天然气需求的五分之一可以通过现有来源的绿色天然气来满足,如果消除市场壁垒。Marei正在制定路线图,以帮助爱尔兰实现可再生能源供热和绿色天然气燃料目标。
EURC

Green gas是一种主要来源于生物质的能源,生物材料包括能源作物(如木材,草和海藻)动物粪便和城市垃圾,as well as from non-biological origins such as electricity.它是一种可再生能源,可以注入现有的天然气网络,作为天然气替代可再生电力,加热和运输。

Ireland's target for 2020 is to have 40% of electrical,12% of heat and 10% of transport energy coming from renewable sources.These are binding targets and as of 2015 we have achieved 25.3%,6.5% and 5.7% respectively.

爱尔兰最终能源消耗总量的简化分析表明,电力约占能源的20%。其余的约80%由供热和运输部门组成。然而,to date,可再生电力的生产一直是爱尔兰的首要重点,大部分的努力都是为了提高风力涡轮机的绿色电力生产。

Unfortunately,爱尔兰无法实现2020年的减排目标,由于热力和运输部门的脱碳量还没有达到电力部门的水平。绿色天然气是一种商业上可获得的本土解决方案,以满足可再生热和运输的需求,避免因忽视欧盟在这些领域的目标而受到巨额罚款。It can also help meet the growing demand for green energy from multinationals.

Maximising the potential of green gas


  • 厌氧消化产生的绿色气体:

厌氧消化(ad)湿有机生物量可以为爱尔兰提供本土可再生能源供应。AD is a series of biological processes in which microorganisms break down biodegradable material in the absence of oxygen.广告是一项成熟的技术,with ~14,目前在欧洲有1000个消化池。It produces biogas which is approx.60%甲烷(CH4)和40%二氧化碳(CO2)。传统上,沼气燃烧产生热电联产(CHP)。

最近,然而,通过脱除二氧化碳和杂质,将沼气升级为甲烷含量超过95%(与天然气质量相似)的生物甲烷的工业已经出现。这种绿色气体可以注入现有的天然气电网。

在很多方面,Ireland is suited to AD technology.广泛的农业产业可以利用其丰富的泥浆资源,屠宰场废料,奶浆和剩余的草料青贮,它们是AD的主要原料。Previous studies have indicated that Ireland can achieve 10% renewable energy in transport by digesting just 1.1% of grassland in Ireland with dairy slurry.

这一概念也将有助于实现“绿色农业”的总体理念和农村经济的多样化,面临许多挑战。爱尔兰在欧洲是独一无二的,因为我们有如此大比例的人口生活在农村地区。

This,coupled with an ageing population,high levels of farm subsidies and the need to reduce emissions from agriculture,表示需要行动计划。种植生物甲烷能源作物为农村社区提供了许多潜在的好处,作为牛肉种植的替代品,where over 60% of farmers are considered part-time and almost two thirds of farms are considered unprofitable.

再加上爱尔兰农业部门有大量小型农场,通过合作活动生产的绿色天然气可以为许多家庭提供宝贵的收入,同时促进爱尔兰的可再生能源需求和减排目标。

爱尔兰活跃的生态系统和草地供应提供了低间接土地利用生物能源,欧洲委员会在最近修订的《可再生能源指令》中大力提倡将其作为未来燃料。此外,农业以外的废物流可以作为目标,例如家庭食品垃圾。棕色垃圾桶甚至可能会为广告设施的验收收取一笔入关费,making the project more economically feasible.

  • 木本作物产生的绿色气体:

In the longer term,气化可以提供大量的绿色气体。气化是一种低碳的能源生产途径,燃料,威廉希尔中国注册chemicals and fertilisers.各种各样的生物质或废物原料,agro-forestry residues,黑色垃圾桶,indigenous energy crops grown on marginal land and sewage sludge can be used in this process.

Gasification involves the ‘partial combustion' of carbonaceous feeds to produce a synthetic gas that is further converted into valuable products.如果是绿色气体,甲烷化法用于生产含95%CH4的合成天然气(Bio-SNG)。The valuable by-products of gasification such as fertilisers and 威廉希尔中国注册chemicals improve its environmental and economic performance.

瑞典有几家商业生物质气化甲烷化工厂,奥地利和法国。研究表明,爱尔兰仅能通过气化、甲烷化处理林业现有的废物流,在运输过程中实现5.2%的可再生能源。agriculture,黑色垃圾桶,污泥和消化液。鉴于爱尔兰缺乏公众对焚化的支持,这项技术提供了一个有用的替代方案。

另外5.5%的能源作物可通过气化甲烷化来满足,如75号上的短轮伐柳树。000公顷其他边缘土地。与瑞典等其他国家一样,计划中的林业扩张将进一步提高气化的可行性。

  • 藻类产生的绿色气体:

从未来的展望来看,advanced biofuel substrates like seaweed and micro-algae can lessen the requirement of land based feedstocks for renewable gas production.海草季节变化研究,结合有效的青贮方法,will enable the provision of a year round supply of high quality biomass.

