Как собрать метан для биотоплива
Создайте бесплатную учетную запись IEA, чтобы загружать наши отчеты, или подпишитесь на платную услугу.
Введение в биогаз и биометан
Закрыть боковую навигацию
- Введение в биогаз и биометан
- Потенциал устойчивого предложения и затраты
- Потенциал и стоимость поставок биогаза
- Потенциал поставок биометана и стоимость
- Перспективы биогаза
- Фокус: роль биогаза как экологически чистого топлива для приготовления пищи.
- Перспективы биометана
- В центре внимания: биометан и будущее газовой инфраструктуры
- Инвестиции
- Энергетическая безопасность
- Сокращение выбросов CO2 и метана
- Рекомендации для политиков
Цитировать отчет
Закрыть диалог
МЭА (2020 г.), Перспективы биогаза и биометана: перспективы органического роста, МЭА, Париж https://www.iea.org/reports/outlook-for-biogas-and-biomethane-prospects-for-organic-growth, Лицензия: CC BY 4.0
Скопировать в буфер обмена
Поделиться этим отчетом
Закрыть диалог
- Поделиться в Твиттере
- Поделиться на Facebook Facebook
- Поделиться в LinkedIn LinkedIn
- Поделиться по электронной почте
- Поделиться в печати Печать
Параметры отчета
Закрыть диалог
Введение в биогаз и биометан
Биогаз представляет собой смесь метана, CO2 и небольшие количества других газов, образующихся при анаэробном сбраживании органических веществ в бескислородной среде. Точный состав биогаза зависит от типа сырья и способа производства; к ним относятся следующие основные технологии:
- Биодигестеры: Это воздухонепроницаемые системы (например, контейнеры или резервуары), в которых органический материал, растворенный в воде, разрушается естественными микроорганизмами. Загрязнения и влага обычно удаляются перед использованием биогаза.
- Системы утилизации свалочного газа: При разложении твердых бытовых отходов (ТБО) в анаэробных условиях на свалках образуется биогаз. Это можно улавливать с помощью труб и вытяжных колодцев вместе с компрессорами, чтобы направить поток в центральную точку сбора.
- Очистные сооружения: Эти установки могут быть оборудованы для извлечения органических веществ, твердых веществ и питательных веществ, таких как азот и фосфор, из осадка сточных вод. При дальнейшей очистке осадок сточных вод можно использовать в качестве сырья для производства биогаза в анаэробном метантенке.
Содержание метана в биогазе обычно колеблется от 45% до 75% по объему, при этом большая часть остатка приходится на CO.2. Это изменение означает, что содержание энергии в биогазе может варьироваться; низшая теплотворная способность (LHV) составляет от 16 мегаджоулей на кубический метр (МДж/м 3 ) до 28 МДж/м 3 . Биогаз можно использовать непосредственно для производства электроэнергии и тепла или в качестве источника энергии для приготовления пищи.
Биометан (также известный как «возобновляемый природный газ») — это почти чистый источник метана, получаемый либо путем «обновления» биогаза (процесс, который удаляет любой CO2 и другие загрязняющие вещества, присутствующие в биогазе), или путем газификации твердой биомассы с последующим метанированием:
- Модернизация биогаза: это составляет около 90% всего биометана, производимого сегодня во всем мире. В технологиях модернизации используются различные свойства различных газов, содержащихся в биогазе, для их разделения, при этом на очистку водой и мембранное разделение сегодня приходится почти 60% мирового производства биометана (Cedigaz, 2019).
- Термическая газификация твердой биомассы с последующим метанированием: древесная биомасса сначала разлагается при высокой температуре (от 700 до 800°C) и высоком давлении в среде с низким содержанием кислорода. В этих условиях биомасса превращается в смесь газов, в основном окись углерода, водород и метан (иногда их все вместе называют синтез-газом). Для получения чистого потока биометана этот синтез-газ очищают от всех кислотных и коррозионно-активных компонентов. Затем в процессе метанирования используется катализатор для ускорения реакции между водородом и монооксидом углерода или CO.2 для получения метана. Любой оставшийся CO2 или вода удаляется в конце этого процесса.
Биометан имеет LHV около 36 МДж/м 3 . Он неотличим от природного газа, поэтому его можно использовать без каких-либо изменений в инфраструктуре передачи и распределения или оборудовании конечного пользователя, и он полностью совместим с транспортными средствами, работающими на природном газе.
Что такое биогаз и биометан?
Существует несколько путей производства биогаза и биометана.
Примечание: Только биометан считается пригодным для использования в транспортном секторе.
Для производства можно использовать самые разные виды сырья. биогаз. В этом отчете различные отдельные типы остатков или отходов были сгруппированы в четыре широкие категории исходного сырья: растительные остатки; навоз животных; органическая фракция ТБО, включая промышленные отходы; и осадок сточных вод.
- Пожнивные остатки: Остатки от урожая пшеницы, кукурузы, риса, других фуражных зерен, сахарной свеклы, сахарного тростника, сои и других масличных культур.Этот отчет включал последовательные культуры, выращенные между двумя собранными культурами, в качестве решения по управлению почвой, которое помогает сохранить плодородие почвы, сохранить углерод в почве и избежать эрозии; они не конкурируют за сельскохозяйственные угодья с культурами, выращиваемыми для еды или корма.
