Биогаз в электричество: Электроэнергия из биогаза и применение биогазовой технологии

Содержание

Знали ли вы, что мы можем получать тепло и электричество из биологических отходов?

Когда люди прекращают заботиться исключительно о себе и начинают интересоваться тем, что происходит за пределами собственной квартиры, это хороший знак. Без сомнения, защита окружающей среды представляет собой предмет, который относится к расширенному кругу интересов. В следующих разделах вы сможете узнать об эффективных способах переработки биологических отходов, которые производятся как в муниципальных, так и промышленных районах.

Источники крупных объемов биологических отходов

Биологические отходы могут составлять до 50% смешанных бытовых отходов, в зависимости от различных факторов.

Многие отходы аналогичного характера формируются в ресторанах и торговых сетях и в промышленности в результате производства изделий как таковых. Что делать с этими материалами?

Специальные бактерии и производство энергии из отходов

Существуют методы, которыми биологически разлагаемые отходы можно обрабатывать управляемым способом и даже повышать их ценность.

Именно поэтому я также называю биологические отходы материалом.

Они представляют собой биохимические процессы специальных бактерий, которые обычно встречаются в природе. Только в этих процессах несколько сотен кубических метров концентрируются до небольшого объема.

Для лучшего восприятия, представьте себе, например, что одна такая бактерия на один квадратный метр присутствует в природе, а мы запустим десять тысяч на такой же площади.

Активность этой массы организмов будет гарантировать эффективное разложение биологической массы. Почему я пользуюсь словом «эффективное»? Потому что эти бактерии могут производить газ, содержащий высокоэнергетический метан

– так называемый биогаз.

Это означает, что органическое вещество – наши отходы, которые мы выбрасываем, могут быть преобразованы в метан. Между прочим, метан является основным компонентов природного газа.

Используя этот метод, мы можем восстановить часть энергии, которая потрачена на производство данного продукта, такого как йогурт, пиво, сахар, бумага и многие другие.

Простой пример

Я снова привожу пример, чтобы было понятно. Мы произвели литр молока, которое нужно надоить, перевезти, пастеризовать, упаковать, доставть, разгрузить, охладить, и так далее, но не смогли продать – оно скисло.

Упрощенное описание процесса является следующим. Содержимое бутылки должно быть вылито в один бассейн с бактериями, сосредоточенными в одном месте, в один контейнер – в один биохимический реактор. Бактерии должны быть рады, скажем так, есть его и производить биогаз.

Биогаз называется так, потому что он содержит не только метан, но и смесь других газов, таких как двуокись углерода, водород, азот, сульфан. Все из этих газов, однако, производятся в меньшем или гораздо меньшем объеме.

Опасность хранения биологических отходов на свалке

Как я уже упоминал, эти бактерии распространены в природе, но не в таких концентрированных популяциях, и поэтому то же самое в определенной степени будет также происходить на свалке.

Однако недостаток заключается в том, что эти процессы занимают больше времени, иногда – даже годы, и не нуждаются в управлении.

Если они не управляются, газы попадают непосредственно в атмосферу как парниковые газы. Если свалки работают тщательно и ответственно, то газ (свалочный газ или биогаз) улавливается и просто сжигается. Тем не менее, газ можно утилизировать, и я могу вновь воспользоваться этим словом — эффективно.

Используйте дополнительную энергию из отходов

Что я понимаю под эффективным использованием? Я думаю, его использование в целях максимальной выгоды. Поэтому используйте его, например, как упомянутый природный газ – сжигая в котле и отапливая рабочие или жилые помещения.

Биогаз является относительно распространенным, а так называемые установки комбинированного цикла можно приобрести. Они также сжигают газ, но производят электричество и тепло и нагревают воду.

Не таким распространенным, а также гораздо более трудоемким является процесс облагораживания биогаза до качества природного газа

. Этот газ (биометан) затем может продаваться или закачиваться в основной поток газа, поступающего в домохозяйства.

Существующие технологии в мире

Станции производства биогаза

Поговорим о технологиях. Существуют станции производства биогаза, построенные специально для этой очистки биологически разлагаемых отходов, ядром которых является септиктанк.

Имеется несколько таких станций в Словакии. Танки имеют очень большие размеры (несколько тысяч кубических метров), а суточное потребление биологических отходов может достигать десятков тонн. Я полагаю, что эти размеры являются их недостатком.

Однако преимущество заключается в том, что они могут принимать относительно неоднородные отходы с крупными частицами.

Это содержимое смешивается в течение нескольких месяцев. Это происходит главным образом благодаря тому обстоятельству, что бактерии имеют доступ только к мелким частицам органических веществ (например, низшим жирным кислотам, метанолу или глюкозе) и, таким образом, отходам и бактериям требуется время для разложения крупных частиц.

Позвольте мне привести еще один пример. Когда вы кладете кусок хлеба в стакан с водой и начинаете размешивать, твердые частицы начинаются делиться на мелкие фрагменты.

Эти фрагменты отрываются и после определенного времени вы видите только небольшую волокнистую суспензию. Невидимые молекулы органических веществ медленно растворяются и становятся более доступными бактериям. Это же происходит на этих станциях производства биогаза.

Биохимические реакторы с высокой нагрузкой

Тем не менее, если отходы являются жидкими, а вещества – легкодоступными для бактерий, существуют технологии под названием анаэробные реакторы с высокой нагрузкой (анаэробный слой осадка в восходящем потоке (UASB), IC и другие), которые могут очищать такие же объемы биологически разлагаемых веществ в десятикратно меньших объемах.

Такие отходы и сточные воды возникают, например, при производстве

пива, алкогольных напитков, конфет, крахмала, бумаги, сахара и тому подобного.

Конец информации, которая должна привести к реальным делам

Человек является на самом деле искусным созданием и может использовать все. Поэтому биологические отходы могут при определенных условиях называться материалом и могут использоваться для производства тепловой энергии в форме тепла или электричества.

Таким способом мы будем защищать нашу природу в результате экономии энергии или производства энергии из этого материала. Мы также предотвращаем ненужное производство метана и других парниковых газов и их выброс в атмосферу.

 

 

Автор: Ing. Matúš Palguta, химический технолог

 

 

Поделитесь статьей в социальных сетях

Гибкое производство энергии из биогаза

Биогазовые технологии, как и любые другие, находятся в процессе постоянного развития и совершенствования. В течение периода существования было уже несколько поколений биогазовых технологий, а собственно принципиальное решение давно вышло за пределы утилизации органических отходов и энергогенерации.

На сегодня большинство экспертов сектора возобновляемой и альтернативной энергетики считают, что режим базовой нагрузки, в котором сегодня эксплуатируются большинство биогазовых станций, не будет удовлетворять потребности будущего. Перспектива же заключается в переходе к эксплуатации станций в соответствии с имеющимся спросом на энергетический ресурс.

Рынок требует систем гибкой генерации энергоресурсов, и сектор биогазовых технологий, как таковой, способен к подобной трансформации, сегодня находится на переходном этапе в большинстве европейских стран, где активно эксплуатируют биогазовые станции.

Что стейкхолдеры и операторы биогазовых станций должны знать уже сегодня?

Постепенное сокращение использования ядерной энергии в мире происходит довольно быстрыми темпами. На сегодня досрочный выход из угольной энергетики актуален как никогда. Так, в ЕС, к 2030 году доля возобновляемых источников энергии в потреблении электрической энергии должна составлять 65%, тогда как в 2017 году достигнуто всего 37%.

Солнце и ветер будут основными поставщиками зеленой электроэнергии, однако у них есть недостатки — они не всегда доступны и отсутствуют простые пути их сохранения. Таким образом, биогаз, является универсальным источником энергии и может сыграть ключевую роль в достижении климатических целей в будущем:

при помощи биогаза можно одновременно производить электрическую и тепловую энергию, замещать природный газ, его можно хранить и накапливать.

Если вы хотите воспользоваться возможностями будущего и сделать свою биогазовую станцию соответствующей современным энергетическим потребностям, вам необходимо сделать ее эксплуатацию более гибкой.

В чем же заключается эта гибкость?

Гибкая энергогенерация — как это?

Новое поколение биогазовых технологий развивается в Европе быстрыми темпами и направленно на увеличение гибкости систем биогазового производства. Новейшая концепция заключается в том, что на смену установившемуся подходу непрерывной генерации электроэнергии из биогаза, биогазовые станции должны производить электрическую энергию тогда, когда солнце и ветер не генерируют энергию.

То есть, биогаз продолжает производиться в непрерывном режиме, но в когенерационные модули он будет подаваться в периоды повышенного спроса на энергоресурс. Подобное переосмысление возможно исключительно в случае обеспечения соответствующей гибкости системы.

Для Украины биогазовые технологии с соответствующим уровнем гибкости системы энергогенерации — абсолютно новая и еще не опробованная задача, тогда как в Германии уже действует федеральная премия за гибкость биогазовых станций и за последние несколько лет количество объектов, которые переоборудовали станции и направили заявку на премирование выросла, и сегодня около 4000 из примерно 9000 биогазовых станций претендуют на премию за гибкое управление эксплуатацией объекта.

