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Libérer le potentiel du gaz naturel renouvelable
Le GNR est une solution de plus en plus neutre en carbone qui utilise les émissions des déchets pour produire une source d’énergie renouvelable tout en réduisant directement la pollution de l’atmosphère. Cet article explore pourquoi et comment avec des exemples pratiques et des résultats.
Selon la climatologue Ilissa Ocko de son TEDx Talk, un pour cent du méthane pourrait causer plus de réchauffement que tout le CO2 au cours des prochaines années, mais il ne dure dans l’atmosphère que pendant environ une décennie.
« Chaque fois que nous réduisons le méthane, nous pouvons réduire immédiatement le réchauffement climatique. La réduction du méthane est l’occasion la plus rapide et la plus rentable de ralentir immédiatement le taux de réchauffement climatique.
En mars 2023, l’EPA estime qu’il y a 466 bons candidats pour les projets de gaz naturel d’enfouissement aux États-Unis.
Chez Salas O’Brien, nous voyons cela comme une occasion distincte et continue de continuer à soutenir nos partenaires et nos futurs projets dans le domaine du gaz naturel renouvelable.
Qu’est-ce que le gaz naturel renouvelable ?
Les projets de gaz naturel renouvelable (GNR) captent et récupèrent le méthane produit dans un site d’enfouissement ou dans une autre installation productrice de méthane, comme des fermes ou des digesteurs, afin d’empêcher son rejet dans l’atmosphère, où il contribuerait autrement aux émissions de gaz à effet de serre.
Il est ensuite transformé en une source d’énergie précieuse et propre qui peut être utilisée pour alimenter les maisons, les véhicules et les processus industriels.
Le gaz naturel renouvelable est un terme utilisé pour décrire le biogaz qui a été amélioré pour être utilisé à la place du gaz naturel fossile.
Le biogaz utilisé pour produire le GNR provient de diverses sources, y compris les sites d’enfouissement municipaux de déchets solides, les digesteurs dans les installations de récupération des ressources en eau, les usines de traitement des eaux usées, les fermes d’élevage, les installations de production alimentaire et les opérations de gestion des déchets organiques.
Pour les propriétaires de services publics de gaz, l’investissement dans la production de GNR offre un moyen de réduire les émissions de méthane.
Le méthane a un potentiel de réchauffement planétaire au moins 28 fois supérieur à celui du CO2 et une durée de vie atmosphérique relativement courte (12 ans), de sorte que la réduction de ces émissions peut avoir des effets bénéfiques à court terme sur l’atténuation des changements climatiques mondiaux.
Les installations de GNR captent et utilisent le méthane que les fermes, les décharges et d’autres sources de déchets pourraient autrement évacuer dans l’atmosphère ou incinérer dans une torchère.
Avantages du gaz naturel renouvelable
L’exploitation du GNR ouvre la porte à une foule d’avantages d’un point de vue environnemental, économique et énergétique :
- Réduction des émissions de gaz à effet de serre. Le GNR capte les émissions de méthane provenant de la décomposition des déchets organiques, atténuant ainsi les puissants gaz à effet de serre qui, autrement, contribueraient au changement climatique.
Le GNR est considéré comme une solution neutre en carbone qui utilise les émissions pour produire une source d’énergie renouvelable tout en réduisant directement la pollution de l’atmosphère. - Indépendance énergétique. En s’appuyant sur des sources locales, le GNR réduit la dépendance aux combustibles fossiles importés, atténuant ainsi les perturbations de la chaîne d’approvisionnement.
Cela améliore la sécurité énergétique en fournissant un approvisionnement énergétique plus stable et prévisible, en particulier lorsque les marchés mondiaux des combustibles fossiles sont volatils. - Gestion efficace des déchets. L’utilisation du GNR renforce les bonnes pratiques de gestion des déchets, détourne les déchets organiques des sites d’enfouissement et favorise le recyclage et le compostage.
