BIOMETAN A BIO.CNG ÚPRAVA BIOPLYNU DO KVALITY ZEMNÍHO PLYNU Ing. Václav Holovčák Bonett Gas Investment, a.s. Místopředseda představenstva
PROČ BIOMETAN A UPGRADING? V současnosti se bioplyn využívá v kogeneračních jednotkách (KJ) v místě výroby bioplynu (tzv. on-site).
Výsledkem činnosti je prodej elektrické energie a tepla do sítě či zákazníkovi. Slabinou tohoto systému je lokalizace většiny BPS, které se nachází daleko od větších obcí či měst a nemají využití pro odpadní teplo z KJ. U těch, které mají možnost teplo dodávat, problém nastává v letních měsících, kdy se netopí. Dalším limitujícím lokálním faktorem může být v dnešní „fotovoltaické“ době i problém s povolením připojení do elektrické sítě v místě bioplynové stanice. V případě existence uvedených limitujících faktorů v místě BPS je možné využít alternativní energeticky zajímavé technologie pro úpravu bioplynu na kvalitu zemního plynu, a pro následné dislokované využití upraveného bioplynu (biometanu).
VYUŽITÍ BIOMETANU Tato skutečnost by mohla zajímat provozovatele BPS z hlediska ekologického, energetického i ekonomického.
Vyčištěním bioplynu na kvalitu zemního plynu (biometan) a jeho přepravou k dislokované kogenerační jednotce s dostatečnou kapacitní možností prodeje elektřiny a využitím tepla či jeho stlačením a použitím jako CNG lze zlepšit celkovou energetickou i ekonomickou bilanci. Samotná přeprava biometanu může být poté realizována formou vtláčení do stávající plynovodní sítě nebo formou stlačení do transportních zásobníků a následného převozu k místu finální spotřeby.
Finální spotřebou je opět možno chápat jak spálení v off-site kogenerační jednotce s vhodnými parametry odběru elektřiny a tepla nebo i dodávky do stávajících CNG stanic jako součást tzv. bio.CNG, kdy biometan minoritním podílem v CNG zajišťuje palivovou složku vzniklou z obnovitelných zdrojů.
ENERGETICKÁ BILANCE Biometan je výsledkem úpravy surového bioplynu některou z metod, která zaručí odstranění inertních složek (CO2) a dalších minorů, jako jsou sulfan (H2S) či vodní pára. Přehled dostupných technologií pro úpravu surového bioplynu je uveden v následující tabulce. Klasická PSA metoda je modifikována v podobě kinetické PSA, která je charakterizována velmi rychlým střídáním cyklů adsorpce a desorpce oproti klasické PSA a výrazně menšími rozměry a nižší energetickou náročností.
Attribute
Water Scrubber
Amine Scrubber
Rapid cycle kPSA
Membrane
Cryogenic
Energy consumption (kWh/m3)
0.25
0.67
0.25
N/A
0.8-1.8
98+%
99%
98+%
90%
99%
H2S co-removal
Yes
Yes
Yes
Possible
Possible
H2O co-removal
Yes
Contaminant
Yes
No
Yes
CH4 recovery
GAS-TO-GRID, BIO.CNG V PRAXI Bonett Slovakia dodává komplexní produkty pro úpravu surového bioplynu do kvality zemního plynu a následně využití biometanu jako paliva pro pohon motorů. Pro zájemce o projekt úpravy bioplynu a využití buď pro vtláčení do sítě a následný prodej biometanu nebo jeho spotřebování v offsite kogeneraci, nebo pro využití jako bio.CNG máme k dispozici špičkové modulární technologie pro různé varianty složení bioplynu a požadavky na výkon. • Rapid-Cycle kinetic PSA (RkPSA) s čistotou až 99% • Watter Scrubbing s čistotou produktu až 98%
Oba typy technologií pro úpravu bioplynu mají výrazně nižší TCO (CAPEX & OPEX) než je tomu u konvenčních PSA, či aminových nebo kryogenních technologií.