Смещение акцента на производство электрической энергии из биогаза в соответствии с потребностями энергосистемы, требует решения ряда технических и эксплуатационных вопросов оператором биогазовой станции, однако пример Германии свидетельствует об их нивелировании за счет имеющейся финансовой поддержки в виде премирования за гибкость системы энергогенерации.

Постоянная подача электрической энергии в сеть дает среднее значение генерации за промежуток времени, что, безусловно, меньше подачи электроэнергии в часы пиковой нагрузки. В данном контексте, высокая степень гибкости системы энергогенерации биогазовой станцией значительным образом увеличивает потенциальную прибыль производства.

Есть навоз – будет электричество!

Установка для комбинированного производства тепла и электроэнергии производительностью 50 кВтэ с теплообменником отходящих газов Bowman позволяет ферме в Шотландии обеспечивать себя электроэнергией за счет превращения органических отходов в возобновляемый источник энергии!

Расположенная на границе Шотландии, к востоку от г. Дамфрис, ферма Allerbeck занимается разведением продуктивного скота (1400 голов) на площади 430 акров. Недавно там было принято решение инвестировать в установку по выработке электроэнергии и тепла из возобновляемого источника. Для этих целей предлагалось установить биореактор для производства биотоплива из органических отходов фермы.

Полученный на установке метан планировалось использовать в качестве топлива для генератора с электродвигателем, а отработанное тепло из потока отработавших газов двигателя – для обогрева зданий и нагрева воды на ферме, а также непосредственно для самого процесса производства биотоплива.

Компания Quantum ES, специализирующаяся на решениях в области возобновляемой энергии, разработала и установила систему комбинированного производства тепла и электроэнергии на основе генераторной установки Perkins QES62, вместе со всеми электрическими системами управления и теплообменником отходящих газов Bowman 6-60-3741-8, рассчитанным на рекуперацию до 101 кВт тепловой энергии.

Помимо собственных органических отходов, ферма Allerbeck также принимает отходы от местных ферм для использования в качестве сырья биореактора, который производит биогаз с концентрацией 60-70% метана.

Теплообменник отходящих газов Bowman уже доказал свою эффективность: помимо централизованного теплоснабжения и горячего водоснабжения фермы и биореактора, неиспользованное тепло отводится на так называемую свалку тепла и служит сырьем для печи для сушки лесоматериала, реализуемого местным домовладельцам в качестве древесного топлива.

Системы комбинированного производства тепла и электроэнергии на основе биореакторов с теплообменниками отходящих газов Bowman нашли широкое применение в сельском хозяйстве – период окупаемости таких установок составляет, как правило, около полутора лет.

Более того, высококачественные материалы, из которых изготовлено оборудование Bowman (в том числе нержавеющая сталь марки 316L), гарантируют длительный срок службы даже в условиях коррозионной активности такого топлива, как биогаз.

Генерация на биогазе | Решения

Как это работает?

Процесс выработки биогаза разделяется на три этапа: Подготовка органического сырья, ферментация и последующая обработка остаточного материала.

Сначала органический материал собирается в специальную яму, которая подвергается стерильной обработке для удаления вредных микробов в случае пищевых отходов, и перемещается в биореактор. Биогаз, выработанный в биореакторе, собирается в резервуар для хранения газа для обеспечения непрерывной поставки газа вне зависимости от изменений в сфере добычи газа. В итоге, биогаз подается в биогазовый двигатель. Из соображений безопасности рекомендуется установка газового факела, чтобы сжигать излишки газа в случае перепроизводства.

Биогазовые генераторы Jenbacher широко используются фермерами и промышленными предприятиями по всему миру. Биогазовые электростанции могут использоваться предприятиями для удовлетворения собственных нужд в электроэнергии и тепле (когенерация на биогазе / ТЭЦ), а также биогазовые установки могут использоваться для производства и передачи энергии в местную энергосистему.

Биогазовые двигатели могут устанавливаться как внутри зданий так и поставляться в виде готовых к использованию контейнерных биогазовых электростанций.

Преимущества и Особенности

  • Альтернативная утилизация помета, жидкого навоза и биологических отходов с одновременной выработкой электроэнергии — ценная замена традиционным видам топлива.
  • Высокий потенциал для снижения уровня парниковых газов
  • Высокая эффективность локальной когенерации.
  • Оставшийся субстрат используется в качестве высококачественного сельскохозяйственного удобрения, отличающегося нейтрализованной кислотой, более высоким показателем кислотности pH, сохранением питательных веществ и отсутствием запаха.

СВЯЖИТЕСЬ С НАМИ

Независимо от того, ищите ли вы для вашего бизнеса решения по распределенной энергетике, доступ к электричеству, снижение затрат на энергоснабжение или даже продажу электроэнергии в сеть/потребителям, локальные специалисты INNIO могут подсказать, какое решение будет наиболее подходящим именно для вас.

Свяжитесь с нами, чтобы получить бесплатную консультацию по следующим вопросам:

  • Преимущества решений по распределенной генерации для вашей компании
  • Потенциальные финансовые выгоды, рассчитанные с помощью экономической модели
  • Технические аспекты вашего проекта — виды топлива, технико-экономическое обоснование, выбор оборудования и комплектации и многое другое.
  • Местные поощрительные программы, относящиеся к вашему бизнесу
  • Варианты реализации вашего проекта: покупка, финансирование и лизинг, энергосервисные контракты
  • Соответствие нормам по выбросам

Заполните контактную форму справа (для мобильных устройств — внизу страницы), или отправьте нам email [email protected], а также вы можете связаться с нами по телефону +7 (495) 928 8333.

Лужков: «Из «санкционки» можно делать электричество» | Статьи

Из санкционных продуктов, которые попали в Россию незаконно и должны быть уничтожены, можно было бы производить качественное удобрение, биогаз и даже электричество. Об этом «Известиям» рассказал экс-мэр Москвы Юрий Лужков, который сейчас занимает сельским хозяйством в Калининградской области. По его словам, эффективная переработка органического сырья экономит расходы на электроэнергию и приносит пользу сельскому хозяйству. К примеру, подобная установка есть в Белгородской области — она перерабатывает в биогаз мясные отходы, кукурузный силос и куриный помет.  

С 6 августа вступил в силу указ президента об уничтожении продуктов, которые попали под эмбарго и были незаконно ввезены в Россию. По словам главы Роспотребнадзора, главного санитарного врача России Анны Поповой, у продуктов, ввезенных в обход эмбарго, нет документов, которые подтверждают их качество. Поэтому, как считает глава Роспотребнадзора, употреблять такую продукцию может быть опасно и у властей нет другого выбора, кроме как уничтожить контрабанду. 

Юрий Лужков отметил, что он, как человек, который занимается сельским хозяйством и уважительно относится к труду своих коллег, не может одобрить такой метод борьбы с санкционкой. Уничтожение продуктов, каковы бы ни были причины для этого, он назвал варварством. При этом, по его словам, даже если санкционные продукты будут и дальше уничтожаться, их можно применять в сельском хозяйстве с пользой — например, вырабатывать электричество.

— Любую органику можно переработать в электричество, — сказал экс-мэр. — Я получал электричество на переработке остатков сена и соломы, на переработке навоза от коров. Если использовать навоз от 1,5 тыс. коров, добавлять к нему еще остатки сена, соломы, можно получить столько электричества, что достаточно будет для освещения коровника и для работы доильного оборудования. 

Юрий Лужков рассказал, что установка, которая может вырабатывать электричество при переработке навоза, была закуплена для агрохолдинга «Мосмедыньагропром». Агрохолдинг находится в Калужской области, он принадлежит московскому правительству. Как писали «Известия», сейчас там более 7,2 тыс. коров, свыше 250 единиц оборудования и более 120 единиц транспортной техники. Холдинг поставляет в московские школы молоко, соколакты (смесь молока и сока) и сливочное масло под брендом «Большая перемена». Также в продукцию холдинга можно купить в московских сетях Metro и «Атак». 

— Моя жена (Елена Батурина. — «Известия») заплатила $500 тыс. только за емкостное оборудование установки в «Мосмедыньагропроме», — сказал Юрий Лужков. — Там два ферментера и один громадный накопитель. Это немецкое оборудование.

По его словам, установка до сих пор работает, но сейчас она производит удобрение.

— «Электрическая» часть в ней отключена, — сказал он. — В результате ферментации получаются жидкие удобрения. Они распределяются по полям, где растет кукуруза для кормления животных. С помощью установки можно сделать удобрение хорошее и сбалансированное. Соотношение азота, фосфора, калия и микроэлементов в нем будет гораздо более органично для почвы и для произрастания растений, чем если использовать отдельно азот, отдельно фосфор, отдельно калий, отдельно микроэлементы.

Также подобные установки, по словам Юрия Лужкова, есть в Белгородской области.

— Я знаю, что в Белгородской области занималась переработкой, ферментацией навоза и отходов сельскохозяйственной деятельности (соломы, сена). При ферментации получается газ, который можно использовать в бытовых целях или для получения электричества, — рассказал он.

В других странах, как отметил Юрий Лужков, подобные установки давно никого не удивляют и активно используются.

