พลังงานไบโอแก๊ส ได้รับความนิยมเป็นแหล่งพลังงานที่สามารถปรับปรุงได้

ลองจินตนาการถึงโลก ที่มีอาหารที่ถูกทิ้งทิ้งทุกวัน ยากจากปลูกและปุ๋ยสัตว์ ไม่เป็นภาระต่อสิ่งแวดล้อมอีกต่อไป แต่เป็นแหล่งพลังงานสีเขียวต่อเนื่องการผลิตไฟฟ้าจากไบโอแก๊ส ทําให้เกิดการผสมผสาน, เปลี่ยน "ขยะ" เป็น "ทรัพย์"" 1 เมตรคิวบิกของไบโอแก๊สสามารถผลิตไฟฟ้าประมาณ 2 กิโลวัตต์ / ชั่วโมง.75 ล้านกิโลวัตต์ต่อปี โดยที่สหรัฐอเมริกาผลิตขยะอินทรีย์มากกว่า 70 ล้านตันต่อปี พลังงานไฟฟ้าจากน้ํามันชีวไกสต์มีศักยภาพที่ยังไม่ได้ถูกใช้อย่างมากมาย บทความนี้จะศึกษาหลักการเทคโนโลย, การใช้งานและความเป็นไปได้ทางเศรษฐกิจของทางแก้ไขพลังงานที่ยั่งยืนนี้

บิโอก๊าซและศักยภาพพลังงานของมัน จากขยะอินทรีย์สู่พลังงานสะอาด

ใจกลางของการผลิตไฟฟ้าจากไบโอแก๊ส คือการใช้ไบโอแก๊สอย่างมีประสิทธิภาพน้ํามันที่เกิดจากแหล่งพลังงานที่สามารถปรับปรุงใหม่ได้ ผลิตขึ้นเมื่อแบคทีเรียแยกสารอินทรีย์ในสภาพแวดล้อมที่ไม่มีออกซิเจน ผ่านการย่อยสลายแบบไม่อากาศ.

การกําหนดและกระบวนการผลิต

บิโอก๊าซประกอบด้วยเมธาน (50-70%), คาร์บอนไดออกไซด์ (30-40%) และก๊าซรอย การผลิตของมันมี 4 ขั้นตอนทางชีวเคมี: ไฮโดรลิส, แอซิดอเจนเนส, แอซิตอเจนเนส และเมธาโนเจนเนสกระบวนการนี้สะท้อนการสลายตัวตามธรรมชาติในทุ่งป่า, ที่เก็บขยะ และทะเลสาบ มีความหนาแน่นของพลังงาน ~ 2 กิโลกาซูลต่อตันของขยะ

สินค้าแพร่หลักและผลิตเมธาน

ระบบไบโอแก๊สเจริญรุ่งเรืองด้วยวัสดุแท้ที่หลากหลาย:

• หมากสัตว์:หมู/วัวหมักผลิต 15-25 m3 บีโอแก๊ส/ตัน; หมูหมักหมักผลิต 30-100 m3 /ตัน
• ขยะอาหาร:ละลายได้อย่างสูง เหมาะสําหรับการเผาผลาญกับวัสดุอื่นๆ
• หนอนปลูก:การปลูกข้าวโพดผลิตไบโอแก๊ส 200-220 m3 / ตัน
• น้ําเสีย:ไม่ถูกใช้อย่างเพียงพอ ถึงแม้ว่าจะมีอยู่ทั่วไปในโรงงานระบายน้ํา

การเผาผลาญขยะหลายประเภทเพิ่มการผลิตเมธาน การศึกษาแสดงให้เห็นว่าการเผาผลาญแบบสอดคล้องผลิตเมธาน 249 ลิตร/กิโลกรัม เมื่อเทียบกับ 171 ลิตร/กิโลกรัมจากระบบที่มีพื้นฐานเดียว

บทบาทสําคัญของสารเมธาน

ค่าพลังงานของไบโอแก๊สเกี่ยวข้องตรงกับปริมาณเมธาน (36 MJ / m3 เมธานบริสุทธิ์) ในปริมาณ 65% ของเมธาน ไบโอแก๊สให้ ~ 23.4 MJ / m3 ระดับเมธานที่สูงขึ้นเพิ่มผลิตและประสิทธิภาพของเครื่องกําเนิด.การทําความสะอาดสามารถปรับปรุงไบโอแก๊สให้เป็นเมธาน (ไบโอเมธาน) 96-98% เหมาะสําหรับการฉีดในเครือไฟฟ้าหรือลดการปล่อยก๊าซ

จากไบโอแก๊สเป็นไฟฟ้า เทคโนโลยีการแปลง

อุปกรณ์พิเศษเปลี่ยนไบโอแก๊สเป็นไฟฟ้า โดยใช้กระบวนการที่ควบคุมได้

ขั้นตอนของการแปลง

1. การสะสมไบโอแก๊สในถังเก็บเก็บ เพื่อปรับปรุงความสับสนในการผลิต
2. การทําความสะอาดเพื่อกําจัดสารปนเปื้อนที่รุนแรง (เช่น H2S, siloxanes)
3. การเผาไหม้ในเครื่องยนต์เพื่อขับเคลื่อนเครื่องกําเนิดไฟ
4. การฟื้นฟูความร้อนเพื่อบรรลุประสิทธิภาพระบบทั้งหมด 90%

