Превръщането на енергията в газ с помощта на биогаз е по-икономично

Вятърната енергия плюс електролиза плюс биогаз е равно на зелен природен газ: изследователски екип удостоверява икономическия потенциал на подхода Power-to-Gas и е разработил концепция, която трябва да позволи продължителната работа на две вятърни турбини.

Изграждането на връзки в сектора се счита за важен ключ към успеха на децентрализирания енергиен преход – това може да реши проблеми като разминаването във времето на производството и търсенето на електроенергия. С цел да се даде възможност за продължаване на експлоатацията на две вятърни турбини, които вече не получават гарантираното от закона заплащане на електроенергията, екип от изследователи от Бранденбургския технологичен университет Котбус-Зенфенберг (BTU) и Университета за приложни науки във Фленсбург е разработил концепцията Power-to-Gas. В своето проучване учените изчислиха, че е възможно постигането на икономична себестойност на метана – при условие че регулаторната рамка за енергийния преход бъде коригирана.

Проектът

Авторите на изследването описват основните положения при проекта. На територията на общината земеделското дружество Nissen Biogas GmbH & Co. KG разполага с 900-киловатова инсталация за биогаз, две сателитни когенерационни инсталации (по 400 киловата всяка), местна отоплителна мрежа и две вятърни турбини с номинална мощност съответно 600 и 1,5 MWel. За двете вятърни турбини изтича 20-годишният период на възнаграждение съгласно Закона за възобновяемите енергийни източници (EEG). За електроенергията от тези турбини Бернд и Дирк Нисен получават само борсови цени на електроенергията, с които вятърните турбини трудно могат да бъдат експлоатирани рентабилно. За да не се налага да ги затварят, операторите потърсиха нови бизнес модели.

Идея и изпълнение

Въз основа на спецификациите изследователският екип разработи идея, използвайки подхода Power-to-Gas (PtG). PtG означава преобразуване на излишната електроенергия в съхраняем газообразен енергиен носител, който може да се преобразува отново в електричество, когато вятърът и слънцето не достигат, да се използва като гориво или като химическа суровина, обясняват изследователите. По-конкретно, концепцията предвижда вятърните турбини да доставят електричество за електролизер, който разгражда водата на кислород и водород (H2). Инсталацията за биогаз на свой ред доставя суров биогаз, чието съдържание на CO₂ реагира с водорода в реактор, за да образува метан (CH4, еквивалент на природен газ). В този конкретен случай става въпрос за процес на биологично метаниране в иновативен реактор, където специализирани микроорганизми, т.нар. археи, произвеждат метан в анаеробни условия и при това отделят топлина.

Свързването с инсталации за биогаз има много предимства

Не само използването на суров биогаз като добавка говори в полза на синергичното свързване с инсталациите за биогаз. Снабдяването с хранителни вещества на микроорганизмите в струйния слой може да става чрез течните остатъци от ферментацията в инсталацията, отделената при реакцията топлина е достъпна за използване, например за нагряване на ферментатора.

В бъдеще фермерите и изследователите в Nordhackstedt искат да тестват тази концепция в практиката.

Предвижда се изграждането на електролизер и реактор с тънък слой. Електричеството първоначално трябва да се получава само от по-старата от двете вятърни турбини, планираното свързано натоварване на електролизатора е 333 kWel. Това ще даде възможност за метанизиране на частичен поток от биогаз от инсталацията за биогаз.

Според участниците първата в света непрекъснато работеща пилотна инсталация от този тип ще бъде изградена в Nordhackstedt и ще може да демонстрира биологично метаниране с необработен биогаз при реални условия, а също и да послужи като проект за практически инсталации.

Снимки: Erneuerbare-Energien-Standort Nordhackstedt и VSG