Jenbacher есть множество вариантов обслуживания и мониторинга. «Мы предлагаем долгосрочные соглашения об обслуживании до срока службы оборудования», — говорит Вагнер. «И контроль за последние 10 или 15 лет добился больших успехов. Все наши установки имеют возможность дистанционного управления с завода, но также могут управляться и контролироваться непосредственно из удаленного места.Таким образом, если у компании 20 филиалов, она может управлять ими из одной центральной операции, и мы предоставляем оператору и заказчику возможность контролировать и получать доступ к его предприятию из нашего сервисного центра для онлайн-помощи ».

Рынок LFGTE стал для Jenbacher долгосрочным успехом.Вагнер отмечает, что его компания имеет 25-летний опыт сжигания свалочного газа с продуктами, установленными в более чем 1400 системах свалочного газа, с общей производительностью около 1400 МВт электроэнергии, поставляемой по всему миру. Европа представляет собой один из старейших рынков Jenbacher, но Вагнер считает, что рост замедляется, поскольку более строгие законы не позволяют органическим материалам попадать на свалки. Но в Северной и Южной Америке, особенно в развивающихся странах, по-прежнему есть много возможностей.«Соединенные Штаты были очень важным рынком переработки свалочного газа в энергию, — говорит Вагнер, — и есть большой потенциал в Юго-Восточной Азии и Латинской Америке».

Часто есть потенциал для очень крупных проектов, таких как полигон Лома-Лос-Колорадос в Чили. В апреле 2012 года GE объявила о модернизации на 8,4 МВт, в результате чего общая выходная мощность объекта составит 18 МВт. Модернизация основана на той же модели генераторной установки, что и в Wolf Creek, — контейнерных генераторах с поршневым двигателем J420, каждая из которых рассчитана на 1 балл.Электрическая мощность 4 МВт. На рынке LFGTE подавляющим выбором были поршневые двигатели Jenbacher, Caterpillar, Cummins и других. Однако проекты по производству турбинной энергии набирают обороты.

Недавние набеги турбинных компаний включают заказ на две турбины внутреннего сгорания Solar Centaur 60 от Solar Turbines, дочерней компании Caterpillar, которые будут производить 11 МВт электроэнергии на полигоне Apex площадью 2200 акров к северу от Лас-Вегаса, штат Невада. Двигаясь вниз по шкале, три микротурбины мощностью 250 кВт от Flexenergy, Ирвин, Калифорния, предоставили городу Санта-Клара, Калифорния, идеальное решение для замены двух.Поршневой двигатель мощностью 5 МВт, который пришлось списать, когда добыча газа упала ниже минимальных требований двигателя. И котлы тоже вариант. Еще в 1980-х годах в санитарном районе комплекса мусорных свалок Пуэнте-Хиллс округа Лос-Анджелес заправлялась котельная / паровая турбина мощностью 50 МВт, и все еще оставалось достаточно газа для транспортировки по трубопроводу в соседний колледж Рио-Хондо для использования в пожаре. -трубные котлы.

Консультанты имеют значение
Shaw Environmental предоставляет широкий спектр услуг LFG и LFGTE, начиная от анализа генерации и использования, оценки операционных систем и комплексных услуг по проектированию и строительству.LFG Specialties LLC, дочерняя компания Шоу, производит и устанавливает системы LFG и LFGTE.

Свалки дают возможность использовать различные формы возобновляемой энергии. Было доказано, что свалочный газ является стабильным источником топлива для производства электроэнергии, для использования в промышленных котлах или даже для газа трубопроводного качества. Когда LFGTE сочетается с ветровой или солнечной энергией на свалках, расположенных в районах с этими потенциальными возобновляемыми источниками энергии, свалка может быть преобразована в парк возобновляемых источников энергии, обеспечивающий владельцу дополнительный доход после закрытия объекта.30-летний опыт Golder Associates в предоставлении решений по управлению отходами позволяет компании удовлетворять разнообразные потребности клиентов с помощью ряда интегрированных решений. Рассмотрение свалок как энергетических парков является особенно хорошим примером не только из-за опыта Голдера в оценке, проектировании и установке таких проектов, как система Old Dixie LFGTE для Управления по обращению с твердыми отходами Далтона-Уитфилда в Джорджии, но и из-за его опыта. опыт работы с ветряными, биомассовыми и солнечными системами в других местах по всему миру.

Трубопроводные соединения
Фактически, транспортировка газа по трубопроводам — ​​растущая тенденция для операторов полигонов. Например, если мы вернемся на другую свалку в Джорджии, недалеко от Сухого отделения, полигон Seminole Road в округе ДеКалб расширяет свой проект LFGTE с добавлением системы преобразования свалочного газа в сжатый природный газ. «За последние шесть лет две генераторные установки Caterpillar, G350C Landfill Gas с низким уровнем выбросов с общей мощностью 3,2 МВт вырабатывали электроэнергию на Семинол-роуд, и это было одновременно продуктивно и прибыльно», — говорит Билли Мэлоун, директор по санитарии.

