Cogenerare / Producere combinată a energiei electrice & termice cu singaz
Singazul, cunoscut și sub numele de gaz de sinteză, gaz sintetic sau gaz purificat poate fi produs dintr-o varietate de materiale care conțin carbon. Acestea includ biomasa (gazul produs din lemn), materialele plastice, cărbunele, deșeurile municipale sau alte materiale similare. În secolul 20 gazul de iluminat era utilizat în mod tradițional pentru alimentarea multor locuințe din Europa și alte țări industrializate. Motoarele pe gaz care utilizează singazul ca sursă de combustibil pot fi configurate pentru producerea combinată a energiei electrice și termice cu scopul maximizării eficienței sistemului.
Singazul este produs prin gazeificarea sau piroliza materialelor carbonifere. Gazeificarea implică tratarea acestor materiale la temperaturi mari, în prezența controlată a oxigenului, cu ardere limitată, pentru a furniza energia termică necesară susținerii reacției. Gazeificarea se poate produce în bazine artificiale sau, alternativ, in situ, ca în cazul gazeificării subterane a cărbunelui (GSC). În cazul în care combustibilul gazeificatorului este de origine biologică recentă, cum ar fi deșeurile din lemn sau organice, gazul produs de gazeificator este considerat combustibil regenerabil iar energia produsă în urma arderii acestuia este energie din sursă regenerabilă. În cazul în care combustibilul gazeificatorului este dintr-o sursă de deșeuri, transformarea sa în energie prin această metodă are în plus avantajul reciclării deșeului în produse utile.
Avantajele utilizării singazului în motoarele pe gaz
- Producerea energiei din surse regenerabile
- Transformarea deșeurilor problematice în combustibili utili
- Metode economice de producere locală a energiei electrice și reducerea pierderilor inerente transmiterii la consumator
- Reducerea emisiilor de carbon
Provocările compoziției gazului de sinteză
Compoziția singazului depinde în mare măsură de combustibilul alimentat în gazeificator. Există o serie de componente ale singazului care ridică probleme ce trebuie soluționate de la început, printre care se numără gudronul, diferite niveluri de hidrogen și de umiditatea Hidrogenul gazos arde cu o viteză mai mare decât metanul, care reprezintă sursa obișnuită de energie a motoarelor pe gaz. În circumstanțe normale, viteza mai mare de ardere în cilindrii motoarelor ar conduce la posibila pre-aprindere, bătaie și rateu la motor. Pentru contracararea acestor posibile urmări, motorul este proiectat cu o serie de modificări tehnice iar puterea motorului este redusă cu 50-70% față de puterea tipică în cazul alimentării cu gaze naturale. (astfel, un motor de 1.063kW alimentat cu gaz natural este comparabil cu un motor alimentat cu gaz de sinteză cu o putere maximă de 730kW).
Compoziția singazului
Următorul tabel prezintă valorile tipice ale componentelor singazului. Acestea depind de compoziția chimică specifică a materiei prime a gazeificatorului
| Substanță | Compoziție (%) |
| H2 | 20-40 |
| CO | 35-40 |
| CO2 | 25-35 |
| CH4 | 0-15 |
| N2 | 2-5 |
Cerințe de calitate pentru singaz și gazul combustibil
Pentru alimentarea motoarelor pe gaz se poate utiliza o gamă largă de gaze bogate în hidrogen. Totuși, așa cum se întâmplă în cazul tuturor combustibililor de motor, există limite specifice pentru diferitele componente ale combustibilului gazos. Contaminanții singazului, în special gudronul și umiditatea, reprezintă provocări tehnice esențiale în utilizarea gazelor de sinteză. Pentru informații despre calitatea combustibilului gazos sau alte informații, vă rugăm să solicitați instrucțiunile tehnice pentru gaze speciale.
Conceptul de centrale CHP cu motoare pe gaze de sinteză
Compozițiile variate precum și puterile calorifice și comportarea la ardere a gazelor din procesele gazelor de sinteză impun exigențe mai mari asupra proiectării motoarelor. Clarke Energy oferă motoare Jenbacher pe gaz, special modificate, care ard eficient aceste gaze în scopul producerii combinate a energiei electrice și termice. Funcțiile speciale ale acestor motoare includ stingătoare pentru prevenirea rateului la motor, mixere speciale de gaz pentru îmbunătățirea amestecului de gaze și o rezistență mai mare la murdărie. În general, compoziția stabilă a gazului produs din lemn îi conferă acestuia un avantaj în rândul combustibililor de motor. Totuși, conținutul ridicat de hidrogen din unele gaze de sinteză determină o ardere foarte rapidă, ceea ce crește pericolul de pre-aprindere, bătaie sau rateu la motor. Pentru a evita acest risc, Jenbacher a creat un sistem de control al motorului capabil să alimenteze motorul cu un amestec foarte slab dar și să reacționeze relativ rapid la variațiile din sarcina motorului. Unele gaze de sinteză au un conținut ridicat de monoxid de carbon, cu viteză foarte mică de ardere și deosebit de nociv. Jenbacher a dezvoltat un sistem specific de ardere internă pentru motoarele pe gaz, care asigură arderea eficientă și fiabilă a gazelor. În plus, Clarke Energy & Jenbacher oferă un pachet de sisteme de siguranță pentru gestionarea fermă a gazelor nocive, cum ar fi monoxidul de carbon. Singazul poate fi utilizat pentru producerea apei calde, a aburului și a curentului electric. Apa caldă și gazele de evacuare de la motoare pot alimenta cazanele de abur. Aburul rezultat este util în alte procese industriale locale. Curentul electric produs de motoarele Jenbacher pe gaz poate fi utilizat local sau comercializat în rețeaua publică. Eficiența electrică a singazului de 37%, sau mai mare, poate fi obținută cu motoarele pe gaz Jenbacher.
Avantajele alimentării motoarelor pe gaz cu singaz
- Sursă de alimentare independentă
- Costuri reduse de energie și predictibilitate și stabilitate mai mare
- Furnizare combinată a energiei electrice și termice, eficientă și economică
- Eficiență electrică ridicată comparativ cu alte tehnologii de producere a energiei (de ex. turbine pe abur sau gaz)
- Cea mai potrivită opțiune pentru o producție de energie electrică cuprinsă într-un interval care pornește de la câteva sute de kW și ajunge până la 20-30MW
- Necesită o presiune scăzută a gazului
- Metodă alternativă de eliminare a gazelor problematice simultan cu exploatarea lor ca sursă de energie
- Înlocuirea combustibililor convenționali
- Avantaje ecologice prin reducerea gazelor cu efect de seră
Competențele noastre în domeniul singazului
Clarke Energy are o experiență globală în tehnologia motoarelor pe gaz și cunoștințe vaste în ceea ce privește gestionarea gazelor delicate cum este singazul. În prezent, aproximativ 30 de motoare pe gaz Jenbacher funcționează fie cu gaz de cocserie fie cu gaz de convertizor LD. Evidențiind expertiza tehnică a Jenbacher, de curând, aceste unități au atins împreună peste 1 milion de ore de funcționare. În plus, prin utilizarea acestor gaze de furnal „gratuite”, prin comparație cu utilizarea gazelor naturale pentru producția de energie, locațiile echipate cu tehnologie Jenbacher au obținut economii de circa 2 milioane de tone de CO2 de la prima punere în funcțiune. Dacă doriți să aflați mai multe despre modurile în care Clarke Energy vă poate ajuta în dezvoltarea proiectului dumneavoastră cu gaze de depozit, adresați-vă reprezentanței noastre locale.