировало, что к 2030 году в США можно будет ежегодно производить от 1,6 до 3,78 триллионов кубических футов РНГ для закачки в трубопроводы. [7]

В сочетании с преобразованием энергии в газ , когда углекислый газ и оксид углерода биогаза преобразуются в метан с использованием электролизированного водорода , возобновляемый газовый потенциал сырого биогаза примерно удваивается. [8]

Производство

В процессе производства можно достичь эффективности биомассы в RNG в 70%. [9] [10] Затраты минимизируются за счет максимального увеличения масштаба производства и размещения завода по анаэробному сбраживанию рядом с транспортными связями (например, портом или рекой) для выбранного источника биомассы. Существующая инфраструктура хранения газа позволит заводу продолжать производить газ с полной степенью использования даже в периоды слабого спроса, помогая минимизировать капитальные затраты на производство на единицу произведенного газа. [11]

Возобновляемый газ может быть получен тремя основными способами:

Коммерческое развитие

Свалочный газ

В Северной Америке большая часть разработок RNG исторически происходила в секторе твердых бытовых отходов (ТБО). [13] Первый коммерческий объект RNG был запущен на полигоне Fresh Kills недалеко от Нью-Йорка в 1982 году. По данным американской торговой группы RNG Coalition, по состоянию на 2023 год в Северной Америке функционирует более 300 объектов RNG, [14] при этом более 70% поставок поступает из секторов ТБО и свалок. [15]

БиоСНГ из древесины

Göteborg Energi открыла первую демонстрационную установку для крупномасштабного производства биосинтетического природного газа (SNG) путем газификации лесных отходов в Гетеборге , Швеция, в рамках проекта GoBiGas. Установка имела мощность для производства 20 мегаватт bioSNG из примерно 30 МВт биомассы, стремясь к эффективности преобразования 65%. С декабря 2014 года установка bioSNG была полностью работоспособна и поставляла газ в шведскую газовую сеть, достигая требований к качеству с содержанием метана более 95%. [16] Установка была окончательно закрыта из-за экономических проблем в апреле 2018 года. Göteborg Energi инвестировала 175 миллионов евро в установку, и интенсивные попытки в течение года продать установку новым инвесторам потерпели неудачу. [17]

Можно отметить, что завод был технически успешным и работал так, как и предполагалось. [18] Однако он не был экономически жизнеспособным, учитывая цены на природный газ в то время. Ожидается, что завод должен снова появиться около 2030 года, когда экономические условия могут быть более благоприятными, с возможностью более высокой цены на углерод. [19]

SNG представляет особый интерес для стран с обширными сетями распределения природного газа. Основные преимущества SNG включают совместимость с существующей инфраструктурой природного газа, более высокую эффективность производства топлива Фишера-Тропша и меньший масштаб производства, чем у других систем производства биотоплива второго поколения. [20] Центр энергетических исследований Нидерландов провел обширные исследования крупномасштабного производства SNG из древесной биомассы на основе импорта сырья из-за рубежа. [21]

Возобновляемые установки природного газа на основе древесины можно разделить на две основные категории, одна из которых является аллотермической, которая имеет энергию, предоставляемую источником вне газификатора. 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. [22]

В Великобритании NNFCC обнаружила, что любой британский завод bioSNG, построенный к 2020 году, с большой вероятностью будет использовать «чистое древесное сырье», и что существует несколько регионов с хорошей доступностью этого источника. [23] [24]

Развитие ГСЧ по регионам

В Великобритании использование анаэробного сбраживания растет как способ производства возобновляемого биогаза , и по всей стране построено около 90 станций закачки биометана. [25] Ecotricity объявила о планах поставлять зеленый газ потребителям Великобритании через национальную сеть. [26] Centrica также объявила, что начнет закачивать в газовую сеть газ, произведенный из сточных вод. [27]

В Канаде компания FortisBC, поставщик газа в Британской Колумбии, закачивает возобновляемый природный газ в свою существующую систему распределения газа. [28]

