Αέριο Άνθρακα

​Το μεθάνιο βρίσκεται συχνά σε συνδυασμό με κοιτάσματα άνθρακα. Αυτά τα κοιτάσματα μπορεί να είναι καθαρές φλέβες άνθρακα (μεθάνιο φλέβας άνθρακα/μεθάνιο σε στρώματα άνθρακα), να έχουν εξορυχθεί ή να έχουν εγκαταλειφθεί. Το αέριο και από τις τρεις αυτές περιπτώσεις είναι κατάλληλο για την παραγωγή ενέργειας. Η χρήση αεριού άνθρακα για την παραγωγή ενέργειας στη μορφή ηλεκτρισμού και θερμότητας (μέσω συμπαραγωγής) συμβάλλει στην πρόληψη των εκπομπών στην ατμόσφαιρα και παρέχει μία χρήσιμη μορφή ενέργειας στις μονάδες. Είναι επίσης δυνατή η αεριοποίηση των κοιτασμάτων άνθρακα επιτόπου για την παροχή συνθετικών αερίων τα οποία θα χρησιμοποιηθούν για την παραγωγή ενέργειας.

Η απαερίωση ανθρακωρυχείων είχε αρχικά αναπτυχθεί για τη βελτίωση των συνθηκών ασφαλείας των εργατών στα ορυχεία. Ο αέρας των ορυχείων, ο οποίος περιέχει μεθάνιο, εάν δε δεσμευτεί, απελευθερώνεται στην ατμόσφαιρα μέσω ανεμιστήρων απαγωγής. Τα τελευταία χρόνια, διεθνείς μελέτες έχουν αποφανθεί ότι το 30-40% όλων των ανθρακωρυχείων παράγουν αέριο το οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί αποτελεσματικά για την παραγωγή ενέργειας με μηχανές αερίου. Το αέριο ανθρακωρυχείων (εκρηκτικό αέριο ανθρακωρυχείων) είναι ένα προβληματικό φαινόμενο όσον αφορά την εξόρυξη άνθρακα, καθώς το αέριο μπορεί να σχηματίσει εκρηκτικά μίγματα μαζί με τον αέρα.

Το κύριο συστατικό του πρωτογενούς αερίου φλέβας άνθρακα είναι το μεθάνιο που βρίσκεται σε μία συγκέντρωση 90-95%. Το αέριο αναπτύσσεται κατά τη διάρκεια της γεωχημικής μετατροπής οργανικών ουσιών σε άνθρακα (ανθρακοποίηση). Το αέριο φλέβας άνθρακα απαντάται και ως απελευθερωμένο αέριο σε ρωγμές, ρήγματα και ως προσροφημένο αέριο στην εσωτερική επιφάνεια των πετρωμάτων άνθρακα και των γειτονικών πετρωμάτων.

Κατηγορίες Αερίου Άνθρακα

Τα αέρια που προέρχονται από άνθρακα χωρίζονται σε τέσσερις βασικές μορφές:

Coal Seam Gas / Coal Bed Methane Schematic

Μεθάνιο σε στρώματα άνθρακα (CBM)

Το μεθάνιο σε στρώματα άνθρακα ή μεθάνιο φλέβας άνθρακα είναι ένα πρωτογενές αέριο φλέβας άνθρακα που συλλέγεται από ανεξόρυκτα στρώματα άνθρακα. Αυτές οι φλέβες άνθρακα απελευθερώνουν μέσω γεωτρήσεων το συνδεδεμένο αέριο το οποίο εξορύσσεται και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή ενέργειας. Το μεθάνιο σε στρώματα άνθρακα αποτελείται από πάνω από 90% μεθάνιο και μπορεί να αξιοποιηθεί ανεξάρτητα από την εξόρυξη άνθρακα σε κάποιες περιοχές. Η σύσταση του αερίου είναι συνήθως σταθερή, κάτι που σημαίνει ότι το αέριο μπορεί να τροφοδοτηθεί απευθείας στο δίκτυο φυσικού αερίου ή σε μηχανές αερίου.

Μεθάνιο ανθρακωρυχείων (CMM)

Το μεθάνιο ανθρακωρυχείων είναι ένας τύπος αερίου ο οποίος απαντάται σε ενεργά, εν λειτουργία ανθρακωρυχεία. Το αέριο αυτό αποσπάται από τον αέρα του ανθρακωρυχείου με σκοπό τη βελτίωση των συνθηκών ασφάλειας και την πρόληψη της ανεξέλεγκτης απελευθέρωσης μεθανίου στην ατμόσφαιρα. Το μεθάνιο ανθρακωρυχείων είναι μία μίξη μεθανίου και αέρα που απελευθερώνεται κατά τη διάρκεια της διαδικασίας εξόρυξης άνθρακα και πρέπει να απορρίπτεται για λόγους ασφαλείας.

Το μεθάνιο έχει σημαντικές επιδράσεις ως αέριο θερμοκηπίου, αφού είναι 21 φορές πιο ισχυρό από το διοξείδιο του άνθρακα και συνεπώς η δέσμευση και χρήση του σε μηχανές αερίου έχει σημαντικά περιβαλλοντικά οφέλη. Η περιεκτικότητα του μεθανίου ανθρακωρυχείων σε οξυγόνο κυμαίνεται μεταξύ 5-12%. Η περιεκτικότητα του μεθανίου κυμαίνεται μεταξύ 25-60%. Ωστόσο, η αναλογία μεθανίου/αέρα μπορεί να μεταβληθεί ξαφνικά, περιπλέκοντας έτσι τη χρήση του στις μηχανές αερίου.

