科學網—生物天然氣引領沼氣變革

2021-01-18 科學網

 

■本報記者 陳歡歡

 

在全國掀起頁巖氣開發熱潮之時,廣西南寧等地卻在轟轟烈烈地發展另一種非常規天然氣——沼氣提純得到的生物天然氣。這種一直被定位為「小打小鬧」、「成不了大氣候」的「農村能源」,不僅成為南寧市供不應求的香餑餑,還為城市天然氣供給增加了重要砝碼。

 

「我國的戶用沼氣高補貼政策搞了20年沒有太大收效,說明我們走得太慢,需要換條路子了。」兩院院士石元春在接受《中國科學報》採訪時表示。

 

中國農業大學教授程序也明確指出:沼氣發展方向需要變革,生物天然氣應上升到國家戰略能源的地位。

 

不過,這條變革之路上還存在諸多阻力。

 

南寧不再「斷氣」

 

「斷氣」曾長期是南寧市領導最為頭疼的事,現在卻從一家澱粉酒精企業中看到了解決的希望。

 

作為該項目的技術負責人,程序告訴《中國科學報》記者,從廣西南寧武鳴縣安寧澱粉廠(下稱安寧澱粉廠)的酒精廢水中提取生物天然氣項目每天產生2萬立方米沼氣,提純後得到約1.2萬立方米生物天然氣,以3元/方的價格出售給新奧燃氣公司,後者再以4.95元/方賣出,而使用天然氣的計程車每月可比用汽油節省2000元左右燃料費。

 

實際上,由於廢水中化學需氧量(COD)極高,廣西很多糖廠和澱粉廠的廢料廢水處理甚至成為當地的環保頑症。例如,安寧澱粉廠過去要花3元/噸治理廢水,現在卻反而能從中掙五六元,可謂利潤頗豐、一舉兩得。

 

「有市場競爭力是這個項目成功的根本因素。」石元春評價稱。

 

我國普遍缺氣,廣西尤其緊缺。目前,南寧市每年需從外部輸入天然氣和液化石油氣約1.4億立方米,且每年增長30%。為了保證供應,甚至不惜從新疆、陝北、內蒙古等地用卡車長途輸送。

 

在這一背景下,南寧市一下抓住了生物天然氣這根「救命稻草」。據悉,該市計劃整合全市澱粉酒精企業,形成日產40萬立方米生物天然氣的能力,滿足全市60%的計程車和公共汽車使用。

 

雖然由於原料有機物濃度較高,安寧澱粉廠示範項目具有一定特殊性,但我國沼氣原料十分豐富則是不爭的事實。數據顯示,中近期可開發1500億立方米/年,中遠期潛力達到3000億~4000億立方米/年。

 

而歐洲為了擺脫對俄羅斯的天然氣依賴,已經形成了可觀的沼氣—生物天然氣產業。2009年,歐盟25國的天然氣消費量為4000多億立方米,生物天然氣產量達到300億立方米。

 

但我國過去卻沒人想到沼氣能變成生物天然氣,「包括我自己」。程序坦言,沼氣中甲烷含量在60%左右,熱值較低,利用價值不高,但提純到93%以上就成為生物天然氣,和化石天然氣毫無區別,可以做車用氣或管道氣,經濟效益大大提升。

 

石元春指出,同最近大熱的頁巖氣相比,生物天然氣不僅是可再生能源,而且應用條件更為成熟,是一種低碳,甚至「負碳」能源。

 

程序亦表示,甲烷的溫室氣體當量是二氧化碳的21~25倍,同任由廢棄物自然發酵後甲烷排放到大氣中相比,以全生命周期分析,製成生物天然氣車用的碳排放量可為負數。

 

雖然理論上極好,生物天然氣在我國卻一直難登大雅之堂,在各種能源規劃中也始終未有一席之地。

 

從農戶沼氣到產業沼氣

 

「國家對沼氣投入很大,但小農意識很強,似乎只能解決一家一戶的問題,投入和收效很不相稱。」石元春指出。

 

近年來,我國在農村沼氣方面每年投入不下幾十億元,卻問題多多。

 

農戶沼氣甲烷含量低,熱值低,甚至不宜炒菜。而且,很多地區農戶沼氣池還面臨著冬春季產氣率低、原料來源減少、維修服務跟不上等麻煩。因此,雖然國家補貼很高,但仍被不少人譏諷為「沼氣」變成了「找氣兒受」。

 

另一方面,為了解決養殖場糞便處理而大力推廣的大中型沼氣工程,也由於經濟效益很差遲遲發展不起來,過去20年中建成的7萬多個工程,目前只有2000多個還在勉強運轉。

 

「大中型沼氣工程『示範』了20年始終沒有脫離這個階段,核心問題是沒有經濟活力,發展不成產業。」程序指出,「這條路已經證明行不通,必須變革。」

 

為此,對應「農戶沼氣」,程序等人提出了「產業沼氣」的概念。

 

產業沼氣的核心,是規模化生產並提純得到高價值商品生物天然氣,原料也不再局限於糞便,而是來源於多種農業廢棄物、城市垃圾和汙泥、工業廢水廢渣等。「向產業沼氣變革的核心是要獲得可觀的經濟效益,同時取得環境效益的雙贏。」程序說。

 

石元春也指出,歐洲生物天然氣已經到了工業化階段,我國也應該儘快擺脫「農村能源」這樣的框架限制。

 

程序等經過計算認為,如果創建若干個10億立方米級的生物天然氣「氣田」(每個氣田由數十個分布較集中的沼氣工廠組成),能夠在一定程度上緩解我國天然氣供應緊缺。「同從國外購買天然氣並花費巨資修建管道相比,國產生物天然氣具有很大的經濟和戰略優勢」。

 

產業政策缺失

 

德國和瑞典是歐洲沼氣—生物天然氣應用最具代表性的例子,但兩國的技術路線卻不同,德國採用沼氣直接發電,而瑞典是提純後併網、車用的模式。

 

對此,程序認為,沼氣直接發電需要引進昂貴的專用設備,且我國尚未明確可再生能源發電配額制,併網困難,因此主張走瑞典路線。

 

而且,由於政府對沼氣發電的優惠政策只有15年,德國也開始轉向經濟效益更好的提純路線。實際上,德國和瑞典都有高強度的能源政策支持。德國沼氣產業在2000年出臺《可再生能源法》後突飛猛進,目前有7000多家大中型沼氣廠;瑞典則對沼氣工程提供了造價補貼、電價補貼、減免碳稅等諸多激勵政策。

 

石元春建議國家根據實際需求選擇政策支持的技術路線。

 

程序則表示,我國當前的沼氣技術至少落後歐洲15年,需要國家轉變產業政策,引導企業通過贏利增加技術創新的動力。「現在的補貼政策養懶了一批慣於吃補貼的沼氣企業,它們日子過得很逍遙,沒有技術進步的動力。」

 

杭州能源環境工程有限公司董事長蔡昌達在接受《中國科學報》記者採訪時亦指出,生物燃氣產業在起步階段是一項微利的弱質行業,希望國家給予民營中小科技型企業更多政策扶持。

 

據悉,很多民營企業從安寧澱粉廠示範項目中看到了商機,躍躍欲試,但礙於國家沒有出臺明確政策,又大多有觀望傾向。

 

「主要是心裡沒底不敢投資。這個產業只要國家有政策,很快就能發展起來。」程序說。

 

《中國科學報》 (2012-07-19 B3 能源周刊)

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