El gas natural renovable (RNG) , también conocido como gas natural sostenible (SNG) o biometano , es un biogás que se ha mejorado a una calidad similar al gas natural fósil y que tiene una concentración de metano del 90% o más. [1] Al mejorar la calidad del biogás a base de metano a la del gas natural, es posible distribuir el gas a los clientes a través de la red de gas existente dentro de los aparatos existentes. El gas natural renovable es un subconjunto del gas natural sintético o gas natural sustituto (SNG).
Existen múltiples formas de metanizar el dióxido / monóxido de carbono y el hidrógeno, incluida la biometanización , el proceso sabatier y un nuevo proceso electroquímico, pionero en los Estados Unidos, que actualmente se encuentra en fase de pruebas. [2]
Ventajas
El gas natural renovable se puede producir y distribuir a través de la red de gas existente, lo que lo convierte en un medio atractivo para suministrar calor renovable y energía de gas renovable a las instalaciones existentes , sin requerir un desembolso de capital adicional por parte del cliente. La red de gas existente también permite la distribución de energía de gas a grandes distancias a un costo mínimo de energía. Las redes existentes permitirían obtener biogás de mercados remotos ricos en biomasa de bajo costo (Rusia o Escandinavia, por ejemplo). El gas natural renovable también se puede convertir en gas natural licuado (GNL) para uso directo como combustible en el sector del transporte.
La Red Nacional del Reino Unido cree que al menos el 15% de todo el gas consumido podría provenir de materias como aguas residuales, desperdicios de alimentos, como los que tiran los supermercados y restaurantes, y desechos orgánicos creados por empresas como las cervecerías. [3] [ Verificación fallida ] En los Estados Unidos, un análisis realizado en 2011 por el Gas Technology Institute determinó que el gas renovable de la biomasa residual, incluidos los residuos agrícolas, tiene el potencial de sumar hasta 2,5 billones de Btu al año, lo que es suficiente para cumplir con el gas natural. necesidades del 50% de los hogares estadounidenses. [4] [5]
En combinación con power-to-gas , mediante el cual la fracción de dióxido de carbono y monóxido de carbono del biogás se convierte en metano utilizando hidrógeno electrolizado , el potencial de gas renovable del biogás crudo se duplica aproximadamente.
Producción
Se puede lograr una eficiencia de biomasa a RNG del 70% durante el proceso de producción. [6] [7] Los costos se minimizan maximizando la escala de producción y ubicando una planta de digestión anaeróbica junto a los enlaces de transporte (por ejemplo, un puerto o un río) para la fuente de biomasa elegida. La infraestructura de almacenamiento de gas existente permitiría a la planta continuar fabricando gas a la tasa de utilización total incluso durante períodos de demanda débil, lo que ayudaría a minimizar los costos de capital de fabricación por unidad de gas producido. [8]
El gas renovable se puede producir a través de tres procesos principales:
- Digestión anaeróbica de material orgánico (normalmente húmedo), también conocido como biometanización
- Producción a través de la reacción de Sabatier . Con la reacción de Sabatier, el gas de la producción primaria debe actualizarse con un paso secundario para producir gas que sea adecuado para la inyección en la red de gas. [9]
- Gasificación térmica de material orgánico (normalmente seco)
Desarrollo comercial
BioSNG
Göteborg Energi inauguró la primera planta de demostración para la producción a gran escala de bio-SNG a través de la gasificación de residuos forestales en Gotemburgo , Suecia, dentro del proyecto GoBiGas . La planta tenía la capacidad para producir 20 megavatios de bioSNG a partir de aproximadamente 30 MW de biomasa, con el objetivo de una eficiencia de conversión del 65%. Desde diciembre de 2014 la planta de bioSNG estuvo en pleno funcionamiento y suministró gas a la red de gas natural sueca, alcanzando las exigencias de calidad con un contenido de metano superior al 95%. [10] La planta se cerró definitivamente debido a problemas económicos en abril de 2018. Göteborg Energi había invertido 175 millones de euros en la planta y los intentos intensivos durante un año de vender la planta a nuevos inversores habían fracasado. [11]
Se puede observar que la planta fue un éxito técnico y funcionó como se esperaba. [12] Sin embargo, el gas natural tiene un precio muy bajo dadas las condiciones del mercado a nivel mundial. Se espera que la planta resurja alrededor de 2030 cuando las condiciones económicas pueden ser más favorables, con la posibilidad de un precio del carbono más alto. [13]
