维萨拉传感器技术助力能源绿色转型

绿色转型包括从天然气转向替代能源，是近十年的重要挑战之一。为应对这一挑战，维萨拉研发了可靠的绿色技术，助推能源绿色转型。在生物甲烷领域，维萨拉的传感器有助于更清洁、更高效的生产过程，并具有显著的生产利润率。

世界各国都在迫切地寻找化石燃料的替代品，以减少温室气体 (GHG) 排放，从而减缓全球变暖。实现该目标的方法之一是用沼气及其精炼产品生物甲烷代替天然气，但长期以来，化石天然气的低价格和大量供应抑制了沼气的大规模生产。只有在兼具环保效益和可持续经济效益的情况下，生物甲烷才是可行的解决方案。而该生产中的持续监测及工艺优化更显得尤为重要。

深埋地下的有机物层在高温高压下分解，历经数百万年时间，最终形成天然气，它由甲烷和少量其他气态碳氢化合物组成。因此，天然气是一种化石燃料，它燃烧释放的温室气体在全球温室气体排放中占比很大。例如，根据美国环保局（USEPA）的数据，2020年，天然气消费导致的二氧化碳排放占美国住宅和商业部门直接化石燃料CO2排放量的79%。

不断上升的能源成本、供应链中断，以及与天然气开采、运输和燃烧相关的温室气体排放意味着人类需要可靠、更经济和更可持续的天然气替代品。

在绿色转型期间，化石燃料将被逐步淘汰，因而有必要通过创新寻找替代的清洁能源。因此，随着我们进入绿色能源能够盈利且可持续发展的时代，新技术将发挥至关重要的作用。

用生物甲烷替代天然气

沼气是新兴的能源形式之一，生物甲烷也是。生物甲烷从沼气中提炼出来可代替天然气使用。到目前为止，生物甲烷主要在当地生产，例如在农场、废物处理设施和垃圾填埋场。阻碍能源大量生产的关键问题是沼气厂效率低下、质量不一、产量波动和沼气厂停产，这也会导致客户成本高昂。

作为一种重要的绿色替代能源，只有当它具有经济效益并且能够与可用的其他替代性可再生能源竞争时，它才有用武之地。对生产和提纯沼气以生产生物甲烷的工艺进行在线监测可以提高生产效率，使生物甲烷成为具有经济效益且环保的化石燃料替代品。

变革潮流正在席卷整个行业，生物甲烷产量正在上升。维萨拉电力与能源总监 Pasi Iisakla和产品经理Antti Heikkilä表示：“推动这种变化的因素除了天然气价格飙升之外，还有欧盟的绿色转型及其严格的排放目标。如果我们想要实现这些目标，就必须在这十年结束时生产十倍以上的生物甲烷以取代化石燃料。”

在欧盟目前生产的沼气中，约有75%用作当地热源和发电，只有近20%的沼气被转化为生物甲烷。根据欧盟委员会的RePowerEU计划，预计到2030年生物甲烷产量将增加十倍，到2050年将增长更多。如今，生物甲烷的生产成本估计约为80欧元/MWh，但欧洲沼气协会希望未来可以下降到55欧元/MWh。只有借助新的工艺控制仪表，才能实现这种产量和效率的双增长。

从手动控制到优化生产

这就是由维萨拉开发并在多个沼气厂测试的传感器技术的用武之地。该技术可以使生物甲烷的生产更节省资源、更清洁，质量更稳定。自动化和远程控制有助于将沼气厂规模及其产量扩大到一个新的水平。

此外，由于生产控制的改善和规模的扩大，生物甲烷的生产价格预计将降至当前天然气价格的一半，实现盈利目标。

当仅为热电联产厂（CHP)生产沼气时，即使没有实时气体质量测量，也可以有效地控制生产工艺，因为气体的甲烷含量相对较低，并且可以在一定范围内波动。

维萨拉产品经理Antti Heikkilä表示：“当对沼气进行提炼，若想将作为燃料的生物甲烷含量达到95%时，就需要一种更精确和智能的测量技术。这会提高生物甲烷生产效率，并尽量减少有害的甲烷泄漏。”

当生产工艺尽可能实现自动化和优化时，我们能够捕获和利用更大比例的原材料，这也将减少材料浪费。生产工艺中的甲烷浪费量也可以尽量降低。从沼气中分离出的二氧化碳可以被捕获、净化和出售。

在理想情况下，该工艺会成为一个封闭系统，所有流出物都以某种形式被捕获和利用。

Antti Heikkilä指出：“这些沼气厂并不缺乏原材料。据世界沼气协会估计，目前高达98%可分解为沼气的废弃物未得到充分利用。” 

维萨拉的可靠技术和专业知识

作为气象、环境和工业测量方面的设备生产厂商，维萨拉已经拥有沼气测量所需的技术，这种技术之前用于监测大容量变压器的状况等领域。

维萨拉新的技术MGP261和MGP262都可以连续测量甲烷、二氧化碳和湿度。主要区别在于MGP261可测量甲烷含量为0-100%的气体，因此应用范围包括厌氧发酵工艺中的各个点、填埋气体监测、沼气处理工艺中的活性碳过滤器以及热电联产发动机进料气体监测。而MGP262可测量甲烷含量为0-5%的气体，因此主要用于原地测量沼气提纯工艺（将沼气中的甲烷浓缩至天然气标准）中的逸出气体，此类应用需要在二氧化碳浓度高的情况下可靠且高度准确地测量低浓度甲烷。

维萨拉电力与能源总监Pasi Iisakla表示：“沼气厂的另一个挑战是处理腐蚀性杂质，例如硫酸。”

维萨拉与客户合作开发的“沼气版本”已成功通过测试。例如，在芬兰埃斯波的Ämmässuo废弃物处理中心进行了测试，该中心是欧洲最大的此类废弃物处理中心之一。其他试点地点包括丹麦哥本哈根的一家专门从事碳捕获和储存技术的垃圾焚烧厂，以及日本三浦的一家可生产沼气、热能和电力的大型垃圾处理厂。

Pasi Iisakkala表示：“我们现在正在扩大这些解决方案的规模，并将已经在加工工业中测试过的技术引入到新领域。这是维萨拉25年环境测量历程中的新篇章。”

据Pasi Iisakkala和Antti Heikkilä称，沼气和生物甲烷是能源转型解决方案的重要组成部分。得益于维萨拉的可靠技术，它们的生产已兼具环保效益和可持续经济效益