Uszlachetnianie biogazu do jakości gazu

Uszlachetnianie
biogazu
do jakości
gazu ziemnego
POLEKO 2009
26 listopada 2009
Małgorzata Lechwacka
Primum Polska Sp. z o.o.
Primum Polska – usługi doradcze z przyszłością
Spis treści
• Sposoby wykorzystywanie biogazu
• Wymagania dotyczące biometanu
• Przegląd technologii uszlachetniania biogazu
• Uszlachetnianie biogazu – stan na świecie
• Koszty uszlachetniania biogazu (na przykładzie)
Wykorzystywanie biogazu
Uszlachetnianie i wtłaczanie biogazu do sieci gazu
ziemnego umoŜliwia jego wykorzystanie w miejscu
zapotrzebowania na energię elektryczną, ciepło czy
paliwo
Biogaz a gaz ziemny
Składnik
Biogaz
Biometan
Gaz ziemny
Metan
45 - 70%
94 - 99,9%
93 - 98%
Dwutlenek
węgla
25 - 40%
0,1 - 4%
1%
Azot
< 3%
< 3%
1%
Tlen
< 2%
< 1%
-
Wodór
Ślady
Ślady
-
< 10 ppm
< 10 ppm
-
Ślady
Ślady
-
Etan
-
-
< 3%
Propan
-
-
< 2%
Siloksan
Ślady
-
-
Siarkowodór
Amoniak
NiŜsza wartość kaloryczna i inny skład!
Wymagania techniczne
• biogaz i gaz ziemny to alkany
• po uszlachetnianiu, wartość kaloryczna, gęstość oraz liczba
Wobbego są zbliŜone do wartości gazu ziemnego
• po wtłoczeniu do sieci biogaz to dodatkowe źródło gazu
• parametry gazu w palniku (np. prędkość płomienia, punkt
zapłonu) - identyczne jak przy spalania gazu ziemnego!
• niezbędna dezodoryzacja
• ciśnienie gazu na wylocie (6-10 bar, w zaleŜności od metody)
musi być dostosowane do ciśnienia w sieci gazowej
Cele uszlachetniania
Eliminacja:
• cząsteczek i kropelek substancji dodatkowych
• dwutlenku węgla (CO2)
• siarkowodoru (H2S)
• amoniaku (NH3)
• wody (H2O)
• tlenu i azotu (O2 i N2) (powietrze)
Uszlachetnianie biogazu
Technologia
Efekt
Adsorpcja CO2 pod
ciśnieniem na węglu
aktywnym
Rozpuszczenie CO2 w
Płuczka wodna
wodzie pod wysokim
(Water scrubbing)
ciśnieniem
Wymywanie Selexol-®, Rozpuszczenie CO2 w
Rectisol-®, Purisol®
rozpuszczalniku pod
(metody ciśnieniowe)
wysokim ciśnieniem
Płuczka aminowa
Chemiczna reakcja
(metoda
CO2 z MEA
bezciśnieniowa)
(monoetanoloamina)
RóŜna prędkość
Separacja
permeacji molekuł
membranowa
gazowych
Warunki agregacji w
Separacja kriogeniczna zaleŜności od
temperatury
Adsorpcja ciśnieniowa
(PSA)
Zawartość CH4
po procesie
Straty metanu
> 96 %
2 – 4 (-8) %
> 96 %
1-3%
> 96 %
ok. 2 %
> 99 %
< 0,1%
> 95 %
ok. 2 %
> 99 %
PSA–adsorpcja ciśnieniowa
Źródło: energy-21.de
Przykłady PSA
CarboTech Engineering GmbH
Instalacja 2x350 Nm3/h
Instalacja 350 Nm3/h
Helsingborg, Szwecja
Biogaz do wtłaczania: Szwajcaria
Płuczka wodna
Źródło: energy-21.de
Przykłady płuczek
Jameln, Niemcy od czerwca 2006
Ronnenberg, Niemcy od wiosny 2008; 2,4 milion m³/a;
Goeteborg Energi, Szwecja, od 2008
HAASE
Energietechnik AG
Separacja membranowa
Źródło: energy-21.de
Transport gazu i wtłaczanie
• rurociągi biogazu do punktu włączenia się w sieć gazu
• udowodniona jakość gazu (chromatografia gazowa)
• kalibrowane urządzenia kondycjonujące
• dezodoryzacja
• dostosowanie ciśnienia
• podłączenie do sieci gazu ziemnego
Stan technologii
• ok. 90 instalacji w Europie, łącznie ok. 57000 Nm3/h biogazu
Źródło: ISET 2008
Technologie w Europie
Absorpcja
fiz./chem
16
Separacja
membranowa
4
Separacja
kriogeniczna
1
PSA
33
Płuczka wodna 32
Źródło: ISET 2008
Koszty
• Koszty inwestycyjne
•ok. 0,5 - 0,8 mln Euro (250 Nm3/h biogazu)
•ok. 1,2 - 1,5 mln Euro (1000 Nm3/h biogazu)
• Koszty eksploatacyjne
•ok. 13 – 17 Euro/MWh (250 Nm3/h biogazu)
•ok. 7 – 13 Euro/MWh (1000 Nm3/h biogazu)
Źródło: ISET 2008
Koszty
Przykład: płuczka wodna (war. niemieckie)
Instalacja
50 m³/h
Instalacja
250 m³/h
Instalacja
500 m³/h
Koszty inwestycyjne
700 000
860 000
940 000
Stałe koszty
inwestycyjne/a
73 000
90 000
97 000
Roczne koszty
eksploatacyjne
32 000
40 000
44 000
Roczne koszty zuŜycia
25 000
66 000
133 000
Suma kosztów
rocznych [€/a]
130 000
196 000
274 000
Koszty [€]
Płuczka wodna
Koszty uszlachetniania
Dziękuję za uwagę
Małgorzata Lechwacka
Konsultant ds. Bioenergii
Primum Polska Sp. z o.o.
ul. Garbary 56, 61-758 Poznań,
T: +48 (0) 61 858 28 17
E: [email protected]
www.primum-polska.pl