Cela minimise non seulement l’impact environnemental, mais favorise également l’utilisation responsable des ressources dans les communautés locales. - Possibilités économiques. De la construction et de l’exploitation des installations à l’entretien continu et au développement technologique, les projets de GNR stimulent les économies locales, soutenant une main-d’œuvre verte tout en attirant des investissements dans des industries durables.
- Faire progresser l’économie circulaire. En transformant les déchets en une ressource énergétique précieuse, le GNR réduit les déchets, minimise les émissions et réutilise les sous-produits organiques en énergie propre.
Cette approche en boucle fermée transforme les défis environnementaux en possibilités économiques. - Diversification énergétique. L’intégration du GNR dans le bouquet énergétique élargit la gamme des sources d’énergie disponibles, réduisant la dépendance aux combustibles fossiles traditionnels et accélérant la transition vers des systèmes énergétiques plus propres et plus résilients.
Cette diversification renforce la sécurité énergétique. - Intégration transparente. Le GNR est compatible avec l’infrastructure existante, comme les chaudières et les fournaises au gaz naturel, offrant une solution de rechange à faible émission de carbone sans nécessiter de changements aux systèmes de construction actuels ou aux pratiques de conception mécanique normalisées.
Cela permet une transition facile vers une énergie plus propre tout en maintenant l’efficacité opérationnelle. - Flexibilité de l’infrastructure et potentiel d’expansion. Les sites de production de GNR utilisent de plus en plus de biogaz en modernisant les systèmes pour se connecter directement aux pipelines locaux ou, si nécessaire, en créant des pipelines « virtuels » pour injecter du GNR dans les réseaux traditionnels.
Avec plus de 400 décharges aux États-Unis capables de générer du GNR et des projets agricoles contribuant de manière significative, le marché du gaz renouvelable est en pleine expansion.
Quel est le retour sur investissement financier des projets de GNR ?
Le retour sur investissement financier des projets de GNR peut varier en fonction de facteurs tels que la taille du projet, l’investissement initial, l’efficacité opérationnelle, les conditions du marché pour le GNR et les incitations ou subventions gouvernementales.
En général, les projets de GNR peuvent avoir des périodes de récupération allant de plusieurs années à une décennie ou plus.
Cependant, une analyse financière spécifique est nécessaire pour chaque projet individuel afin de déterminer sa période de récupération connexe. Des subventions fédérales sont disponibles pour les crédits d’énergie renouvelable en compensant le gaz naturel traditionnel par du gaz naturel renouvelable. L’ensemble de données de dépistage de la nouvelle alimentation de l’Environmental Protection Agency (EPA) est une base de données publique qui estime le potentiel de diverses technologies d’énergie renouvelable qui comprend plus de 80 000 sites d’enfouissement, terrains contaminés et sites miniers.
Le nombre d’installations de GNR opérationnelles en Amérique du Nord a atteint 300 en juillet 2023, en hausse par contre 30 en 2011.
Plusieurs programmes sont offerts aux propriétaires d’installations d’enfouissement et d’installations agricoles qui offrent des projets d’élaboration de projets et une aide financière pour le développement de projets de GNR.
Il existe une structure tarifaire pour compenser le coût supplémentaire de production du gaz naturel renouvelable par rapport au marché du gaz naturel de qualité fiscale. L’avantage est de minimiser le méthane qui est un élément clé des gaz à effet de serre. Salas O’Brien travaille avec des entreprises internationales qui ont besoin d’une société d’ingénierie basée aux États-Unis pour faire du travail.
Salas O’Brien travaillera avec les propriétaires, les promoteurs de projets et les entrepreneurs pour agir en tant que société d’ingénierie basée aux États-Unis afin de fournir des services de conception et de s’assurer que les systèmes RNG proposés sont conformes aux codes locaux, étatiques et fédéraux appropriés. décrits dans le tableau ci-dessus ont été ajoutés aux installations existantes où le méthane généré par le site d’enfouissement était auparavant incinéré dans une torche afin de réduire les émissions globales.
