الميثان الحيوي يوفر غازًا نظيفًا للشبكة بمساعدة مولد الأكسجين من أطلس كوبكو
يساعد مولد الأكسجين من أطلس كوبكو شركة Nat-Ur-Gas Solschen على إنتاج الميثان النظيف في مصنعها للغاز الحيوي في ألمانيا. حيث توفر إزالة الكبريت من الغاز الحيوي باستخدام الأكسجين مصدر طاقة مستدامًا للشبكة. ومن بين الفوائد الإضافية انخفاض تكاليف التشغيل من خلال تحسين كفاءة استخدام الطاقة بنسبة تصل إلى 50%.
كما يتيح استخدام الضاغط متغير السرعة من أطلس كوبكو التحكم الدقيق في محتوى الأكسجين دون الحد الأدنى للانفجار، ما يضمن سلامة المصنع.
يصل الهواء المضغوط من الضاغط إلى صهريج تخزين بضغط يبلغ 10 بار عبر فلتر الكربون المنشط، وفاصل زيت، ومصفاة أوساخ (على اليسار في الصورة). وتتم تغذية مولد الأكسجين من هذا الصهريج.
كلَّف هاينريش شابر ومايكل كلافيتر مؤسسي شركة Nat-Ur-Gas Solschen GmbH & Co. KG شركة Bioconstruct GmbH، ومقرها ميله، بتصميم مصنع الغاز الحيوي الخاص بهما وبنائه في عام 2016. تنتج المحطة حاليًا 1500 م3 من الغاز الحيوي في الساعة بمتوسط محتوى ميثان يبلغ 53%. ويتركز هذا الغاز الحيوي باستمرار في محتوى الميثان بنسبة 94% في محطة المعالجة باستخدام الأغشية. يقول كلافيتر: "كل ساعة نقوم بتغذية 700 متر مكعب من الميثان الحيوي في نظام إمداد الغاز". ونبيع الغاز الحيوي لشركة BayWa، مورد الطاقة في ميونيخ، بموجب اتفاقية شراء طويلة الأمد.
تستند عمليات الغاز الحيوي في شركة Bioconstruct بشكل أساسي على أجهزة التخمير، حيث تتغذي البكتيريا على مواد عضوية لإنتاج الغاز الحيوي. ويتطلب جهازا التخمير لديها 3,5 أطنان من الكتل الحيوية الطازجة أو المواد المتفاعلة كل ساعة. كما أن الاستدامة سمة رئيسية لنموذج الأعمال، حيث يتم الحصول على المواد المتفاعلة من المزارعين المحليين ويتم توريد بقايا عملية التخمير كسماد.
المشكلة الأكبر في عملية إنتاج الغاز الحيوي هي كبريتيد الهيدروجين الناتج.أولاً، يتطلب تلاصق الفلاتر في وحدة المعالجة ببعضها. وثانيًا، يتحول إلى ثاني أكسيد الكبريت في أثناء احتراق الغاز الحيوي، ما يسبب تآكل التجهيزات والمحركات. لذا نضطر إلى محاولة إزالة أكبر قدر ممكن من كبريتيد الهيدروجين من الغاز.
طريقة إزالة الكبريت الحيوية
تنتج محطة الغاز الحيوي في زويشين في ساكسونيا السفلى الغاز الحيوي بمتوسط محتوى ميثان يبلغ 53%.
اختارت الشركة التي يقع مقرها في زويشين طريقة إزالة الكبريت الحيوية. في هذه العملية، يتم تحويل كبريتيد الهيدروجين إلى عنصر الكبريت والماء بواسطة بكتيريا خاصة في جهاز التخمير من خلال إضافة الهواء أو الأكسجين. يبقى الكبريت في رواسب عملية التخمير ويزيد من قيمة الأسمدة، ويمكن تمرير الغاز المُنقى عبر مراحل معالجة إضافية.