«Что касается прибыли, мы получаем от 100 000 до 105 000 долларов в месяц при 98% мощности двигателей», — говорит Мэлоун. «Мы эксплуатируем двигатели с 2006 года и полностью окупились на капиталовложения где-то на четвертом году работы». Двигатели Caterpillar также соответствовали жестким стандартам выбросов NOX в Грузии — 25 тонн в год. «Компания Caterpillar показала, что они могут обеспечить тормозную мощность 0,5 лошадиных сил, что соответствует количеству, которое мы искали в нашем разрешении», — вспоминает Мэлоун. «Когда мы проводили испытания, двигатели действительно подошли.23 по сравнению с 0,5, поэтому они показали намного лучшие показатели выбросов, чем мы ожидали ». Сохранение низкого уровня выбросов дало DeKalb возможность добавить еще одну генераторную установку, чтобы воспользоваться их избыточным газом, но Мэлоун обнаружил, что производство СПГ дает некоторые убедительные преимущества.

«Мы знаем, что не можем производить столько электроэнергии, сколько у нас есть газа, поэтому теперь мы производим транспортное топливо, прокладываем его в трубопровод и строим на месте заправочную станцию ​​для заправки наших мусоровозов», — говорит Мэлоун.«Производство электричества имеет для нас смысл и дает хорошую прибыль, но природный газ для трубопровода также имеет хорошую прибыль, а производство его для грузовиков, вероятно, имеет лучшую прибыль. Вместо того, чтобы платить 3,70 доллара за галлон дизельного топлива, мы можем производить КПГ менее чем за половину этой стоимости. Мы эксплуатируем 306 автомобилей каждый день, и 40 мы переоборудовали на КПГ, пока мы заправляемся на частных объектах, пока не откроется наш проект ». Переработка окупаемости инвестиций составляет 2,9 года, а переоборудование грузовиков и оборудования для КПГ составляет примерно три года.

Преобразование свалочного газа в СПГ или КПГ — это волна будущего, по словам Харрисона Клея, президента компании Clean Energy Renewable Fuels, дочерней компании Clean Energy Fuels, Сил-Бич, Калифорния. Clean Energy строит и управляет заправочными станциями для СПГ и КПГ, а недавно объявила о проекте с Waste Pro USA по строительству, эксплуатации и техническому обслуживанию новой заправочной станции для КПГ на территории Waste Pro в Форт-Пирс, Флорида, для поддержки нового парка КПГ компании. электрические мусоровозы.Waste Pro недавно объявила об инвестициях в размере 100 миллионов долларов в транспортные средства и заправочные станции для перевода части своего парка с дизельного топлива на КПГ. На начальном этапе компания планирует развернуть 150 тяжелых грузовиков для сбора и переработки мусора.

«Посмотрите на более крупные компании, такие как Waste Management, Republic и Waste Pro, и вы увидите, что все они стремительно переходят на природный газ в своих транспортных средствах», — говорит Клэй. «Они экономят кучу денег, потому что стоимость дизельного топлива в 10 раз выше по сравнению с природным газом, и эти цифры невозможно игнорировать.Более того, это домашнее и чистое топливо ». Кроме того, долгосрочное производство выглядит хорошо, как в Техасе, где Cleanenergy производит свалочный газ с высоким содержанием БТЕ на заводе по переработке свалочного газа Маккоммас-Блафф, штат Техас, который является третьим по величине полигоном. газовая эксплуатация в США. Согласно прогнозам добычи метана, МакКоммас вполне может претендовать на пособие по социальному обеспечению до того, как у него закончится газ.

Город Даллас открыл McCommas в 1975 году, и его планируется закрыть в 2042 году, но было подсчитано, что метановый газ трубопроводного качества может сохраняться в течение примерно 30 лет после закрытия полигона.«У нас есть второй строящийся объект на полигоне Republic Services за пределами Детройта, который должен быть запущен этим летом», — добавляет Клэй. «Мы закачиваем в газовую сеть природный газ трубопроводного качества и ожидаем, что увеличим объемы возобновляемого природного газа для нашей существующей автомобильной топливной инфраструктуры для продажи как СПГ и КПГ».

Термин «возобновляемые источники энергии» также применяется для смешанных продуктов, поэтому Cleanenergy может предложить клиентам процентную долю свалочного газа, смешанного с природным газом.«Это даже более экологически чистое топливо, чем просто природный газ», — объясняет Клэй. «Так что, если они хотят снизить свой углеродный след за счет заправки смешанным продуктом, они могут иметь такой процент, как 10% или 20% своего топлива, в виде возобновляемого природного газа».

Поскольку транспортировка свалочного газа по трубопроводам для использования в транспортных средствах продолжает расти, она будет в значительной степени зависеть от мусорной промышленности, но Cleanenergy также нацелена на рынок грузовых автомобилей дальнего следования.Однако практика транспортировки газа по трубопроводам не ограничивается использованием транспортных средств. Также наблюдается растущая тенденция транспортировки свалочного газа к коммерческим и промышленным объектам. И у нас есть как минимум один пример использования свалочного газа в университете.

Проект EcoLine Университета Нью-Гэмпшира стал новостью как первый LFGTE, используемый в качестве основного источника энергии в университетском городке. EcoLine, строительство которого было завершено в мае 2009 года, может обеспечивать природным газом до 85% электроэнергии и тепла, потребляемого кампусом площадью 5 миллионов квадратных футов.Этот проект является партнерством с предприятием по переработке и охране окружающей среды под ключ (TREE) компании Waste Management в Рочестере, штат Нью-Хэмпшир, где метан собирается системой из более чем 300 добывающих скважин и миль сборных труб. Газ очищается и сжимается на перерабатывающем заводе UNH в TREE, затем он направляется по трубопроводу протяженностью 12,7 миль в UNH, где он заменяет коммерческий природный газ в качестве основного источника топлива на когенерационной установке, установленной университетом в 2006 году, поскольку замена стареющего котла.

