Biometanul asigură gaz curat în reţea cu ajutorul unui generator de oxigen de la Atlas Copco
Un generator de oxigen de la Atlas Copco ajută Nat-Ur-Gas Solschen să producă metan curat la instalaţia de biogaz din Germania. Desulfurarea biogazului cu ajutorul oxigenului are drept rezultat o sursă de energie durabilă pentru reţea. Un beneficiu suplimentar îl constituie reducerea costurilor de operare prin îmbunătăţirea eficienţei energetice – cu până la 50%
Utilizarea unui compresor cu turaţie variabilă de la Atlas Copco permite, de asemenea, un control strict al conţinutului de oxigen sub limita inferioară de explozie, garantând astfel siguranţa instalaţiei.
Aerul comprimat de la compresor ajunge la un rezervor de stocare la o presiune de 10 bari prin intermediul unui filtru cu carbon activ, al unui separator de ulei şi al unui filtru de impurităţi (în stânga în imagine). Generatorul de oxigen este alimentat de la acest rezervor.
Heinrich Schaper şi Michael Klawitter de la Nat-Ur-Gas Solschen GmbH & Co. KG au mandatat Bioconstruct GmbH, cu sediul în Melle, să proiecteze şi să construiască instalaţia de biogaz acestora în 2016. În prezent, instalaţia produce 1500 m3 de biogaz pe oră, cu un conţinut mediu de metan de 53%. Acest biogaz este concentrat în permanenţă la un conţinut de metan de 94% într-o instalaţie de tratare prin intermediul membranelor. „În fiecare oră, introducem 700 de metri cubi de biometan în sistemul de alimentare cu gaze.”, afirmă Klawitter. Biogazul este vândut furnizorului de energie BayWa din München în temeiul unui contract de achiziţie pe termen lung.
Inima procesului de biogaz Bioconstruct o constituie fermentatoarele în care bacteriile se hrănesc cu materie organică pentru a produce biogaz. Fiecare dintre cele două fermentatoare are nevoie de 3,5 tone de biomasă sau substrat proaspăt în fiecare oră. Sustenabilitatea este o caracteristică esenţială a modelului de afaceri, deoarece substratul provine de la fermierii locali, iar reziduurile de fermentare sunt returnate sub formă de îngrăşământ.
Cea mai mare problemă în producţia de biogaz o reprezintă hidrogenul sulfurat rezultat.În primul rând, acesta determină ca filtrele din staţia de tratare să se lipească între ele. În al doilea rând, se transformă în dioxid de sulf în timpul arderii biogazului şi cauzează coroziunea conexiunilor şi a motoarelor. Aşadar, trebuie să încercăm să eliminăm din gaz cât mai mult hidrogen sulfurat.”
Metoda de desulfurare biologică
Instalaţia de biogaz din Solschen, Saxonia Inferioară, produce biogaz cu un conţinut mediu de metan de 53%.
Compania cu sediul în Solschen a ales metoda de desulfurare biologică. În acest proces, hidrogenul sulfurat este transformat în sulf elementar şi apă de către bacterii speciale în fermentator, cu adaos de aer sau oxigen. Sulful rămâne în reziduul de fermentare şi îi creşte valoarea de îngrăşământ, în timp ce gazul purificat poate trece prin alte etape de prelucrare.
„Am luat o decizie conştientă de a alege desulfurarea cu oxigen”, explică Klawitter. „Deoarece, spre deosebire de desulfurarea cu aer ambiental, ne putem controla cu precizie generatorul de O2. Acest lucru ne oferă control deplin asupra unei serii de factori, precum protecţia împotriva exploziilor. Ştim că avem un conţinut de O2 de 94 de procente şi putem să dozăm adaosul de oxigen astfel încât să ne aflăm cu siguranţă întotdeauna sub limita de explozie de 2,3 procente.” Oxigenul este suflat de sus în fermentatoare. Împreună cu biogazul, acesta este distribuit sub cupolele zonelor emisferice de depozitare a reziduurilor de fermentare.
Partenerul comercial al Atlas Copco, D & N Drucklufttechnik GmbH & Co. KG, tot cu sediul în Melle, a planificat şi a implementat sistemul de alimentare cu oxigen. Acesta este format dintr-un compresor cu şurub cu injecţie de ulei şi reglare a turaţiei GA 11 VSD+ un generator de O2 de tip OGP 8, un rezervor de stocare pentru aer comprimat şi oxigen, precum şi etapele de filtrare necesare pentru prelucrarea aerului comprimat şi a O2. Aerul comprimat trece printr-un filtru de carbon activ, un separator de ulei şi un filtru de impurităţi într-un rezervor de stocare la presiunea de 10 bari. De acolo, este alimentat generatorul de O2, care îmbogăţeşte aerul cu un conţinut al oxigenului de 94%. În cele din urmă, oxigenul ajunge la fermentatoare prin intermediul unui alt rezervor tampon şi a două debitmetre electronice.
„În prezent, suflăm în fermentatoare în medie nouă metri cubi de oxigen pe oră”, afirmă Klawitter. Debitul instantaneu fluctuează între 6 şi 11 m3 în funcţie de cantitatea de biogaz produsă, astfel încât conţinutul de oxigen să nu depăşească niciodată limita inferioară de explozie. Prin urmare, alimentarea cu aer comprimat trebuie să fie flexibilă – unul dintre motivele pentru care a fost ales echipamentul Atlas Copco cu viteză reglată.
Cel de-al doilea avantaj major al reglării vitezei îl constituie consumul redus de energie, ceea ce reduce costurile operaţionale. Compresoarele GA-VSD+ de la Atlas Copco dispun de cea mai recentă generaţie de reglare a vitezei şi sunt echipate cu motoare cu magneţi permanenţi deosebit de eficiente din punct de vedere energetic. Sistemul economiseşte 50% din costurile de energie în comparaţie cu un sistem de control cu încărcare completă/fără încărcare.
De asemenea, desulfurarea biogazului protejează filtrele cu carbon activ în amonte de instalaţia de tratare. Fără desulfurare, conţinutul de sulf al gazului brut ar reduce radical durata de viaţă a filtrelor, ceea ce ar duce la creşterea costurilor operaţionale. Un beneficiu suplimentar îl constituie faptul că oxigenul de 0,4 până la 0,5% din fluxul de gaz ajută, de fapt, la performanţa carbonului activ, menţinându-l pe deplin eficient. Alimentarea cu oxigen a instalaţiei Solschen este atât de critică încât Nat-Ur-Gas Solschen lucrează deja la implementarea unei soluţii redundante.
Michael Klawitter apreciază în mod pozitiv şi serviciile Atlas Copco.
Inginerii de service au repus generatorul în funcţiune rapid şi eficient după o defecţiune autoprovocată. De asemenea, aceştia au furnizat instrucţiuni complete privind ingineria sistemului în timpul ciclului de întreţinere, fără a fi necesară nicio solicitare.