Произвоздство синтетического метана и биогазовая энергетика.Произвоздство синтетического метана и биогазовая энергетика. | Accord
Произвоздство синтетического метана и биогазовая энергетика.
Стоит ли делать на него ставку при производстве биометана. На цифрах и на пальцах
В настоящее время в широких кругах общественности, в той или иной мере причастных к проблемам энергетической трансформации мировой экономики, сложилось устойчивое представление о невозможности её осуществления без использования двух возобновляемых газообразных энергоносителей - водорода и биометана.
Возобновляемый водород можно производить из воды и из биомассы. Его можно производить для использования на внутренних рынках и для экспорта за рубеж.
Это же касается и биометана, приставка "био" в названии которого ясно указывает на источник его происхождения - биомассу. Биометан из биомассы производят с использованием различных технологий обогащения биогаза и газификацией органических материалов с высоким содержанием сухих веществ. Образующийся в последнем случае синтез-газ является разновидностью биогаза, отличающейся низким содержанием метана и двуокиси углерода.
При использовании более влажной биомассы (сельскохозяйственные и пищевые побочные продукты и отходы, ил водоочистных сооружений и разложившаяся органика полигонов бытовых отходов и др.) для получения биогаза используется технология анаэробной ферментации, либо прямая его откачка из тела мусорных полигонов. Преобладающими компонентами такого биогаза являются метан и двуокись углерода. Именно такой биогаз чаще всего используют для получения возобновляемого аналога природного газа - биометана.
О целесообразности и экономической эффективности производства зелёного водорода для использования внутри Украины и для экспорта за рубеж дебаты продолжаются и не скоро затихнут. Вопросы необходимости становления в Украине рынка биометана не оспаривает сегодня никто. Что для этого необходимо сделать - более-менее понятно. Необходимые для транспортировки и использования инфраструктура и оборудование - в наличии. Смущают лишь низкая экономическая эффективность и, как следствие, слабая привлекательность биометановых проектов для потенциальных инвесторов. Основные при этом проблемы - достаточно низкие биржевые цены на природный газ и отсутствие мер стимулирования со стороны государства.
В качестве возможной модели улучшения экономической состоятельности биометановых проектов в Украине сегодня рассматривается возможность эффективного использования высвобождающейся при обогащении биогаза двуокиси углерода для получения дополнительно количества возобновляемого биометана. Предполагающая строительство в непосредственной близости от биометанового комплекса предприятия по производству зелёного водорода методом электролиза воды из местных природных ресурсов. Необходимая для этого электрическая энергия может вырабатываться входящей в состав предприятия ветроэлектростанцией, либо закупаться по прямым договорам у её производителей и отбираться из общей сети (в случае создания системы гарантий "зелёного" происхождения). Получаемый при этом метан считается возобновляемым синтетическим биотопливом с нулевыми углеродными выбросами.
Для производства синтетического метана в этом случае используется химический процесс, происходящий между водородом и двуокисью углерода в каталитическом реакторе при давлении от 0 до 80 бар (в зависимости от вида используемого катализатора) в диапазоне температур 200-700 градусов Цельсия. Этот процесс описывается эндотермической химической реакцией Сабатье: СО2 + 4Н2 = СН4 + 2Н2О
Количество образующегося при этом метана будет определяться объёмом извлекаемой при обогащении биогаза двуокиси углерода. Несложные стехиометрические расчёты дают следующий результат: на каждый кубический метр СО2 потребуется 3,92 куб. м Н2. На 1 куб. метр СН4 пойдёт 4,03 куб. м Н2.
Для получения 1000 куб. м синтез-метана потребуется 4030 куб. м водорода, себестоимость которого при производстве электролизом воды и использовании сетевой электроэнергии в Украине составляет примерно $7,8/кг ($0,7/куб.м). Таким образом, стоимость синтетического метана при использовании данной модели составит $2821 за 1000 кубических метров
В приведенном расчёте не учтены стоимость и энергопотребление оборудования, необходимого для осуществления процесса метанизации, а также другие статьи сопутствующих операционных затрат.
Для сравнения: себестоимость биометана варьируется в диапазоне от $200 до $800 за 1000 куб. м и зависит, в основном, от стоимости исходного сырья.
Производство синтетического метана с использованием двуокиси углерода, выделяющейся при сгорании различных видов топлива, может быть оправданным и целесообразным при проведении муниципальных инфраструктурных проектов, необходимых для реконструкции существующих тепловых и газовых теплоэлектростанций, с учётом резкого оздоровления экологического состояния окружающей среды и снижения уровня выбросов парниковых газов.