Общая стоимость проекта, включая строительство трубопровода и перерабатывающего завода на TREE, составила 49 миллионов долларов. Университет продает сертификаты возобновляемой энергии (REC), полученные с использованием свалочного газа, чтобы помочь финансировать общую стоимость проекта и инвестировать в дополнительные проекты повышения энергоэффективности на территории кампуса. Кроме того, UNH продает электроэнергию, превышающую потребности кампуса, обратно в электрическую сеть. Избыточная мощность поступает от второй турбины, которая возвращает 100% своей выходной мощности 4,6 МВт в сеть.В настоящее время на нем нет рекуперации тепла; он также не работает, когда холодные зимние температуры замедляют производство метана на свалках. Тем не менее, большая часть топлива для турбины Siemens и ТЭЦ мощностью 8 МВт поступает из свалочного газа.

В коммерческой сфере BMW начала использовать газ с полигона Waste Management Palmetto Landfill на своем автомобильном заводе в Южной Каролине в 2003 году для заправки четырех газотурбинных когенерационных установок (мощностью 4,4 МВт) и извлечения 72 млн БТЕ в час горячей воды.Турбины обеспечивали около 25% потребности завода в электроэнергии и почти все потребности в тепле. Почти 70% энергии, потребляемой BMW, приходится на свалочный газ по трубопроводу протяженностью 9,5 миль. В 2009 году BMW заменила четыре газовые турбины двумя более эффективными газовыми турбинами общей мощностью 11 МВт.

Газ для централизованной энергетики
Трубопроводы также открывают рынок для свалочного газа в качестве топлива для централизованных генераторов электроэнергии, как в случае с региональной свалкой Cedar Hills в Maple Valley, WA.Подразделение твердых отходов округа Кинг заключило контракт с компанией Bio Energy LLC, занимающейся возобновляемыми источниками энергии, на производство полезной энергии из метана на Cedar Hills. На предприятии используется трубопровод длиной в четверть мили для транспортировки переработанного свалочного газа к северо-западному трубопроводу Williams и к электростанциям Puget Sound Energy, работающим на природном газе.

На региональной свалке Финли-Баттс, к югу от Бордмана, штат Орегон, для коммерческого применения по трубопроводу подается горячая вода, а не газ. Finley имеет систему комбинированного производства тепла и электроэнергии (ТЭЦ), в которой используются три Caterpillar 1.Генераторы мощностью 6 МВт 3520 для выработки 4,8 МВт электроэнергии плюс большое количество горячей воды (100 термов в час при температуре 234 ° F). Стоимость установки системы составила 9,7 миллиона долларов, при этом простой возврат инвестиций (ROI) составил четыре года.

Молниеносная окупаемость
Быстрая окупаемость инвестиций от четырех до пяти лет обычна для проектов LFGTE. Программа EPA по распространению метана на свалках ссылается на тот факт, что существует множество продуктов для продажи, включая электроэнергию, свалочный газ и сертификаты возобновляемой энергии (REC).Дополнительный доход возможен за счет налоговых льгот и льгот, облигаций на экологически чистые возобновляемые источники энергии, кредитов на сокращение выбросов парниковых газов и экономии затрат на электроэнергию. Это довольно респектабельная группа финансовых возможностей. Однако округ Фредрик, штат Мэриленд, не воспользовался ни одним из этих источников в своем проекте LFGTE. Все, что они сделали, это согласились позволить Energenic of Mays Landing, штат Нью-Джерси, построить проект LFGTE на полигоне Reichs Ford Road. Должностные лица округа сообщили, что потратили около 100 000 долларов на свою часть плана развития, а взамен округ получит от Energenic минимум 280 000 долларов в год.Приравнивается ли это к окупаемости инвестиций менее шести месяцев? Или это годовая рентабельность инвестиций в размере 280%?

Независимо от того, как они рассчитываются, такие быстрые результаты еще раз демонстрируют ценность свалочного газа, и когда высшее руководство такой компании, как Microsoft, начинает говорить о размещении центров обработки данных компании на свалках, эта ценность явно получает признание. В апреле 2012 года Кристиан Белади, генеральный менеджер Microsoft Data Center Services, опубликовал свои мысли о сценарии распределенного энергоснабжения для центров обработки данных.Для крупных центров обработки данных нет ничего необычного в том, что потребляемая мощность превышает 100 МВт, и Белады написал, что центры обработки данных, расположенные на полигонах, могут использовать LFGTE в качестве возобновляемого источника топлива для топливных элементов.

Microsoft не первая запустила этот наполненный метаном пробный шар: бизнес-парк возобновляемых источников энергии округа Ньютон в Бруке, штат Индиана, выиграл награду EPA LMOP Project of the Year в 2010 году за реализацию концепции, аналогичной концепции Belady. Парк получает 100% своих потребностей в топливе за счет свалочного газа, транспортируемого по трубопроводу протяженностью 1800 футов от полигона Republic Service в округе Ньютон в Марокко, штат Индиана.

Apple Computers — еще один сторонник сценария распределенной энергии и разделяет интерес Microsoft к местным топливным элементам. Компания объявила о проекте топливных элементов, работающих на природном газе, для своего объекта в Северной Каролине, но для того, чтобы квалифицироваться как возобновляемый объект, она должна дополнить свое топливо частью свалочного газа или аналогичного биогаза. Стационарные топливные элементы, которые могут вырабатывать мегаватты энергии, должны преобразовывать метан в водород в процессе, который выполняется внутри компании, и процесс преобразования действительно добавляет системам уровень сложности, а также снижает эффективность.Но свалочный газ может решить эту проблему.