Компания Divert , которая также сокращает пищевые отходы за счет пожертвований, заявляет, что использует инвестиции в размере 1 миллиарда долларов от канадского оператора трубопроводов Enbridge для масштабирования своей существующей сети анаэробных установок для переработки пищевых отходов с целью охвата всех основных рынков Северной Америки. [29] [30]

Экологические проблемы

Биогаз создает такие же загрязнители окружающей среды , как и обычное топливо из природного газа, такие как оксид углерода, диоксид серы , оксид азота , сероводород и твердые частицы . Любой несгоревший газ, который высвобождается, содержит метан, долгоживущий парниковый газ . Ключевое отличие от ископаемого природного газа заключается в том, что его часто считают частично или полностью углеродно-нейтральным , [31] поскольку диоксид углерода, содержащийся в биомассе, естественным образом возобновляется в каждом поколении растений, а не высвобождается из ископаемых хранилищ и увеличивает содержание диоксида углерода в атмосфере .

Основная проблема заключается в том, что потенциальный выход биогаза составит лишь небольшой процент от существующих поставок ископаемого газа (также называемого природным газом). Этот факт заставил существующих поставщиков природного газа выступить против мер по увеличению использования электроэнергии в качестве источника энергии, что привело к снижению спроса на газ. Эта реальность побудила Southern California Gas Company (SoCalGas) тайно поддержать создание некоммерческой организации: Californians for Balanced Energy Solutions (C4Bes), которая затем продолжила лоббировать интересы газового сектора и выступать против движения в пользу электрификации. Sierra Club разоблачил руку SoCalGas в формировании C4Bes ( астротурфинг ), и поэтому C4Bes сократила свою лоббистскую деятельность, хотя и продолжала продвигать спрос на газ. [32] [33] [34]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Аль Мамун, Мухаммад Рашед; Тории, Шуичи (2017). «Повышение концентрации метана путем удаления загрязняющих веществ из биогазовых смесей с использованием комбинированного метода абсорбции и адсорбции». Международный журнал химической инженерии . 2017 : 1–9. doi : 10.1155/2017/7906859 . ISSN  1687-806X. S2CID  55761019.
  2. ^ «SoCalGas и Opus 12 успешно продемонстрировали технологию, которая упрощает преобразование углекислого газа в возобновляемую энергию, пригодную для хранения». prnewswire.com (пресс-релиз). PR Newswire . Получено 3 мая 2018 г.
  3. ^ «Природный газ может поступать из возобновляемых источников». www.socalgas.com . Sempre Energy . Получено 3 мая 2018 г. .
  4. ^ Минтер, Джордж. «SoCalGas’s Minter о возобновляемом природном газе как основном топливе». www.planningreport.com . Дэвид Абель . Получено 3 мая 2018 г. .
  5. ^ "Информационный бюллетень | Биогаз: преобразование отходов в энергию | Белые книги | EESI". www.eesi.org . Получено 9 декабря 2021 г. .
  6. ^ "Центр данных по альтернативным видам топлива: производство возобновляемого природного газа". afdc.energy.gov . Получено 9 декабря 2021 г. .
  7. ^ "Возобновляемые источники природного газа". Американская газовая ассоциация . Получено 31 октября 2023 г.
  8. ^ Мария, Сарич; Дейкстра, Ян Вилко; Хайе, Вим Г. (июль 2017 г.). «Экономические перспективы технологий преобразования энергии в газ в производстве биометана». Журнал использования CO2 . 20 : 81–90. Bibcode : 2017JCOU...20...81S. doi : 10.1016/j.jcou.2017.05.007.