— Таких установок огромное количество в Германии, есть они в Польше, Литве, — сказал экс-мэр.

Проект биогазовой установки в Белгородской области был разработан Белгородским институтом альтернативной энергетики. Производственный цикл был запущен в 2012 году. Как сказано на сайте института, «биогазовая станция позволяет получать электрическую и тепловую энергию». Сырье для производства поставляют белгородские сельхозпредприятия.

«В настоящее время в Белгородской области активно развиваются животноводство и птицеводство, — говорится на сайте института. — Скапливающиеся в связи с этим объемы органических отходов создают экологические проблемы, если их не перерабатывать или перерабатывать неправильно. В то же время они являются возобновляемым сырьем для производства ценнейшей продукции, крайне необходимой сельскому хозяйству». 

Как говорится на сайте, «производимого помета, навоза и другого органического сырья более чем достаточно» для того, чтобы обеспечить теплом и энергией все животноводческие и птицеводческие комплексы Белгородской области, также для того, чтобы получать «высококачественные удобрения».  

«Привычное» сырье для биогазовой установки — это в том числе куриный помет, мясные отходы, кукурузный силос, свежая трава. При этом постоянно проводятся эксперименты по загрузке нового сырья. Недавно, к примеру, были загружены отходы молочного производства (сыворотка).

Сопредседатель российской общественной организации «Экозащита» Владимир Сливяк отметил, что в России очень слабо развита культура обращения с отходами.

— То, что для нас еще в диковинку, в Европе никого не удивляет, — сказал он. — В центре Копенгагена стоит биогазовая установка, которая из органического сырья производит биогаз, и он идет в жилые дома. Люди могут готовить на нем еду, он может использоваться и для отопления. Россия — страна, богатая ресурсами, и мы не привыкли развивать альтернативную энергетику. Хотя это важно не только для экономии, но и для экологии, для здоровья населения, а значит, для благополучия страны.

Директор Центра конъюнктурных исследований ВШЭ Георгий Остапкович считает, что идея насчет переработки «санкционки» в газ или электричество — «из области фантастики».

— Во-первых, перерабатывающие комплексы не могут создаваться спонтанно, под переработку только «санкционки», — пояснил он. — Во-вторых, те установки, которые уже работают, возможно, не приспособлены под любое сырье. При этом неизвестно, что к нам в ближайшее время опять незаконно привезут — персики, помидоры или сыр.

Эксперт надеется, что, испугавшись жестких мер, поставщики вообще прекратят поставлять в Россию товары, находящиеся под эмбарго, и этот сложный вопрос будет закрыт. 

Напомним, указ президента о том, что санкционные продукты должны уничтожаться, был подписан 29 июля. Уже через несколько дней после подписания руководитель Россельхохнадзора Сергей Данкверт заявил, что объем нелегально ввозимых в Россию товаров, подпадающих под эмбарго, уменьшился в 10 раз. 

Биогаз – универсальный возобновляемый источник энергии — РУП «Минскэнерго»

Лебедевская мини-ТЭЦ филиала «Молодечненские электрические сети» РУП «Минскэнерго» введена в эксплуатацию в ноябре 2013 года и предназначена для производства биогаза из отходов сельхозпредприятий (навоз, остатки кормового стола, зерновые отходы), с последующим сжиганием полученного топлива и выработкой электрической и тепловой энергии.

Основная площадка строительства БГУ (биогазовой установки) Лебедевской мини-ТЭЦ построена в рамках проекта международной технической помощи Европейского Союза EuropeAid/129710/C/SER/BY для Республики Беларусь «Поддержка реализации комплексной энергетической политики Республики Беларусь». Финансирование программы осуществлялось за счет средств Европейского Союза, на безвозмездной основе. Установленная мощность БГУ по выработке электроэнергии – 500 кВт; установленная мощность БГУ по отпуску тепловой энергии– 582 кВт; Выработка биогаза составляет 1 680 000 м3/год;

Полученная электроэнергия подается в местную энергосеть. Произведенная в биогазовой установке тепловая энергия используется для отопления гидролизных емкостей, ферментеров и прилегающих зданий.

Выработка электроэнергии за 1 полугодие 2020 года составила 1370 тыс.кВтч.

Для работы биогазовой установки необходимо несколько видов сырья: жидкий и твердый навоз, а также остатки корма для скота – кукурузный силос. Все сырье попадает в гидролизную емкость установки, там происходит его смешивание, окисление и предварительный подогрев до 25-30°С.

После этого смесь поступает в ферментеры, разогревается до 39-40°С, где в строго анаэробных условиях, без доступа кислорода, образуется Биогаз. Биогаз собирается и хранится в пленочных газохранилищах ферментера и затем через систему охлаждения и очистки поступает в блочную ТЭЦ, где вырабатываются электроэнергия и тепло.

Отработанный продукт ферментации (биологические удобрения) — поступает в хранилище удобрений.

В результате технологического цикла образуются биогаз и биологические удобрения. Биогаз — горючая смесь газов, образующаяся при разложении органических субстанций в результате анаэробного микробиологического процесса (метанового брожения). Количество биогаза зависит от состава субстратов и содержания в них органических веществ. Химический состав биогаза: 55-62% метана, 38-45% углекислого газа, незначительные примеси водорода, сероводорода и аммиака. 10-15% выработанной тепло-электроэнергии идет на собственные нужды биогазовой установки (поддержание температуры 39-40°С, работа насосного оборудования).

Произведенные на биогазовой станции органические удобрения богаты азотом, фосфором и калием. По сравнению с минеральными, они усваиваются растениями на 100% (минеральные — только на 35-50%).

Преимущества биоудобрений:

1.Отсутствие семян сорняков, приводящих к потере урожая;

2.Отсутствие патогенной микрофлоры;

3.Наличие микрофлоры, способствующей интенсивному росту растений;

4.Отсутствие адаптационного периода для эффективного воздействия;

5.Стойкость к вымыванию из почвы питательных элементов;

6.Максимальное сохранение и накопление азота;

7.Экологическое влияние на почву.

Строительство биогазовых установок целесообразно в составе своеобразного кластера сельскохозяйственных и животноводческих и сельхозперерабатывающих производств. Такое решение позволяет безопасно утилизировать образующиеся биологические отходы, обеспечить автономное энергоснабжение потребителей, производить и эффективно использовать биоудобрения.

На полигоне ТКО Тихомирово в Московской области будет построена биогазовая электростанция

Генерирующий объект на полигоне ТКО Тимохово станет 9-м объектом в Московской области, который будет работать на ВИЭ, и 1-м, функционирующем на биогазе

Красногорск, 30 мар — ИА Neftegaz.RU. Минэнерго Московской области завершило конкурс на строительство на полигоне ТКО Тимохово в городском округе Богородский генерирующего объекта, функционирующего на основе возобновляемого источника энергии (ВИЭ) — биогазе.
Об этом Минэнерго МО сообщило 30 марта 2020 г.

Конкурсный отбор инвестпроекта проходил с января по март 2020 г., это 1й конкурс в 2020 г.
Ранее в 2018-2019 гг. были проведены конкурсы на строительство 8 генерирующих объектов, функционирующих на основе ВИЭ: Торбеево (г.о. Люберцы), Тимохово (г.о. Богородский), Царево (г.о. Пушкинский), Кучино (г.о. Балашиха), Ядрово (Волоколамский г.о.), Непейно (Дмитровский г. о.), Кулаковский (г.о. Чехов), Съяново (г.о. Ступино).
Генерирующие установки на этих полигонах будут перерабатывать свалочный газ в электроэнергию.
Общая установленная мощность объектов — 16,36 МВт, а общий прогнозируемый объем вырабатываемой электроэнергии — 108,203 млн кВт*ч.

На полигоне Тимохово будет построена электростанция, работающая не на свалочном, а биогазе.
Отметим, что биогаз — газ, получаемый водородным или метановым брожением биомассы.
Свалочный газ — одна из разновидностей биогаза, получаемая на свалках из муниципальных бытовых отходов.
Общая установленная мощность объекта на полигоне ТКО Тихомирово составит 10,0 МВт, а общий прогнозируемый объем вырабатываемой электроэнергии — 72,53 млн кВт*ч.
Таким образом, генерирующий объект на полигоне ТКО Тимохово станет 9м объектом в Московской области, который будет работать на ВИЭ, и 1м, функционирующем на биогазе.
Эпидемиологическая ситуация в Московской области на данный момент не влияет на проведение конкурсных отборов и проектирование генерирующих установок, работа ведется удаленно.

Напомним, Минэнерго МО в соответствии с порядком, утвержденным распоряжением Минэнерго РФ от 29.09.2017 № 28-Р, организуется системная работа по проведению конкурсных отборов инвестиционных проектов по включению генерирующих объектов, функционирующих на основе использования ВИЭ.
Продажа электрической энергии (мощности), которую будут генерировать объекты из свалочного и биогаза, планируется на розничных рынках, в схему и программу перспективного развития электроэнергетики Московской области.

Что такое биогаз? | National Grid Group

Биогаз: 6 увлекательных фактов


 
1. Биогаз — это газ с множеством названий

Биогаз чаще всего также известен как биометан. В США его также иногда называют болотным газом, канализационным газом, компостным газом и болотным газом.