Переход от метана к водороду: следующий шаг?
В середине 2011 года BMW Manufacturing запустила начальную фазу программы, предназначенной для проверки экономической и технической осуществимости преобразования свалочного газа в водород для использования во всем парке погрузочно-разгрузочного оборудования компании. Проект еще раз демонстрирует способность свалочного газа привлекать развитие коалиций. Первая фаза этого проекта стоимостью миллион долларов была профинансирована Исследовательским агентством Южной Каролины, партнерством государственных энергетических агентств и других государственных и частных спонсоров.Также участвуют Институт газовых технологий, Ameresco Inc. и Альянс Южной Каролины по водородным и топливным элементам.

BMW кредитует свою существующую программу LFGTE за сокращение выбросов углекислого газа примерно на 92 000 тонн в год и ежегодную экономию 5 миллионов долларов США на затратах на электроэнергию. В настоящее время компания использует водородные топливные элементы для питания около 100 погрузчиков на новом сборочном цехе завода в Северной Каролине.

Очевидно, что возможности приложений LFGTE растут.Но испытает ли отрасль сокращение добычи газа из-за утечки органических отходов, о чем ранее говорил Михаэль Вагнер, директор по маркетингу GE Jenbacher? По словам доктора Мортона Барлаза, профессора и главы факультета гражданского строительства, строительства и экологической инженерии Университета штата Северная Каролина, этот вопрос стимулировал новый раунд исследований в области прогнозирования образования газа.

«Если вы планируете инвестировать несколько миллионов долларов в двигатели и аппараты для выработки и передачи этой энергии, вам нужна предсказуемость», — говорит Барлаз.«Состав твердых бытовых отходов меняется по мере того, как города направляют все больше бумаги на программы по переработке. И по мере того, как рециркуляция пищевых отходов ускоряется, эти факторы влияют на количество газа, производимого на свалках. Основными источниками газа на свалке являются бумага, дворовые отходы и пищевые отходы. По мере того, как эти материалы отвлекаются, вы можете увидеть уменьшение массы на 20%, но снижение потенциала генерации на 30% или 40%, в зависимости от того, что хранится на свалке ». Согласно EPA, дворовые отходы и пищевые отходы производят около 27% ТБО, попадающих на свалки.

Переработка и отбор органических материалов продолжает расти в США. Например, город Сиэтл достиг одного из самых высоких показателей утилизации в стране — ошеломляющих 50%. И переработка не ограничивается ТБО. Строительно-сносные материалы реализуются все чаще, и то же самое можно сказать о побочных продуктах лесного хозяйства.

Фактически, одна компания, Air Burners Inc. из Палм-Сити, Флорида, предлагает линейку горелок с воздушной завесой, также называемых FireBox, разработанных в основном как устройства для контроля загрязнения.Основная цель машины с воздушной завесой — уменьшить количество твердых частиц или дыма, образующихся в результате сжигания чистых древесных отходов, что происходит в лесном хозяйстве и при очистке ландшафта. Самая маленькая машина компании горит со скоростью от 1 до 2 тонн в час, самая большая может сжигать более 10 тонн в час. Планы на будущее предусматривают создание линии по производству электроэнергии из FireBox, которые используют тепловую энергию процесса сжигания древесных отходов для питания ORC (генератора отработанного тепла).

Пищевые отходы исчезают
Переработка пищевых отходов становится отдельной отраслью по сравнению с ТБО.И хотя Waste Management владеет или управляет 131 проектом LFGTE, в котором используются пищевые отходы, компания недавно приняла участие в конференции, призванной помочь ресторанному и гостиничному бизнесу разработать программы переработки пищевых отходов. Пищевые отходы также пользуются большим спросом для анаэробных варочных котлов, предназначенных для производства метана или производных синтетического газа, как в случае с уникальным проектом ТЭЦ в Университете Висконсина (UW) -Ошкош, где в кампусе находится первый сухой анаэробный биодегестор. для производства биогаза для топлива когенерационной системы.

Хотя традиционные влажные анаэробные системы хорошо зарекомендовали себя в Северной Америке, сухая система предлагает множество преимуществ для окружающей среды университетского городка. Технология хорошо зарекомендовала себя в Европе, и компания, поставляющая систему для UW-Oshkosh, BIOFerm Energy Systems, Мэдисон, Висконсин, имеет 28 действующих установок по всему миру.

Университет ожидает, что когенерационная установка мощностью 370 кВтч будет производить 4 183 МВт тепловой энергии и 3 071 МВт электроэнергии в год. В системе используется 2G Optimus 370BG, созданный Man Engine, компанией, недавно приобретенной Caterpillar, отчасти за ее успешную работу с биогазовым топливом.

Запущена система Oshkosh с четырьмя камерами варочного котла, производительностью 2000 тонн каждая в год. Завод начал с подачи около 6000 тонн в год и должен вырасти до 8000 тонн в год, по мере того, как университет приобретает опыт и получает сырье. Сырье, такое как ТБО и промышленные отходы пищевой промышленности, являются основными источниками метана.

