Συνθετικό αέριο / Συμπαραγωγή Ηλεκτρισμού και Θερμότητας

Το συνθετικό αέριο, επίσης γνωστό και ως αέριο σύνθεσης ή πτωχό αέριο, μπορεί να παραχθεί από μία ποικιλία διαφορετικών υλικών που περιέχουν άνθρακα. Αυτά συμπεριλαμβάνουν βιομάζα (ξυλαέριο), πλαστικά, άνθρακα, αστικά απόβλητα ή παρόμοια υλικά. Ανέκαθεν το αέριο πόλεως χρησιμοποιούνταν για την παροχή προμήθειας αερίου σε πολλές κατοικίες στην Ευρώπη και άλλες βιομηχανοποιημένες χώρες τον 20ό αιώνα. Οι μηχανές αερίου, οι οποίες χρησιμοποιούν συνθετικό αέριο ως καύσιμο μπορούν να ρυθμιστούν σε μία διαμόρφωση συμπαραγωγής ηλεκτρισμού και θερμότητας με σκοπό τη μεγιστοποίηση της αποδοτικότητας του συστήματος.

Το συνθετικό αέριο δημιουργείται από την αεριοποίηση ή πυρόλυση ανθρακούχων υλικών. Η αεριοποίηση περιλαμβάνει την υποβολή αυτών των υλικών σε υψηλές θερμοκρασίες κάτω από την ελεγχόμενη παρουσία οξυγόνου και μόνο περιορισμένη καύση για την παροχή θερμικής ενέργειας για την υποστήριξη της αντίδρασης. Η αεριοποίηση μπορεί να πραγματοποιηθεί σε τεχνητά δοχεία, ή εναλλακτικά να πραγματοποιηθεί επιτόπου όπως στην υπόγεια αεριοποίηση άνθρακα (UCG). Όταν το καύσιμο στον αεριοποιητή είναι πρόσφατης βιολογικής προέλευσης, όπως το ξύλο ή τα οργανικά απόβλητα, το αέριο που παράγεται από τον αεριοποιητή θεωρείται ανανεώσιμο καύσιμο και η ενέργεια, η οποία παράγεται από την καύση του είναι κι αυτή ανανεώσιμη.

Όταν το καύσιμο στον αεριοποιητή είναι από ροή αποβλήτων, η μετατροπή της σε ενέργεια κατ’αυτόν τον τρόπο παρουσιάζει το συνδυαστικό όφελος της μετατροπής των αποβλήτων σε χρήσιμα προϊόντα.

Οφέλη της χρήσης συνθετικού αερίου σε μηχανές αερίου

• Παραγωγή ανανεώσιμης ενέργειας.
• Μετατροπή προβληματικών αποβλήτων σε χρήσιμα καύσιμα.
• Οικονομική επιτόπια παραγωγή ενέργειας και μειωμένες απώλειες μετάδοσης.
• Μείωση εκπομπών άνθρακα.

Προβλήματα στη σύσταση του συνθετικού αερίου

Η σύσταση του συνθετικού αερίου εξαρτάται κατά κύριο λόγο από τις εισροές στον αεριοποιητή. Κάποια από τα συστατικά του συνθετικού αερίου δημιουργούν προκλήσεις, οι οποίες πρέπει να αντιμετωπιστούν από την αρχή, συμπεριλαμβανομένων των πισσών, των επιπέδων υδρογόνου και της υγρασίας. Το αέριο υδρογόνου καίγεται πολύ ταχύτερα από το μεθάνιο, το οποίο είναι η συνήθης πηγή ενέργειας των μηχανών αερίου. Κάτω από κανονικές συνθήκες, η γρηγορότερη καύση στους κυλίνδρους των μηχανών θα οδηγούσε σε κίνδυνο προανάφλεξης, κραδασμών και αντεπιστροφής της φλόγας των μηχανών. Προκειμένου να αντιμετωπιστούν αυτές οι προκλήσεις, οι μηχανές διαθέτουν κάποιες τεχνικές τροποποιήσεις και έτσι η απόδοση τους μειώνεται στο 50-70% της συνήθους απόδοσης φυσικού αερίου. Με άλλα λόγια, μία μηχανή 1.063kW που λειτουργεί με φυσικό αέριο είναι εφάμιλλη μιας μέγιστης μηχανής 730kW που λειτουργεί με συνθετικό αέριο.