Биогаз – это естественный и возобновляемый источник энергии, получаемый в результате распада органических веществ. Биогаз не следует путать с «природным» газом, который является невозобновляемым источником энергии.
 

2. Биогаз и биомасса: сходства и различия

Биомасса и биогаз являются биотопливом; их можно сжигать для получения энергии. Но биомасса – это твердый органический материал. Биомасса использовалась в качестве источника энергии с тех пор, как люди впервые открыли огонь и сжигали древесину, растения и навоз животных для получения энергии.

Сегодня многие электростанции работают за счет сжигания биомассы прессованных древесных гранул – побочного продукта деревообработки и производства мебели. Заменив ископаемый уголь, биомасса позволяет производить возобновляемую электроэнергию.

Другой способ представить различия состоит в том, что биомасса является сырьем, а биогаз — конечным продуктом.

При естественном разложении биомассы или в промышленных масштабах в анаэробных реакторах образуется биогаз.

Другой способ представить различия состоит в том, что биомасса является сырьем, а биогаз — конечным продуктом.

 

3.
Биогаз – не новое открытие

Анаэробный процесс разложения (или ферментации) органического вещества происходил в природе миллионы лет, еще до появления ископаемого топлива, и продолжает происходить вокруг нас в Натуральный мир.Сегодняшнее промышленное преобразование органических отходов в энергию на биогазовых установках — это просто быстрое развитие способности природы перерабатывать свои полезные ресурсы.

Считается, что первое использование человеком биогаза датируется 3000 г. до н.э. на Ближнем Востоке, когда ассирийцы использовали биогаз для обогрева своих ванн.

Химик 17 -го -го века Ян Баптист ван Гельмонт обнаружил, что горючие газы могут образовываться из разлагающихся органических веществ. Ван Гельмонт также внес в научный словарь слово «газ», происходящее от греческого слова «хаос».

Первая крупная установка анаэробного сбраживания была построена в 1859 году в колонии прокаженных в Бомбее.

Изобретательный викторианский инженер Джон Уэбб из Бирмингема создал канализационную лампу, которая превращала сточные воды в биогаз для освещения уличных фонарей. Единственная оставшаяся канализационная лампа Уэбба в Лондоне теперь находится недалеко от Стрэнда на Картинг-лейн — или, как сказали бы некоторые шутники, на Фартинг-лейн.

Анаэробное сбраживание использовалось в качестве средства для очистки городских сточных вод перед химической очисткой.В развивающихся странах анаэробный процесс по-прежнему считается недорогой, естественной альтернативой химикатам и сокращению количества дизентерийных бактерий.

И давайте не будем забывать, что в «Безумном Максе: за пределами Громового купола» постапокалиптическое поселение Бартертаун, которым управляет ужасающая Сущность тетушки Тины Тернер, питается от биогазовой системы свинофермы, где биогаз используется для питания транспортных средств, преследующих пустыню.
 

4. Сегодня Китай лидирует в мире по использованию биогаза

В Китае находится наибольшее количество биогазовых установок, около 50 миллионов домохозяйств используют биогаз.В основном это сельские районы и небольшие домашние и деревенские заводы.

Факел Олимпийских игр 2008 года в Пекине работал на биогазе.

Кроме того, факел Олимпийских игр 2008 года в Пекине работал на биогазе.
 

5. В Великобритании в настоящее время эксплуатируется 109 биогазовых установок, в то время как в США насчитывается более 2200 площадок, производящих биогаз.По данным
Ассоциации анаэробного пищеварения и биоресурсов , рост достиг своего пика в 2016 году, когда было построено 33 новых завода.

В 2020 году молочная ферма в Сомерсете, принадлежащая Biocow, первой подключила свое производство биогаза непосредственно к национальной системе передачи.

В США более 2200 действующих площадок по производству биогаза во всех 50 штатах – 250 анаэробных установок на фермах; 1 269 установок по восстановлению водных ресурсов с использованием анаэробного метантенка; 66 автономных систем, перерабатывающих пищевые отходы; и 652 проекта по сбору свалочного газа – по данным Американского совета по биогазу .

Они считают, что потенциал роста биогазовой промышленности США огромен, и подсчитали, что ежегодно может производиться 103 триллиона киловатт-часов электроэнергии; при сокращении выбросов эквивалентно удалению с дорог 117 миллионов легковых автомобилей.
 

6. Рождественских пищевых отходов достаточно для обогрева биогазом 25 000 домов

По оценкам WRAP , домохозяйства Великобритании, гостиничный бизнес и общественное питание, производство продуктов питания, розничная и оптовая торговля производят около 10 миллионов тонн пищевых отходов в год.Если бы все это было переработано с помощью анаэробного сбраживания, отрасль могла бы производить 11 ТВтч биогаза — достаточно для обогрева 830 000 домов — и сократить выбросы на 8,8 млн тонн эквивалента CO 2 , или 2% годовых выбросов Великобритании.

Только в рождественский сезон в Великобритании выбрасывается 270 000 тонн еды. Наши оставшиеся пироги с фаршем, жареные овощи и рождественский пудинг будут генерировать 300 ГВтч биогаза — достаточно для обогрева 25 000 домов — и сократить выбросы углекислого газа на 236 000 тонн.

Это пища для размышлений.
 

Эффективное и сверхчистое использование биогаза в топливных элементах – опыт DFC | Energy, Sustainability and Society

История вопроса

FuelCell Energy, Inc. (FCE) в Данбери, Коннектикут, является интегрированной компанией по производству топливных элементов, которая разрабатывает, производит, продает, устанавливает и обслуживает высокотемпературные электростанции на топливных элементах. В настоящее время FCE предлагает три коммерческих продукта: DFC300, DFC1500 и DFC3000 мощностью 300, 1400 и 2800 кВт соответственно для работы на топливе с высоким содержанием метана, включая биогаз.В настоящее время более 80 установок DFC® работают на более чем 50 объектах, вырабатывая более 2,8 миллиардов киловатт-часов сверхчистой, эффективной и надежной электроэнергии для клиентов по всему миру. Энергоблоком этих продуктов является разработанный FCE Direct FuelCell (DFC®). DFC обладает особой способностью генерировать электричество непосредственно из углеводородного топлива путем его преобразования внутри топливного элемента и подачи водорода для реакций топливного элемента. Результатом этого «одноэтапного» внутреннего процесса преобразования топливных элементов является более простая, эффективная и экономичная система преобразования энергии, обеспечивающая уникальные преимущества: мощность, распределенная по девяти странам) в двух сегментах рынка производства электроэнергии: (1) производство электроэнергии на месте (типичные области применения показаны на рисунке 1) и (2) поддержка коммунальных сетей (пример показан на рисунке 2).

Рисунок 1

Локальные электростанции на топливных элементах. Применение ТЭЦ в университете, коммерческой пекарне и муниципальной водородной насосной станции.

Рисунок 2

Парк топливных элементов: поддержка электросети участка.

Топливные элементы

DFC также имеют относительно высокую температуру выхлопных газов (370 °C), что позволяет широко использовать отходящее тепло в комбинированных теплоэлектростанциях, включая производство пара, производство горячей воды и абсорбционное охлаждение.В дополнение к сокращению выбросов CO 2 , выбросы DFC вредных загрязняющих веществ, таких как оксиды азота (NO x ), оксиды серы (SO x ), а количество твердых частиц незначительно и на несколько порядков ниже, чем у обычных электростанций, работающих на сжигании.

Биогаз, полученный из биомассы, является углеродно-нейтральным возобновляемым топливом. Это топливо обычно сжигается или выбрасывается в окружающую среду в виде отходящего газа.Технология производства энергии, которая может эффективно производить электроэнергию и тепло с низким уровнем выбросов при работе в режиме распределенной генерации, наиболее желательна для приложений биогаза. DFC был разработан для обеспечения «зеленой» электроэнергии и тепла из метана в режиме распределенной генерации и однозначно подходит для этого применения. FCE занималась применением биогаза для DFC с момента начала коммерциализации электростанций DFC в 2003 году и использовала опыт эксплуатации этих первых установок для улучшения конструкции (надежность подачи газа, понимание загрязняющих веществ и контроль).Практика FCE по биогазу, знание загрязняющих веществ и обсуждение конструкции системы на основе начального опыта проекта обсуждались в более ранней статье [1], и в этой статье представлены обновления.

