Synkaasua, joka tunnetaan myös synteesikaasuna, synteettisenä kaasuna tai tuottajakaasuna, voidaan valmistaa monista erilaisista hiiltä sisältävistä materiaaleista. Näitä voivat olla biomassa (puukaasu), muovit, hiili, yhdyskuntajäte tai vastaavat materiaalit. Historiallisesti kaupunkikaasua käytettiin monien asuntojen kaasunjakeluun Euroopassa ja muissa teollisuusmaissa 1900-luvulla. Kaasumoottorit, jotka käyttävät synkaasua polttoaineena, voidaan konfiguroida lämmön ja sähkön yhteistuotantoon järjestelmän hyötysuhteen maksimoimiseksi.
Synkaasua syntyy kaasuttamalla tai pyrolysoimalla hiilipitoisia materiaaleja. Kaasutuksessa nämä materiaalit altistetaan korkeille lämpötiloille hapen valvotussa läsnäolossa, jolloin palaminen on rajallista, jotta lämpöenergiaa saadaan reaktion ylläpitämiseksi. Kaasutus voi tapahtua ihmisen valmistamissa säiliöissä tai vaihtoehtoisesti paikan päällä, kuten maanalaisessa hiilen kaasutuksessa (UCG). Jos kaasuttimen polttoaine on viimeaikaista biologista alkuperää, kuten puuta tai orgaanista jätettä, kaasuttimen tuottamaa kaasua pidetään uusiutuvana polttoaineena ja sen poltosta tuotettua energiaa uusiutuvana. Kun kaasuttimeen syötettävä polttoaine on jätevirtaa, sen muuntamisesta sähköksi tällä tavalla on yhdistetty hyöty, kun jäte muunnetaan käyttökelpoisiksi tuotteiksi.
Synkaasun hyödyntämisen hyödyt kaasumoottoreissa
- Uusiutuvan energian tuottaminen
- Ongelmallisten jätteiden muuntaminen käyttökelpoisiksi polttoaineiksi
- Taloudellinen voimantuotanto paikan päällä. tuotanto ja siirtohäviöiden vähentäminen
- Hiilipäästöjen vähentäminen
Synteesikaasun koostumukseen liittyvät haasteet
Synteesikaasun koostumus riippuu suuresti kaasuttimen syötteistä. Useat synkaasun komponentit aiheuttavat haasteita, jotka on käsiteltävä heti alussa, kuten tervat, vetypitoisuudet ja kosteus. Vetykaasu palaa paljon nopeammin kuin metaani, joka on kaasumoottoreiden normaali energialähde. Normaaliolosuhteissa nopeampi palaminen moottorin sylintereissä johtaisi mahdollisiin esisyttymiin, kolahduksiin ja moottorin takapalamiseen. Tämän haasteen torjumiseksi moottoriin on tehty useita teknisiä muutoksia, ja moottorin teho on pienentynyt 50-70 prosenttiin sen tavanomaisesta maakaasutehosta. (Maakaasulla toimiva 1 063 kW:n moottori on verrattavissa synteettisellä kaasulla toimivaan enintään 730 kW:n moottoriin.)
Synkaasun koostumus
Seuraavassa taulukossa esitetään synkaasujen tyypillinen koostumus. Se riippuu kaasuttimeen syötettävän raaka-aineen erityisestä kemiallisesta koostumuksesta
|
Aine |
koostumus (%) |
|
|
H2 |
||
|
CO |
||
|
CO2 |
||
|
CH4 |
||
|
N2 |
Vetykaasujen ja polttoainekaasujen laatuvaatimukset
Kaasumoottoreissa voidaan käyttää monenlaisia vetykaasuja. Kuten kaikkien moottoripolttoaineiden kohdalla, myös syöttöaineena käytettävän polttokaasun eri komponenteille on kuitenkin asetettu erityisiä raja-arvoja. Synteesikaasussa olevat kaasun epäpuhtaudet, erityisesti terva ja kosteus, ovat keskeinen tekninen haaste synteettisten kaasujen käytölle. Pyydä lisätietoja polttokaasun laatua koskevasta teknisestä erityisohjeesta.