HLAVNÍ TECHNOLOGICKÉ VÝHODY Konkurenční výhody – špičková osvědčená technologie – 98% výtěžnost – kompaktní, modulární – kontejnerová dodávka
– nízké celkové náklady vlastnictví TCO (CAPEX & OPEX) – plně automatický chod – turndown (případně možnost rozšíření)
– 50% nominálního výkonu (RkPSA) – 30% nominálního výkonu (WatScr) – nelubrikovaná řešení pro bio.CNG
REFERENCE RkPSA Biogas Project Experience Project
Location
Biomethane Feed Flow (Nm3/h)
End-Use
Product Purity
225
Pipeline
98%
7,000
Pipeline
96%
Scenic View Dairy
Michigan, US
Rumpke Landfill
Ohio, US
Widnau
Switzerland
200
Pipeline
96%
Lavigny Farm
Switzerland
120
Pipeline
96%
Bison Energy
Iowa, US
18,000
Pipeline
97%
UNH
New Hampshire, US
10,000
Turbine
85%
SKS
Austria
40
CNG
94%
Swiss Farmer
Switzerland
225
Pipeline
96%
STEP
Switzerland
250
Pipeline
96%
Hilarides Dairy
California, US
270
CNG
98%
Daesung
Korea
250
CNG
81%
SKS
Austria
150
CNG
96%
Whasung/Hyundai
Korea
20
Pipeline
98%
REFERENCE Water Scrubbing Biogas Project Experience Project
Location
Biomethane Feed Flow (Nm3/h)
End-Use
Product Purity
UTS
Indiana, US
2500
CNG
98%
Skovde Biogas
Sweden
800
Pipeline
98%
Clean Energy
Michigan, US
5400
Pipeline
97%
CH2M Hill
Ontarion, Canada
420
Pipeline
97%
Swedish Biogas
Sweden
80
Pipeline
98%
Centrica
UK
80
Pipeline
97%
Swedish Biogas
Sweden
300
Pipeline/CNG
98%
Kobelco
Japan
225
CNG
98%
Suiker Unie
Netherlands
2200
Pipeline
97%
Sarlin
Finland
300
Pipeline/CNG
98%
Suiker Unie
Netherlands
1250
Pipeline
98%
DONG Energy
Denmark
300
Pipeline
97%
Swedish Biogas
Sweden
750
CNG
98%
CAPACITY: 225M3/H Biogas-to-Pipeline Case Study: USA Location:
Michigan, US
Developer:
Phase 3 Renewables
Biomass Feed:
Manure (5,000 cows) & biodiesel plant waste
Raw Biogas:
225 Nm3/h
Biomethane Product:
96+% CH4
Pipeline Customer:
Michigan Gas Utilities (MGU)
CAPACITY: 1.250M3/H Biogas-to-Pipeline Case Study: Netherlands Location:
Netherlands
Developer:
Suiker Unie
Biomass Feed:
Organic waste
Raw Biogas:
1.250 Nm3/h
Biomethane Product:
98+% CH4
CAPACITY: 80M3/H Biogas-to-CNG Case Study: Austria Location:
Salzburg, Austria
Developer:
Salzburg A.G.
Biogas Feed:
Grass Cuttings
Raw Biogas:
80 Nm3/h
Product Gas Purity
>98%
End-use:
CNG Vehicle Fuel
CAPACITY: 100M3/H Biogas-to-CNG Case Study: France Location:
Marquette, France
Developer:
City of Lille
Biogas Feed:
Sewage sludge
Raw Biogas:
100 Nm3/h
Product Gas Purity
>98%
End-use:
CNG Vehicle Fuel
CAPACITY: 225M3/H Biogas-to-CNG Case Study: Switzerland Location:
Inwil, Switzerland
Developer:
Acrona Systems
Biogas Feed:
Manure, food waste
Raw Biogas:
225 Nm3/h
End-use:
Pipeline injection Transportation through gas grid to CNG stations
CAPACITY: 80M3/H Biogas-to-CNG Case Study: Sweden Location:
Katrineholm, Sweden
Developer:
Svensk Biogas
Biogas Feed:
Sewage sludge
Raw Biogas:
80 Nm3/h
End-use:
CNG station
Václav Holovčák, Bonett Gas Investment, a.s.
