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:
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
เทคโนโลยีเครื่องจักร
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
การจัดการความร้อน
การเพิ่มอุณหภูมิ 5 องศาเซลเซียสสามารถเพิ่มผลิตไบโอก๊าซเป็นสองเท่า เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบท่อบิดสามารถช่วยปรับปรุงการถ่ายส่งความร้อนได้ถึง 1.4 เท่า เมื่อเทียบกับการออกแบบแบบมาตรฐาน
ปริมาตรสําคัญในการติดตาม
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:
ประโยชน์ต่อสิ่งแวดล้อมและระบบไฟฟ้า
สรุป
การผลิตไฟฟ้าจากไบโอก๊าซตอบสนองการจัดการขยะและการผลิตพลังงานที่สามารถปรับปรุงได้พร้อมกัน70 ล้านตันของขยะอินทรีย์ต่อปี เป็นศักยภาพที่ยังไม่ถูกใช้อย่างสําคัญระบบที่ทันสมัยมีประสิทธิภาพไฟฟ้า 37-43.5% (90% กับการผลิตพลังงานประกอบด้วยไฟฟ้า) ซึ่งพิสูจน์ถึงความเป็นไปได้ทางเทคนิคและทางเศรษฐกิจของพวกเขาเมื่อถูกปรับปรุงอย่างเหมาะสมระบบเหล่านี้นําเสนอความมั่นคงด้านพลังงานและประโยชน์ต่อสิ่งแวดล้อมที่สําคัญ.
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:
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
เทคโนโลยีเครื่องจักร
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
การจัดการความร้อน
การเพิ่มอุณหภูมิ 5 องศาเซลเซียสสามารถเพิ่มผลิตไบโอก๊าซเป็นสองเท่า เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบท่อบิดสามารถช่วยปรับปรุงการถ่ายส่งความร้อนได้ถึง 1.4 เท่า เมื่อเทียบกับการออกแบบแบบมาตรฐาน
ปริมาตรสําคัญในการติดตาม
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:
ประโยชน์ต่อสิ่งแวดล้อมและระบบไฟฟ้า
สรุป
การผลิตไฟฟ้าจากไบโอก๊าซตอบสนองการจัดการขยะและการผลิตพลังงานที่สามารถปรับปรุงได้พร้อมกัน70 ล้านตันของขยะอินทรีย์ต่อปี เป็นศักยภาพที่ยังไม่ถูกใช้อย่างสําคัญระบบที่ทันสมัยมีประสิทธิภาพไฟฟ้า 37-43.5% (90% กับการผลิตพลังงานประกอบด้วยไฟฟ้า) ซึ่งพิสูจน์ถึงความเป็นไปได้ทางเทคนิคและทางเศรษฐกิจของพวกเขาเมื่อถูกปรับปรุงอย่างเหมาะสมระบบเหล่านี้นําเสนอความมั่นคงด้านพลังงานและประโยชน์ต่อสิ่งแวดล้อมที่สําคัญ.