SNG es de especial interés en países con amplias redes de distribución de gas natural. Las principales ventajas de SNG incluyen la compatibilidad con la infraestructura de gas natural existente, una mayor eficiencia que Fisher-Tropsch impulsa la producción y una escala de producción más pequeña que otros sistemas de producción de biocombustibles de segunda generación. [14] El Centro de Investigaciones Energéticas de los Países Bajos ha realizado una amplia investigación sobre la producción de SNG a gran escala a partir de biomasa leñosa, basada en la importación de materias primas del extranjero. [15]
Las plantas de gas natural renovable basadas en madera se pueden clasificar en dos categorías principales, una es alotérmica, que tiene la energía proporcionada por una fuente fuera del gasificador. Un ejemplo son los gasificadores de lecho fluidizado de doble cámara que constan de cámaras de combustión y gasificación separadas. Los sistemas autotérmicos generan el calor dentro del gasificador, pero requieren el uso de oxígeno puro para evitar la dilución del nitrógeno. [dieciséis]
En el Reino Unido, la NNFCC descubrió que cualquier planta de bioSNG del Reino Unido construida para 2020 tendría muchas probabilidades de utilizar 'materias primas leñosas limpias' y que hay varias regiones con buena disponibilidad de esa fuente. [17] [18]
Biogás mejorado
En el Reino Unido, el uso de la digestión anaeróbica está creciendo como un medio para producir biogás renovable , con casi 90 sitios de inyección de biometano construidos en todo el país. [19] Ecotricity anunció planes para suministrar gas verde a los consumidores del Reino Unido a través de la red nacional. [20] Centrica también anunció que comenzaría a inyectar gas, fabricado a partir de aguas residuales, en la red de gas. [21] En Canadá, FortisBC, un proveedor de gas de la Columbia Británica, inyecta gas natural creado de forma renovable en su sistema de distribución de gas existente. [22]
Gas natural sintético sostenible
El SNG sostenible se produce mediante la co-gasificación de escoria soplada con oxígeno a alta temperatura a una presión de 70 a 75 bar de biomasa o residuos. La ventaja de una amplia gama de materias primas es que se pueden producir cantidades mucho mayores de SNG renovable en comparación con el biogás, con menos limitaciones en la cadena de suministro. Una amplia gama de combustibles con un contenido total de carbono biogénico del 50 al 55% es técnica y financieramente viable. Se agrega hidrógeno a la mezcla de combustible durante el proceso de gasificación, y el dióxido de carbono se elimina mediante la captura de las etapas de purga de gas de purga de purga de gas de síntesis de "corriente de deslizamiento" y de metanización catalítica.
El SNG sostenible a gran escala permitirá que las redes de gas y electricidad del Reino Unido se descarbonicen sustancialmente en paralelo en la fuente, mientras se mantiene la relación operativa y económica existente entre las redes de gas y electricidad. La captura y secuestro de carbono se puede agregar a un costo adicional mínimo, logrando así progresivamente una descarbonización más profunda de las redes de gas y electricidad existentes a bajo costo y riesgo operativo. Los estudios de costo-beneficio indican que el SNG sostenible con 50% de carbono biogénico a gran escala puede inyectarse en la red de transmisión de gas a alta presión a un costo de alrededor de 65p / termia. A este costo, es posible reprocesar el gas natural fósil, utilizado como entrada de energía en el proceso de gasificación, en una cantidad de 5 a 10 veces mayor de SNG sostenible. El SNG sostenible a gran escala, combinado con la producción continua de gas natural de la plataforma continental del Reino Unido y gas no convencional, permitirá potencialmente que el costo de la electricidad pico del Reino Unido se desacople de los contratos internacionales de suministro de gas denominados "take or pay".
Aplicaciones:
- Generación eléctrica
- Calefacción de espacios
- Calentamiento de proceso
- Biomasa con captura y almacenamiento de carbono
- Combustible de transporte
Preocupaciones ambientales
El biogás crea contaminantes ambientales similares al combustible de gas natural ordinario, como monóxido de carbono, dióxido de azufre, óxido de nitrógeno, sulfuro de hidrógeno y partículas. Cualquier gas no quemado que se escape contiene metano, un gas de efecto invernadero de larga duración. La diferencia clave con el gas natural fósil es que a menudo se considera parcial o totalmente neutro en carbono , [ cita requerida ], ya que el dióxido de carbono contenido en la biomasa se renueva naturalmente en cada generación de plantas, en lugar de liberarse de los depósitos de fósiles y aumentar la atmósfera. dióxido de carbono.