เทคโนโลยีเครื่องจักร

• เครื่องยนต์จุดไฟด้วยสปาร์ค (Otto cycle)สาธารณะมากที่สุด, ปรับปรุงให้ดีที่สุดสําหรับคุณสมบัติของไบโอแก๊ส
• เครื่องยนต์ไดเซลสองเชื้อเพลิงต้องการน้ํามันดีเซลนักทดลอง 2% สําหรับการจุดไฟ
• อุปกรณ์อัดน้ํามัน:ดีสําหรับการใช้งานที่มีการปล่อยก๊าซน้อย

การวัดผลงาน

เครื่องกําเนิดไฟฟ้าที่ทันสมัยสามารถประหยัดไฟฟ้าได้ 37-43.5% การควบคุมอุณหภูมิเป็นสิ่งสําคัญ หน่วยรับประทานไฟฟ้าทํางานได้ดีที่สุดในช่วงเมโซฟิลิค (35-40 °C) หรือเทอร์โมฟิลิค (49-60 °C)ความต้องการของวัตถุดิบแตกต่างกันจาก 3.37 ถึง 4.7 ตันต่อเมกะวัตต์ (MW) โดยความจุของโลกจะถึง ~ 18 GW

กลยุทธ์การปรับปรุง

การบริหารก๊าซอย่างแม่นยํา ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพ

ความต้องการคุณภาพก๊าซ

เครื่องยนต์ต้องการ H2S ต่ํากว่า 500 ppm (ความต้องการเชื้อเพลิงของยานยนต์ < 10 ppm) เนื้อหาเมธานที่คงที่และความแห้งรักษาประสิทธิภาพ

วิธี การ ทํา ให้ บริสุทธิ์

• การล้างด้วยสารเคมี:สารละลายอัลเคลลีนกําจัดสารผสมซัลเฟอร์
• การลดน้ําผึ้งทางชีววิทยา:แบคทีเรียเปลี่ยน H2S เป็นซัลฟูร์
• การล้างความชื้น:การทําความเย็น 5-7°C ช่วยล้างความชื้น 90% เพิ่มประสิทธิภาพ 5%

การจัดการความร้อน

การเพิ่มอุณหภูมิ 5 องศาเซลเซียสสามารถเพิ่มผลิตไบโอก๊าซเป็นสองเท่า เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบท่อบิดสามารถช่วยปรับปรุงการถ่ายส่งความร้อนได้ถึง 1.4 เท่า เมื่อเทียบกับการออกแบบแบบมาตรฐาน

ปริมาตรสําคัญในการติดตาม

• คอนเซ็นทรัลเมธาน (%)
• ประสิทธิภาพการแปลง (kWh/m3)
• การลดปริมาณของสารแข็งทั้งหมด/ความลุกล้า
• ความต้องการออกซิเจนทางเคมี

การใช้งานและเศรษฐกิจ

ระบบไบโอแก๊สขนาดจากฟาร์มไปยังอํานวยการอุตสาหกรรม

ระบบขนาดเล็ก VS ระบบขนาดใหญ่

เครื่องย่อยขนาดฟาร์ม (50-250 kW) เหมาะสําหรับการใช้ในสถานที่, ในขณะที่โรงงานอุตสาหกรรม (> 1 MW) ได้รับประโยชน์จากประหยัดขนาด ระบบขนาดเล็ก (10-100 kW) ยังคงเป็นไปได้ด้วยค่าขนส่งวัตถุดิบที่ต่ํา

การพิจารณาทางการเงิน

ค่าทุนในระยะระหว่าง 400-1500 ดอลลาร์ต่อตันน้ําอุ่นที่ผ่านการแปรรูป ระยะเวลาการชําระเงินกลับคืนที่จริงจริงมีระยะเวลา 6-9 ปี ซึ่งได้รับอิทธิพลจาก:

• ความพร้อมของวัตถุดิบ
• ใกล้จุดฉีดแก๊ส
• รายได้ (การขายไฟฟ้า ค่าจ้าง, ปุ๋ยไดจีสเตท)

ประโยชน์ต่อสิ่งแวดล้อมและระบบไฟฟ้า

• ลดการปล่อยก๊าซเมธาน เท่ากับการถอดรถ 800,000-11 ล้านคันต่อปี
• สร้างงานถาวร 45,000 ถ้าอเมริกาขยายพื้นฐาน
• จําหน่ายพลังงานเบสโหลดที่ไม่เกี่ยวข้องกับสภาพอากาศ

สรุป

การผลิตไฟฟ้าจากไบโอก๊าซตอบสนองการจัดการขยะและการผลิตพลังงานที่สามารถปรับปรุงได้พร้อมกัน70 ล้านตันของขยะอินทรีย์ต่อปี เป็นศักยภาพที่ยังไม่ถูกใช้อย่างสําคัญระบบที่ทันสมัยมีประสิทธิภาพไฟฟ้า 37-43.5% (90% กับการผลิตพลังงานประกอบด้วยไฟฟ้า) ซึ่งพิสูจน์ถึงความเป็นไปได้ทางเทคนิคและทางเศรษฐกิจของพวกเขาเมื่อถูกปรับปรุงอย่างเหมาะสมระบบเหล่านี้นําเสนอความมั่นคงด้านพลังงานและประโยชน์ต่อสิ่งแวดล้อมที่สําคัญ.