Σύσταση συνθετικού αερίου

Ο παρακάτω πίνακας απεικονίζει τα συνήθη συστατικά των συνθετικών αερίων. Η σύστασή τους εξαρτάται από την ειδική χημική σύσταση της πρώτης ύλης που εισέρχεται στον αεριοποιητή.

Ποιοτικές απαιτήσεις του συνθετικού αερίου και του αερίου καυσίμου

Στις μηχανές αερίου είναι δυνατό να χρησιμοποιηθεί μία ευρεία γκάμα αερίων υδρογόνου. Ωστόσο, όπως και με όλα τα καύσιμα μηχανών, υπάρχουν συγκεκριμένοι περιορισμοί ως προς τα διαφορετικά συστατικά των προϊόντων εισροής για την παραγωγή αερίου καυσίμου. Οι ρύποι αερίου στο συνθετικό αέριο, ειδικά η πίσσα και η υγρασία, αποτελούν μία βασική τεχνική πρόκληση για τη χρήση συνθετικών αερίων. Για περισσότερες πληροφορίες, μπορείτε να ζητήσετε τις ειδικές τεχνικές οδηγίες για την ποιότητα του αερίου καυσίμου.

Σχεδιασμός μηχανών ΣΗΘ συνθετικού αερίου

Οι διαφοροποιημένες συστάσεις, όπως και οι θερμογόνες αξίες και η συμπεριφορά καύσης των αερίων από διεργασίες συνθετικών αερίων, δημιουργούν μεγαλύτερες απαιτήσεις για τον σχεδιασμό της μηχανής. Η Clarke Energy προσφέρει ειδικά διαμορφωμένες μηχανές αερίου Jenbacher, οι οποίες κάνουν αποτελεσματική χρήση αυτών των αερίων για τη συμπαραγωγή ηλεκτρισμού και θερμότητας. Τα ειδικά χαρακτηριστικά αυτών των μηχανών μπορεί να συμπεριλαμβάνουν φλογοπαγίδες για την αποφυγή αντεπιστροφής φλόγας και μίκτες αερίου για τη βελτίωση της ανάμειξης αερίων και για ανθεκτικότητα στους ρύπους. Σε γενικές γραμμές, η σταθερή σύσταση του ξυλαερίου το καθιστά συμφέρον ως καύσιμο μηχανών.

Η υψηλή περιεκτικότητα κάποιων συνθετικών αερίων σε υδρογόνο συνεπάγεται τη γρήγορη διαδικασία καύσης, κάτι που με τη σειρά του αυξάνει τον κίνδυνο προανάφλεξης, κραδασμών και αντεπιστροφής φλόγας των μηχανών. Προκειμένου να αποφύγει αυτόν το κίνδυνο, η Jenbacher έχει σχεδιάσει ένα σύστημα ελέγχου μηχανών, το οποίο έχει τη δυνατότητα να τροφοδοτεί τη μηχανή Jenbacher με πολύ πτωχό μείγμα και ταυτόχρονα να αντιδρά ταχύτατα στις διακυμάνσεις του φορτίου των μηχανών. Κάποια συνθετικά αέρια έχουν υψηλή περιεκτικότητα σε μονοξείδιο του άνθρακα, το οποίο διαθέτει χαμηλή ταχύτητα καύσης και είναι εξαιρετικά βλαβερό. Η Jenbacher έχει αναπτύξει ένα εξειδικευμένο σύστημα καύσης μηχανών αερίου, το οποίο επιτρέπει την καύση του αερίου με αποδοτικό και αξιόπιστο τρόπο.