Μεθάνιο προερχόμενο από εγκαταλελειμμένα ανθρακωρυχεία (ΑΜΜ)

Ακόμα και μετά από την παύση λειτουργίας των ανθρακωρυχείων, το αέριο ανθρακωρυχείων συνεχίζει να εκλύεται. Το αέριο ανθρακωρυχείων που προέρχεται από εγκαταλελειμμένα ορυχεία συνήθως δεν περιέχει οξυγόνο, ενώ η σύστασή του μεταβάλλεται σταδιακά. Η περιεκτικότητά του σε οξυγόνο κυμαίνεται στο 60-80%.

Υπόγεια Αεριοποίηση Άνθρακα (UCG)

Η Υπόγεια Αεριοποίηση Άνθρακα (UCG) αποτελεί μία βιομηχανική διεργασία μέσω της οποίας ο άνθρακας αεριοποιείται επιτόπου. Αυτή η διαδικασία μετατρέπει το φυσικό προϊόν άνθρακα σε προϊόν αερίου (ένας τύπος συνθετικού αερίου). Μπορείτε να μάθετε περισσότερα για τα συνθετικά αέρια στη ειδική σελίδα για το συνθετικό αέριο εδώ.

 Μηχανές αερίου και αέριο άνθρακα

Η σύνθεση του μεθανίου σε στρώματα άνθρακα (CBM) και του μεθανίου προερχόμενου από εγκαταλελειμμένα ανθρακωρυχεία (AMM) δεν παρουσιάζει ιδιαίτερες τεχνικές δυσκολίες ως προς την καύση του στις μηχανές αερίου. Ωστόσο, οι απότομες μεταβολές στη σύσταση του αερίου ανθρακωρυχείων από ενεργή εξόρυξη (CMM) δημιουργούν μεγαλύτερες απαιτήσεις ως προς τον σχεδιασμό της μηχανής. Η Jenbacher προσφέρει ειδικά διαμορφωμένες μηχανές αερίου οι οποίες αξιοποιούν αποτελεσματικά το αέριο αυτό για την παραγωγή ενέργειας. Η ηλεκτρική ενέργεια που παράγεται μπορεί να χρησιμοποιηθεί στα ανθρακωρυχεία για την κάλυψη των ηλεκτρικών απαιτήσεων ή να τροφοδοτηθεί στο δημόσιο δίκτυο ηλεκτρισμού. Η θερμική ενέργεια μπορεί να χρησιμοποιηθεί για επιτόπια θέρμανση ή να τροφοδοτηθεί σε συστήματα τηλεθέρμανσης.

Οφέλη του Μεθανίου Φλεβών Άνθρακα για τη Δεσμευμένη Κατανάλωση

  • Εναλλακτική μέθοδος απόρριψης προβληματικών αερίων με παράλληλη αξιοποίησή τους ως πηγές ενέργειας.
  • Εξαιρετικά υψηλά κέρδη με συνολική απόδοση έως και 90% στην περίπτωση συμπαραγωγής ηλεκτρισμού και θερμότητας και 43,4% στην περίπτωση παραγωγής μόνο ηλεκτρικής ενέργειας.
  • Ομαλή λειτουργία παρά τις διακυμάνσεις στην πίεση αερίου, την περιεκτικότητα σε μεθάνιο και τις προσμίξεις στο αέριο.
  • Ανάλογα με τη σύσταση του αερίου, πλήρης ισχύς εξόδου στις κατώτερες θερμογόνες αξίες με 25% περιεκτικότητα σε μεθάνιο.
  • Αποφυγή της απελευθέρωσης μεθανίου στην ατμόσφαιρα, το οποίο έχει 21 φορές μεγαλύτερο δυναμικό υπερθέρμανσης του πλανήτη από το διοξείδιο του άνθρακα.

 

Οι ικανότητές μας στον τομέα του Αερίου Φλέβας Άνθρακα

Τα πρώτα συστήματα Jenbacher που έκαναν χρήση αερίου φλέβας άνθρακα είχαν εγκατασταθεί στο Ηνωμένο Βασίλειο και τη Γερμανία στα μέσα στου 1980. Η Clarke Energy έχει εγκαταστήσει πάνω από 237MW παραγωγικής δυναμικότητας με διαφορετικές μορφές αερίου άνθρακα. Οι Αυστραλιανές επιχειρήσεις της Clarke Energy αποτελούν ένα από τα κορυφαία κέντρα ανάπτυξης μονάδων αερίου άνθρακα στον κόσμο, αντιπροσωπεύοντας τα 146MW αυτού του συνόλου. Αυτές οι μονάδες παράγουν πάνω από 1,5 εκατομμύριο MWh ηλεκτρικής ενέργειας ανά έτος – αρκετή για την προμήθεια 430.000 ευρωπαϊκών νοικοκυριών.

Η παραγωγή ενός τέτοιου ποσού ηλεκτρικής ενέργειας με αέριο ανθρακωρυχείων θα μπορούσε να εξοικονομήσει 377 εκατομμύρια κυβικά μέτρα φυσικού αερίου τον χρόνο. Παράλληλα, η χρήση του αερίου ανθρακωρυχείων σε μηχανές Jenbacher μπορεί να μειώσει τις εκπομπές μεθανίου στην ατμόσφαιρα κατά περίπου 85% σε σύγκριση με τον εξαερισμό του αερίου, κάτι που αντιστοιχεί σε εξοικονόμηση 30-40.000 τόνων διοξειδίου του άνθρακα ανά έτος.

Επιπλέον απορίες;

Εάν έχετε τεχνικές ερωτήσεις που χρειάζονται απάντηση, εάν θα θέλατε να κλείσετε ένα ραντεβού με τον σύμβουλο πωλήσεων ή για να εξετάσουμε μαζί τις δυνατότητες εφαρμογής.