Biokaasun syöttö maakasuverkostoon

Biokaasua syntyy mm. kaatopaikoilla, jätevedenpuhdistamoilla ja biokaasureaktoreissa, kun bakteerit hajottavat orgaanista ainesta hapettomissa olosuhteissa. Biokaasun tärkein ainesosa on metaani, jota biokaasussa on tyypillisesti hieman yli puolet. Muu osa biokaasusta on pääosin hiilidioksidia, mutta se sisältää myös paljon erilaisia epäpuhtauksia, jotka vaikeuttavat biokaasun hyötykäyttöä. Suomeen tuotava maakaasu puolestaan on lähes puhdasta metaania. Tämä diplomityö suoritettiin Gasum Oy:lle ja sen tarkoituksena oli tutkia millaisia toimenpiteitä vaaditaan, jotta biokaasua voidaan syöttää Suomen maakaasuverkostoon. Työssä suoritettiin katsaus biokaasun puhdistus- ja jalostusmenetelmiin, joilla biokaasun sisältämät epäpuhtaudet poistetaan ja metaanipitoisuus nostetaan lähes maakaasun tasolle hiilidioksidia poistamalla. Lisäksi työssä simuloitiin biokaasun syöttöä maakaasuverkostoon eri koostumuksin ja maakaasuverkoston eri osista näin syntyvän seoskaasun ominaisuuksien määrittämiseksi simulointiohjelma Simonen avulla. Työssä myös etsittiin parasta keinoa jäljittää maakaasuverkoston kaasun laatua ja hallita energiatasetta, kun kaasun laatu ei enää ole kaikkialla sama. Lisäksi suoritettiin lyhyt katsaus biokaasusyötön vaikutuksista päästökauppaan ja maakaasuverkoston järjestelmävastaavan tehtävään. Työssä tultiin siihen tulokseen, että biokaasun syöttö maakaasuverkostoon on mahdollista vain, kun biokaasu puhdistetaan ja jalostetaan. Tällöin biokaasun ja maakaasun seos täyttää maakaasuverkoston kaasulle asetetut laatukriteerit, vaikka yksin biokaasu ei sitä tee. Parhaaksi keinoksi hallita maakaasun ja biokaasun laatua todettiin kaasukromatografien käyttö.

Biogas is produced among others in landfills, sewage treatment plants and bioreactors when organic materials are degraded by bacteria in anaerobic conditions. The most important component of biogas is methane which typically forms a little over half of biogas. The rest of the biogas is mainly carbon dioxide, but it also contains several kinds of impurities which hinder the utilization of biogas. The natural gas imported to Finland however is nearly pure methane. This master's thesis was conducted for Gasum Oy and its purpose was to find out the measures required to inject biogas to the Finnish natural gas network. A review was carried out to the cleaning and upgrading methods of biogas which will remove the impurities from biogas and raise the methane content of biogas by removing carbon dioxide. In addition biogas injection to the natural gas network was simulated using different biogas compositions and injection locations to find out the composition of the generated gas mixture using simulation program Simone. Also, search was conducted for the best method for tracking the quality of the gas and controlling the energy balance in the natural gas network when the composition of the gas differs around the network. In addition, a short review was conducted of the effects of biogas injection to emission trading and the task of system responsible for natural gas network. As a result of this thesis it was concluded that the injection of biogas to the natural gas network is only possible when the biogas is cleaned and upgraded. In this case the mixture of biogas and natural gas fulfills the criteria for the quality of the gas in the natural gas network although biogas alone doesn't. The best method for quality tracking was discovered the use of chromatographs.