Το βιομεθάνιο παρέχει καθαρό αέριο στο δίκτυο με τη βοήθεια μιας γεννήτριας οξυγόνου της Atlas Copco
Μια γεννήτρια οξυγόνου της Atlas Copco βοηθά τη NAT-Ur-Gas Solschen να παράγει καθαρό μεθάνιο στη μονάδα παραγωγής βιοαερίου της στη Γερμανία. Η αποθείωση βιοαερίου με χρήση οξυγόνου έχει ως αποτέλεσμα τη βιώσιμη πηγή ενέργειας για το δίκτυο. Ένα πρόσθετο όφελος είναι η μείωση του λειτουργικού κόστους μέσω της βελτίωσης της ενεργειακής απόδοσης – έως και 50%.
Η χρήση ενός αεροσυμπιεστή μεταβλητής ταχύτητας από την Atlas Copco επιτρέπει επίσης τον αυστηρό έλεγχο της περιεκτικότητας σε οξυγόνο κάτω από το κατώτερο όριο έκρηξης, διασφαλίζοντας έτσι την ασφάλεια της μονάδας λειτουργίας.
Ο πεπιεσμένος αέρας από τον αεροσυμπιεστή φτάνει σε μια δεξαμενή αποθήκευσης με πίεση 10 bar μέσω ενός φίλτρου ενεργού άνθρακα, ενός διαχωριστή λαδιού και μιας παγίδας ακαθαρσιών (που φαίνεται αριστερά στην εικόνα). Η γεννήτρια οξυγόνου τροφοδοτείται από αυτήν τη δεξαμενή.
Heinrich Schaper και Michael Klawitter της NAT-Ur-Gas Solschen GmbH & Co. Η KG ανέθεσε στην Biostruct GmbH, με έδρα τη Melle, να σχεδιάσει και να κατασκευάσει τη μονάδα παραγωγής βιοαερίου το 2016. Η μονάδα παράγει σήμερα 1500 m3 βιοαερίου ανά ώρα με μέση περιεκτικότητα σε μεθάνιο 53%. Αυτό το βιοαέριο συγκεντρώνεται συνεχώς με περιεκτικότητα σε μεθάνιο 94% σε μονάδα επεξεργασίας μέσω μεμβρανών. «Κάθε ώρα, τροφοδοτούμε με 700 κυβικά μέτρα βιομεθανίου το σύστημα παροχής αερίου», λέει ο Klawitter. Το βιοαέριο πωλείται στην εταιρεία παροχής ενέργειας BayWa από το Μόναχο μέσω μιας μακροπρόθεσμης συμφωνίας αγοράς.
Η καρδιά της διαδικασίας βιοαερίου της Bioconstruct είναι οι ζυμωτές, όπου τα βακτήρια τρέφονται με οργανικά υλικά για την παραγωγή βιοαερίου. Οι δύο ζυμωτές τους απαιτούν κάθε ώρα 3,5 τόνους φρέσκιας βιομάζας ή υποστρώματος. Η βιωσιμότητα αποτελεί βασικό χαρακτηριστικό του επιχειρηματικού μοντέλου, καθώς το υπόστρωμα προέρχεται από τοπικούς αγρότες και τα υπολείμματα της ζύμωσης παρέχονται ξανά ως λίπασμα.
Το μεγαλύτερο πρόβλημα στην παραγωγή βιοαερίου είναι το παραγόμενο υδρόθειο.Πρώτον, τα φίλτρα στο εργοστάσιο επεξεργασίας κολλούν μεταξύ τους. Και δεύτερον, μετατρέπεται σε διοξείδιο του θείου κατά την καύση του βιοαερίου και προκαλεί διάβρωση στα εξαρτήματα και στους κινητήρες. Επομένως, πρέπει να προσπαθήσουμε να εξαλείψουμε όσο το δυνατόν περισσότερο υδρόθειο από το αέριο.»
Η μέθοδος βιολογικής αποθείωσης
Η μονάδα παραγωγής βιοαερίου στο Solschen της Κάτω Σαξονίας παράγει βιοαέριο με μέση περιεκτικότητα σε μεθάνιο 53%.
Η εταιρεία από το Solschen επέλεξε τη μέθοδο βιολογικής αποθείωσης. Στη διαδικασία αυτή, το υδρόθειο μετατρέπεται σε στοιχειακό θείο και νερό με ειδικά βακτήρια στο ζυμωτή με την προσθήκη αέρα ή οξυγόνου. Το θείο παραμένει στο υπόλειμμα της ζύμωσης και αυξάνει την αξία του ως λίπασμα, ενώ το καθαρισμένο αέριο μπορεί να περάσει από περαιτέρω στάδια επεξεργασίας.
