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欧美国家可再生天然气正成为绿色能源发展里程碑

来源:国际环保在线 作者:JONATHAN·MINGLE 人气: 发布时间:2019-08-10 10:43:55

导读

近几十年来,人们通过小型沼气系统在垃圾填埋场、污水处理厂和农场收集甲烷。如今,在欧美地区的国家,随着越来越多的能源企业开始加入到沼气生产项目中,并且在相关政策的鼓励下,形成了一条从粪便、餐厨垃圾和其他来源中获取大量的甲烷的成熟产业链,为何可再生天然气(Renewable Natural Gas)的市场前景被越来越多的发达国家看好?国际环保在线带您一探究竟。

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位于美国马萨诸塞州迪尔菲尔德(Deerfield)的巴威农场(Bar-Way Farm)的一个肥料和食物垃圾焚烧发电厂。图片来源:先锋可再生能源

在美国佛蒙特州(Vermont)西部的古德里奇家庭农场(the Goodrich Family Farm),施工人员将在接下来的几周内建造一个厌氧消化池,将牛粪和当地收集来的餐厨垃圾转化为可再生天然气(RNG),通过管道输送至附近的米德尔伯里学院(Middlebury College)和其他愿意为低碳能源支付溢价的用户。

对于开发商——先锋可再生能源公司(Vanguard Renewables)来说,该项目既是一个新起点,也是一个战略赌注。该公司已经在马萨诸塞州(Massachusetts)拥有并运营了五个基于农场的沼气系统:每个沼气系统每时每刻都在发电,然后送至电网,并根据该州的净计量法出售。然而,佛蒙特州项目是先锋集团第一次尝试生产可再生天然气,这是一种经过提纯后的沼气,其甲烷(CH4)成分接近100%,这些气体被注入到天然气管线中,用于燃烧发电、取暖、汽车燃料或者其他化工工业。先锋集团首席执行官约翰·汉瑟曼(John·Hanselman)表示:“生产可用于管道收集、输送和车辆燃料的可再生天然气是目前沼气行业的发展方向”。

实际上沼气行业在美国已经存在了很长一段时间,主要是从垃圾填埋场和污水处理厂收集沼气,并用其生产少量的电能。或是在乳制品厂使用沼气池收集的沼气并用于发电,为当地农场提供电力,然后将一些剩余的电力输送到电网。

但是,随着近年来新一波大规模可再生天然气项目的兴起,传统的沼气项目正迅速变得过时且落后。在美国,有许多企业正在开发迄今为止尚未开发的能源,例如:一些企业正在从遍布在北卡罗来纳州东部的2300个养猪场中获取粪便产生的大量甲烷;一些企业正在建造生物消化器,将加州大型奶牛场转化为能源中心。此外,还有一部分人正试图将垃圾填埋场的餐厨垃圾转移,并将其转化为汽车和加热用的燃料。

沼气系统可以产生足够的可再生能源,为美国300万户家庭供电

可再生天然气行业正到达一个转折点,原因有几个:1. 越来越多的第三方运营商(如先锋集团),正在减轻农民和垃圾填埋场自身能源系统运行的负担,并正在引进更先进的技术来收集和泵送甲烷;2. 在美国,包括加利福尼亚在内的一些州正在通过法律,要求开发可再生天然气;3. 全美各地的公共事业公司开始支持这些新举措,这一点可以从多米尼加能源公司(Dominion Energy)和世界上最大的猪肉生产商史密斯菲尔德农场(Smithfield Farms)建立新的合作伙伴关系来证明,它们正在开发新的猪粪沼气项目。对于支持者来说,最终的目标是用人类垃圾、动物和农业废物产生的纯甲烷取代目前大量从自然界开采的化石天然气,最终遏制大气中碳总量增加的趋势。

“如果你能在把废弃物送回土壤之前获得更多的能量,那就非常棒了”,生物循环杂志(BioCycle Magazine)的常驻编辑诺拉·戈尔茨坦(Nora·Goldstein)说道,“你看着所有这些益处,再说,‘为什么没有更多的人这样做呢?’但关键是你要做得正确才行。”该杂志几十年来一直报道有机物回收和厌氧消化行业。

目前,可再生天然气有巨大的开发潜力。在美国每年有数十亿加仑(1加仑≈3.8升)的动物粪便和数百万吨食物垃圾产生,可为生产可再生天然气提供巨量的原料。根据美国环境保护署、农业部和能源部编制的2014年“沼气发展机遇路线图”(Biogas Opportunities Roadmap)报告,美国可以支持至少13000个沼气设施,这些设施的原料由粪肥、垃圾填埋气和污水处理产生的生物固废供给。而这些新的沼气设施系统每年可以产生6540亿立方英尺(约185.2亿立方米)的可再生天然气,足够为300万户家庭提供能源。世界资源研究所(World Resources Institute)的一项研究估计,每年运往美国垃圾填埋场或焚烧的5000万吨有机废弃物的能源量大约相当于60亿加仑(约227.1亿升)柴油,占重型卡车和公共汽车消耗柴油的15%。

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一辆卡车把食物垃圾送到马萨诸塞州一座农场的厌氧消化池。图片来源:先锋可再生能源

专家们表示,不断利用沼气有助于降低运输、工业和建筑供热等部门的二氧化碳排放量,同时也能减少能够强烈导致温室效应的甲烷的排放量。此外,还可以减少有机废弃物进入垃圾填埋场,防止粪便流入河流和水源造成污染。通过厌氧消化,可以将任何有机物质(包括食物残渣、农业废弃物,甚至是酿造啤酒留下的废渣等)制成沼气,这些物质以浆料的形式被送到密封储槽,微生物会在缺氧的条件下分解它们,并消灭其中的病原体,产生甲烷和其他气体,最终留下营养丰富的肥料作为副产品。

在可再生天然气领域,美国正逐步赶超欧洲。目前欧洲拥有17400多家沼气发电厂,占世界15千兆瓦沼气发电量的三分之二。仅丹麦这个有580万人口的国家就拥有160多个沼气系统。去年夏天,丹麦18%的天然气消耗来自其厌氧消化器产生的可再生天然气。尽管已经取得了巨大的成就,但是丹麦生物能源公司(Danish bioenergy)认为在20年内用可再生天然气完全替代该国的化石天然气是可行的。

前美国环保署厌氧消化项目经理克里斯·沃尔(Chris·Voell)对丹麦的沼气项目印象非常深刻,该项目经过精心设计,能够消化家庭食物残渣、食品加工企业的残余物和牲畜粪便的混合物。目前沃尔现在就职于丹麦贸易委员会(Danish Trade Council),将丹麦厌氧消化器技术和商业模式引入美国市场。

为了响应全球气候倡议,加利福尼亚州成了美国沼气行业研究的领头羊。该州施行的低碳燃料标准(LCFS)为燃料生产商提供了增加其供应和销售低碳或可再生燃料数量的激励措施,这项政策是加州大气环境保护的一个关键组成部分。联合国气候规划署(UCA)的气候保护计划促进了可再生天然气在利润丰厚的汽车燃料市场的快速增长。

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