Synkaasun CHP-moottorikonsepti
Synteesikaasuprosesseissa syntyvien kaasujen koostumuksen sekä lämpöarvojen ja palamiskäyttäytymisen vaihtelu asettaa suurempia vaatimuksia moottorin suunnittelulle. Clarke Energy tarjoaa erityisesti muunneltuja Jenbacher-kaasumoottoreita, jotka hyödyntävät näitä kaasuja tehokkaasti lämmön ja sähkön yhteistuotannossa. Näiden moottoreiden erityisominaisuuksiin voivat kuulua liekinsammuttimet takapalon estämiseksi ja erityiset kaasusekoittimet, jotka parantavat kaasun sekoittumista ja ovat kestävämpiä likaa vastaan. Yleisesti ottaen puukaasun vakaa koostumus tekee siitä edullisen moottoripolttoaineen. Joidenkin synkaasujen korkea vetypitoisuus tarkoittaa kuitenkin sitä, että palamisprosessi on hyvin nopea, mikä lisää moottorin esisytytyksen, koputtelun tai takapalon vaaraa. Tämän riskin välttämiseksi Jenbacher on luonut moottorinohjausjärjestelmän, joka pystyy syöttämään Jenbacher-moottoriin hyvin laihan seoksen ja reagoimaan samalla hyvin nopeasti moottorin kuormituksen vaihteluihin. Joissakin synteettisissä kaasuissa on korkea hiilimonoksidipitoisuus, jonka palamisnopeus on alhainen ja erittäin haitallinen. Jenbacher on kehittänyt erityisen kaasumoottorin polttojärjestelmän, joka mahdollistaa kaasun polttamisen tehokkaasti ja luotettavasti. Lisäksi Clarke Energy & Jenbacher tarjoaa turvateknologiapaketin, joka mahdollistaa haitallisten kaasujen, kuten hiilimonoksidin, varman käsittelyn. Synkaasua voidaan käyttää kuuman veden, höyryn ja sähkön tuottamiseen. Moottoreiden kuuma vesi ja pakokaasut johdetaan kattiloihin. Syntyvää höyryä voidaan käyttää muissa paikallisissa teollisuusprosesseissa. Jenbacher-kaasumoottoreiden tuottama sähkö voidaan joko käyttää paikan päällä tai myydä julkiseen verkkoon. Jenbacher-kaasumoottoreilla voidaan saavuttaa yli 37 prosentin sähköhyötysuhde synkaasulla
Hyötyjä Kaasumoottoreiden polttaminen synkaasulla
- Iriippumaton sähköntuotanto
- Vähentyneet energiakustannukset sekä parempi ennustettavuus ja vakaus
- Tehokas ja taloudellinen yhdistetty lämmön- ja sähköntuotanto
- Korkea sähköntuotantohyötysuhde muuhun sähköntuotantoon verrattaessa (esim. höyry- tai kaasuturbiinit)
- Sopii parhaiten muutaman sadan kW:n sähkötehoalueelle jopa 20-30 MW:iin
- Tarvitaan alhainen kaasunpaine
- Vaihtoehtoinen ongelmakaasun loppusijoitus ja samalla sen hyödyntäminen energialähteenä
- Tavanomaisten polttoaineiden korvike
- Ympäristöhyötyjä, koska kasvihuonekaasujen vähentäminen
Synkaasiosaaminen
Clarke Energyllä on kattava kokemus kaasumoottoriteknologiasta ja laaja tietovaranto hankalien kaasujen, kuten synkaasun, käsittelystä. Noin 30 Jenbacher-kaasumoottoria toimii nyt joko koksikaasulla tai LD-muuntokaasulla. Jenbacherin teknistä asiantuntemusta korostaa se, että nämä yksiköt ovat hiljattain saavuttaneet yhteensä yli miljoona käyttötuntia. Lisäksi Jenbacherin teknologialla varustetuissa toimipaikoissa on saavutettu noin 2 miljoonan tonnin hiilidioksidisäästöt käyttöönoton jälkeen, kun näitä ”ilmaisia” savukaasuja on käytetty sähköntuotantoon maakaasun käyttöön verrattuna. Jos haluat lisätietoja siitä, miten Clarke Energy voi auttaa sinua kehittämään kaatopaikkakaasuhankettasi, ota yhteyttä paikalliseen toimipisteeseesi saadaksesi lisätietoja.