Syngas, også kendt som syntesegas, syntetisk gas eller producentgas, kan fremstilles af en række forskellige materialer, der indeholder kulstof. Disse kan omfatte biomasse (trægas), plast, kul, kommunalt affald eller lignende materialer. Historisk set blev bygas anvendt til at levere gas til mange boliger i Europa og andre industrialiserede lande i det 20. århundrede. Gasmotorer, der anvender syngas som brændstof, kan konfigureres i en kombineret varme- og elkonfiguration for at maksimere systemets effektivitet.
Syngas fremstilles ved forgasning eller pyrolyse af kulstofholdige materialer. Forgasning indebærer, at disse materialer udsættes for høje temperaturer i kontrolleret tilstedeværelse af ilt med kun begrænset forbrænding for at tilvejebringe termisk energi til at opretholde reaktionen. Forgasning kan foregå i menneskeskabte beholdere eller alternativt foregå in situ som ved underjordisk kulforgasning (UCG). Når brændslet til forgasningsanlægget er af nyere biologisk oprindelse, f.eks. træ eller organisk affald, anses den gas, der produceres af forgasningsanlægget, for at være et vedvarende brændstof, og den energi, der produceres ved forbrændingen af det, er vedvarende. Når brændslet til forgasningsanlægget er en affaldsstrøm, har omdannelsen til elektricitet på denne måde den kombinerede fordel, at affaldet omdannes til nyttige produkter.
Fordele ved udnyttelse af syntesegas i gasmotorer
- Generering af vedvarende energi
- Omdannelse af problematisk affald til nyttigt brændsel
- Økonomisk energi på stedet produktion og reduceret transmissionstab
- Reduktion af kulstofemissioner
Syntesegassammensætningsudfordringer
Sammensætningen af syntesegas afhænger i høj grad af input til forgasningsanlægget. En række af komponenterne i syntesegas giver anledning til udfordringer, som skal løses fra starten, herunder tjære, hydrogenniveauer og fugt. Brintgas er meget hurtigere at forbrænde end metan, som er den normale energikilde for gasmotorer. Under normale omstændigheder ville en hurtigere forbrænding i motorens cylindre føre til risiko for forantændelse, bankning og motorens tilbagestrømning. For at imødegå denne udfordring er motoren forsynet med en række tekniske ændringer, og motorens ydelse er reduceret til mellem 50-70 % af dens typiske naturgasydelse. (Dvs. at en motor på 1 063 kW, der kører på naturgas, kan sammenlignes med en motor på højst 730 kW, der kører på syntetisk gas).
Syngassammensætning
Den følgende tabel viser et typisk interval for sammensætningen af syntesegasser. Dette vil afhænge af den specifikke kemiske sammensætning af råmaterialet til forgasningsanlægget
|
Substans |
Sammensætning (%) |
|
|
H2 |
||
|
CO |
||
|
CO2 |
||
|
CH4 |
||
|
N2 |
Syngas- og brændselsgaskvalitetskrav
En lang række brintgasser kan anvendes i gasmotorer. Men som med alle motorbrændstoffer er der specifikke grænser for forskellige komponenter den anvendte brændgas. Gasforureninger i syntesegas, især tjære og fugt, er en vigtig teknisk udfordring for anvendelsen af syntetiske gasser. Anmod venligst om den særlige tekniske gasanvisning om brændselsgaskvalitet for at få yderligere oplysninger.
Syngas CHP Engine Concept
Variierende sammensætninger samt brændværdier og forbrændingsadfærd for gasser fra syntetiske gasprocesser stiller større krav til motorens design. Clarke Energy tilbyder specielt modificerede Jenbacher-gasmotorer, der gør effektiv brug af disse gasser til kombineret produktion af varme og elektricitet. Disse motorer kan bl.a. være forsynet med flammespærre til forebyggelse af tilbagestrømning og særlige gasblandere for at forbedre gasblandingen og gøre dem mere robuste over for snavs. Generelt gør den stabile sammensætning af trægas den fordelagtig som motorbrændstof. Det høje brintindhold i visse syntesegasser betyder imidlertid, at forbrændingsprocessen er meget hurtig, hvilket øger risikoen for forantændelse, bankning og genstart af motoren. For at undgå denne risiko har Jenbacher udviklet et motorstyringssystem, som er i stand til at forsyne Jenbacher-motoren med en meget mager blanding og samtidig reagere meget hurtigt på variationer i motorbelastningen. Nogle syntetiske gasser har et højt indhold af kulmonoxid, som har en lav forbrændingshastighed og er meget skadelig. Jenbacher har udviklet det specifikke forbrændingssystem til gasmotorer, som muliggør en effektiv og pålidelig forbrænding af gassen. Desuden tilbyder Clarke Energy & Jenbacher en sikkerhedsteknologipakke, der gør det muligt at håndtere skadelige gasser som f.eks. kulilte sikkert. Syngas kan anvendes til at skabe varmt vand, damp og elektricitet. Det varme vand og udstødningsgasserne fra motorerne ledes ind i kedler. Den resulterende damp kan anvendes i andre lokale industrielle processer. Elektricitet, der produceres af Jenbacher-gasmotorerne, kan enten anvendes på stedet eller sælges til det offentlige net. Der kan opnås en elvirkningsgrad på 37 % og derover med Jenbacher-gasmotorer
Fordele Ved at forsyne gasmotorer med syntesegas
- Uafhængig elforsyning
- Reducerede energiomkostninger og større forudsigelighed og stabilitet
- Effektiv og økonomisk kombineret varme- og elforsyning
- Høj elvirkningsgrad sammenlignet med anden elproduktionsteknologi (f.eks. damp- eller gasturbiner)
- Bedst egnet til et elektrisk effektområde fra et par hundrede kW op til 20-30MW
- Lavt gastryk er påkrævet
- Alternativ til bortskaffelse af en problemgas, samtidig med at den udnyttes som energikilde
- Erstatning for konventionelle brændstoffer
- Miljøfordele ved reduktion af drivhusgasser
Syngas-kompetence
Clarke Energy har omfattende erfaring med gasmotorteknologi og har et stort reservoir af viden med hensyn til håndtering af vanskelige gasser som f.eks. syngas. Omkring 30 Jenbacher-gasmotorer kører nu på enten koksgas eller LD-konvertergas. Som et bevis på Jenbachers tekniske ekspertise har disse enheder for nylig nået et samlet antal driftstimer på mere end 1 million timer. Ved at udnytte disse “gratis” spildgasser i forhold til at bruge naturgas til elproduktion har de Jenbacher-teknologisk udstyrede anlæg desuden opnået CO2-besparelser på ca. 2 mio. tons siden idriftsættelsen. Hvis du gerne vil vide mere om, hvordan Clarke Energy kan hjælpe dig med at udvikle dit deponigasprojekt, bedes du kontakte dit lokale kontor for at få flere oplysninger.