Преимущество биогаза DFC

Изначально карбонатные топливные элементы прямого действия были разработаны для использования в качестве топлива природного газа, поскольку на рынках, на которые ориентируется FuelCell Energy, существует надежная сеть распределения природного газа. Биогаз, полученный в результате анаэробного сбраживания при очистке сточных вод, пищевой промышленности и разложении отходов на свалках, содержит преимущественно метан и CO 2 .Его можно использовать в DFC, предназначенном для природного газа, для производства экологически чистой электроэнергии и полезного тепла. Кроме того, побочное тепло DFC с использованием биогаза хорошо сочетается с теплом, необходимым для процесса анаэробного сбраживания, в результате которого образуется газ. Высокое содержание CO 2 в биогазе отрицательно влияет на характеристики анодной реакции всех технологий топливных элементов, включая карбонатные топливные элементы. Однако уникальной особенностью DFC является то, что потеря его производительности на аноде из-за разбавления топлива компенсируется увеличением производительности на катоде из-за более высокой концентрации реагента (CO 2 ) на катоде.Фактически, потенциал разомкнутой цепи DFC в биогазовых системах немного выше (приблизительно 4 мВ), чем в системе, работающей на природном газе. Характеристики дымовой трубы нескольких заводов DFC, работающих на биогазе и трубопроводном природном газе на разных объектах клиентов, сравниваются на рисунке 3. Хотя составы природного газа и биогаза различаются на всех объектах, небольшое преимущество производительности биогаза по сравнению с природным газом ясно видно на Рисунке 3. каждый сайт. В среднем биогазовые установки работают с примерно на 0,5% более высокой эффективностью преобразования топливных элементов.

Рисунок 3

Сравнение производительности DFC. ADG по сравнению с природным газом (на разных площадках клиентов и с использованием пакета мощностью 350 кВт последнего поколения вместе с пакетом мощностью 300 кВт более раннего поколения). В среднем примерно на 4 мВ выше напряжение ячейки при использовании метанового газа.

Объем газа, выходящего из биореактора, а также химическое значение газа могут варьироваться в зависимости от параметров системы дигестора. Кроме того, метантенковый газ недоступен для производства электроэнергии во время технического обслуживания.Чтобы обеспечить постоянную выработку электроэнергии с помощью биогаза, компания FCE разработала конструкцию DFC с гибкой подачей топлива, в которой электростанция автоматически смешивает природный газ, чтобы приспособиться к дефициту биогаза. Пример такой гибкой работы с топливом показан на рис. 4. Поток топлива автоматически переключается с метантенка на природный газ, когда метантенк отключается, а затем установка переключается на метантенк с природного газа, когда метантенк включается в работу. .

Рисунок 4

Пример работы с гибким топливом.Поток топлива переключается с метантенка и обратно на метантенк автоматически, не влияя на производительность.

В прямом топливном элементе примерно две трети тепла побочного продукта реакции топливного элемента расходуется реакцией риформинга, а большая часть оставшейся одной трети тепла удаляется технологическим газом в виде физического тепла. Технологические потоки биогазовой системы имеют более высокую теплоотводящую способность, чем системы, работающие на природном газе, из-за большего содержания углекислого газа. Из-за более высокой способности отвода тепла (из-за более высокой теплоемкости технологических потоков) и улучшенных преимуществ производительности ячейки, батареи DFC работают при более низкой температуре, примерно на 15°C, чем система природного газа при той же выходной мощности.

Очистка биогаза для DFC

Биогаз, содержащий метан, производится путем анаэробного сбраживания органических материалов из различных источников, таких как городские сточные воды, отходы производства пищевых продуктов и напитков, твердые отходы производства этанола и отходы сельскохозяйственных животных. Биогаз, полученный из этих источников, в основном содержит метан (обычно от 50% до 70%), двуокись углерода, водяной пар и следы других газов. Он также может содержать загрязняющие вещества, такие как кислород, сера, силоксаны, галогены и тяжелые металлы.В таблице 1 представлены предварительные сведения о составе газа и потенциальных загрязняющих веществах из различных потенциальных источников биогаза и природного газа. Эти газы необходимо очищать для большинства применений рекуперации энергии. Силоксаны очищают примерно до 1 ppm, чтобы предотвратить отложение SiO 2 на поршнях, теплообменниках или катализаторах для контроля выбросов, а соединения серы очищают до нескольких ppm для большинства потенциальных применений [2]. Это необходимо для предотвращения выброса SO 2 в воздух, а также для предотвращения коррозии.Для применения DFC требуется более глубокая очистка соединений серы. Плюс технологии DFC заключается в том, что очистка газа менее интенсивна, чем требуется для газа трубопроводного качества, называемого «направленным» биогазом. Из направленного биогаза необходимо удалить CO 2 , что является энергоемким и требует дополнительных затрат на очистку.

Таблица 1 Типовой состав топлива (природный газ или биогаз)

Муниципальные и не муниципальные анаэробные очистные сооружения (СОСВ) представляют собой значительный источник биогаза в США.Выходящий газ из очистных сооружений, использующих процесс контроля сульфидов, содержит <300 частей на миллион H 2 S. Содержание H 2 S в необработанном биогазе очистных сооружений превышает 2000 частей на миллион по объему [3]. Обычно используются технологии контроля, чтобы удержать его на безопасном уровне, чтобы соответствовать критериям выбросов для использования рекуперации энергии и выбросов в окружающую среду. Сравнение потенциальных технологий контроля объемной серы обсуждается Soroushian et al. [4], а потенциал производства электроэнергии в США из биогаза, получаемого на очистных сооружениях, обсуждается Leo et al.[5].

Уровни примесей в ADG, даже при использовании технологии контроля содержания серы, значительно выше, чем в природном газе. Тип и уровень загрязнения зависят от источника газа. Вспомогательная система очистки топлива используется для очистки биогаза перед подачей в топливный элемент. Проектирование системы удаления загрязняющих веществ требует детальных знаний о видах загрязняющих веществ, их уровнях и возможных изменениях во времени. Обычно специальная вспомогательная система очистки биогаза, как показано на рисунке 5 (специфическая очистка биогаза показана пунктирными линиями на блок-схеме электростанции, работающей на природном газе), используется для контроля уровня загрязняющих веществ в биогазе для использования в топливном элементе.Процесс очистки от загрязнений осуществляется в несколько этапов. На первом этапе большинство сульфидов удаляют обработкой оксидом железа в контролируемой среде. Контролирующими параметрами для этого процесса являются объемная скорость газа, остаточное содержание кислорода, относительная влажность, рН конденсата и т. д. Слой оксида железа не эффективен для удаления органических сульфидов. После кондиционирования влагой для силоксанов, выделяющихся при обработке оксидом железа, используется слой очистки, обычно слой активированного угля [6].Наконец, следовые количества органических соединений серы, присутствующие в биогазе, выходящем из осушителя, удаляются с помощью сорбента для использования в высокотемпературных топливных элементах. Применения, в которых содержание органической серы низкое и доступен только один единственный слой, используются для объединения функций удаления силоксанов и органической серы. Слой катализатора De-Ox, встроенный перед слоем катализатора предварительного риформинга, используется для удаления остаточного кислорода из биогаза.

Рисунок 5

Схема, показывающая адаптацию биогаза к DFC природного газа.Вспомогательная система очистки необходима для контроля соединений серы и силоксана.

Особое внимание также необходимо уделять мониторингу производительности системы очистки для обеспечения надежности системы очистки газа. Эксплуатационные расходы системы полировки серы могут быть высокими из-за требований частого контроля и низкой способности поглощения серы коммерческими полирующими агентами серы. Компания FCE разработала два отдельных решения для недорогого онлайн-мониторинга серы и обнаружения проскоков.Оба этих решения в настоящее время проходят оценку с электростанциями DFC, работающими на биогазе.

DFC имеет гораздо более строгие требования к сере (<30 ppb), чем двигатели внутреннего сгорания (IC). Второй слой предназначен для удаления больших молекул силоксанов до уровня 1 ч/млн и имеет очень низкую емкость для легких соединений серы, таких как ДМС, CS 2 и COS, особенно при наличии влаги в ADG (≥10% РХ). Не существует коммерчески доступной технологии для эффективного удаления этих небольших количеств органических соединений серы до уровня <30 ppb (что требуется для применения в топливных элементах).Разработка усовершенствованных материалов, которые можно было бы использовать в качестве полирующих сред, чтобы компенсировать слабость имеющейся в настоящее время полирующей среды, помогла бы снизить затраты на очистку биогаза для топливных элементов. Обнадеживает то, что стало известно о наличии такой новой системы сорбентов [7].

Биогаз Опыт DFC

FCE установила более 25 биогазовых установок мощностью от 250 кВт до 2,8 МВт по всему миру, достигнув эффективности преобразования электроэнергии от 45 % до 49 % (LHV) без учета энергопотребления в процессе вспомогательной очистки биогаза. .Подавляющее большинство установок работает на биогазе, получаемом на очистных сооружениях; несколько заводов работали на биогазе, полученном в процессе производства пива. Две установки мощностью менее МВт в Окснарде, штат Калифорния, работают на биогазе, полученном путем анаэробного сбраживания лукового сока. Завод Gills Onions в Окснарде получил несколько наград за лидерство в области охраны окружающей среды и экономики (перейдите на сайт www.gillsonions.com/validation; здесь представлена ​​подробная информация о полученных наградах и признаниях). Хотя биогаз из лукового сока не содержит силоксанов, он имеет очень высокий уровень соединений серы с общим содержанием серы около 10 000 частей на миллион или примерно 1% по объему в биогазе.Полностью переработать такие высокие уровни соединений серы до H 2 S за ограниченное время пребывания в варочном котле сложно. В результате в исходном биогазе из метантенка содержится значительное количество органической серы, в основном пропанилмеркаптана. Поскольку среда на основе оксида железа почти не способна адсорбировать эти две органические соединения серы, для достижения максимальной эффективности среды используются многоступенчатые слои для удаления органической серы с опережением/запаздыванием. FCE и заказчики усердно и очень эффективно работали вместе, и за последние несколько лет было достигнуто эффективное удаление серы.Два завода в Калифорнии, США, работают на направленном биогазе, состав которого аналогичен природному газу.