«Έχουμε λάβει μια συνειδητή απόφαση να επιλέξουμε την αποθείωση με οξυγόνο», εξηγεί ο Klawitter. «Επειδή, αντίθετα από την αποθείωση με τον αέρα του περιβάλλοντος, μπορούμε να ελέγξουμε με ακρίβεια τη γεννήτρια O2. Αυτό μας δίνει τον πλήρη έλεγχο ορισμένων παραγόντων, όπως η προστασία από εκρήξεις. Γνωρίζουμε ότι έχουμε 94 τοις εκατό περιεκτικότητα σε O2 και μπορούμε να χορηγήσουμε την προσθήκη οξυγόνου με τέτοιον τρόπο ώστε να είμαστε οπωσδήποτε πάντα κάτω από το κατώτερο όριο έκρηξης του 2,3 τοις εκατό.» Το οξυγόνο διοχετεύεται στους ζυμωτές από πάνω. Μαζί με το βιοαέριο, διανέμεται κάτω από τους θόλους των ημισφαιρικών ζωνών αποθήκευσης υπολειμμάτων της ζύμωσης.
Ο εμπορικός εταίρος της Atlas Copco, D & N Drucklufttechnik GmbH & Co. KG, επίσης με βάση τη Melle, σχεδίασε και εφάρμοσε το σύστημα παροχής οξυγόνου. Αποτελείται από έναν κοχλιοφόρο αεροσυμπιεστή GA 11 VSD+ με ψεκασμό λαδιού και ρύθμιση ταχύτητας, μια γεννήτρια O2 OGP 8 τύπων, μια δεξαμενή αποθήκευσης για πεπιεσμένο αέρα και οξυγόνο, καθώς και τα απαραίτητα στάδια φίλτρου για την επεξεργασία πεπιεσμένου αέρα και O2. Ο πεπιεσμένος αέρας περνά μέσα από ένα φίλτρο ενεργού άνθρακα, έναν διαχωριστή λαδιού και μια παγίδα ρύπων σε μια δεξαμενή αποθήκευσης με πίεση 10 bar. Από εκεί, τροφοδοτείται η γεννήτρια O2, γεγονός που εμπλουτίζει τον αέρα με οξυγόνο σε περιεκτικότητα 94%. Το οξυγόνο, τελικά, φτάνει στους ζυμωτές μέσω μιας άλλης δεξαμενής προσωρινής αποθήκευσης και δύο ηλεκτρονικούς μετρητές ροής.
«Προς το παρόν διοχετεύουμε κατά μέσο όρο εννέα κυβικά μέτρα οξυγόνου την ώρα στους ζυμωτές», λέει ο Klawitter. Η στιγμιαία παροχή κυμαίνεται μεταξύ 6 και 11 m3, ανάλογα με την παραγόμενη ποσότητα βιοαερίου, έτσι ώστε η περιεκτικότητα σε οξυγόνο να μην υπερβαίνει ποτέ το κατώτερο όριο έκρηξης. Συνεπώς, η παροχή πεπιεσμένου αέρα πρέπει να είναι ευέλικτη – ένας λόγος για τον οποίο επιλέχθηκε το μηχάνημα ρυθμιζόμενης ταχύτητας της Atlas Copco.
Το δεύτερο σημαντικό πλεονέκτημα της ρύθμισης ταχύτητας είναι η χαμηλή κατανάλωση ενέργειας, η οποία μειώνει το κόστος λειτουργίας. Οι αεροσυμπιεστές GA-VSD+ της Atlas Copco διαθέτουν την τελευταία γενιά ρυθμίσεων ταχύτητας και είναι εξοπλισμένοι με κινητήρες μόνιμου μαγνήτη υψηλής ενεργειακής απόδοσης. Το σύστημα εξοικονομεί 50% του κόστους ενέργειας σε σύγκριση με ένα σύστημα ελέγχου πλήρους/μηδενικού φορτίου.
Η αποθείωση του βιοαερίου προστατεύει επίσης τα φίλτρα ενεργού άνθρακα ανάντη της μονάδας επεξεργασίας. Χωρίς την αποθείωση, η περιεκτικότητα του ακατέργαστου αερίου σε θείο θα μείωνε δραστικά τη διάρκεια ζωής του φίλτρου, αυξάνοντας έτσι το λειτουργικό κόστος. Ένα πρόσθετο όφελος είναι ότι το 0,4 έως 0,5% του οξυγόνου στο ρεύμα αερίου βοηθά πραγματικά στην απόδοση του ενεργού άνθρακα, διατηρώντας το πλήρως αποτελεσματικό. Τόσο κρίσιμη είναι η παροχή οξυγόνου στη μονάδα Solschen που η NAT-Ur-Gas Solschen εργάζεται ήδη για την υλοποίηση μιας πλεονάζουσας λύσης.
Ο Michael Klawitter τονίζει επίσης θετικά το σέρβις της Atlas Copco.
Οι τεχνικοί συντήρησης αποκατέστησαν τη λειτουργία της γεννήτριας γρήγορα και αποτελεσματικά έπειτα από μια βλάβη που προκλήθηκε από δικές μας ενέργειες. Επίσης, παρέχουν πλήρεις οδηγίες για τα μηχανολογικά του συστήματος κατά τη διάρκεια του κύκλου συντήρησης χωρίς να το ζητήσουμε.