  9. ^ Cornerstone environmental group, LLC «Возможности соединения биометана и природного газа»
  10. ^ Kachan & Co. «Возможность использования биоприродного газа»
  11. ^ Центр энергетических исследований Нидерландов «Тепло из биомассы с помощью синтетического природного газа»
  12. ^ Датский центр газовых технологий «Устойчивый газ входит в европейскую систему газораспределения»
  13. ^ "История RNG в Америке". www.linkedin.com . Получено 31 октября 2023 г. .
  14. ^ International, Bioenergy (3 августа 2023 г.). "300 RNG-объектов, работающих в Северной Америке – RNG Coalition". Bioenergy International . Получено 31 октября 2023 г.
  15. ^ "Инфографика возобновляемого природного газа: взгляд на RNG Coalition". Коалиция за возобновляемый природный газ . Получено 31 октября 2023 г.
  16. ^ "GoBiGas". www.gobigas.goteborgenergi.se . Получено 10 ноября 2017 г. .
  17. ^ Нюхетер, СВТ; Юсефи, Фуад (3 апреля 2018 г.). «Инвестиции в недвижимость и Гобигас – новые проекты не работают». СВТ Нихетер . Проверено 25 апреля 2018 г.
  18. ^ "Профессор: "Проект Гобигас - технический успех"". di.se. 19 апреля 2018 г. Получено 2 мая 2018 г.
  19. ^ LUNDIN, KIM (4 апреля 2018 г.). «Биогазовый поток в Гетеборге обеспечивает налогоплательщику экологический стандарт». SVT Nyheter . Получено 2 мая 2018 г.
  20. ^ Ахман, Макс (2010). «Биометан в транспортном секторе — оценка забытого варианта». Энергетическая политика . 38 (1): 208–217. Bibcode : 2010EnPol..38..208A. doi : 10.1016/j.enpol.2009.09.007.
  21. ^ "BioSNG: Синтетический природный газ" . Получено 27 декабря 2012 г.
  22. ^ Ван дер Мейден, CM (2010). Разработка технологии газификации MILENA для производства Био-СНГ (PDF) . Петтен, Нидерланды: ECN . Проверено 21 октября 2012 г.
  23. ^ «Потенциал производства BioSNG в Великобритании, NNFCC 10-008»
  24. ^ New Energy Focus «BioSNG может быть экономически привлекательным для возобновляемого тепла» [узурпировано]
  25. ^ "Карта AD – биометановые растения". ADBA . Ассоциация анаэробного пищеварения и биоресурсов . Получено 12 июня 2018 г.
  26. ^ The Guardian «Пищевые отходы станут источником зеленого газа для потребителей, заботящихся об уровне выбросов углерода»
  27. ^ The Guardian «Человеческие отходы превращаются в возобновляемый газ для питания домов»
  28. ^ Kachan & Co. «Исследование показало, что новый биоприродный газ может помочь в добавлении солнечной и ветровой энергии к возобновляемым источникам энергии»
  29. ^ Divert Inc. объявляет о сделке на сумму 1 млрд долларов с Enbridge Inc. по развитию инфраструктуры для борьбы с пищевыми отходами и изменением климата
  30. ^ Enbridge выделяет 1 миллиард долларов компании, превращающей пищевые отходы в энергию
  31. ^ Д-р Энн С. Уилки (16 декабря 2019 г.). «Биогаз – Часто задаваемые вопросы (Biogas FAQ)». Университет Флориды – Кафедра почвенных и водных наук . Получено 2 сентября 2022 г.
  32. ^ Дэвид Робертс (20 февраля 2020 г.). «Ложное обещание «возобновляемого природного газа» — это не замена переходу на чистое электричество». Vox . Получено 2 сентября 2022 г.
  33. ^ Сэмми Рот (4 апреля 2019 г.). «Следующий рубеж Калифорнии в борьбе с изменением климата: ваша кухонная плита». Los Angeles Times . Получено 2 сентября 2022 г.
  34. ^ Susie Cagle (26 июля 2019 г.). «US Gas Utility финансирует «передовую» потребительскую группу для борьбы с запретами на природный газ». The Guardian . Получено 2 сентября 2022 г.

Внешние ссылки