Förnybar naturgas - Renewable natural gas

Förnybar naturgas (RNG) , även känd som hållbar naturgas (SNG) eller biometan , är en biogas som har uppgraderats till en kvalitet som liknar fossil naturgas och har en metankoncentration på 90% eller högre. Genom att uppgradera kvaliteten på metanbaserad biogas till naturgas blir det möjligt att distribuera gasen till kunder via det befintliga gasnätet i befintliga apparater. Förnybar naturgas är en delmängd av syntetisk naturgas eller substituerad naturgas (SNG).

Det finns flera sätt att metanisera koldioxid/ monoxid och väte, inklusive biometanisering , sabatierprocessen och en ny elektrokemisk process som banbrytande i USA för närvarande genomgår prövningar.

Fördelar

Förnybar naturgas kan produceras och distribueras via det befintliga gasnätet , vilket gör det till ett attraktivt sätt att förse befintliga lokaler med förnybar värme och förnybar gasenergi, samtidigt som det inte kräver några extra kapitalutgifter för kunden. Det befintliga gasnätet möjliggör också distribution av gasenergi över stora avstånd till en minimal energikostnad. Befintliga nätverk skulle göra det möjligt att hämta biogas från avlägsna marknader som är rika på billig biomassa (Ryssland eller Skandinavien till exempel). Förnybar naturgas kan också omvandlas till flytande naturgas (LNG) för direkt användning som bränsle i transportsektorn.

Det brittiska National Grid tror att minst 15% av all förbrukad gas kan tillverkas av material som avlopp , matavfall som mat som slängs av stormarknader och restauranger och organiskt avfall som skapats av företag som bryggerier. I USA fastställde en analys som genomfördes 2011 av Gasteknologiinstitutet att förnybar gas från biomassa, inklusive jordbruksavfall, har potential att lägga upp till 2,5 kvadrillion Btu årligen, vilket är tillräckligt för att tillgodose naturgasbehovet för 50% av amerikanska hem .

I kombination med kraft-till-gas , där koldioxid och kolmonoxidfraktion av biogas omvandlas till metan med hjälp av elektrolyserat väte , fördubblas den förnybara gaspotentialen för rå biogas ungefär.

Produktion

En biomassa till RNG -effektivitet på 70% kan uppnås under produktionsprocessen. Kostnaderna minimeras genom att maximera produktionsskalan och genom att placera en anaerob nedbrytningsanläggning bredvid transportförbindelser (t.ex. en hamn eller flod) för den valda biomassakällan. Den befintliga gaslagringsinfrastrukturen skulle göra det möjligt för anläggningen att fortsätta att tillverka gas med full utnyttjandegrad även under perioder med svag efterfrågan, vilket hjälper till att minimera tillverkningskapitalkostnaderna per producerad gasenhet.

Förnybar gas kan produceras genom tre huvudprocesser:

  • Anaerob nedbrytning av organiskt (normalt fuktigt) material, annars känt som biometanering
  • Produktion genom Sabatier -reaktionen . Med Sabatier -reaktionen måste gasen från primärproduktion uppgraderas med ett andra steg för att producera gas som är lämplig för injektion i gasnätet.
  • Termisk förgasning av organiskt (normalt torrt) material

Kommersiell utveckling

BioSNG

Göteborg Energi öppnade den första demonstrationsanläggningen för storskalig produktion av bio-SNG genom förgasning av skogsrester i Göteborg , Sverige inom GoBiGas- projektet. Anläggningen hade kapacitet att producera 20 megawatt bioSNG-värde från cirka 30 MW-värde biomassa, med sikte på en konverteringseffektivitet på 65%. Från december 2014 var bioSNG -anläggningen fullt operativ och levererade gas till det svenska naturgasnätet och nådde kvalitetskraven med en metanhalt på över 95%. Anläggningen stängdes permanent på grund av ekonomiska problem i april 2018. Göteborg Energi hade investerat 175 miljoner euro i anläggningen och intensiva försök under ett år att sälja anläggningen till nya investerare hade misslyckats.

Det kan noteras att anläggningen var en teknisk framgång, och utfördes som avsett. Naturgas är dock till ett mycket lågt pris med tanke på marknadsförhållandena globalt. Anläggningen förväntas återuppstå runt 2030 när de ekonomiska förhållandena kan vara gynnsammare, med möjlighet till ett högre kolpris.