Потенциальные проблемы, возникающие при использовании биогаза, в первую очередь связаны со стабильностью подачи топливного газа (изменения подачи и состава газа). Объем потока иногда падал ниже уровня, необходимого для работы с полной нагрузкой. Когда это происходило, давление топлива становилось слишком низким, и установка отключалась. Кроме того, содержание топлива в газе может меняться как в течение дня, так и в зависимости от сезона.Опыт FCE с первыми электростанциями выявил еще один важный момент, связанный с доступностью метанового газа. В реальных условиях операторы реакторных установок не считают поддержание стабильной подачи ADG первоочередной задачей. Кроме того, это поток отходов, который мало влияет на их повседневную деятельность. Когда подача ADG прерывается, что иногда может быть вызвано техническим обслуживанием или изменением состава сточных вод, поступающих на завод, электростанция на топливных элементах должна быть в состоянии отреагировать.

Четыре установки DFC300 на пивоваренном заводе Sierra Nevada Brewery использовались для разработки процесса смешивания ADG и природного газа. Количество метанового газа, полученного из метантенка сточных вод на объекте, было в состоянии поддерживать примерно 25% от общей мощности производства электроэнергии в 1 МВт. Была разработана функция смешивания топлива, которая позволяет электростанциям использовать весь доступный метан-газ, а затем смешивать достаточное количество природного газа для получения полной выходной мощности. Приложение для смешивания топлива, разработанное для этих установок, помогло расширить возможности продукта в биогазовых установках с ограниченной или изменяющейся скоростью подачи топлива.Решением проблемы подачи топлива является установка резервной линии подачи топлива на природном газе, которая необходима для поддержания работы топливного элемента со смешиванием природного газа, когда подача ADG недостаточна, или для работы на природном газе, когда подача ADG недостаточна. прервано. В процессе разработки логики программного обеспечения и реальных экспериментов с силовой установкой был достигнут автоматический подход к переключению с основного топлива на вторичное топливо при полной или частичной нагрузке. Эта возможность оказалась чрезвычайно полезной во всех приложениях, где подача топлива и/или стоимость топлива не являются стабильными.На рис. 4 (показанном ранее) представлен пример автоматического переключения с метантенка на природный газ, работы на двух видах топлива во время перехода и обратно на метантенк в зависимости от доступности метантенка при сохранении полной выработки электроэнергии в течение всего периода. Эта возможность работы на двух видах топлива теперь стала частью конструкции биогазовой установки FCE, чтобы уменьшить неопределенность потока биогаза. Все действующие в настоящее время биогазовые установки могут работать на двух видах топлива.

Плавная работа предварительной обработки биогаза для топливных элементов (для удаления соединений серы и силоксанов, обсуждавшихся ранее) является важным компонентом системы для надежной работы.На работу первых установок влияла надежность блоков предварительной обработки, которые поставлялись конечным пользователем или дистрибьютором. Со временем это улучшилось, поскольку уроки, извлеченные из первых устройств, были учтены при проектировании и обслуживании новых систем.

Первые биогазовые установки DFC относились к классу менее МВт. Эти ранние заводы служили «испытательным стендом» для понимания проблем, связанных с готовностью завода, конструкцией очистки газа и процедурами технического обслуживания, для разработки улучшений и проверки в полевых условиях.Следовательно, по мере повышения эксплуатационной готовности и надежности установки заказчики стремились к более крупным (экономически привлекательным) установкам. Фотография крупнейшей биогазовой установки DFC мощностью 2,8 МВт, работающей в Калифорнии, США, показана на Рисунке 6.

Рисунок 6

Биогазовая установка DFC мощностью 2,8 МВт в Калифорнии, США: крупнейшая в мире установка на топливных элементах, работающая на биогазе.

FCE имеет электростанции мощностью более 15 МВт, которые в настоящее время работают на возобновляемом биогазе, причем большинство из этих электростанций на возобновляемом топливе расположено в Калифорнии (рис. 7). Более половины установок FCE DFC в Калифорнии предназначены для работы на биогазе (примерно 14 МВт).Калифорнийская программа поощрения самостоятельной генерации способствует внедрению чистой распределенной генерации и содействует маркетингу электростанций DFC.

Рисунок 7

Заводы DFC на природном и биогазе в Калифорнии. Более половины составляют биогазовые установки (около 14 МВт).

Электростанции DFC в настоящее время производятся в небольших объемах, и в результате капитальные затраты, как правило, выше, чем у традиционных технологий распределенной генерации. Благодаря высокой эффективности и чистым выбросам различные программы снижения капитальных затрат делают ДТХ на биотопливе экономичными и конкурентоспособными по сравнению с двигателями внутреннего сгорания и микротурбинами, работающими на природном газе [3], особенно в регионах, где требуется последующая очистка выбросов от двигателей внутреннего сгорания. поколение.Более высокие объемы производства также помогут снизить затраты.

Усовершенствованная система DFC для биогаза

FCE также разрабатывает усовершенствованную конструкцию DFC для биогаза для применений с тремя генерациями (электроэнергия, тепло, а также водород), обеспечивающих высокую эффективность, сверхчистое электричество и водород высокой чистоты для использования на месте. , и тепло. Полученный водород можно использовать для заправки транспортных средств на топливных элементах и/или в других промышленных целях. Завод мощностью менее МВт, использующий эту новую концепцию, демонстрировался (рис. 8) в Ирвине (Калифорния) в сотрудничестве с Санитарным округом округа Ориндж, Национальным центром топливных элементов (Ирвин, Калифорния), Air Products, Округом управления качеством воздуха Южного побережья, и Калифорнийский совет по воздушным ресурсам с конца 2010 года.

Рисунок 8

Установка DFC мощностью 250 кВт в демонстрационной эксплуатации на биогазовой установке Департамента санитарии округа Ориндж. Способен обеспечивать электричеством, чистым водородом и теплом.

Стоимость электроэнергии для биогазовой установки зависит от стоимости очистки и местной экономики (стимулы). В Калифорнии с SGIP (Программа поощрения самостоятельного производства) стоимость электроэнергии DFC (COE) составляет от 9 до 11 центов за кВтч для биогазовых установок. Проекты DFC в Калифорнии производят электроэнергию ниже розничной стоимости электроэнергии, которая в штате составляет от 10 до 12 центов за кВтч.Без стимулов стоимость электроэнергии будет примерно на 2 цента за кВтч выше. На заводе Tri-gen затраты на водородное оборудование покрываются за счет другого потока доходов (продажи водорода, которые примерно равны продажам электроэнергии), поэтому стоимость энергии DFC будет составлять те же 9–11 центов. диапазон с водородным кредитом и без стимула SGIP.

Bloom Energy объявляет о проекте по производству электроэнергии из биогаза в Индии

Bloom Energy и EnergyPower объявили в октябре.4 совместные усилия по развертыванию интегрированного решения для обеспечения чистой и надежной электроэнергией местных индийских предприятий. После завершения этот проект станет первым коммерческим проектом Bloom по производству электроэнергии из биогаза в Индии.

EnergyPower будет развертывать новый биореактор сельскохозяйственных и бытовых отходов в сочетании с технологией твердого оксидного топливного элемента Bloom Energy для обеспечения надежных возобновляемых источников энергии для клиентов в районе Ширала, штат Махараштра. Анаэробные метантенки будут использоваться для разложения и очистки биоотходов для производства биометана, который будет использоваться в качестве топлива для серверов Bloom Energy.Проект окажет огромное влияние на окружающую среду, так как выбросы метана будут устранены, что очень важно, поскольку метан в 25 раз более эффективен в атмосфере, чем выбросы CO2.

«Мы рады внедрить технологию Bloom Energy в нашу экологически чистую энергетическую экосистему в то время, когда промышленный сектор Индии продолжает расти», — сказал Шьям Васантрао Раут, председатель и управляющий директор EnergyPower. «После демонстрации мы планируем развернуть решение в большинстве штатов Индии.

Bloom Energy планирует установить и эксплуатировать серверы Bloom Energy мощностью 4 МВт на заводе в Ширале, штат Махараштра, в первой половине 2020 года.

«Растущая экономика Индии сейчас как никогда нуждается в надежной возобновляемой энергии», — сказал К. Р. Шридхар, основатель, председатель и главный исполнительный директор Bloom Energy. «Это сотрудничество не только производит возобновляемую энергию из биоотходов, но и обеспечивает ее эффективное использование там, где это необходимо».

Твердооксидный топливный элемент Bloom Energy, разработанный в Силиконовой долине, является самым эффективным в мире устройством для выработки электроэнергии.Энергетические серверы Bloom могут использовать природный газ, биогаз или водород в качестве топлива и производить электроэнергию без сгорания с помощью электрохимического процесса, практически не образующего смога. Используя биогаз в качестве топлива, серверы Bloom Energy производят электроэнергию с нулевым выбросом углерода на месте, что позволяет легко развертывать их по всему миру, не полагаясь на традиционную сеть. Серверы Bloom Energy будут производиться и поставляться с завода в Ньюарке, штат Делавэр.

