可再生天然气
可再生天然气 （英语：Renewable natural gas，简称RNG），也称为可持续天然气 (SNG)或生物甲烷，是一种沼气，其质量已升级至与化石天然气相似，且甲烷浓度为90%或更高。通过将基于甲烷的沼气的质量提升到天然气的质量，可以通过现有设备内的现有燃气网将气体分配给客户。可再生天然气是合成天然气或替代天然气(SNG) 的一个子集。
目录
前言
好处
可再生天然气可以通过现有的天然气网生产和分配，使其成为向现有场所供应可再生热能和可再生天然气能源的一种有吸引力的方式，同时不需要客户额外的资本支出。现有的天然气网络还允许以最低的能源成本远距离分配天然气能源。现有网络将允许从富含低成本生物质的偏远市场（例如俄罗斯或斯堪的纳维亚）采购沼气。可再生天然气也可以转化为液化天然气(LNG)，直接用作运输部门的燃料。
在英国国家电网认为，消费的所有气体的至少15％可以从物质等制成的污水，垃圾食品如超市和餐馆和有机废物由企业创造的，如啤酒厂扔掉的食物。在美国，Gas Technology Institute 在 2011 年进行的分析确定，来自包括农业废弃物在内的废弃生物质产生的可再生气体有可能每年增加 2.5 万亿英热单位，足以满足天然气的需求50% 的美国家庭的需求。
与电转气相结合，沼气中的二氧化碳和一氧化碳部分使用电解氢转化为甲烷，原始沼气的可再生气体潜力大约增加了一倍。
生产
在生产过程中可以实现 70% 的生物质对 RNG 的效率。通过最大化生产规模和将厌氧消化厂设置在运输环节（例如港口或河流）旁边，以实现所选生物质来源的成本最小化。现有的储气基础设施将使该工厂即使在需求疲软时期也能继续以充分利用率生产天然气，从而有助于最大限度地降低生产单位天然气的制造资本成本。
可再生气体可以通过三个主要过程生产：
有机（通常是潮湿的）材料的厌氧消化，也称为生物甲烷化 通过萨巴蒂尔反应生产。通过 Sabatier 反应，初级生产中的气体必须通过次级步骤进行升级，以生产适合注入气网的气体。 有机（通常干燥）材料的热气化
商业发展
生物合成
Göteborg Energi 在瑞典哥德堡的GoBiGas项目中开设了第一个通过森林残留物气化大规模生产生物 SNG 的示范工厂。该工厂有能力从价值约 30 兆瓦的生物质中生产价值 20 兆瓦的 bioSNG，目标转换效率为 65%。从 2014 年 12 月起，bioSNG 工厂全面投入运营，向瑞典天然气管网供气，甲烷含量超过 95%，达到质量要求。由于经济问题，该工厂于 2018 年 4 月永久关闭。 Göteborg Energi 已在该工厂投资了 1.75 亿欧元，但为期一年的将工厂出售给新投资者的密集尝试失败了。
可以注意到，该工厂在技术上取得了成功，并按预期运行。然而，鉴于全球市场状况，天然气的价格非常低。预计该工厂将在 2030 年左右重新出现，届时经济条件可能更加有利，碳价格可能会更高。
SNG 对拥有广泛天然气分销网络的国家特别感兴趣。 SNG 的核心优势包括与现有天然气基础设施的兼容性、费托燃料生产的效率更高以及比其他第二代生物燃料生产系统更小的生产规模。荷兰能源研究中心在从国外进口原料的基础上，对从木质生物质中大规模生产 SNG 进行了广泛的研究。
基于木材的可再生天然气发电厂可分为两大类，一类是异热发电厂，其能量由气化炉之外的来源提供。一个例子是双室流化床气化器，由单独的燃烧室和气化室组成。自热系统在气化炉内产生热量，但需要使用纯氧以避免氮稀释。
在英国，NNFCC发现，到 2020 年建成的任何英国 bioSNG 工厂都极有可能使用“清洁木质原料”，并且有几个地区可以很好地利用这种来源。
升级沼气
在英国，使用厌氧消化作为生产可再生沼气的一种方式正在增长，全国已建成近 90 个生物甲烷注入点。 Ecotricity 宣布计划通过国家电网向英国消费者供应绿色天然气。 Centrica 还宣布将开始向天然气管网注入由污水制成的天然气。在加拿大，不列颠哥伦比亚省的天然气供应商 FortisBC 将可再生天然气注入其现有的天然气分配系统。
可持续合成天然气
可持续 SNG 由生物质或废渣在 70 至 75 巴压力下通过高温吹氧造渣共气化生产。多种原料的优势在于，与沼气相比，可以生产更多数量的可再生 SNG，供应链限制更少。总生物碳含量为 50% 至 55% 的各种燃料在技术和经济上都是可行的。在气化过程中将氢气添加到燃料混合物中，并通过从吹扫气体“滑流”合成气净化和催化甲烷化阶段中捕获来去除二氧化碳。
大规模可持续的 SNG 将使英国的天然气和电网在源头上并行大幅脱碳，同时保持天然气和电网之间现有的运营和经济关系。可以以很少的额外成本增加碳捕获和封存，从而以低成本和运营风险逐步实现现有天然气和电网的深度脱碳。成本效益研究表明，大规模 50% 生物碳含量可持续 SNG 可以以大约 65p/therm 的成本注入高压输气网。以这个成本，可以将化石天然气（用作气化过程的能源输入）再加工成 5 到 10 倍的可持续 SNG。大规模可持续SNG，结合来自英国大陆架的持续天然气生产和非常规天然气，将有可能使英国高峰电力的成本与国际石油计价的“照付不议”天然气供应合同脱钩。
应用
- 发电
- 空间供暖
- 工艺加热
- 具有碳捕获和储存功能的生物质
- 运输燃料
环境问题
沼气会产生与普通天然气燃料类似的环境污染物，例如一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物、硫化氢和微粒。任何逸出的未燃烧气体都含有甲烷，这是一种长期存在的温室气体。与化石天然气的主要区别在于，它通常被认为是部分或完全碳中性的，因为生物质中所含的二氧化碳在每一代植物中都会自然更新，而不是从化石储存中释放出来并增加大气中的二氧化碳。
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参考资料
- ↑ 卑诗省推出氢气战略大纪元时报
- ↑ 善用天然气走向无碳未来科学人杂志