- Навоз животных: От домашнего скота, включая крупный рогатый скот, свиней, птицу и овец.
- Органическая фракция ТБО: Пищевые и зеленые отходы (например, листья и трава), бумага, картон и древесина, которые не используются иным образом (например, для компостирования или переработки). ТБО1 также включает некоторые промышленные отходы пищевой промышленности.
- Осадок сточных вод: Полутвердое органическое вещество, полученное в виде сточных газов городских очистных сооружений.
Конкретные энергетические культуры, то есть недорогие и не требующие особого ухода культуры, выращиваемые исключительно для производства энергии, а не продуктов питания, сыграли важную роль в росте производства биогаза в некоторых частях мира, особенно в Германии. Однако они также вызвали оживленные дебаты о потенциальном воздействии на землепользование, поэтому они не учитываются в оценке потенциала устойчивого снабжения в данном отчете.
Использование отходов и остатков в качестве сырья позволяет избежать проблем землепользования, связанных с выращиванием энергетических культур. Энергетические культуры также требуют удобрений (обычно получаемых из ископаемого топлива), которые необходимо учитывать при оценке выбросов в течение жизненного цикла от различных путей производства биогаза. Использование отходов и остатков в качестве сырья может улавливать метан, который в противном случае мог бы попасть в атмосферу при разложении.
Самый биометан производство происходит за счет повышения качества биогаза, поэтому исходное сырье такое же, как описано выше. Однако путь газификации биометана может использовать древесная биомасса (помимо ТБО и сельскохозяйственных отходов) в качестве сырья, состоящего из отходов лесопользования и деревообработки.
Описанное выше сырье рассматривалось в данном отчете при оценке устойчивого потенциала поставок биогаза и биометана и более подробно рассматривается в Разделе 3 ниже.
Для производства биогаза и биометана можно использовать ряд различных видов сырья.
Биогаз: большая часть производства сегодня производится из сельскохозяйственных культур и навоза животных.
Производство биогаза по регионам и видам сырья, 2018 г.
Развитие биогаза в мире было неравномерным, поскольку оно зависит не только от наличия сырья, но и от политики, поощряющей его производство и использование. На Европу, Китайскую Народную Республику (далее «Китай») и США приходится 90% мирового производства.
Европа на сегодняшний день является крупнейшим производителем биогаза. Германия на сегодняшний день является крупнейшим рынком, где сосредоточено две трети мощностей биогазовых установок Европы. Энергетические культуры были основным сырьем, которое поддерживало рост биогазовой промышленности Германии, но в последнее время политика в большей степени сместилась в сторону использования растительных остатков, последовательных культур, отходов животноводства и улавливания метана со свалок. Другие страны, такие как Дания, Франция, Италия и Нидерланды, активно продвигают производство биогаза.
В Китай, политика поддерживает установку варочных котлов в домашних условиях в сельской местности с целью расширения доступа к современной энергии и экологически чистому топливу для приготовления пищи; на эти метантенки сегодня приходится около 70% установленных мощностей по производству биогаза. Было объявлено о различных программах поддержки установки крупномасштабных когенерационных установок (т.е. установок, производящих как тепло, так и электроэнергию). Кроме того, в конце 2019 года Китайская национальная комиссия по развитию и реформам выпустила руководящий документ, посвященный индустриализации биогаза и переходу на биометан, поддерживая также использование биометана в транспортном секторе.
в Соединенные Штаты, основным путем получения биогаза был сбор газа из органических отходов, на который сегодня приходится почти 90% производства биогаза. Также растет интерес к производству биогаза из сельскохозяйственных отходов, поскольку на внутренние рынки животноводства приходится почти треть выбросов метана в США (USDA, 2016). Соединенные Штаты также занимают лидирующие позиции в мире по использованию биометана в транспортном секторе благодаря государственной и федеральной поддержке.
Около половины оставшейся продукции приходится на развивающиеся страны Азии, в частности Таиланд а также Индия. Вознаграждение через Механизм чистого развития (МЧР) было ключевым фактором, поддерживающим этот рост, особенно в период с 2007 по 2011 год. Развитие новых биогазовых проектов резко сократилось после 2011 года, поскольку стоимость кредитов на сокращение выбросов, предоставленных в рамках МЧР, упала. Таиланд производит биогаз из отходов производства крахмала маниоки, производства биотоплива и свиноферм. Индия намерена построить около 5 000 новых заводов по производству компримированного биогаза в течение следующих пяти лет (GMI, 2019). Аргентина а также Бразилия также поддержали биогаз через аукционы; В Бразилии большая часть продукции производится на свалках, но есть также потенциал барды, побочного продукта производства этанола.
Четкая картина сегодняшнего потребления биогаза в Африка усложняется отсутствием данных, но его использование сосредоточено в странах с конкретными программами поддержки. Некоторые правительства, такие как Бенин, Буркина-Фасо и Эфиопия, предоставляют субсидии, которые могут покрыть от половины до всех инвестиций, в то время как многочисленные проекты, продвигаемые неправительственными организациями, предоставляют практические ноу-хау и субсидии для снижения чистой стоимости инвестиций. В дополнение к этим субсидиям в нескольких странах были достигнуты успехи в кредитных программах, в частности, в недавнем соглашении об аренде с выкупом в собственность в Кении, благодаря которому в 2018 году была профинансирована почти половина установок метантенка (ter Heegde, 2019).