Университеты разрабатывают программы устойчивого развития, и вторичное использование отходов является ключевым элементом успеха таких программ.Более того, многие университеты стремятся установить связи со своими сообществами, чтобы расширить сферу своего влияния в вопросах устойчивого развития. Но оценить общее влияние этих программ сложно, и по цифрам задача огромна. В США, например, по последним данным (2009 г.) EPA, американцы производят около 243 миллионов тонн мусора, или 4,34 фунта на человека в день, в то время как пищевые отходы обычно составляют от 13% до 30% содержания ТБО, в зависимости от региона.

Давайте опустим окончательное число и просто скажем, что, в конечном итоге, на свалках будет происходить некоторая утечка ТБО, но долгосрочное влияние на отрасль еще предстоит определить. Таким образом, для примерно 600 участков LFGTE, признанных в настоящее время Агентством по охране окружающей среды, будущее похоже на предоставление возобновляемых источников энергии для промышленного и коммерческого использования при обеспечении привлекательной рентабельности инвестиций как для частных, так и для государственных полигонов.

| Биогаз: преобразование отходов в энергию | Официальные документы

В США ежегодно производится более 70 миллионов тонн органических отходов.В то время как сокращение источников и кормление голодных являются необходимыми приоритетами для сокращения ненужных пищевых отходов, органические отходы многочисленны и распространяются на непищевые источники, включая навоз домашнего скота, сельскохозяйственные отходы, сточные воды и непищевые пищевые отходы. При неправильном обращении с этими отходами они представляют значительный риск для окружающей среды и здоровья населения. Патогены, химические вещества, антибиотики и питательные вещества, присутствующие в отходах, могут загрязнять поверхностные и грунтовые воды через стоки или вымывание в почвы.Избыток питательных веществ вызывает цветение водорослей, наносит вред дикой природе и заражает питьевую воду. Питьевая вода с высоким содержанием нитратов связана с гипертиреозом и синдромом голубого ребенка. Коммунальные предприятия водоснабжения очищают питьевую воду от нитратов, но это требует больших затрат.

Органические отходы также выделяют большое количество метана при разложении. Метан — мощный парниковый газ, который удерживает тепло в атмосфере более эффективно, чем углекислый газ. При равных количествах метана и углекислого газа метан поглотит в 86 раз больше тепла за 20 лет, чем углекислый газ.Чтобы уменьшить выбросы парниковых газов и риск загрязнения водных путей, органические отходы можно удалять и использовать для производства биогаза, возобновляемого источника энергии. При вытеснении ископаемого топлива биогаз способствует дальнейшему сокращению выбросов, что иногда приводит к образованию углеродных отрицательных систем. Несмотря на многочисленные потенциальные выгоды от утилизации органических отходов, включая защиту окружающей среды, инвестиции и создание рабочих мест, в Соединенных Штатах в настоящее время имеется всего 2200 действующих биогазовых систем, что составляет менее 20 процентов от общего потенциала.

Введение

Что такое биогаз?

Биогаз образуется после того, как органические материалы (продукты растительного и животного происхождения) расщепляются бактериями в бескислородной среде. Этот процесс называется анаэробным сбраживанием. Биогазовые системы используют анаэробное сбраживание для переработки этих органических материалов, превращая их в биогаз, содержащий как энергию (газ), так и ценные почвенные продукты (жидкие и твердые).

Анаэробное сбраживание уже происходит в природе, на свалках и в некоторых системах управления навозом, но его можно оптимизировать, контролировать и ограничивать с помощью анаэробного варочного котла. Биогаз содержит примерно 50-70 процентов метана, 30-40 процентов углекислого газа и следовые количества других газов. Жидкий и твердый переваренный материал, называемый дигестатом, часто используется в качестве удобрения почвы.

Некоторые органические отходы сложнее разложить в варочном котле, чем другие.Пищевые отходы, жиры, масла и смазки — это органические отходы, которые легче всего разложить, а отходы животноводства — самые сложные. Смешивание нескольких отходов в одном варочном котле, называемое совместным сбраживанием, может помочь увеличить выход биогаза. Более теплые варочные котлы, обычно поддерживаемые при температуре от 30 до 38 градусов по Цельсию (86-100 по Фаренгейту), также могут способствовать более быстрому разложению отходов.

После улавливания биогаза он может производить тепло и электричество для использования в двигателях, микротурбинах и топливных элементах.Биогаз также можно превратить в биометан, также называемый возобновляемым природным газом или ГСЧ, и закачать в трубопроводы природного газа или использовать в качестве автомобильного топлива.

В настоящее время в Соединенных Штатах имеется 2200 действующих биогазовых систем во всех 50 штатах, и есть потенциал для добавления более 13 500 новых систем.

Накопленный биогаз может обеспечить чистый, возобновляемый и надежный источник энергии базовой нагрузки вместо угля или природного газа. Мощность базовой нагрузки постоянно вырабатывается для удовлетворения минимальных требований к мощности; возобновляемая мощность базовой нагрузки может дополнять более возобновляемые возобновляемые источники энергии.Подобно природному газу, биогаз также можно использовать в качестве источника пиковой мощности, которую можно быстро наращивать. Использование хранимого биогаза ограничивает количество метана, выбрасываемого в атмосферу, и снижает зависимость от ископаемого топлива. Сокращение выбросов метана в результате использования всего потенциального биогаза в Соединенных Штатах будет равно ежегодным выбросам от 800 000 до 11 миллионов легковых автомобилей. Согласно оценке утилизации отходов в колеса, сжатый природный газ, полученный из биогаза, снижает выбросы парниковых газов до 91 процента по сравнению с нефтяным бензином.