有潜力通过创新的种植技术扩大爱尔兰可用的海藻资源。这方面的一个例子是综合多营养水产养殖系统,利用鱼粪作为营养源,在鱼场附近种植海藻,提高增长率,同时清洗水。

研究表明,如果先进的海藻生物燃料能够满足欧盟1.25%的能源运输需求,欧盟需要1300万吨鲑鱼,产生168mt海藻,需要2603个厌氧消化池。2012年全球养殖鱼类产量为66.6公吨,2012年水产养殖约为23公吨海藻。

Micro-algae can also contribute significantly to green gas — not only as a substrate with very high growth rate,同时也是一种通过捕获生长过程中的二氧化碳来进行生物气体升级的新方法。

Power to gas and demand-driven green gas


未来的机会出现在电力到天然气(P2G)系统中,这为扩大绿色天然气行业提供了巨大的潜力。By 2020,当产能超过需求时,爱尔兰预计将泄漏7-14%的可再生能源发电量。This is a by-product of the successful implementation of wind power to an extent where 40% of electricity is expected to be renewable by 2020.

考虑到风力发电的容量系数为~30%,the installed wind capacity may be of the order of 133% of maximum demand,leading to periods of curtailment.因此,储存剩余电力的方法至关重要。

Where electricity storage is challenging and current infrastructure does not support long-term management of this problem,p2g过程将能量矢量从电转换为气体(甲烷)。可以注入网格。这是通过电解实现的,电力驱动,to produce hydrogen,然后与二氧化碳结合产生绿色气体,创建一个碳中性的气体。

P2G工艺与现有能源系统的协同作用提供了显著的优势。第一,P2G为电力提供了一种替代性的存储解决方案,具有平衡和促进高水平可变可再生电力的巨大能力。Second,使用沼气和合成气中的二氧化碳为抵消传统的AD和气化装置升级装置的成本提供了机会,大大提高沼气池或气化炉的潜在甲烷产量。Third,O2 produced in electrolysis can be used to vastly improve the quality and efficiency of gasification derived Green Gas.Although the technology is in its infancy,the potential of P2G is significant.

除了将剩余的电力转化为天然气外,生物能源系统可以通过需求驱动的绿色天然气促进低发电期。的时候,例如,风能和太阳能资源较低,intermittent renewable electricity is sparse.Bioenergy can be made dispatchable on demand.For example,stored green gas can provide renewable electricity at times of significant electricity demand,弥补风的不足。

绿色天然气发电厂也可以间歇供电,leading to a ramp up in green gas supply.因此,有两种工具来促进间歇性可再生电力:1)电力需求低于电力供应时的电力到天然气;2)需求驱动的绿色天然气。when electricity demand is greater than intermittent renewable electricity supply.

Green gas roadmaps


从短期和长期来看,可再生绿色天然气对供热和运输行业的贡献至关重要。六家欧洲天然气电网已承诺到2050年提供100%的绿色天然气。爱尔兰天然气网络得出的结论是,现有来源的绿色天然气可满足高达20%的天然气需求,如果消除市场壁垒。

A roadmap for green gas in Ireland will originate with existing mature technologies such as AD.预计气化甲烷化,algal biogas and power-to-gas technologies will develop sequentially,最终导致100%的天然气替代。

绿色气体是间歇性可再生电力的促进者,也是可再生热和可再生运输燃料的极好载体。绿色天然气是一种低碳能源途径,可以支持爱尔兰未来的能源安全。

The MaREI Centre is a world leader in green gas research.我们的研究有助于制定路线图,确定爱尔兰如何启动绿色天然气产业,这将有助于实现可再生热和运输燃料的强制性可再生能源目标。

The Bioenergy Research Group investigates a range of digestion applications at lab scale for innovative technologies such as P2G,需求驱动型沼气和新型沼气升级技术。生物质气化的基本和应用方面,热解,combustion and methanation are also investigated.

MaREI's collaborations with industrial partners,如爱尔兰天然气网络,which funds work related to the production and grid injection of green gas,加强生物能源和能源系统方面的专业知识交流。

In 2016,Marei的研究人员发表了23篇同行评议的期刊论文,之前曾撰写过许多International Energy Agency关于绿色气体的报告包括:作物消化能量(2011);;沼气在智能电网中的作用展望(2014);;藻类生物气研究展望(2015);以及2016年技术现状回顾-藻类生物能源.

马雷海洋和可再生能源中心,,
环境研究所,科克大学学院
网站:www.Twitter:@MaREIcentre

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绿色气体是一种主要来源于生物质的能源,生物材料包括能源作物(如木材,草和海藻)动物粪便和城市垃圾,as well as from non-biological origins such as electricity.It is a form of renewable energy that can be...