Il biometano immette gas pulito nella rete con l'aiuto del generatore di ossigeno di Atlas Copco
Il generatore di ossigeno di Atlas Copco assiste Nat-Ur-Gas Solschen nella produzione di metano pulito nel proprio impianto di produzione di biogas in Germania. La desolforazione di biogas mediante l'ossigeno produce una fonte di energia sostenibile per la rete. Un ulteriore vantaggio è rappresentato dalla riduzione dei costi di esercizio fino al 50% attraverso una maggiore efficienza energetica.
L'uso del compressore a velocità variabile di Atlas Copco consente inoltre un controllo rigoroso del contenuto di ossigeno per mantenerlo al di sotto del limite inferiore di esplosione, garantendo così la sicurezza dell'impianto.
L'aria compressa proveniente dal compressore raggiunge un serbatoio di stoccaggio a una pressione di 10 bar tramite un filtro a carbone attivo, un separatore d'olio e un filtro antipolvere (a sinistra nell'immagine). Il generatore di ossigeno viene alimentato da questo serbatoio.
Nel 2016 Heinrich Schaper e Michael Klawitter della Nat-Ur-Gas Solschen GmbH & Co. KG hanno commissionato a Bioconstruct GmbH, con sede a Melle, la progettazione e la costruzione del loro impianto di produzione di biogas. Attualmente l'impianto produce 1500 m3 di biogas l'ora con un contenuto medio di metano del 53%. Questo biogas viene costantemente concentrato per ottenere un contenuto di metano del 94% in un impianto di trattamento mediante l'utilizzo di membrane. "Ogni ora immettiamo 700 metri cubi di biometano nel sistema di alimentazione del gas", afferma Klawitter. Il biogas viene venduto al fornitore di energia di Monaco BayWa con un contratto di acquisto a lungo termine.
Il cuore del processo di generazione del biogas di Bioconstruct è costituito dai fermentatori, in cui i batteri alimentano il materiale organico per produrre biogas. I due fermentatori richiedono ogni ora 3,5 tonnellate di biomassa o substrato fresco ciascuno. La sostenibilità è una caratteristica fondamentale del modello di business, in quanto il substrato viene prodotto da agricoltori locali e i residui di fermentazione vengono restituiti come fertilizzanti.
Il problema principale nella produzione di biogas è l'acido solfidrico risultante.Innanzitutto, causa l'aderenza tra i filtri dell'impianto di trattamento. In secondo luogo, viene convertito in anidride solforosa durante la combustione del biogas e provoca corrosione nei raccordi e nei motori. Dobbiamo quindi cercare di eliminare il più possibile l'acido solfidrico dal gas.
Il metodo di desolforazione biologica
L'impianto di produzione di biogas di Solschen, nella Bassa Sassonia, produce biogas con un contenuto medio di metano del 53%.
L'azienda con sede a Solschen ha scelto il metodo di desolforazione biologica. In questo processo, l'acido solfidrico viene convertito in zolfo elementare e acqua da batteri speciali nel fermentatore con l'aggiunta di aria o ossigeno. Lo zolfo rimane nel residuo di fermentazione e ne aumenta il valore fertilizzante, mentre il gas purificato può passare a ulteriori fasi di lavorazione.
"Abbiamo scelto consapevolmente la desolforazione con ossigeno", spiega Klawitter. "A differenza della desolforazione con aria ambiente, siamo in grado di controllare con precisione il nostro generatore di O2. In questo modo abbiamo possiamo controllare completamente una serie di fattori, come la protezione dalle esplosioni. Sappiamo di avere un contenuto di O2 del 94% e possiamo dosare l'aggiunta di ossigeno in modo tale da mantenerla sempre al di sotto del limite inferiore di esplosione del 2,3%". L'ossigeno viene pompato nei fermentatori dall'alto. Insieme al biogas, viene distribuito sotto le cupole delle aree di stoccaggio dei residui di fermentazione emisferica.
D & N Drucklufttechnik GmbH & Co. KG, partner commerciale di Atlas Copco anch'esso con sede a Melle, ha pianificato e implementato il sistema di alimentazione di ossigeno. È costituito da un compressore a vite GA 11 VSD+ a iniezione di olio con regolazione della velocità, un generatore di O2 OGP tipo 8, un serbatoio di stoccaggio per l'aria compressa e l'ossigeno, nonché gli stadi di filtraggio necessari per il trattamento dell'aria compressa e dell'O2. L'aria compressa passa attraverso un filtro a carbone attivo, un separatore d'olio e un filtro antipolvere in un serbatoio di stoccaggio a una pressione di 10 bar. Da lì, il generatore di O2 viene alimentato, arricchendo l'aria con un contenuto di ossigeno del 94%. L'ossigeno raggiunge infine i fermentatori tramite un altro serbatoio di accumulo e due flussometri elettronici.
"Attualmente portiamo nei fermentatori in media nove metri cubi di ossigeno l'ora", afferma Klawitter. La portata istantanea oscilla tra 6 e 11 m3 a seconda della quantità di biogas prodotta, in modo che il contenuto di ossigeno non superi mai il limite inferiore di esplosione. La fornitura di aria compressa deve quindi essere flessibile; una delle ragioni per cui è stata scelta la macchina Atlas Copco con regolazione della velocità.
Il secondo vantaggio principale della regolazione della velocità è il basso consumo energetico, che riduce i costi di esercizio. I compressori GA-VSD+ di Atlas Copco sono dotati dell'ultima generazione di regolatori della velocità e di motori a magneti permanenti ad alta efficienza energetica. Il sistema consente di risparmiare il 50% dei costi energetici rispetto a un sistema di controllo a pieno carico/senza carico.
La desolforazione di biogas protegge inoltre i filtri a carbone attivo a monte dell'impianto di trattamento. Senza desolforazione, il contenuto di zolfo del gas grezzo ridurrebbe radicalmente la durata del filtro, aumentando così i costi di esercizio. Un ulteriore vantaggio è che l'ossigeno allo 0,4-0,5% nel flusso di gas influenza positivamente le prestazioni del carbone attivo, rendendolo pienamente efficace. L'importanza dell'apporto di ossigeno all'impianto di Solschen è tale per cui Nat-Ur-Gas Solschen sta già lavorando all'implementazione di una soluzione ridondante.
Inoltre, Michael Klawitter si dice estremamente soddisfatto dell'assistenza Atlas Copco.
Dopo un guasto autoinflitto, i tecnici dell'assistenza hanno ripristinato il generatore in modo rapido ed efficiente. Inoltre, hanno fornito di loro iniziativa istruzioni complete al reparto tecnico del sistema durante il ciclo di manutenzione.