Помимо преимуществ для климата, анаэробное сбраживание может снизить затраты, связанные с восстановлением отходов, а также принести пользу местной экономике.Строительство 13 500 потенциальных биогазовых систем в Соединенных Штатах может добавить более 335 000 временных рабочих мест в строительстве и 23 000 постоянных рабочих мест. Анаэробное пищеварение также снижает запахи, количество патогенов и риск загрязнения воды отходами животноводства. Дигестат, материал, оставшийся после процесса переваривания, можно использовать или продавать в качестве удобрения, уменьшая потребность в химических удобрениях. Дигестат также может принести дополнительный доход при продаже в качестве подстилки для домашнего скота или улучшения почвы.

Сырье для биогаза

Пищевые отходы

Около 30 процентов мировых запасов продовольствия теряется или выбрасывается впустую каждый год.Только в 2010 году в Соединенных Штатах образовалось около 133 миллиардов фунтов (66,5 миллиона тонн) пищевых отходов, в основном в жилищном и коммерческом пищевых секторах. Чтобы справиться с этими отходами, Иерархия восстановления пищевых продуктов EPA уделяет первоочередное внимание сокращению источников, а затем использованию дополнительных продуктов питания для борьбы с голодом; производство кормов для животных или энергии менее приоритетны. Продовольствие следует отправлять на свалки в крайнем случае. К сожалению, пищевые отходы составляют 21 процент свалок в США, и только 5 процентов пищевых отходов перерабатываются в почвоулучшители или удобрения.Большая часть этих отходов отправляется на свалки, где при разложении выделяется метан. В то время как свалки могут улавливать образующийся биогаз, захоронение органических отходов не дает возможности рециркулировать питательные вещества из исходного органического материала. В 2015 году EPA и USDA поставили цель сократить количество пищевых отходов, отправляемых на свалки, на 50 процентов к 2030 году. Но даже если эта цель будет достигнута, останутся излишки пищевых продуктов, которые необходимо будет переработать. Энергетический потенциал значителен. Приведем лишь один пример: при 100 тоннах пищевых отходов в день анаэробное сбраживание может генерировать достаточно энергии, чтобы обеспечить электроэнергией от 800 до 1400 домов в год.Жир, масло и жир, собранные в сфере общественного питания, также могут быть добавлены в анаэробный варочный котел для увеличения производства биогаза.

Свалки являются третьим по величине источником антропогенных выбросов метана в США. Свалки содержат те же анаэробные бактерии, которые присутствуют в варочном котле, которые расщепляют органические материалы с образованием биогаза, в данном случае свалочного газа (свалочный газ). Вместо того, чтобы позволить свалку уйти в атмосферу, его можно собирать и использовать в качестве энергии.В настоящее время проекты свалочного газа в Соединенных Штатах вырабатывают около 17 миллиардов киловатт-часов электроэнергии и ежегодно поставляют 98 миллиардов кубических футов свалочного газа в трубопроводы природного газа или напрямую конечным пользователям. Для справки, средний дом в США в 2015 году потреблял около 10812 киловатт-часов электроэнергии в год.

Отходы животноводства

Молочная корова весом 1000 фунтов производит в среднем 80 фунтов навоза в день. Перед внесением на поля этот навоз часто хранят в сборных резервуарах. При разложении навоз не только производит метан, но и может способствовать увеличению количества питательных веществ в водных путях. В 2015 году на использование навоза домашнего скота приходилось около 10 процентов всех выбросов метана в Соединенных Штатах, однако только 3 процента отходов животноводства перерабатываются анаэробными метантенками.Когда навоз домашнего скота используется для производства биогаза, анаэробное сбраживание может снизить выбросы парниковых газов, уменьшить запахи и сократить до 99 процентов патогенов навоза. По оценкам EPA, существует потенциал для 8 241 биогазовой системы животноводства, которые вместе могут вырабатывать более 13 миллионов мегаватт-часов энергии ежегодно.

На многих очистных сооружениях (КОС) уже есть анаэробные варочные котлы для обработки осадка сточных вод, твердых частиц, отделяемых в процессе очистки.Однако многие очистные сооружения не имеют оборудования для использования производимого ими биогаза и вместо этого сжигают его на факеле. Из 1269 очистных сооружений, использующих анаэробный метантенк, только около 860 используют их биогаз. Если бы все предприятия, которые в настоящее время используют анаэробное сбраживание, обрабатывающие более 5 миллионов галлонов в день, установили бы установку для рекуперации энергии, Соединенные Штаты смогли бы сократить годовые выбросы углекислого газа на 2,3 миллиона метрических тонн, что равно годовому выбросу от 430 000 легковых автомобилей. .

Остатки сельскохозяйственных культур могут включать стебли, солому и обрезки растений. Некоторые пожнивные остатки оставляют на поле для сохранения содержания органических веществ и влаги в почве, а также для предотвращения эрозии. Однако более высокие урожаи приводят к увеличению количества пожнивных остатков, и удаление их части может быть устойчивым. Устойчивые нормы сбора урожая зависят от выращиваемой культуры, типа почвы и климатических факторов. По оценкам Министерства энергетики США, принимая во внимание устойчивые темпы сбора урожая, в настоящее время доступно около 104 миллионов тонн пожнивных остатков по цене 60 долларов за тонну сухого вещества.Остатки сельскохозяйственных культур обычно перевариваются совместно с другими органическими отходами, поскольку высокое содержание лигнина затрудняет их расщепление.