Επιπλέον, η Clarke Energy και η Jenbacher προσφέρουν ένα πακέτο τεχνολογίας ασφαλείας, το οποίο επιτρέπει την αυστηρή διαχείριση βλαβερών αερίων όπως το μονοξείδιο του άνθρακα. Το συνθετικό αέριο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη δημιουργία θερμού νερού, ατμού και ηλεκτρισμού. Το θερμό νερό και τα καυσαέρια από τις μηχανές τροφοδοτούν τους λέβητες. Ο ατμός που προκύπτει μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε άλλες επιτόπιες βιομηχανικές διεργασίες. Ο ηλεκτρισμός που παράγεται από τις μηχανές αερίου Jenbacher είναι δυνατόν είτε να χρησιμοποιηθεί επιτόπου είτε να διατεθεί στο δημόσιο δίκτυο. Οι μηχανές αερίου Jenbacher είναι σε θέση να προσφέρουν ηλεκτρικές αποδόσεις συνθετικού αερίου που ξεπερνούν το 37%.

Οφέλη Τροφοδότησης Μηχανών Αερίου με Δυνθετικό Αέριο

• Ανεξάρτητη παροχή ενέργειας.
• Μειωμένο ενεργειακό κόστος και μεγαλύτερη προβλεψιμότητα και σταθερότητα.
• Αποδοτική και οικονομική παροχή συμπαραγωγής ηλεκτρισμού και θερμότητας.
• Υψηλότερη ηλεκτρική απόδοση σε σύγκριση με άλλες τεχνολογίες παραγωγής ενέργειας (π.χ. αεριοστρόβιλους ή ατμοστρόβιλους).
• Ιδανική για ένα εύρος ηλεκτρικής απόδοσης που κυμαίνεται από μερικές εκατοντάδες kW έως και 20-30MW.
• Δεν απαιτείται ιδιαίτερα υψηλή πίεση αερίου.
• Εναλλακτικός τρόπος απόρριψης προβληματικών αερίων με την παράλληλη αξιοποίησή τους ως πηγή ενέργειας.
• Αντικαθιστά τα συμβατικά καύσιμα.
• Περιβαλλοντικά οφέλη λόγω της μείωσης αερίων του θερμοκηπίου.

Οι ικανότητές μας στον τομέα του συνθετικού αερίου

Η Clarke Energy έχει εκτεταμένη εμπειρία στην τεχνολογία μηχανών αερίου και μεγάλο απόθεμα γνώσεων σχετικά με τη διαχείριση απαιτητικών αερίων όπως το συνθετικό αέριο. Περίπου 30 μηχανές αερίου Jenbacher λειτουργούν σήμερα είτε με αέριο οπτάνθρακα είτε με αέριο μετατροπέα LD.

Αυτές οι μηχανές έφτασαν συνδυαστικά πάνω από 1 εκατομμύριο ωρών λειτουργίας, υπογραμμίζοντας έτσι την υψηλή τεχνογνωσία της Jenbacher. Επίσης, με τη χρήση αυτών των “ελεύθερων” αερίων αποβλήτων, συγκριτικά με τη χρήση φυσικού αερίου για παραγωγή ενέργειας, οι τεχνολογικά εξοπλισμένες μονάδες της Jenbacher έχουν καταφέρει να εξοικονομήσουν σχεδόν 2 εκατομμύρια τόνους διοξειδίου του άνθρακα από τη στιγμή της θέσης τους σε λειτουργία. Αν θα θέλατε να μάθετε περισσότερα σχετικά με το πως η Clarke Energy θα μπορούσε να σας βοηθήσει να αναπτύξετε το έργο συνθετικού αερίου σας, μπορείτε να επικοινωνήσετε με το γραφείο της Clarke Energy της περιοχής σας.