Колко ефективно е производството на електроенергия от газовете от депонии?

Колко ефективно е производството на електроенергия от газовете от депонии?

Генерирането на електроенергия от газовете, отделяни в депозитите за отпадъци, представлява изключително продуктивен метод за използване на органично гориво, което иначе би било изгорено чрез факел и би причинило щети на околната среда. Всъщност обаче истинската ефективност на системата никога не може да се изрази само с един показател в проценти. За всеки екип по разработване на проекти, който оценява генератор, работещ на газ от депозити за отпадъци, най-важният инженерен въпрос е прост: колко точно от химичната енергия, постъпваща в системата, се превръща в надеждна електроенергия, след като се вземат предвид събирането на газа, химичната му обработка, преобразуването чрез двигател, допълнителното потребление и планираното просто стояне?

Като практически отраслови справочни данни, връщащите се двигатели с вътрешно горене, работещи на подготвен газ от депозити за отпадъци, често се описват като постигащи електрическа ефективност от приблизително 25 % до 35 %. Макар този широк диапазон да служи като полезен ориентир за първоначално проучване на проекта, той никога не трябва да се счита за гаранция за производителност. Качеството на входящия газ, колебанията в концентрацията на метан, работа на двигателя при частична натовареност, паразитните загуби при подготвяне на газа, атмосферните условия на обекта и текущите практики за поддръжка могат да доведат до това реалната инсталация да работи по-добре или по-лошо от първоначалните оценки.

Започнете с правилното определение на ефективност

Електрическата ефективност сравнява брутния електрически изход с топлинната енергия на горивото, подавана директно към впускателния колектор на двигателя. Въпреки че този показател изглежда чист и прост, той не описва целия жизнен цикъл на производството на електроенергия от газ от депонии. Конкретна моделова генераторна установка може да работи изключително добре в границите на двигателя, докато целият проект има слаби резултати поради недостатъчно газово добиване от горните кладенци, прекомерно паразитно енергопотребление от системите за условяване на газа или ниска наличност на оборудването.

• Сравнение на брутния електрически изход с топлинната енергия на горивото, подавана към двигателя.

• Вземане предвид скоростта на добиване от горните кладенци и ефективността на събирането на газ.

• Включване на паразитното енергопотребление от помощните системи за условяване и охлаждане на газа.

Пълното изчисление на проекта винаги трябва да започне от повърхността на депото за отпадъци. Газът от депото обикновено се състои приблизително от 50 % метан и 50 % въглероден диоксид, както и от следи от халогенирани съединения, влага и силоксани. Тъй като метанът е единственият компонент, който носи енергия, променящите се концентрации на метан директно променят топлинната енергия, достъпна за генератора на газ от депото. Следователно докладите, които се основават само на обемни скорости на газовия поток, могат да бъдат силно вводящи в заблуждение, освен ако едновременно не съобщават процентното съдържание на метан, налягането, температурата и съдържанието на влага.

Мястото, където енергията се получава или губи преди генератора

Има опасно изкушение да се разглежда двигателят с вътрешно горене като единствен определящ фактор за успеха на проекта. В действителност, горивото, достигащо до генератора на газ от депото, вече е преминало през множество критични етапи на производителност:

• Ефективност на събирането на газ: Дизайнът на газовия кладенец, вакуумното управление, цялостността на дневното покритие и активното балансиране на полето определят количеството газ, който може да се улавя последователно.

• Качество и чистота на газа: Концентрацията на метан, проникването на кислород, разреждането с азот, водната пара, твърдите частици, сярните съединения и силоксаните влияят върху използваемата топлинна стойност и изискванията за защита на двигателя.

• Подготовка и пречистване на газа: Вентилаторите, охладителите, коалесцентните филтри, компресорите и системите за отстраняване на силоксани правят горивото пригодно за употреба, но те също потребяват значително допълнително електричество.