Конечное использование биогаза

Сырой биогаз и дигестат

Практически не обрабатывая, биогаз можно сжигать на месте для обогрева зданий и энергетических котлов или даже самого реактора. Биогаз можно использовать для комбинированного производства тепла и электроэнергии (ТЭЦ), или биогаз можно просто превратить в электричество с помощью двигателя внутреннего сгорания, топливного элемента или газовой турбины, в результате чего электричество будет использоваться на месте или продаваться в электрическую сеть.

Дигестат — это богатый питательными веществами твердый или жидкий материал, остающийся после процесса пищеварения; он содержит все переработанные питательные вещества, которые присутствовали в исходном органическом материале, но в форме, более доступной для растений и почвостроения. Состав и содержание питательных веществ в дигестате будут зависеть от сырья, добавляемого в варочный котел. Жидкий дигестат можно легко разбрызгивать на фермах в качестве удобрения, что снижает потребность в покупке синтетических удобрений. Твердый дигестат можно использовать в качестве подстилки для домашнего скота или компостировать с минимальной обработкой.Недавно биогазовая промышленность предприняла шаги по созданию программы сертификации дигестата, чтобы гарантировать безопасность и контроль качества дигестата.

Возобновляемый природный газ (ГСЧ) или биометан — это биогаз, очищенный от углекислого газа, водяного пара и других газовых примесей в соответствии со стандартами газовой промышленности. RNG может быть закачан в существующую сеть природного газа (включая трубопроводы) и использоваться взаимозаменяемо с обычным природным газом. Природный газ (обычный и возобновляемый) обеспечивает 26 процентов U.S. электричество, а 40 процентов природного газа используется для производства электроэнергии. Остальной природный газ используется в коммерческих целях (отопление и приготовление пищи) и в промышленных целях. RNG может заменить до 10 процентов природного газа, используемого в Соединенных Штатах.

Подобно обычному природному газу, RNG может использоваться в качестве автомобильного топлива после его преобразования в сжатый природный газ (CNG) или сжиженный природный газ (LNG).Экономия топлива транспортных средств, работающих на КПГ, сравнима с экономией топлива у обычных автомобилей с бензиновым двигателем, и их можно использовать в транспортных средствах малой и большой грузоподъемности. СПГ не так широко используется, как СПГ, потому что его производство и хранение дорого, хотя его более высокая плотность делает СПГ лучшим топливом для большегрузных транспортных средств, которые путешествуют на большие расстояния. Чтобы получить максимальную отдачу от инвестиций в заправочную инфраструктуру, КПГ и СПГ лучше всего подходят для транспортных средств, которые возвращаются на базу для дозаправки. По оценкам Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии, ГСЧ может заменить пять процентов природного газа, используемого для производства электроэнергии, и 56 процентов природного газа, используемого для производства автомобильного топлива.

Федеральная политика поддержки биогазовой промышленности

Стандарт возобновляемого топлива

Стандарт возобновляемого топлива (RFS) был создан Конгрессом как часть Закона об энергетической политике 2005 года.RFS требует добавления возобновляемых видов топлива в топливо для транспортных средств США. В настоящее время около 10 процентов поставок бензина обеспечивается возобновляемым топливом, в первую очередь этанолом. RFS устанавливает объемы топлива для различных категорий топлива: дизельное топливо на основе биомассы, усовершенствованное биотопливо, целлюлозное биотопливо и возобновляемое топливо в целом. Каждая категория имеет необходимое минимальное сокращение выбросов парниковых газов.

EPA одобрило биогаз в качестве целлюлозного сырья в соответствии с RFS в 2014 году.Целлюлозное биотопливо должно быть на 60 процентов менее энергоемким, чем бензин. В настоящее время большая часть объемов целлюлозного топлива удовлетворяется за счет использования ГСЧ в качестве автомобильного топлива. Соблюдение RFS отслеживается с помощью возобновляемых идентификационных номеров (RIN), которыми можно торговать, а RIN для целлюлозного биотоплива могут приносить производителям RNG 40 долл. США / млн БТЕ (по состоянию на сентябрь 2017 г.). По мнению производителей биогаза, RFS стал важным драйвером инвестиций в отрасль.

В рамках утверждения биогаза EPA обновило RFS, чтобы позволить электричеству, полученному из биогаза, используемому в качестве автомобильного топлива, соответствовать критериям RIN, или «e-RIN».«Однако по состоянию на 2017 год EPA не одобрило никаких запросов производителей на запуск электронных RIN, несмотря на то, что производство биогаза уже превышает текущий спрос на электроэнергию для транспортировки.

Программы в рамках Закона об энергетике (IX) Закона о фермах имеют решающее значение для роста биогазовой промышленности. В соответствии с Законом о сельском хозяйстве 2014 года программа Министерства сельского хозяйства США по биоэнергетике для передового биотоплива предусматривает выплаты производителям для продвижения производства передового биотоплива, очищенного не из кукурузного крахмала, а из других источников.В настоящее время программа получает 15 миллионов долларов в год в виде обязательного финансирования с 20 миллионами долларов в год в виде дискреционного финансирования до 2018 года.

Программа «Энергия в сельских районах для Америки» (REAP) предоставляет гранты и гарантии по кредитам сельскохозяйственным производителям и сельским малым предприятиям для содействия производству возобновляемой энергии и повышению энергоэффективности. Программа имеет обязательное финансирование в размере 50 миллионов долларов США в год до 2018 года и 100 миллионов долларов США в виде дискреционных фондов.