Le biogaz est maintenant envoyé par une série de processus de traitement pour éliminer les composants indésirables du flux de gaz pour produire du gaz naturel renouvelable de qualité pipeline.
On s’attend à ce que les installations fonctionnent avec un temps de disponibilité d’environ 94 %, avec des arrêts limités à l’entretien annuel et à des pannes imprévues.
Chaque installation compense les émissions traditionnelles de CO2 de gaz naturel par la création du GNR qui déplace la création des émissions de CO2 du système de torchère de la décharge aux utilisateurs finaux. Le résultat de ce processus offre un avantage utile au contenu énergétique de ce biogaz capturé plutôt que de simplement incinérer à travers le système de torche.
Comment Salas O’Brien peut aider avec des solutions RNG
Salas O’Brien offre l’expertise et les solutions intégrées pour aider les clients à naviguer avec succès dans les complexités des projets de gaz naturel renouvelable.
Des études de faisabilité et des évaluations de site à la conception et à la mise en œuvre de systèmes de valorisation du biogaz, nous assurons une intégration transparente dans l’infrastructure existante.
Nos équipes multidisciplinaires sont expérimentées dans l’optimisation de la production et de la distribution de GNR, que ce soit par le biais de pipelines locaux ou virtuels.
En s’associant à nous, les organisations peuvent non seulement réduire leur empreinte carbone, mais aussi tirer parti des avantages économiques et de sécurité énergétique du GNR.
Contactez nos contributeurs ci-dessous pour parler de votre projet RNG. Pour les demandes des médias sur cet article, contactez Stacy Lake, directrice des communications d’entreprise
Installation de gaz naturel renouvelable dans un site d’enfouissement existant à Arlington, au Texas
Nous nous sommes associés à Crowder Construction pour effectuer des services administratifs de conception, d’ingénierie et de construction MEP pour l’installation d’une nouvelle installation de gaz naturel renouvelable (GNR) dans un site d’enfouissement existant à Arlington, au Texas, pour Mas Energy.
La nouvelle installation a été conçue pour traiter initialement environ 3 000 SCFM de flux de gaz résidus combinés provenant du site d’enfouissement et d’une usine de traitement des eaux usées à proximité et comprend une capacité intégrée pour augmenter le débit à 5 100 SCFM à l’avenir.
Nous avons effectué les premières études d’aménagement du site, élaboré des ensembles de dessins pour la délivrance de permis et la construction de bâtiments, et aidé à la conception tout au long de la construction et de la mise en service du projet.
Le projet comprenait l’ajout d’un nouveau bâtiment métallique de 6 000 PI pour abriter l’équipement de compression de gaz et divers systèmes à membrane utilisés pour éliminer les flux d’air chargés de siloxane et de COV ainsi que les constituants inertes, y compris le CO2 et le N2.
De l’équipement de traitement supplémentaire a été logé à l’extérieur dans les zones adjacentes, notamment un nouveau système de soufflante d’entrée, un épurateur H2S, des réservoirs de milieux de charbon actif, un oxydant thermique, un catalyseur de désoxygénation, des refroidisseurs de glycol et divers refroidisseurs d’huile de gaz et de lubrifiant.
Nos services de conception pour le projet comprenaient des commandes et des contrôles mécaniques, électriques, de processus et d’instrumentation.
La protection contre l’incendie, le CVC du bâtiment et la plomberie ont été inclus dans la portée mécanique.
Les services d’électricité comprenaient la coordination des services publics, l’alimentation électrique du site principal et la conception de la distribution d’électricité pour l’ensemble du site.
La conception des procédés comprenait l’élaboration de VFI et de P&ID, l’analyse des dangers du procédé (HAZOP), l’aménagement de l’équipement sur le site et la conception des systèmes de tuyauterie.
