Gaz de synthèse / syngas

Le gaz de synthèse, également appelé gaz de synthèse, gaz synthétique ou gaz de producteur, peut être produit à partir d’une variété de matériaux différents qui contiennent du carbone. Il peut s’agir de la biomasse (gaz de bois), de matières plastiques, de charbon, de déchets municipaux ou de matières similaires. Historiquement, le gaz de ville était utilisé pour alimenter en gaz de nombreuses résidences en Europe et dans d’autres pays industrialisés au 20e siècle. Les moteurs à gaz utilisant le gaz de synthèse comme carburant peuvent être configurés dans une configuration de production combinée de chaleur et d’électricité afin de maximiser l’efficacité du système.

Le gaz de synthèse est créé par la gazéification ou la pyrolyse de matières carbonées. La gazéification consiste à soumettre ces matériaux à des températures élevées, en présence contrôlée d’oxygène avec seulement une combustion limitée pour fournir l’énergie thermique nécessaire à la réaction. La gazéification peut se faire dans des cuves artificielles ou in situ, comme dans le cas de la gazéification souterraine du charbon (UCG). Lorsque le combustible alimentant le gazéificateur est d’origine biologique récente, comme le bois ou les déchets organiques, le gaz produit par le gazéificateur est considéré comme un combustible renouvelable et l’énergie produite par sa combustion est renouvelable. Lorsque le combustible alimentant le gazéifieur est un déchet, sa conversion en énergie de cette manière présente l’avantage combiné de la conversion de ce déchet en produits utiles.

Avantages de l’utilisation du gaz de synthèse dans les moteurs à gaz

• Génération d’énergie renouvelable
• Conversion de déchets problématiques en combustibles utiles
• Production d’énergie économique sur place. production d’électricité sur place et réduction des pertes de transmission
• Réduction des émissions de carbone

Défis liés à la composition du gaz de synthèse

La composition du gaz de synthèse dépend fortement des intrants du gazéificateur. Un certain nombre de composants du gaz de synthèse posent des défis qui doivent être abordés dès le départ, notamment les goudrons, les niveaux d’hydrogène et l’humidité. L’hydrogène est beaucoup plus rapide à brûler que le méthane, qui est la source d’énergie normale des moteurs à gaz. Dans des circonstances normales, une combustion plus rapide dans les cylindres du moteur entraînerait un risque de pré-allumage, de cognement et de retour de flamme. Afin de relever ce défi, le moteur a subi un certain nombre de modifications techniques et sa puissance est réduite à 50-70% de sa puissance normale au gaz naturel. (C’est-à-dire qu’un moteur de 1 063kW fonctionnant au gaz naturel est comparable à un moteur de 730kW maximum fonctionnant au gaz synthétique).

Composition du gaz de synthèse

Le tableau suivant fournit une gamme typique pour la composition des gaz de synthèse. Celle-ci dépendra de la composition chimique spécifique de la charge d’alimentation du gazogène

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Exigences de qualité des gaz de synthèse et des gaz combustibles

Un large éventail de gaz d’hydrogène peut être utilisé dans les moteurs à gaz. Cependant, comme pour tous les carburants de moteur, il existe des limites spécifiques à différents composants le gaz combustible d’entrée. Les contaminants gazeux dans le gaz de synthèse, plus particulièrement le goudron et l’humidité, constituent un défi technique majeur pour l’utilisation des gaz synthétiques. Veuillez demander l’instruction technique spéciale gaz pour la qualité du gaz combustible pour plus d’informations.

Concept de moteur cogénération au gaz de synthèse

Les variations de composition, ainsi que les valeurs calorifiques et le comportement de combustion des gaz issus des processus de gaz de synthèse, imposent des exigences plus importantes à la conception des moteurs. Clarke Energy propose des moteurs à gaz Jenbacher spécialement modifiés qui utilisent efficacement ces gaz pour la production combinée de chaleur et d’électricité. Les caractéristiques spéciales de ces moteurs peuvent inclure des pare-flammes pour prévenir les retours de flamme, des mélangeurs de gaz spéciaux pour améliorer le mélange des gaz et être plus robustes face à la saleté. En général, la composition stable du gaz de bois le rend avantageux comme carburant pour moteur. La teneur élevée en hydrogène de certains gaz de synthèse signifie toutefois que le processus de combustion est très rapide, ce qui augmente le risque de pré-allumage, de cognement ou de retour de flamme du moteur. Pour éviter ce risque, Jenbacher a créé un système de contrôle du moteur capable d’alimenter le moteur Jenbacher avec un mélange très pauvre et, en même temps, de réagir très rapidement aux variations de la charge du moteur. Certains gaz synthétiques ont une teneur élevée en monoxyde de carbone, qui a une faible vitesse de combustion et est très nocif. Jenbacher a développé le système de combustion spécifique aux moteurs à gaz qui permet une combustion efficace et fiable de ce gaz. En outre, Clarke Energy & Jenbacher propose un ensemble de technologies de sécurité qui permet de traiter fermement les gaz nocifs tels que le monoxyde de carbone. Le gaz de synthèse peut être utilisé pour créer de l’eau chaude, de la vapeur et de l’électricité. L’eau chaude et les gaz d’échappement des moteurs sont introduits dans des chaudières. La vapeur qui en résulte peut être utilisée dans d’autres processus industriels localisés. L’électricité produite par les moteurs à gaz Jenbacher peut être utilisée sur place ou vendue au réseau public. Des rendements électriques du gaz de synthèse de 37% et plus peuvent être atteints avec les moteurs à gaz Jenbacher

Avantages Alimenter les moteurs à gaz avec du gaz de synthèse

• Alimentation électrique indépendante
• Réduction des coûts énergétiques, et plus grande prévisibilité et stabilité
• Alimentation combinée efficace et économique de chaleur et d’électricité
• Haut rendement électrique par rapport à d’autres technologies de production d’énergie (c’est-à-dire. turbines à vapeur ou à gaz)
• Parfaitement adapté à une gamme de puissance électrique de quelques centaines de kW jusqu’à 20-.30MW
• Faible pression de gaz requise
• Alternative d’élimination d’un gaz problématique tout en l’exploitant simultanément comme source d’énergie
• Substitution aux combustibles conventionnels
• Avantages environnementaux par réduction des gaz à effet de serre

Compétence en matière de gaz de synthèse

Clarke Energy possède une expérience complète de la technologie des moteurs à gaz et dispose d’un grand réservoir de connaissances en ce qui concerne la manipulation des gaz délicats tels que le gaz de synthèse. Une trentaine de moteurs à gaz Jenbacher fonctionnent aujourd’hui avec du gaz de coke ou du gaz de convertisseur LD. Soulignant l’expertise technique de Jenbacher, ces unités ont récemment atteint un total combiné de plus d’un million d’heures de fonctionnement. En outre, en utilisant ces gaz résiduels « gratuits » par rapport au gaz naturel pour la production d’électricité, les sites équipés de la technologie Jenbacher ont réalisé des économies de CO2 d’environ 2 millions de tonnes depuis leur mise en service. Si vous souhaitez en savoir plus sur la manière dont Clarke Energy peut vous aider à développer votre projet de gaz d’enfouissement, veuillez contacter votre bureau local pour plus de détails.