Инициатива по исследованию и развитию биомассы — это совместная программа Министерства сельского хозяйства США и Министерства энергетики США.Имея 3 миллиона долларов обязательного финансирования до 2017 финансового года и 20 миллионов долларов дискреционного финансирования до 2018 финансового года, Совет по исследованиям и разработкам в области биомассы предоставляет гранты, контракты и финансовую помощь проектам, которые стимулируют исследования и разработки биотоплива и биопродуктов. Однако эти программы постоянно сокращают финансирование за счет процесса выделения ассигнований.

AgSTAR — это совместная программа EPA, USDA и DOE.Программа способствует использованию анаэробных варочных котлов на животноводческих фермах для сокращения выбросов метана из отходов животноводства. Программа AgSTAR поддерживает планирование и реализацию проектов по созданию анаэробных реакторов и включает государственных и негосударственных партнеров.

Программа EPA Landfill Methane Outreach Program (LMOP) поощряет утилизацию и использование биогаза, образующегося из органических отходов на свалках. LMOP формирует партнерские отношения с сообществами, коммунальными предприятиями, владельцами полигонов и другими заинтересованными сторонами для оказания технической помощи и поиска финансирования для проектов по биогазу на полигонах.

Заключение

Биогазовые системы превращают затраты на управление отходами в возможность получения дохода для американских ферм, молочных заводов и промышленности. Преобразование отходов в электричество, тепло или автомобильное топливо обеспечивает возобновляемый источник энергии, который может снизить зависимость от иностранного импорта нефти, сократить выбросы парниковых газов, улучшить качество окружающей среды и увеличить количество рабочих мест. Биогазовые системы также дают возможность повторно использовать питательные вещества в пищевых продуктах, снижая потребность как в нефтехимических, так и в минеральных удобрениях.

Биогазовые системы — это решение для управления отходами, которое решает множество проблем и дает множество преимуществ, включая потоки доходов. В настоящее время в Соединенных Штатах есть возможность добавить 13 500 новых биогазовых систем, что обеспечит более 335 000 рабочих мест в строительстве и 23 000 постоянных рабочих мест. Однако, чтобы полностью реализовать свой потенциал, отрасль нуждается в постоянной политической поддержке. Надежное финансирование энергетических программ Farm Bill и строгий стандарт по возобновляемым источникам топлива стимулируют инвестиции и инновации в биогазовой отрасли.Если Соединенные Штаты намерены диверсифицировать свои поставки топлива и принять меры по борьбе с изменением климата, им следует серьезно подумать о многих преимуществах биогаза.

Автор: Сара Танигава

Редактор: Джесси Столарк

% PDF-1.7 % 691 0 объект > эндобдж xref 691 109 0000000016 00000 н. 0000003477 00000 н. 0000003788 00000 н. 0000003917 00000 н. 0000003994 00000 н. 0000004016 00000 н. 0000004090 00000 н. 0000004122 00000 н. 0000004208 00000 н. 0000004829 00000 н. 0000004998 00000 н. 0000005153 00000 н. 0000005313 00000 н. 0000005430 00000 н. 0000005545 00000 н. 0000005662 00000 н. 0000005778 00000 н. 0000005895 00000 н. 0000006011 00000 н. 0000006170 00000 п. 0000006311 00000 н. 0000006446 00000 н. 0000006579 00000 п. 0000007344 00000 н. 0000007698 00000 н. 0000007884 00000 н. 0000008056 00000 н. 0000008114 00000 п. 0000008418 00000 н. 0000008496 00000 н. 0000008715 00000 н. 0000009282 00000 н. 0000009367 00000 п. 0000009953 00000 н. 0000010717 00000 п. 0000011157 00000 п. 0000011643 00000 п. 0000012016 00000 п. 0000012165 00000 п. 0000012883 00000 п. 0000013158 00000 п. 0000013497 00000 п. 0000014142 00000 п. 0000014338 00000 п. 0000014495 00000 п. 0000014667 00000 п. 0000015307 00000 п. 0000016068 00000 н. 0000016894 00000 п. 0000017656 00000 п. 0000018114 00000 п. 0000018176 00000 п. 0000018310 00000 п. 0000018337 00000 п. 0000019183 00000 п. 0000019846 00000 п. 0000019916 00000 п. 0000020629 00000 п. 0000024974 00000 п. 0000025271 00000 п. 0000030954 00000 п. 0000031224 00000 п. 0000034710 00000 п. 0000034940 00000 п. 0000035039 00000 п. 0000036599 00000 н. 0000036848 00000 н. 0000036907 00000 п. 0000037542 00000 п. 0000037744 00000 п. 0000038029 00000 п. 0000038440 00000 п. 0000038508 00000 п. 0000038837 00000 п. 0000038887 00000 п. 0000039001 00000 п. 0000039657 00000 п. 0000045879 00000 п. 0000092802 00000 п. 0000117290 00000 н. 0000191002 00000 н. 0000191082 00000 н. 0000191199 00000 н. 0000191257 00000 н. 0000191513 00000 н. 0000191655 00000 н. 0000191760 00000 н. 0000191890 00000 н. 0000192028 00000 н. 0000192148 00000 н. 0000192325 00000 н. 0000192532 00000 н. 0000192657 00000 н. 0000192811 00000 н. 0000192934 00000 н. 0000193075 00000 н. 0000193192 00000 н. 0000193313 00000 н. 0000193453 00000 н. 0000193591 00000 н. 0000193707 00000 н. 0000193897 00000 н. 0000194013 00000 н.