EnergyPower — это компания, занимающаяся технологиями с нулевым выбросом углерода и чистыми выбросами, которая сочетает в себе множество экологически чистых источников энергии, включая солнечную, тепловую, ветровую, отработанное тепло и гидроэлектроэнергию, чтобы максимизировать общее использование и эффективность производства электроэнергии в Индии.Передовая революционная технология EnergyPower, разработанная в сотрудничестве с iAssure International Technologies Pvt. Ltd, Пуна, находится на рассмотрении патента.

«Технологическое партнерство между Bloom Energy и EnergyPower дает нам уникальную возможность обеспечивать экологически чистой энергией местные сообщества и предприятия, — сказал Венкат Венкатараман, технический директор Bloom Energy. «Мы видим большие возможности в сочетании биогазовой технологии и наших топливных элементов в Индии».

Bloom Energy India насчитывает более 250 сотрудников в Мумбаи и Бангалоре.Компания развернула проект мощностью 3,5 МВт, интегрированный с интеллектуальной и экологичной конструкцией здания Intel, обеспечивающий сокращение выбросов углекислого газа, более высокое качество электроэнергии и надежное решение для электроснабжения кампуса. Хотя система помогла повысить надежность энергоснабжения, она также помогла сократить выбросы углерода не менее чем на 65% по сравнению с национальными стандартами электросетей Индии. Компания также недавно объявила о первом в своем роде комплексе коммерческой недвижимости в Бангалоре — Whitefield Tower, который будет питаться от чистой надежной электроэнергии, вырабатываемой на месте с использованием природного газа.

 

 

Является ли биогаз «зеленым» источником энергии? | Сообщения в блоге

В последние годы биогаз приобрел популярность как «более экологичное» топливо. Это метан, образующийся при анаэробном сбраживании органических веществ, например, на свалках или в «варочных котлах», которые перерабатывают навоз животных или пищевые отходы, которые затем можно использовать для замены обычного природного газа. Но действительно ли это решение для возобновляемых источников энергии? Что ж, возможно, вы не удивитесь, услышав: это сложно.

По сравнению с первичным природным газом, полученным путем бурения земли, биогаз явно является более экологичным вариантом.Около 80% природного газа в Соединенных Штатах добывается путем гидроразрыва пласта — процесса, при котором вода, химикаты и песок погружаются глубоко в землю для разрушения горных пород. Процесс фрекинга может нанести значительный ущерб экосистемам и ландшафтам. Свалки и биореакторы производят аналогичное топливо без ущерба для окружающей среды в результате процесса гидроразрыва пласта, используя материал, который уже существует и в противном случае пошел бы в отходы.

И есть дополнительные преимущества биогаза. Удаление обильных запасов навоза и пищевых отходов из окружающей среды предотвращает загрязнение азотом и его сток в водные ресурсы.Биогаз также помогает уменьшить выбросы метана, которые в противном случае улетучивались бы со свалок или отстойников для навоза. Использование этого метана в качестве топлива значительно снижает его воздействие на климат, превращая его в CO2, который в 34 раза менее опасен, чем парниковый газ.

При правильной обработке биогаз может быть улучшен, чтобы заменить добытый природный газ для использования в качестве топлива для производства электроэнергии, наземного транспорта, коммерческих и жилых зданий. Но в целом мы можем и должны полагаться на источники с нулевым выбросом углерода, такие как ветер и солнце, для выработки электроэнергии, а затем электрифицировать как можно больше конечных пользователей (например, наземный транспорт и здания).

В то же время многие важные промышленные процессы, в которых производятся товары, которые нам нужны — от потребительских товаров до продуктов питания, стали и цемента — требуют чрезвычайно высокой температуры, которую в настоящее время может обеспечить только газ. На самом деле, промышленные тепловые электростанции ответственны за около 11% выбросов в США — больше, чем сельскохозяйственный сектор, — и без решения этих проблем нет пути к 1,5 градусам Цельсия в будущем. Поскольку этот сектор, вероятно, потребует использования природного газа в ближайшие годы, биогаз может быть частью решения.

Но для этого необходимо резко увеличить количество биогаза, собираемого в США.

Renewable Thermal Collaborative (RTC) WWF существует частично для того, чтобы делать именно это. В настоящее время в RTC входит более дюжины ведущих коммерческих и промышленных покупателей и продавцов решений в области возобновляемых источников энергии, приверженных коллективным действиям по решению тепловой дилеммы. Вместе мы работаем над преодолением многочисленных технологических, рыночных и политических барьеров, которые не позволяют биогазу и другим технологиям быть конкурентоспособными по стоимости с ископаемыми видами топлива и доступными в любом масштабе.

Биогаз, также известный как возобновляемый природный газ, является «возобновляемым» в том смысле, что люди и животные будут продолжать производить отходы, но мы не хотим поощрять производство большего количества отходов с единственной целью производства большего количества биогаза. В конце концов, хотя улавливание и использование метана лучше, чем его выброс в атмосферу, сжигание газа все же оказывает воздействие на климат. Мы могли бы еще больше уменьшить это воздействие, улавливая и сохраняя CO2 от сжигания биогаза, но и здесь есть риски, так что это несовершенный ответ.

В конце концов, хотя сегодня биогаз является более устойчивым решением, чем традиционный природный газ, мы должны рассматривать его как важное переходное топливо на пути к полному обезуглероживанию нашего энергоснабжения.

Важные аспекты планирования биогазовых электростанций: пример Малатьи

https://doi.org/10.1016/j.csite.2021.101076Получить права и содержание

Резюме

Традиционное использование энергии вызывает различные экологические последствия глобального потепления. Кроме того, в результате возобновляемые источники энергии более выгодны, поскольку они практически не производят выбросов.Биогаз исторически считается побочным продуктом анаэробного (бескислородного) разложения сельскохозяйственных отходов. Одной из наиболее важных проблем биогазовых установок при производстве электроэнергии является экономичная и экологически безопасная утилизация огромных объемов дигестата. В этом исследовании был представлен обширный путь создания крупномасштабной биогазовой энергетической установки. При таком освещении завод по производству корпусов, построенный в Акчадаг-Малатья, был исследован с технико-экономической точки зрения.Фабрика была построена для производства тепла и электроэнергии, а также твердых и жидких удобрений. Произведенный биогаз и метан были соответственно зарегистрированы как 229,49 м 3 /ч и 139,08 м 3 /ч. Было определено, что выработка электроэнергии в количестве 5 256 000 кВтч в год из переработанного сырья была доступна при максимальной мощности 625 кВтч. Годовой и суточный отпуск тепловой энергии рассчитан как 6 482 400 кВтч и 640 кВтч соответственно. Твердые и жидкие удобрения были соответственно определены как 40 891.03 т/год и 5 152,74 т/год. По результатам общие инвестиционные затраты на произведенную электроэнергию для биогазовой электростанции были рассчитаны в размере 1451,53 €/кВтч. Срок окупаемости был рассчитан как 2,22 с чистой приведенной стоимостью 944 714,44 €. Выбросы CO 2 были сокращены на 14 105 тонн в год благодаря системе когенерации.

Ключевые слова

Ключевые слова

Анаэробное пищеварение

Биогазовая энергетика

Удажность метана

NPV

ЧП (комбинированное тепло и мощность)

Desulphurization

Рекомендуемая статьи со стажению (0)

© 2021 Авторы.Опубликовано Elsevier Ltd.

Рекомендованные статьи

Ссылки на статьи

Какой путь утилизации биогаза наиболее энергоэффективен: тепло, электричество или транспорт?

https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2017.08.068Получить права и содержание

Основные моменты

В документе разработан инструмент оценки для анализа путей использования биогаза.

Для единообразной оценки биогазовой системы использовалась методология ОЖЦ.

«Энергоэффективность в %» использовалась в качестве функциональной единицы для оценки.

49 путей превращения биогаза в энергию были оценены на основе их конечной полезной энергетической формы.

Эта структура помогает политикам в процессе принятия решений по использованию биогаза.

