Mesure de l'humidité dans le biométhane

Biogas Station
Station de biogaz
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Qualité du gaz, fiabilité du système et respect des tarifs

La demande mondiale de biogaz et de biométhane va croître de manière significative dans les années à venir, représentant entre 12 % et 20 % du marché total de l'énergie d'ici 2040, selon une analyse récente de l'Agence internationale de l'énergie (AIE). Le World Energy Outlook de l'AIE indique que ces gaz peuvent contribuer "à décarboniser certaines parties du système énergétique", "à remplacer l'utilisation traditionnelle de la biomasse", "à faciliter l'essor de l'éolien et du solaire" et à aider les communautés "à respecter leurs engagements en matière d'énergie propre".

Bien qu'il existe actuellement un différentiel de coût de production important entre le biométhane et le gaz naturel et, de fait, entre le biométhane et les énergies éolienne et solaire, cette situation est susceptible de changer dans un avenir proche. Ces dernières années, le nombre d'installations de production de biométhane a considérablement augmenté, et les coûts d'investissement et d'exploitation des installations de biométhane sont devenus plus compétitifs. Peut-être aussi important, les décisions politiques nationales et les engagements climatiques internationaux créent un contexte plus favorable dans lequel les décisions commerciales pour le développement de nouvelles installations peuvent être prises.

Surveiller la teneur en humidité pendant la production de biométhane

Le biogaz est produit à partir de matières organiques par un processus de digestion anaérobie. Le biogaz est généralement produit dans des biodigesteurs, ou sur des sites d'enfouissement de déchets et des stations d'épuration et d'eaux usées à l'aide de systèmes de récupération de gaz. Les matières premières comprennent les déchets animaux et végétaux, les déchets municipaux et les boues d'épuration. Dans chaque cas, le biogaz contient une forte concentration de vapeur d'eau, à environ 2 %, ainsi qu'un mélange de méthane, de dioxyde de carbone et de quantités infimes d'autres gaz ; la concentration de méthane varie de 45 % à 75 %, en fonction de la matière première et de la méthode de digestion.

Pour créer du biométhane, il faut améliorer le biogaz en le faisant passer sous pression à travers une série d'unités de membranes polymères semi-perméables à haut rendement. Celles-ci séparent le méthane sous forme de rétentat qui ne peut pas passer à travers les pores de la membrane, du dioxyde de carbone sous forme de perméat, qui passe à travers les pores avec d'autres gaz à l'état de traces. Le biométhane doit avoir une concentration en méthane supérieure à 96 % pour pouvoir être injecté dans les réseaux nationaux de distribution de gaz. D'autres techniques de séparation, mais moins courantes, utilisent des solvants sélectifs avec des additifs spécialisés, le lavage à l'eau ou l'adsorption à pression alternée.

Station de biogaz De la matière organique à la production d'énergie
De la matière organique à la production d'énergie


Bien que chaque procédé de séparation soit différent, ils ont tous besoin que le biogaz et le produit final de biométhane aient une teneur en humidité aussi faible que possible. Par exemple, dans le procédé à membrane, le biogaz passe successivement par un sécheur de déshydratation - normalement un système à base de réfrigération ou de dessiccation - puis par un épurateur, un filtre à charbon actif et un compresseur, avant d'entrer dans le séparateur à membrane. Un suivi et un contrôle attentifs de la teneur en humidité permettent de minimiser la consommation d'énergie des sécheurs et des déshumidificateurs, de réduire les coûts d'entretien et, potentiellement, de prolonger la durée de fonctionnement des matériaux déshydratants.

De même, le contrôle de la teneur en humidité à l'état de traces du biométhane est essentiel avant son injection dans les réseaux de distribution de gaz en aval, afin d'éliminer le danger de corrosion ou de formation de glace sous des pressions de transport de gaz élevées. La corrosion accélérée peut être un problème particulier si le condensat se combine avec d'autres contaminants, tels que le dioxyde de carbone ou le sulfure d'hydrogène ; cela peut conduire à la formation de composés acides qui exacerberont les effets de la corrosion dans les équipements en aval.

Pour protéger les réseaux de distribution, il existe donc des spécifications commercialement contraignantes qui contrôlent les niveaux acceptables d'humidité à l'état de traces, souvent assorties de clauses de pénalité si ces limites sont dépassées. Bien qu'il n'existe actuellement aucune norme paneuropéenne commune régissant l'injection de biométhane dans les réseaux nationaux, la plupart des pays exigent que le point de rosée de l'humidité soit contrôlé par des analyseurs en ligne. Au-delà, chaque nation applique des critères différents. Par exemple, en France et en Italie, le point de rosée à la pression de traitement doit être inférieur à -5 °C, tandis qu'au Royaume-Uni, il doit être inférieur à -10 °C.

Technologies de mesure de l'humidité en traces

L'analyseur de nouvelle génération Advanced Quartz Crystal Microbalance QMA601 de Michell Instruments est conçu pour fournir une mesure fiable, rapide et précise de la teneur en humidité à l'état de traces dans le biométhane et le gaz naturel. L'analyseur utilise une nouvelle génération d'oscillateurs à cristaux de précision garantissant une mesure très précise et totalement insensible aux changements de la composition du gaz de fond. Le QMA601 offre la fiabilité, la simplicité et un coût de propriété considérablement réduit grâce à la technologie éprouvée des cristaux de quartz.

Une autre approche consiste à utiliser les capteurs de point de rosée en céramique à oxyde métallique Easidew de Michell Instruments. Il existe déjà un grand nombre de ces instruments simples et rentables installés dans des usines de biométhane dans le monde entier. Chaque capteur Easidew utilise la mesure de la vapeur d'eau comme base de calcul de la température précise du point de rosée et offre des niveaux élevés de précision et de répétabilité dans une unité compacte, facile à installer et à entretenir.

Tous les capteurs de point de rosée de Michell Instruments bénéficient d'une assistance technique exceptionnelle et peuvent être fournis dans le cadre d'un service d'échange et d'étalonnage de capteurs, pour garantir que votre processus de production de biométhane fonctionne sans perturbation.

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Source:

Rapport de l'AIE sur le biogaz




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