يقول كلافيتر "لقد اتخذنا قرارًا مدروسًا باختيار إزالة الكبريت بالأكسجين". "لأنه -على عكس إزالة الكبريت بالهواء المحيط- يمكننا التحكم في مولد الأكسجين الخاص بنا بدقة. وهذا يمنحنا السيطرة الكاملة على عدد من العوامل، مثل الحماية من الانفجار. ونعلم أن محتوى الأكسجين لدينا يبلغ 94 في المائة، ويمكننا معالجة جرعة إضافية من الأكسجين بطريقة تضمن بقاءنا دائمًا دون الحد الأدنى للانفجار الذي يبلغ 2,3 في المائة". يتم نفخ الأكسجين في أجهزة التخمير من أعلى. ويتم توزيعه مع الغاز الحيوي تحت قباب مناطق تخزين رواسب عملية التخمير نصف الكروية.
قامت شركة D & N Drucklufttechnik GmbH & Co. KG، الشريك التجاري لشركة أطلس كوبكو والتي يقع مقرها أيضًا في ميله، بتخطيط وتنفيذ نظام إمداد الأكسجين. والذي يتكون من ضاغط GA 11 VSD + الحلزوني منظم السرعة والمحقون بالزيت، ومولد أكسجين من نوع OGP 8، وصهريج تخزين للهواء المضغوط والأكسجين، بالإضافة إلى مراحل الفلترة اللازمة لمعالجة الهواء المضغوط والأكسجين. يمر الهواء المضغوط عبر فلتر الكربون المنشط، وفاصل زيت، ومصفاة أوساخ إلى صهريج تخزين بضغط 10 بار. وهناك، تتم تغذية مولد الأكسجين الذي يكثف الهواء في محتوى الأكسجين الذي يبلغ 94%. يصل الأكسجين أخيرًا إلى أجهزة التخمير عبر صهريج عازل آخر ومقياسي تدفق إلكترونيين.
يقول كلافيتر: "نقوم حاليًا بنفخ ما معدله تسعة أمتار مكعبة من الأكسجين في الساعة في أجهزة التخمير". يتقلب معدل التدفق الفوري بين 6 و11 م3 حسب كمية الغاز الحيوي الناتجة، بحيث لا يتجاوز محتوى الأكسجين الحد الأدنى للانفجار مطلقًا. لذلك؛ يجب أن يكون مصدر إمداد الهواء المضغوط مرنًا، وذلك أحد أسباب اختيار ماكينة أطلس كوبكو منظمة السرعة.
أما الميزة الرئيسية الثانية لتنظيم السرعة فهي انخفاض استهلاك الطاقة، التي تقلل تكاليف التشغيل. تتميز ضواغط GA-VSD+ من أطلس كوبكو بأحدث جيل من تنظيم السرعة، ومجهزة -على وجه الخصوص- بمحركات مغناطيسية دائمة موفرة للطاقة. يوفر النظام 50% من تكاليف الطاقة مقارنة بنظام التحكم في الحمل الكامل/عدم وجود حمل.
تحمي إزالة الكبريت من الغاز الحيوي أيضًا فلاتر الكربون المنشط في أعلى محطة المعالجة. ومن دون إزالة الكبريت، سيؤدي محتوى الكبريت في الغاز الخام إلى تقليل عمر الفلتر بشكل جذري، ومن ثَمَّ زيادة تكاليف التشغيل. ومن المزايا الإضافية أن وجود نسبة أكسجين بنسبة تتراوح بين 0,4 و0,5% في تدفق الغاز يساعد فعليًا في أداء الكربون المنشط، ما يحافظ على فعاليته تمامًا. كما أن تزويد مصنع Nat-Ur-Gas Solschen في زويشن بالأكسجين أمر بالغ الأهمية لدرجة أنه يعمل بالفعل على إيجاد حل إضافي.
كما أثنى مايكل كلافيتر على خدمة أطلس كوبكو.
أعاد مهندسو الخدمة المولد إلى الخدمة بسرعة وكفاءة بعد حدوث عطل ذاتي. كما قدموا تعليمات كاملة بخصوص هندسة النظام في أثناء دورة الصيانة من دون طلب.