Enfin, nous avons élaboré une architecture de système pour les contrôles à l’échelle de l’installation, créé des listes d’E/S et des plans d’emplacement des instruments, et conçu le système de contrôle E-Stop pour l’arrêt d’urgence de la centrale.
Installation de GNR de décharge de campagne à Grayslake, Illinois
En tant qu’ingénieur principal sur le projet, nous avons fait équipe avec plusieurs professionnels du service de conception pour concevoir une nouvelle installation de gaz naturel renouvelable à la décharge Countryside à Grayslake, IL.
L’installation est conçue pour produire environ 1 555 SCFM de gaz naturel de qualité pipeline à partir d’une alimentation en gaz d’enfouissement brut de 3 200 SCFM.
L’installation de GNR est composée de deux bâtiments distincts, y compris un bâtiment de traitement pour abriter l’équipement de compression et de traitement des gaz et un bâtiment électrique pour abriter l’équipement électrique et l’espace de la salle de commande de l’opérateur.
Le procédé comprenait un système d’adsorption de variation de température pour l’élimination des siloxanes et des COV et des systèmes d’adsorption par oscillation de pression pour l’élimination du CO2 et du N2.
De plus, un système d’épurateur actif a été fourni pour l’élimination du gaz d’enfouissement brut par le H2S, et un système de catalyseur d’oxydation a été fourni pour l’élimination de l’O2 du gaz du produit.
L’équipe multidisciplinaire a exécuté le reste des travaux de l’usine (BOP), y compris toute la conception architecturale, civile, structurelle, MEP et des contrôles, afin d’intégrer les systèmes emballés séparés dans une conception de processus intégrée.
L’équipe a travaillé avec son partenaire de construction pour exécuter les travaux dès les premières étapes des études de faisabilité jusqu’à la conception détaillée et à la délivrance de permis et enveloppé avec un soutien pendant la construction et le démarrage. On s’attend à ce que l’installation fonctionne avec un temps de disponibilité d’environ 94 %, avec des arrêts limités à l’entretien annuel et à des pannes imprévues.
Installation de GNR du canton de Wayne à McElhattan, en Pennsylvanie
Travaillant dans l’exécution d’un projet de conception-construction, nous avons fait équipe avec un partenaire de construction pour effectuer le reste de la conception de l’usine pour une installation de gaz naturel renouvelable dans un site d’enfouissement à McElhattan, en Pennsylvanie.
L’ajout de l’installation de GNR a redirigé environ 2 500 SCFM de gaz d’enfouissement qui avaient déjà été incinérés dans une torche vers un système de valorisation du gaz utilisé pour produire environ 1 333 SCFM de gaz naturel de qualité pipeline.
Une fois l’emplacement de l’installation, nous avons élaboré les premières soumissions de conception avec l’équipe de conception-construction pour travailler sur le processus d’obtention de permis de construction avec les autorités locales dans le but de soutenir le calendrier de construction.
Nous avons effectué une conception détaillée de l’équilibre des systèmes de l’usine (BOP) pour intégrer les différents processus de compression de gaz, de refroidissement et de mise à niveau du gaz dans une conception globale de l’usine.
Nous avons agi en tant que concepteur principal et coordonné les efforts de MEP, structurel, civil, architectural, et l’instrumentation et contrôle la conception de l’installation.
Le résultat de ce processus offre un avantage utile au contenu énergétique de ce biogaz capturé plutôt que de simplement incinérer à travers le système de torche.
Installation d’Outagamie RNG à Appleton, Wisconsin
Nous avons servi en tant qu’ingénieur principal fournissant des services de conception soutenant Terreva Renewables et le comté pour cette installation de gaz naturel renouvelable.
