stringtranslate.com

Возобновляемый природный газ

Возобновляемый природный газ (RNG) , также известный как биометан , представляет собой возобновляемое топливо и биогаз , качество которого было повышено до качества, аналогичного ископаемому природному газу , и имеет концентрацию метана 90% или выше. [1] Удаляя CO2 и другие примеси из биогаза и увеличивая концентрацию метана до уровня, аналогичного ископаемому природному газу, становится возможным распределять ГПГ через существующую инфраструктуру газопровода . RNG можно использовать в существующих приборах, включая автомобили с двигателями, работающими на природном газе ( автомобили, работающие на природном газе ).

Наиболее распространенным способом сбора биогаза для производства биометана является процесс анаэробного сбраживания . Также существует множество способов метанизации диоксида углерода/ монооксида и водорода, включая биометанирование , процесс Сабатье и новый электрохимический процесс, впервые разработанный в Соединенных Штатах и ​​в настоящее время проходящий испытания. [2]

Перспективы роста

Возобновляемый природный газ можно производить и распределять 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 (КПГ) для непосредственного использования в качестве топлива в транспортном секторе.

В Соединенных Штатах прогнозы относительно конечного потенциала поставок ГСЧ различаются. Анализ, проведенный в 2011 году Институтом газовых технологий, показал, что возобновляемый газ из биомассы, включая сельскохозяйственные отходы, потенциально может давать до 2,5 квадриллионов БТЕ в год, что достаточно для удовлетворения потребностей в природном газе 50% американских домов. [3] [4] Институт экологических и энергетических исследований подсчитал, что возобновляемый природный газ может заменить до 10% всего природного газа, используемого в Соединенных Штатах, [5] и исследование Национальной ассоциации агентств по чистой воде и водным ресурсам. Федерация окружающей среды обнаружила, что количество твердых биологических веществ , удаленных из сточных вод, можно превратить в достаточное количество биогаза, чтобы потенциально удовлетворить до 12% национальной потребности Америки в электроэнергии. [6]

Совсем недавно исследование, проведенное по заказу Американского газового фонда и проведенное ICF в 2019 году, показало, что к 2030 году в США можно будет производить от 1,6 до 3,78 триллиона кубических футов ГПГ в год для закачки в трубопроводы. [7]

Национальная энергосистема Великобритании полагает, что примерно 18% всего потребляемого газа может быть произведено из таких веществ, как сточные воды , пищевые отходы , такие как еда, выбрасываемая супермаркетами и ресторанами, а также органические отходы , образующиеся на таких предприятиях, как пивоварни. [8] [9] [ не удалось проверить ]

В сочетании с преобразованием энергии в газ , при котором фракции диоксида углерода и монооксида углерода биогаза преобразуются в метан с использованием электролизованного водорода , потенциал возобновляемого газа сырого биогаза увеличивается примерно вдвое. [10]

Производство

В ходе производственного процесса можно достичь эффективности преобразования биомассы в ГСЧ на уровне 70%. [11] [12] Затраты сводятся к минимуму за счет увеличения масштаба 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 производить газ с полной загрузкой даже в периоды слабого спроса, помогая минимизировать производственные капитальные затраты на единицу добытого газа. [13]

Возобновляемый газ можно производить с помощью трех основных процессов:

Коммерческое развитие

Свалочный газ

В Северной Америке большая часть развития RNG исторически происходила в секторе твердых бытовых отходов (ТБО). [15] Первая коммерческая установка ГСЧ была запущена на свалке Fresh Kills недалеко от Нью-Йорка в 1982 году. По состоянию на 2023 год в Северной Америке в настоящее время работает более 300 установок ГСЧ, [16] причем более 70% поставок осуществляется из по данным американской торговой группы RNG Coalition. [17]

БиоСНГ из дерева

Göteborg Energi открыла первый демонстрационный завод по крупномасштабному производству биосинтетического природного газа (СНГ) путем газификации лесных отходов в Гетеборге , Швеция, в рамках проекта GoBiGas. Завод имел возможность производить биоСНГ мощностью 20 мегаватт из биомассы мощностью около 30 МВт, обеспечивая эффективность преобразования 65%. С декабря 2014 года завод биоСНГ заработал на полную мощность и поставлял газ в шведскую газовую сеть, достигнув требуемого качества с содержанием метана более 95%. [18] Завод был окончательно закрыт из-за экономических проблем в апреле 2018 года. Göteborg Energi инвестировала в завод 175 миллионов евро, и интенсивные попытки в течение года продать завод новым инвесторам потерпели неудачу. [19]

Можно отметить, что установка имела технический успех и работала по назначению. [20] Однако это было экономически нецелесообразно, учитывая цены на природный газ в то время. Ожидается, что завод возобновит свою работу примерно в 2030 году, когда экономические условия могут стать более благоприятными и возможна более высокая цена на выбросы углерода. [21]