Ver también
- Digestión anaeróbica
- Biocombustible
- Biogás
- Combustible neutro en carbono
- Problemas relacionados con los biocombustibles
- Utilización de gas de vertedero
- Energía a gas
- Energía renovable
- Energía sostenible
Referencias
- ^ Al Mamun, Muhammad Rashed; Torii, Shuichi (2017). "Mejora de la concentración de metano mediante la eliminación de contaminantes de mezclas de biogás mediante el método combinado de absorción y adsorción" . Revista Internacional de Ingeniería Química . 2017 : 1–9. doi : 10.1155 / 2017/7906859 . ISSN 1687-806X .
- ^ "SoCalGas y Opus 12 demuestran con éxito una tecnología que simplifica la conversión de dióxido de carbono en energía renovable almacenable" . prnewswire.com (Comunicado de prensa). PR Newswire . Consultado el 3 de mayo de 2018 .
- ^ The Guardian 'El desperdicio de alimentos para proporcionar gas verde a los consumidores preocupados por el carbono'
- ^ "El gas natural puede provenir de fuentes renovables" . www.socalgas.com . Semper Energy . Consultado el 3 de mayo de 2018 .
- ^ Minter, George. "Minter de SoCalGas sobre el gas natural renovable como combustible fundamental" . www.planningreport.com . David Abel . Consultado el 3 de mayo de 2018 .
- ^ Grupo ambiental de piedra angular, LLC 'Oportunidades de interconexión de biometano / gas natural'
- ^ Kachan & Co. 'La oportunidad del biogás natural'
- ^ Centro de investigación de energía de los Países Bajos 'Calor de biomasa a través de gas natural sintético'
- ^ Centro danés de tecnología de gas 'El gas sostenible entra en el sistema europeo de distribución de gas'
- ^ "GoBiGas" . www.gobigas.goteborgenergi.se . Consultado el 10 de noviembre de 2017 .
- ^ "Investerade nästan två miljarder i Gobigas - nu läggs projektet ner" . www.svt.se . Consultado el 25 de abril de 2018 .
- ^ "Profesor:" El Proyecto Gobigas un éxito técnico " " . di.se . Consultado el 2 de mayo de 2018 .
- ^ LUNDIN, KIM. "El flujo de biogás en Gotemburgo proporciona al contribuyente un estándar medioambiental" . www.svt.se . Consultado el 2 de mayo de 2018 .
- ^ Åhman, Max (2010). "Biometano en el sector del transporte: una valoración de la opción olvidada". Política energética . 38 (1): 208–217. doi : 10.1016 / j.enpol.2009.09.007 .
- ^ "BioSNG: Gas Natural Sintético" . Consultado el 27 de diciembre de 2012 .
- ^ Van der Meijden, CM (2010). Desarrollo de la tecnología de gasificación MILENA para la producción de Bio-SNG (PDF) . Petten, Países Bajos: ECN . Consultado el 21 de octubre de 2012 .
- ^ 'Potencial para la producción de BioSNG en el Reino Unido, NNFCC 10-008'
- ^ New Energy Focus 'BioSNG podría ser económicamente atractivo para el calor renovable'
- ^ "Mapa de AD - plantas de biometano" . ADBA . Asociación de Digestión Anaeróbica y Biorecursos . Consultado el 12 de junio de 2018 .
- ^ The Guardian 'El desperdicio de alimentos para proporcionar gas verde a los consumidores preocupados por el carbono'
- ^ The Guardian 'Los desechos humanos se convierten en gas renovable para alimentar hogares'
- ^ Kachan & Co. 'El nuevo biogás natural puede ayudar a agregar energía solar y eólica a la generación de energía renovable, según un estudio'
enlaces externos
- "Se producirá metano neutro en carbono renovable en el suroeste de Queensland" ARENA, consultado el 6 de diciembre de 2020
- National Grid US - Visión para una red de gas sostenible [1]
- Estudio de la American Gas Foundation: El potencial del gas renovable [2]
- SGC Rapport 187 Sustituir el gas natural de la gasificación de biomasa
- Informe SGC sobre gasificación y metanización
- http://www.eee-info.net/cms/netautor/napro4/wrapper/media.php ?
- Producción de gas natural sintético (SNG) a partir de biomasa: del centro de investigación energética de los Países Bajos
- Sitio web de ECN SNG [3]
- Plataforma SNG en Güssing
- National Grid / Grupo de gas sostenible del Reino Unido