L’installation autonome prend le méthane brut du site d’enfouissement et abrite l’équipement nécessaire pour le convertir en gaz naturel de qualité pipeline. En élargissant l’utilisation du gaz naturel dans la région aux gros véhicules commerciaux, cette installation devrait compenser la consommation d’essence de 4 millions de gallons, ce qui équivaut à retirer 7700 voitures de la route. Le site d’enfouissement du département du recyclage et des déchets solides du comté d’Outagamie couvre une superficie de 450 acres et fournit des services aux résidents des comtés de Brown, d’Outagamie et de Winnebago.
Le gaz d’enfouissement, un sous-produit naturel de la décomposition des sites d’enfouissement, est 28 fois plus puissant que le CO2 pour augmenter la chaleur piégée dans l’atmosphère.
En tant que troisième source d’émissions de méthane en importance aux États-Unis, les sites d’enfouissement comme celui-ci représentent une occasion de capter le méthane et de l’empêcher de pénétrer dans l’atmosphère, tout en générant une source de carburant renouvelable de haute qualité.
Installation de compression de gaz naturel de la Southeastern Public Service Authority (SPSA) à Suffolk, en Virginie
Nous avons travaillé avec les fournisseurs d’équipement de traitement des gaz d’enfouissement pour concevoir l’équilibre des systèmes de l’usine (BOP) pour soutenir l’usine de GNR, y compris la conception de systèmes de tuyauterie, d’équipements de traitement auxiliaires, de systèmes électriques et de contrôles globaux de l’usine et la conception du réseau.
Le projet comprenait l’ajout de deux (2) nouveaux bâtiments, y compris un bâtiment de traitement pour abriter les systèmes de compression et de traitement du gaz ainsi qu’un bâtiment électrique doté d’espaces séparés pour l’équipement de distribution électrique et d’une salle de commande de l’opérateur.
Nous avons conçu le pipeline à haute pression entre l’installation de GNR et le raccordement du service public, y compris l’ajout d’une nouvelle station de robinet de service public composée d’équipement de filtration final, d’une station de compteur de transfert de garde, de systèmes d’odorisation et de systèmes de protection contre la surpression.
En plus des tâches effectuées pour la conception du processus BOP, nous avons fourni des services de conception pour optimiser l’emplacement de la nouvelle installation de GNR et du système de soufflage de décharge à distance sur le site d’enfouissement existant.
De plus, nous avons travaillé aux côtés de leurs sous-traitants en ingénierie civile, architecturale et structurelle pour élaborer des plans d’implantation, des plans de services publics et la conception de MEP pour permettre les nouveaux bâtiments.
Nous avons travaillé directement avec les examinateurs de plan pendant le développement du site pour répondre aux exigences des juridictions locales et étatiques.
Nous avons également fourni des services d’administration de la construction pendant les étapes de construction, de démarrage et de mise en service.
Ryan Mowery, ES
Ryan Mowery est un ingénieur en mécanique spécialisé dans les procédés industriels et la puissance.
Il possède de l’expérience dans la gestion de projets et la conception de systèmes de production d’énergie et de vapeur, de systèmes d’eau réfrigérée, de systèmes de distribution thermique, de tuyauterie de processus, de CVC industriel et de plomberie.
De plus, Ryan est spécialisé dans le développement de modèles d’utilité pour prédire la consommation d’énergie et les impacts économiques associés à divers systèmes énergétiques de district, y compris diverses technologies de production combinée de chaleur et d’électricité (COPC).
Ryan est directeur chez Salas O’Brien.
Contactez-le à [email protected]
Jeff Lawrence, ES
Jeff Lawrence possède de l’expérience en génie industriel lourd et en génie des procédés dans les secteurs du gaz naturel renouvelable, de la fabrication de produits chimiques, des bâtiments industriels, des produits de construction et des industries des pâtes et papiers.
Il se spécialise également dans la tuyauterie de procédé pour la conception de nouveaux équipements dans les usines de fabrication de produits chimiques.
Jeff est ingénieur en mécanique chez Salas O’Brien.
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