СНГ представляет особый интерес в странах с обширными сетями распределения природного газа. Основные преимущества СНГ включают совместимость с существующей инфраструктурой природного газа, более высокую эффективность производства топлива Фишера-Тропша и меньшие масштабы производства, чем у других систем производства биотоплива второго поколения. [22] Центр энергетических исследований Нидерландов провел обширные исследования по крупномасштабному производству СНГ из древесной биомассы на основе импорта сырья из-за границы. [23]

Возобновляемые газовые установки на основе древесины можно разделить на две основные категории, одна из которых — аллотермические, энергия которых обеспечивается источником за пределами 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 во избежание разбавления азота. [24]

В Великобритании NNFCC обнаружила, что любой британский завод по производству биоСНГ, построенный к 2020 году, с высокой вероятностью будет использовать «чистое древесное сырье», и что есть несколько регионов с хорошей доступностью этого источника. [25] [26]

Развитие ГСЧ по регионам

В Великобритании использование анаэробного сбраживания становится все более популярным способом производства возобновляемого биогаза : по всей стране построено около 90 объектов для закачки биометана. [27] Ecotricity объявила о планах поставлять экологически чистый газ потребителям Великобритании через национальную сеть. [28] Centrica также объявила, что начнет закачивать газ, полученный из сточных вод, в газовую сеть. [29]

В Канаде компания FortisBC, поставщик газа в Британской Колумбии, закачивает природный газ, полученный из возобновляемых источников, в существующую систему газораспределения. [30]

Компания Divert , которая также сокращает пищевые отходы за счет пожертвований, заявляет, что будет использовать инвестиции в размере 1 миллиарда долларов от канадского оператора трубопроводов Enbridge для расширения своей существующей сети анаэробных варочных установок для пищевых отходов, чтобы охватить все основные рынки Северной Америки. [31] [32]

Проблемы окружающей среды

Биогаз создает такие же загрязнители окружающей среды , как и обычное природное газовое топливо, такие как окись углерода, диоксид серы , оксид азота , сероводород и твердые частицы . Любой несгоревший газ, который выходит наружу, содержит метан, долгоживущий парниковый газ . Ключевое отличие от ископаемого природного газа состоит в том, что его часто считают частично или полностью углеродно-нейтральным , [33] поскольку углекислый газ, содержащийся в биомассе, естественным образом обновляется в каждом поколении растений, а не высвобождается из запасов ископаемых и увеличивает атмосферный углерод. диоксид .

