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可再生天然氣。原圖鏈接

可再生天然氣 （英語：Renewable natural gas，簡稱RNG），也稱為可持續天然氣 (SNG)或生物甲烷，是一種沼氣，其質量已升級至與化石天然氣相似，且甲烷濃度為90%或更高。通過將基於甲烷的沼氣的質量提升到天然氣的質量，可以通過現有設備內的現有燃氣網將氣體分配給客戶。可再生天然氣是合成天然氣或替代天然氣(SNG) 的一個子集。

前言

可再生天然氣存在多種甲烷化二氧化碳/一氧化碳和氫氣的方法，包括生物甲烷化、sabatier 工藝和目前正在試驗中的美國首創的新電化學工藝。

好處

可再生天然氣可以通過現有的天然氣網生產和分配，使其成為向現有場所供應可再生熱能和可再生天然氣能源的一種有吸引力的方式，同時不需要客戶額外的資本支出。現有的天然氣網絡還允許以最低的能源成本遠距離分配天然氣能源。現有網絡將允許從富含低成本生物質的偏遠市場（例如俄羅斯或斯堪的納維亞）採購沼氣。可再生天然氣也可以轉化為液化天然氣(LNG)，直接用作運輸部門的燃料。

在英國國家電網認為，消費的所有氣體的至少15％可以從物質等製成的污水，垃圾食品如超市和餐館和有機廢物由企業創造的，如啤酒廠扔掉的食物。在美國，Gas Technology Institute 在 2011 年進行的分析確定，來自包括農業廢棄物在內的廢棄生物質產生的可再生氣體有可能每年增加 2.5 萬億英熱單位，足以滿足天然氣的需求50% 的美國家庭的需求。

與電轉氣相結合，沼氣中的二氧化碳和一氧化碳部分使用電解氫轉化為甲烷，原始沼氣的可再生氣體潛力大約增加了一倍。

生產

在生產過程中可以實現 70% 的生物質對 RNG 的效率。通過最大化生產規模和將厭氧消化廠設置在運輸環節（例如港口或河流）旁邊，以實現所選生物質來源的成本最小化。現有的儲氣基礎設施將使該工廠即使在需求疲軟時期也能繼續以充分利用率生產天然氣，從而有助於最大限度地降低生產單位天然氣的製造資本成本。

可再生氣體可以通過三個主要過程生產：

有機（通常是潮濕的）材料的厭氧消化，也稱為生物甲烷化 通過薩巴蒂爾反應生產。通過 Sabatier 反應，初級生產中的氣體必須通過次級步驟進行升級，以生產適合注入氣網的氣體。 有機（通常乾燥）材料的熱氣化

商業發展

生物合成

Göteborg Energi 在瑞典哥德堡的GoBiGas項目中開設了第一個通過森林殘留物氣化大規模生產生物 SNG 的示範工廠。該工廠有能力從價值約 30 兆瓦的生物質中生產價值 20 兆瓦的 bioSNG，目標轉換效率為 65%。從 2014 年 12 月起，bioSNG 工廠全面投入運營，向瑞典天然氣管網供氣，甲烷含量超過 95%，達到質量要求。由於經濟問題，該工廠於 2018 年 4 月永久關閉。 Göteborg Energi 已在該工廠投資了 1.75 億歐元，但為期一年的將工廠出售給新投資者的密集嘗試失敗了。

可以注意到，該工廠在技術上取得了成功，並按預期運行。然而，鑑於全球市場狀況，天然氣的價格非常低。預計該工廠將在 2030 年左右重新出現，屆時經濟條件可能更加有利，碳價格可能會更高。

SNG 對擁有廣泛天然氣分銷網絡的國家特別感興趣。 SNG 的核心優勢包括與現有天然氣基礎設施的兼容性、費托燃料生產的效率更高以及比其他第二代生物燃料生產系統更小的生產規模。荷蘭能源研究中心在從國外進口原料的基礎上，對從木質生物質中大規模生產 SNG 進行了廣泛的研究。

基於木材的可再生天然氣發電廠可分為兩大類，一類是異熱發電廠，其能量由氣化爐之外的來源提供。一個例子是雙室流化床氣化器，由單獨的燃燒室和氣化室組成。自熱系統在氣化爐內產生熱量，但需要使用純氧以避免氮稀釋。

在英國，NNFCC發現，到 2020 年建成的任何英國 bioSNG 工廠都極有可能使用「清潔木質原料」，並且有幾個地區可以很好地利用這種來源。

升級沼氣

在英國，使用厭氧消化作為生產可再生沼氣的一種方式正在增長，全國已建成近 90 個生物甲烷注入點。 Ecotricity 宣布計劃通過國家電網向英國消費者供應綠色天然氣。 Centrica 還宣布將開始向天然氣管網注入由污水製成的天然氣。在加拿大，不列顛哥倫比亞省的天然氣供應商 FortisBC 將可再生天然氣注入其現有的天然氣分配系統。

可持續合成天然氣

可持續 SNG 由生物質或廢渣在 70 至 75 巴壓力下通過高溫吹氧造渣共氣化生產。多種原料的優勢在於，與沼氣相比，可以生產更多數量的可再生 SNG，供應鏈限制更少。總生物碳含量為 50% 至 55% 的各種燃料在技術和經濟上都是可行的。在氣化過程中將氫氣添加到燃料混合物中，並通過從吹掃氣體「滑流」合成氣淨化和催化甲烷化階段中捕獲來去除二氧化碳。

大規模可持續的 SNG 將使英國的天然氣和電網在源頭上並行大幅脫碳，同時保持天然氣和電網之間現有的運營和經濟關係。可以以很少的額外成本增加碳捕獲和封存，從而以低成本和運營風險逐步實現現有天然氣和電網的深度脫碳。成本效益研究表明，大規模 50% 生物碳含量可持續 SNG 可以以大約 65p/therm 的成本注入高壓輸氣網。以這個成本，可以將化石天然氣（用作氣化過程的能源輸入）再加工成 5 到 10 倍的可持續 SNG。大規模可持續SNG，結合來自英國大陸架的持續天然氣生產和非常規天然氣，將有可能使英國高峰電力的成本與國際石油計價的「照付不議」天然氣供應合同脫鉤。

應用

• 發電
• 空間供暖
• 工藝加熱
• 具有碳捕獲和儲存功能的生物質
• 運輸燃料

環境問題

沼氣會產生與普通天然氣燃料類似的環境污染物，例如一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物、硫化氫和微粒。任何逸出的未燃燒氣體都含有甲烷，這是一種長期存在的溫室氣體。與化石天然氣的主要區別在於，它通常被認為是部分或完全碳中性的，因為生物質中所含的二氧化碳在每一代植物中都會自然更新，而不是從化石儲存中釋放出來並增加大氣中的二氧化碳。

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