Feasibility study of biogas project development: Technology maturity, feedstock, and utilization pathway

Abstract

Biogas production has a big potential to provide clean energy. To evaluate the future production and maturity of biogas technology the generalized Weng model was proved to be effective, due to it has the minimum error. The simple algorithms to determine its parameters have been proposed. The simulation results for China, USA, and EU have been presented. The quantity and quality analysis for biogas feedstock has been carried out. Energy Return on Energy Invested (EROEI) indicator for different biofuels was considered. According to analysis done biogas from maize residue and chicken manure has high EROEI. Shannon Index was suggested to evaluate the diversity of feedstock supply. Biomass energy cost indicator was grounded to be used for feedstock energy and cost assessment. Biogas utilization pathways have been shown. Biogas boilers and CHP have the highest thermal effi ciency, but biogas (biomethane) has the highest potential to earn as a petrol substitute. Utilization of biogas upgrading by-product (carbon dioxide) enhances profi tability of biogas projects. Methods to assess the optimal pathways have been described.

Виробництво біогазу має великий потенціал для забезпечення чистої енергії. Для оцінки майбутнього виробництва і зрілості біогазової технології була показана ефективність узагальненої моделі Відень, оскільки вона має мінімальну похибку. Запропоновано прості алгоритми визначення його параметрів. Представлені результати моделювання для Китаю, США і ЄС. Було проведено аналіз кількості і якості біогазового сировини. Розглядалося показник EROEI для різних видів біопалива. Згідно з проведеним аналізом біогаз з кукурудзяних залишків і курячого посліду має наівісшій EROEI. Індекс Шеннона був запропонований для оцінки диверсифікації поставок сировини. Показник вартості енергії біомаси був обгрунтований для використання в якості сировини і оцінки витрат. Були показані шляхи використання біогазу. Біогазові котли і ТЕЦ мають найвищу теплову ефективність, але біогаз (биометан) має найбільшу ефективність при заміщенні бензину. Використання побічного продукту збагачення біогазу (вуглекислого газу) підвищує прибутковість біогазових проектів. Виконано оцінку оптимальних шляхів використання біогазу.

Производство биогаза имеет большой потенциал для обеспечения чистой энергии. Для оценки будущего производства и зрелости биогазовой технологии была показана эффективность обобщенной модели Вена, поскольку она имеет минимальную погрешность. Предложены простые алгоритмы определения его параметров. Представлены результаты моделирования для Китая, США и ЕС. Был проведен анализ количества и качества биогазового сырья. Рассматривался показатель EROEI для различных видов биотоплива. Согласно проведенному анализу биогаз из кукурузных остатков и куриного помета имеет наивисший EROEI. Индекс Шеннона был предложен для оценки диверсификации поставок сырья. Показатель стоимости энергии биомассы был обоснован для использования в качестве сырья и оценки затрат. Были показаны пути использования биогаза. Биогазовые котлы и ТЭЦ имеют наивысшую тепловую эффективность, но биогаз (биометан) имеет наибольшую эффективность при замещении бензина. Использование побочного продукта обогащения биогаза (углекислого газа) повышает прибыльность биогазовых проектов. Выполнена оценка оптимальных путей использования биогаза.