• Стабилност на подаването: Повишаването на налягането или внезапното увеличаване на химическото замърсяване могат да задействат защитни аларми, намаляване на електрическата мощност или изключване в моменти, когато средното производство на газ изглежда напълно достатъчно.

Тази оперативна реалност обяснява защо два различни проектни обекта с еднакви номинални мощности на двигателите могат да произвеждат значително различни годишни количества електроенергия. Надежден модел за предварителна оценка на възможностите трябва винаги да представя както брутното производство, така и нето експортираната електроенергия. Нето изходната мощност правилно отчита допълнителните паразитни натоварвания, което гарантира, че инвеститорите ще видят реалистични финансови резултати.

Разбиране на ефективността в диапазона от 25 % до 35 % в практиката

За типичните инсталации с двигатели с въртящо се движение референтният диапазон от 25 % до 35 % описва преобразуването на енергията от подготвеното гориво в електрическа мощност при строго контролирани експлоатационни условия. Това не означава, че 25 % до 35 % от общото количество суров газ, генерирано в целия депозит за отпадъци, ще достигне успешно електрическата мрежа. Загубите при събирането на изтичащ газ, изискванията за горене на газа чрез факел по време на поддръжка, непланувани прекъсвания в работата, допълнителните паразитни натоварвания и ограниченията от страна на мрежата често намаляват крайната нето изходна мощност.

Освен това характеристиките на натоварването на двигателя играят изключително важна роля за ежедневната производителност. Генераторът, работещ на газ от депонии, обикновено има предпочитана оптимална област на натоварване, а термичната ефективност намалява значително, когато двигателят работи при слабо натоварване в продължение на дълги периоди. Използването на прекалено големи генераторни комплекта води до хронична работа при частично натоварване, тъй като производството на газ от депонии естествено намалява в продължение на десетилетия. Ступенуването на няколко модулни единици осигурява по-добра гъвкавост при съгласуване с намаляващите криви на газовото производство в сравнение с разчитането на един прекалено голям двигател.

Максимизиране на използването чрез системи за комбинирано производство на топлина и електрическа енергия

Генерирането на електроенергия от газовете, отделяни в депозитите за отпадъци, става значително по-изгодно, когато възстановената топлинна енергия от двигателя може да се използва за промишлен процес на място, за отоплителна система на сграда, за изпаряване на филтрат или за друга потвърдена топлинна нужда. Системите за комбинирано производство на топлина и електроенергия (CHP) улавят полезна отпадна топлина от изпускателните тръби на двигателя и от системите за охлаждане с водна рубашка. Въпреки че електрическата ефективност на преобразуването остава в рамките на стандартните граници, общото полезно използване на енергия рязко нараства, когато възстановената топлина замества допълнителни фосилни горива.

Все пак CHP никога не бива да се представя като автоматично по-изгодно икономически решение, без предварително потвърждаване на реален топлинен приемник. Интегрирането на комплектите за топлинно възстановяване води до значителни капитали инвестиции, монтаж на тръбопроводни мрежи, интеграция на системи за управление и допълнителни задължения по поддръжка. Ако топлинната консумация варира сезонно, проектантите трябва да изчислят полезната топлинна мощност на месечна или часовата база.

Доставяме надеждни възобновяеми решения с Keya New

Оптимизирането на сложни проекти в областта на възобновяемата енергия изисква проверена индустриална експертиза, здрави производствени възможности и комплексна поддръжка на веригата за доставки. Keya New предлага изключително производствено съвършенство и интегрирани проектни решения, които помагат на глобалните индустриални партньори да проектират, инсталират и поддържат изключително ефективни системи за генериране на енергия от депонийния газ и алтернативни енергийни системи. Благодарение на напреднали инженерни практики, строг контрол на качеството и ангажирана следпродажбена поддръжка Keya New гарантира, че всеки генератор на енергия от депонийния газ и всяка енергийна архитектура работят с максимална ефективност, като осигуряват на обектите безпроблемна енергийна независимост и устойчив операционен успех.

Матрица за оценка на енергията от депонийния газ