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生物沼气发电
[来源:山东恒能]   [作者:李涛整理]   [发布日期:2009年11月15日]   [访问量:]

关于Evonik

来自德国的Evonik是一家极具有创新精神的工业集团,其业务主要涉及化工、能源和房地产开发,在同行业中处于领军地位。特别值得一提的是令Evonik最引以为自豪的核心竞争力,包括创新动力、专注、不断自我进取。事实也如此,到目前为止,Evonik已经遍布全世界100多个国家,据统计,2000年,Evonik员工数目已达41,000,销售额15,900,000,000欧元,营业利润2,200,000,000欧元。

作为德国著名的特种化工公,Evonik目前致力于利用可再生有机废物、及有机粪肥等生产生物沼气,可用来发电、供暖等方面。据德国再生能源法(Germanys Renewable Engergy Law)颁布的数据,该热电系统能为2000户人家提供电能,而且,剩余残渣还可作为极具利用价值的肥料。最重要的是,将来生物沼气的广泛应用会为解决日益严重的气候问题带来曙光。目前,Evonik生物沼气主要生产基地已在德国东北部勃兰登堡州落成,其它相关设备及辅助设施等正在筹划和建设当中。

生物沼气的开发

在整个沼气生气系统中,不计其数的微生物扮演了重要角色。它们在适宜的条件下,利用底物,包括有机废物,动物粪便等进行发酵,所产生的气体甲烷即为沼气,而沼气燃烧产生的具大能量又可以支持整个热电系统的正常运转。微生物对有机原料的种类、比例等因素的要求比较高,底物中脂类、或乙醇含量过高对微生物是非常不利的。因此,要维持微生物良好的作用环境,除了机械作用外,还需要对系统进行控制。在庞大的生产环境下,沼气的产量是巨大的。据统计,正常情况下,微生物每小时可产生500立方的沼气,如此大数量的气体需要整个系统全部的缓冲罐同时工作才能被全部吸收、储存。

另外,沼气生产原料能的来源、供给也是一个关键因素。这些原料可以是通过地下管道运送、附近奶牛场的粪便,成批量的卡车运送来的过期食品,或生产生物柴油的下脚料。

气体产能也必须得到控制。事实上,乙醇燃料对于Evonik的研发专家来说不是新鲜事物,早年他们开发利用的矿气中就含有乙醇。而CHP系统的创新之处在于它生产的部分能量可以支持系统本身运行,此外,生产残渣还可以作为肥料被再次利用。

总而言之,要使整个沼气生产、循环系统有条不紊地进行需要众多部门通力合作。

公司+农户的生产模式

事实上,现在很多农民自己也都有小型的沼气生产设备,当然多数还只是满足个体生产、生活的需要,沼气生产量还未成一定规模。而来自萨克森地区的农民Cord Cordes开启了个体农民与公司合作的先河。概括来说,在合作的过程当中,农民主要负则为公司提供沼气生产原料,如牲畜粪便,农作物秸秆等,并在公司技术及设备的支持下对这些原料进行初加工,使其适合电热系统生产的要求;公司主要提供技术支持,并结合其成熟的经营、管理模式,最终实现生产利益最大化的目的。在这种新型的合作模式下,沼气发电系统能满足当地2870个家庭的用电需求。而发酵后的剩余残渣可被烘干、压制成型,作为肥料使用,并且利于保存。正如Cord Cordes自己所说的那样,单靠农民自己的实力几乎是不可能达到这样的沼气产量的。随着这种生产模式的日益成熟与推广,越来越多的个体农户转变了思想,依据农户本身的优势特点,在大型沼气/天然气生产的系统中,承担起供给原材料的重任。

在沼气生产过程中,可再生物质的利用可降低大气CO2的含量。因为,生物沼气燃烧所产生的CO2的量只是作物生长过程中光合作用所吸收的CO2的量。据专家所统计,以可生物降解的物质作为底物发酵产生的CO2的量,比把废物制成堆肥产生的CO2量至少要少150 kg/t。另外,值得一提的是,沼气发电几乎能昼夜24小时不间断运转,并不受外界因素的影响,不像其它生态发电系统,如风力发电受当地天气的制约。从这个意义上说,沼气发电这一特性对于分布分散的供电系统(部门)来说是至关重要的。

在沼气生产原料的选择方面,为了避免给食品生产业造成不良竞争,沼气生产者多数情况下更倾向于利用荒地杂草、作物桔杆等作为发酵底物,不仅来源广泛,而且经济。其实, Evonik对沼气生产工艺不断改善、创新,使得沼气生产的原料选择范围更为宽范。例如,他们又提出了把大量有机废弃料干发酵后再投入到沼气生产流程中作为沼气生产原料。这样一来,使得新割的鲜草、家禽粪便、甚至是人们日常生活中各种有机垃圾等都能做为原料供应沼气生产。