Серьезную озабоченность вызывает то, что потенциальный выход биогаза будет составлять лишь небольшой процент существующих запасов ископаемого газа (также называемого природным газом). Этот факт заставил существующих поставщиков природного газа отказаться от мер по увеличению использования электроэнергии в качестве источника энергии, что привело к снижению спроса на газ. Эта реальность побудила газовую компанию Южной Калифорнии (SoCalGas) тайно поддержать создание некоммерческой организации « Калифорнийцы за сбалансированные энергетические решения» (C4Bes), которая затем продолжила лоббировать газовый сектор и противостоять импульсу в пользу электрификации. Sierra Club разоблачил участие SoCalGas в формировании C4Bes ( астротурфинг ), и поэтому C4Bes свернул свою лоббистскую деятельность, хотя и продолжал стимулировать спрос на газ. [34] [35] [36]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Аль Мамун, Мухаммад Рашед; Тории, Шуичи (2017). «Повышение концентрации метана путем удаления примесей из биогазовых смесей комбинированным методом абсорбции и адсорбции» (PDF) . Международный журнал химической инженерии . 2017 : 1–9. дои : 10.1155/2017/7906859 . ISSN  1687-806X.
  2. ^ «SoCalGas и Opus 12 успешно демонстрируют технологию, которая упрощает преобразование углекислого газа в сохраняемую возобновляемую энергию» . prnewswire.com (пресс-релиз). Пиар-новости . Проверено 3 мая 2018 г.
  3. ^ «Природный газ может быть получен из возобновляемых источников». www.socalgas.com . Семпер Энерджи . Проверено 3 мая 2018 г.
  4. ^ Минтер, Джордж. «Минтер SoCalGas по возобновляемому природному газу как основному топливу». www.planningreport.com . Дэвид Абель . Проверено 3 мая 2018 г.
  5. ^ «Информационный бюллетень | Биогаз: преобразование отходов в энергию | Официальные документы | EESI» . www.eesi.org . Проверено 9 декабря 2021 г.
  6. ^ «Центр данных по альтернативным видам топлива: производство возобновляемого природного газа» . afdc.energy.gov . Проверено 9 декабря 2021 г.
  7. ^ «Возобновляемые источники природного газа». Американская газовая ассоциация . Проверено 31 октября 2023 г.
  8. ^ «Потенциал возобновляемого газа в Великобритании». Национальный газ . Январь 2009 г. Архивировано из оригинала 31 декабря 2023 г. Проверено 31 декабря 2023 г.
  9. ^ The Guardian «Пищевые отходы для обеспечения экологически чистым газом потребителей, заботящихся об выбросах углерода»
  10. ^ Мария, Шарич; Дейкстра, Ян Вилко; Хайдже, Вим Г. (июль 2017 г.). «Экономические перспективы технологий Power-to-Gas в производстве биометана». Журнал использования CO2 . 20 : 81–90. дои : 10.1016/j.jcou.2017.05.007.
  11. ^ Экологическая группа Cornerstone, ООО «Возможности соединения биометана и природного газа»
  12. ^ Качан и компания «Возможность использования биоприродного газа»
  13. ^ Центр энергетических исследований Нидерландов «Тепло из биомассы через синтетический природный газ»
  14. ^ Датский центр газовых технологий «Устойчивый газ поступает в европейскую систему газораспределения»
  15. ^ «История ГСЧ в Америке». www.linkedin.com . Проверено 31 октября 2023 г.
  16. ^ International, Биоэнергетика (3 августа 2023 г.). «300 объектов ГСЧ, работающих в Северной Америке - Коалиция ГСЧ». Биоэнергия Интернэшнл . Проверено 31 октября 2023 г.
  17. ^ «Инфографика возобновляемого природного газа: взгляд на коалицию RNG» . Коалиция за возобновляемый природный газ . Проверено 31 октября 2023 г.
  18. ^ "ГоБиГаз". www.gobigas.goteborggenergi.se . Проверено 10 ноября 2017 г. .
  19. ^ Нюхетер, СВТ; Юсефи, Фуад (3 апреля 2018 г.). «Инвестиции в недвижимость в Гобигасе – новые проекты не работают». СВТ Нихетер . Проверено 25 апреля 2018 г.
  20. ^ «Профессор: «Проект Гобигас — технический успех»» . ди.се. ​19 апреля 2018 года . Проверено 2 мая 2018 г.
  21. ↑ ЛУНДИН, КИМ (4 апреля 2018 г.). «Биогазовый поток в Гетеборге обеспечивает налогоплательщикам экологический стандарт». СВТ Нихетер . Проверено 2 мая 2018 г.
  22. ^ Оман, Макс (2010). «Биометан в транспортном секторе — оценка забытого варианта». Энергетическая политика . 38 (1): 208–217. doi :10.1016/j.enpol.2009.09.007.
  23. ^ «БиоСНГ: синтетический природный газ» . Проверено 27 декабря 2012 г.
  24. ^ Ван дер Мейден, CM (2010). Разработка технологии газификации MILENA для производства Био-СНГ (PDF) . Петтен, Нидерланды: ECN . Проверено 21 октября 2012 г.
  25. ^ «Потенциал производства BioSNG в Великобритании, NNFCC 10-008»
  26. ^ Новый энергетический фокус «BioSNG может быть экономически привлекательным для возобновляемого тепла»
  27. ^ «Карта AD - биометановые заводы» . АДБА . Ассоциация анаэробного пищеварения и биоресурсов . Проверено 12 июня 2018 г.
  28. ^ The Guardian «Пищевые отходы для обеспечения экологически чистым газом потребителей, заботящихся об выбросах углерода»
  29. ^ The Guardian «Человеческие отходы превратились в возобновляемый газ для питания домов»
  30. ^ Качан и компания «Новый биоприродный газ может помочь в добавлении солнечной и ветровой энергии к производству возобновляемой энергии, результаты исследования»
  31. ^ Divert Inc. объявляет о сделке с Enbridge Inc. по созданию инфраструктуры на сумму 1 млрд долларов для борьбы с пищевыми отходами и изменением климата.
  32. ^ Enbridge выделяет 1 миллиард долларов компании, перерабатывающей пищевые отходы в энергию.
  33. ↑ Доктор Энн К. Уилки (16 декабря 2019 г.). «Биогаз - Часто задаваемые вопросы (Часто задаваемые вопросы по биогазу)». Университет Флориды – факультет почвенных и водных наук . Проверено 2 сентября 2022 г.
  34. ↑ Дэвид Робертс (20 февраля 2020 г.). «Ложное обещание о «возобновляемом природном газе» — оно не заменит переход на чистую электроэнергию». Вокс . Проверено 2 сентября 2022 г.
  35. ↑ Сэмми Рот (4 апреля 2019 г.). «Следующий рубеж Калифорнии в борьбе с изменением климата: ваша кухонная плита». Лос-Анджелес Таймс . Проверено 2 сентября 2022 г.
  36. ↑ Сьюзи Кейгл (26 июля 2019 г.). «Газовая компания США финансирует «передовую» группу потребителей для борьбы с запретами на природный газ» . Хранитель . Проверено 2 сентября 2022 г.

Внешние ссылки