Abstract

Биогаз — это возобновляемый источник энергии, который можно использовать либо напрямую, либо различными путями (например,грамм. модернизация до биометана, использование в топливных элементах или преобразование в жидкое топливо) для производства тепла, электроэнергии или механической энергии для транспорта. Однако, хотя существуют различные варианты использования биогаза, в литературе имеется ограниченное руководство по выбору оптимального маршрута, а сравнение между исследованиями затруднено из-за использования различных аналитических структур. Цель этой статьи состояла в том, чтобы заполнить этот пробел в знаниях и разработать последовательную основу для анализа путей использования биогаза в энергию.В документе оценивались 49 маршрутов преобразования биогаза в энергию с использованием последовательного метода анализа жизненного цикла с упором на энергоэффективность в качестве выбранного критерия. Энергоэффективность варьировалась от 8% до 54% ​​для производства электроэнергии; 16% и 83% на тепло; 18% и 90% на электроэнергию и тепло; и 4% и 18% для транспорта. Прямое использование биогаза имеет самую высокую эффективность, но использование этого топлива, как правило, ограничивается площадками, расположенными рядом с установками анаэробного сбраживания, что ограничивает доступные рынки и области применения.Преимущество жидкого топлива заключается в универсальности, но результаты показывают неизменно низкую эффективность на всех маршрутах и ​​в любых областях применения. Энергоэффективность биометановых маршрутов хорошо конкурирует с биогазом и имеет то преимущество, что его легче транспортировать и использовать в самых разных областях. Результаты также сравнивались с ископаемыми видами топлива и обсуждались в контексте национальной политики. Результатом этого исследования стала разработка гибкой основы для сравнения энергоэффективности, которая может стать основой для дальнейших исследований по оптимизации устойчивости систем преобразования биогаза в энергию по целому ряду показателей.

5 Ключевые слова

Ключевые слова

Биогаз

Политика

Энергоэффективность

Биогазовое использование

Электричество

Электричество

Тепловая температура

Транспорт

Рекомендуемая статьи на Статьи (0)

Просмотреть полный текст

© 2017 Elsevier Ltd. Все права защищены.

Рекомендуемые статьи

Ссылки на статьи

Биогаз | ТЭЦ | Когенерация

Что такое биогаз?

Биогаз — это возобновляемый газ, который производится анаэробными микроорганизмами.Эти микробы питаются углеводами и жирами, производя метан и углекислый газ в качестве продуктов метаболизма. Этот газ может быть использован человеком в качестве источника устойчивой энергии.

Биогаз является возобновляемым топливом, поскольку он происходит из органического материала, созданного из атмосферного углерода растениями, выращенными в течение последних вегетационных периодов, и является частью краткосрочного углеродного цикла.

Преимущества анаэробного сбраживания и биогаза

  • Производство возобновляемой энергии путем комбинированного производства тепла и электроэнергии
  • Удаление проблемных отходов
  • Перенаправление отходов со свалки
  • Производство низкоуглеродистых удобрений
  • Предотвращение утечки свалочного газа и сокращение выбросов углерода

Образование биогаза

Производство биогаза также называют биометанированием.Газы, полученные биологическим путем, производятся как продукты метаболизма двух групп микроорганизмов, называемых бактериями и археями . Эти микроорганизмы питаются углеводами, жирами и белками, а затем в ходе сложной серии реакций, включая гидролиз, ацетогенез, ацидогенез и метаногенез, производят биогаз, состоящий в основном из двуокиси углерода и метана.

Анаэробное сбраживание / биогазовая установка 3D модель

 

Состав биогаза

Биогаз состоит в основном из метана (источник энергии в топливе) и двуокиси углерода.Он также может содержать небольшое количество азота или водорода. Загрязняющие вещества в биогазе могут включать серу или силоксаны, но это будет зависеть от исходного сырья варочного котла.

На относительное процентное содержание метана и диоксида углерода в биогазе влияют несколько факторов, в том числе:

  • Соотношение углеводов, белков и жиров в сырье
  • Коэффициент разбавления в метантенке (двуокись углерода может поглощаться водой)

Анаэробное сбраживание

Анаэробное сбраживание — это искусственный процесс использования анаэробной ферментации отходов и других биоразлагаемых материалов.Анаэробные микробы можно использовать для обработки проблемных отходов, производства удобрений, которые можно использовать для замены химических удобрений с высоким уровнем выбросов углерода. Это также процесс, который приводит к производству биогаза, который можно использовать для получения возобновляемой энергии с помощью систем когенерации биогаза.

Анаэробное сбраживание может происходить при мезофильных (35-45°C) или термофильных температурах (50-60°C). Оба типа пищеварения обычно требуют дополнительных источников тепла для достижения оптимальной температуры.Это тепло обычно вырабатывается биогазовой ТЭЦ, работающей на биогазе и производящей как электроэнергию, так и тепло для процесса.

Часто биогазовые установки, перерабатывающие отходы животного происхождения, также требуют обработки материала при высокой температуре для уничтожения любых болезнетворных бактерий в навозной жиже. Эти системы пастеризуют навозную жижу, как правило, при температуре 90°C в течение одного часа, чтобы уничтожить патогены и получить чистое высококачественное удобрение.

Биогазовые двигатели

Биогазовые двигатели

Jenbacher специально разработаны для работы на различных типах биогаза.Эти газовые двигатели связаны с генератором переменного тока для производства электроэнергии с высокой эффективностью. Высокоэффективное производство электроэнергии позволяет конечному пользователю максимизировать выход электроэнергии из биогаза и, следовательно, оптимизировать экономические показатели установки анаэробного сбраживания.

Электрическая мощность биогазового двигателя

Существует 4 «типа» газовых двигателей Jenbacher с различными уровнями выходной мощности и характеристиками электрического/теплового КПД.

Биогазовая ТЭЦ

Газы биологического происхождения могут использоваться в двигателях, работающих на биогазе, для выработки возобновляемой энергии посредством когенерации в виде электричества и тепла.Электроэнергию можно использовать для питания окружающего оборудования или экспортировать в национальную сеть.

Низкопотенциальное тепло из контуров охлаждения газового двигателя, как правило, доступное в виде горячей воды при температуре подачи/возврата 70/90°C. Для установок анаэробного сбраживания, использующих двигатель ТЭЦ, существует два основных типа тепла:

  • Высокопотенциальное тепло в виде выхлопных газов двигателя (обычно ~450°C)

Низкопотенциальное тепло обычно используется для нагрева резервуаров метантенка до оптимальной температуры для биологической системы.Мезофильные анаэробные метантенки обычно работают при температуре 35-40°C. Термофильные анаэробные метантенки обычно работают при более высокой температуре от 49 до 60°C и, следовательно, требуют более высокого нагрева.

Подробнее об эффективности биогазовой ТЭЦ можно узнать здесь.

Высокотемпературное тепло выхлопных газов может быть использовано непосредственно в сушилке или котле-утилизаторе. В качестве альтернативы он может быть преобразован в горячую воду с помощью кожухотрубного теплообменника выхлопных газов, чтобы дополнить тепло от систем охлаждения двигателя.

Котлы-утилизаторы обычно производят пар под давлением 8-15 бар. Осушители могут быть полезны для снижения содержания влаги в дигестате, что поможет снизить транспортные расходы.

В случае, если местное законодательство требует уничтожения патогенов в дигестате (например, Европейские правила по побочным продуктам животного происхождения), может потребоваться термическая обработка отходов путем пастеризации или стерилизации. Здесь избыточное тепло от газового двигателя может быть использовано в установке пастеризации.

Тепло от двигателя ТЭЦ также можно использовать для привода абсорбционного чиллера в качестве источника охлаждения, превращая систему в тригенерационную установку.

Минимальный расход

Минимальный расход газа для работы самого маленького биогазового двигателя Jenbacher при полной нагрузке (J208 @249 кВт e ) составляет 127 Нм 3 /час при 50% метана.

Приложения

Различные отрасли, использующие технологию анаэробного сбраживания, имеют разные характеристики.

Экономическое обоснование сектора биогазовых технологий

Различные секторы биогаза имеют разные характеристики экономического обоснования. Они приведены в таблице ниже.

Потенциальные загрязнители

Газы, полученные биологическим путем, могут содержать загрязнители или примеси, включая воду, сероводород и силоксаны. Пожалуйста, обсудите ваши требования к качеству газа с вашим местным офисом Clarke Energy. Мы предоставляем конкретные рекомендации по качеству топливного газа в документах с техническими инструкциями.

Вода

Биологические газы содержат водяной пар из-за природы сырья, из которого производится газ. Количество воды связано с температурой биологического газа и методом производства. Выше определенных пределов содержание влаги в биогазе становится проблемой сгорания для газовых двигателей.

Вода может быть удалена из газа с помощью:

Сероводород

Сероводород (H 2 S) получается как побочный продукт процесса анаэробного сбраживания сырья с высоким содержанием серы, такого как аминокислоты и белки.При сгорании в газовом двигателе сероводород может конденсироваться с водой с образованием серной кислоты. Серная кислота вызывает коррозию элементов газовых двигателей, поэтому ее использование должно быть ограничено, чтобы предотвратить неблагоприятное воздействие на двигатель ТЭЦ.

Процессы удаления сероводорода включают

  • Фильтры с активированным углем
  • Низкоуровневое дозирование кислорода в головное пространство метантенка (обычно <1%)
  • Внешние биологические скрубберы
  • Дозирование хлорида железа в автоклав

Силоксаны

В некоторых случаях биогаз содержит силоксаны.Силоксаны образуются в результате анаэробного разложения материалов, обычно встречающихся в мылах и моющих средствах. В процессе сгорания газа, содержащего силоксаны, высвобождается кремний, который может соединяться со свободным кислородом или различными другими элементами в газе сгорания. Образуются отложения, содержащие в основном кремнезем (SiO 2 ) или силикаты (Si x O y ). Эти белые минеральные отложения накапливаются и должны быть удалены химическими или механическими средствами.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.