SNG är särskilt intressant i länder med omfattande naturgasdistributionsnät. Huvudfördelar med SNG inkluderar kompatibilitet med befintlig naturgasinfrastruktur, högre effektivitet som Fisher-Tropsch driver produktionen och mindre produktionsskala än andra andra generationens biobränsleproduktionssystem. Energiforskningscentret i Nederländerna har bedrivit omfattande forskning om storskalig SNG-produktion från träbiomassa, baserat på import av råvaror från utlandet.

Förnybara naturgasanläggningar baserade på trä kan kategoriseras i två huvudkategorier, en är allotermisk, som har den energi som tillhandahålls av en källa utanför förgasaren. Ett exempel är de tvåkammade fluidiserade bäddförgasarna som består av separata förbrännings- och förgasningskammare. Autotermiska system genererar värmen i förgasaren, men kräver användning av rent syre för att undvika kväveutspädning.

I Storbritannien fann NNFCC att alla brittiska bioSNG -anläggningar som byggdes år 2020 med stor sannolikhet skulle använda 'rena träiga råvaror' och att det finns flera regioner med god tillgänglighet för den källan.

Uppgraderad biogas

I Storbritannien växer användning av anaerob nedbrytning som ett sätt att producera förnybar biogas , med nästan 90 biometaninjektionsställen byggda över hela landet. Ecotricity tillkännagav planer på att leverera grön gas till brittiska konsumenter via det nationella nätet. Centrica meddelade också att man skulle börja injicera gas, tillverkad av avloppsvatten, i gasnätet. I Kanada injicerar FortisBC, en gasleverantör i British Columbia, förnybart skapad naturgas i sitt befintliga gasdistributionssystem.

Hållbar syntetisk naturgas

Hållbar SNG produceras genom högtemperatur-syreblåst slagg-samgasning vid 70 till 75 bar tryck av biomassa eller rester. Fördelen med ett brett utbud av råvaror är att mycket större mängder förnybar SNG kan produceras jämfört med biogas, med färre begränsningar i leveranskedjan. Ett brett utbud av bränslen med ett totalt biogent kolinnehåll på 50 till 55% är tekniskt och ekonomiskt lönsamt. Väte tillsätts till bränsleblandningen under förgasningsprocessen, och koldioxid avlägsnas genom att fångas upp från reningsgasens "slipström" -syntgasrening och katalytiska metanationssteg.

Storskalig hållbar SNG kommer att göra det möjligt för de brittiska gas- och elnäten att väsentligen avkarboniseras parallellt vid källan, samtidigt som det befintliga operativa och ekonomiska förhållandet mellan gas- och elnäten bibehålls. Kolavskiljning och -sekvestrering kan läggas till med liten extra kostnad, och därigenom gradvis uppnå en djupare avkolning av de befintliga gas- och elnäten till låg kostnad och operativ risk. Kostnads ​​-nytta -studier indikerar att storskalig 50% biogen kolhalt hållbar SNG kan injiceras i högtrycksgasöverföringsnätet till en kostnad av cirka 65p/term. Till denna kostnad är det möjligt att omprocessera fossil naturgas, som används som energitillförsel till förgasningsprocessen, till 5 till 10 gånger större mängd hållbart SNG. Storskalig hållbar SNG, i kombination med fortsatt naturgasproduktion från brittisk kontinentalsockel och okonventionell gas , kommer möjligen att möjliggöra avkoppling av kostnaden för brittisk toppelektricitet från internationella oljebetecknade "ta eller betala" gasleveransavtal.

Ansökningar:

Miljöproblem

Biogas skapar liknande miljöföroreningar som vanligt naturgasbränsle, till exempel kolmonoxid, svaveldioxid , kväveoxid , vätesulfid och partiklar . All oförbränd gas som rymmer innehåller metan, en långlivad växthusgas . Den viktigaste skillnaden från fossil naturgas är att den ofta anses vara helt eller helt koldioxidneutral , eftersom koldioxiden i biomassan förnyas naturligt i varje generation av växter, snarare än att släppas ut från fossila lager och öka atmosfärisk koldioxid .

Se även

Referenser

externa länkar