Cyfansoddiad Bio-nwy

Mae'r bio-nwy a gynhyrchir gan dreuliad anaerobig fel arfer yn cynnwys 55-65% methan (CH₄), 34-44% carbon deuocsid (CO₂) a symiau llai o hydrogen sylffid (H₂S), amonia (NH₃) ac anwedd dŵr (H₂O). Gall symiau hybrin o hydrogen, nitrogen, ocsigen, a silocsan fod yn bresennol hefyd.

Mewn llawer o weithfeydd TA ar raddfa lai mae'r bio-nwy yn cael ei losgi'n uniongyrchol mewn systemau boeler i gynhyrchu gwres ar gyfer gwresogi'r treuliwr a'r adeiladau. Fodd bynnag, ar gyfer llawer o gymwysiadau mae'n rhaid gwella ansawdd y bio-nwy cyn ei ddefnyddio.

 

Cynhyrchu bio-nwy o wahanol wastraff

Gall cynhyrchu bio-nwy o wastraff organig amrywio mewn systemau treulio gwahanol gyda gwahanol borthiant, trefn llwytho, cyfanswm canrannau cynnwys solet, effeithlonrwydd cymysgu, tymereddau gweithredu ac amseroedd cadw ymhlith paramedrau eraill. Mae'r ffracsiwn organig o wastraff solet trefol (OFMSW) a gwastraff trefol bioddiraddadwy wedi'i wahanu yn y ffynhonnell (BMW) yn wastraff ynni uchel, gyda phrosesau diwydiannol yn cynhyrchu 50-100 m³ a 70-170 m³ o fio-nwy fesul tunnell o wastraff, yn y drefn honno.

Gellir gwella cynhyrchiant bio-nwy trwy gymysgu swbstradau ynni isel fel slyri amaethyddol neu slwtsh carthion â gwastraff ynni uwch e.e. glaswellt ac india-corn silwair a chacen had rêp. Gall cyd-dreulio fod o werth er mwyn rheoli amodau ataliad a all fod yn gysylltiedig â chynnwys nitrogen uchel, diffyg elfennau hybrin neu orlwytho ïonau metel ysgafn. Gall cyd-dreulio nifer o borthiant ddarparu rysáit ar gyfer cynhyrchiant bio-nwy gwell a sefydlogrwydd porthiant.

Uwchraddio bio-nwy

Y prif waith uwchraddio sydd ei angen cyn defnyddio'r bio-nwy yn y rhan fwyaf o beiriannau nwy yw tynnu neu leihau hydrogen sylffid (H₂S) i lefelau is na 250 ppm i atal cyrydiad ond dylid ei leihau hyd yn oed ymhellach wrth ystyried Iechyd a Diogelwch. Mae uned dad-sylffwreiddio bio-nwy yn nodwedd gyffredin yn y rhan fwyaf o weithfeydd treulio anaerobig. Mae'r prosesau a ddefnyddir ar gyfer tynnu hydrogen sylffid wedi'u datblygu'n eithaf da ac yn cynnwys; dad-sylffwreiddio biolegol, triniaethau haearn ocsid neu sgwrio dŵr.

Mae angen uwchraddio pellach os yw'r bio-nwy i'w ychwanegu at y rhwydweithiau nwy neu ei ddefnyddio fel tanwydd trafnidiaeth.

 

Defnyddio bio-nwy

Mae llawer o ddefnyddiau i fio-nwy a gynhyrchir gan dreuliad anaerobig. Gellir ei ddefnyddio i gynhyrchu gwres a phŵer, ei uwchraddio a'i ddefnyddio fel tanwydd trafnidiaeth neu ei chwistrellu'n uniongyrchol i'r rhwydweithiau dosbarthu nwy. Mae rhagor o fanylion am bob dull yn cael eu trafod isod.

Gofynion trydan a gwres ar y safle

Y ffordd fwyaf cyffredin o ddefnyddio bionwy yw llosgi'r bio-nwy mewn peiriannau CHP, gan gynhyrchu trydan a gwres. Yn yr achosion hyn, mae'r trydan a'r gwres a gynhyrchir fel arfer yn cwmpasu'r holl ofynion ar y safle. Er enghraifft, mae angen trydan ar gyfer goleuo, malu, pwmpio a chymwysiadau angenrheidiol eraill. Mae angen gwresogi i gadw'r treuliwr anaerobig ar y tymheredd gofynnol ac i gynhesu ac mewn rhai achosion i basteureiddio'r llif gwastraff sy'n dod i mewn.

Mae'r gofynion trydan ar y safle ar gyfer systemau sy'n trin OFMSW sydd wedi'u gwahanu'n ganolog fel arfer yn sylweddol uwch na'r rhai ar gyfer systemau a wahanwyd yn y tarddle. Mae hyn yn bennaf oherwydd bod OFMSW sydd wedi'i wahanu'n ganolog yn gofyn am wahaniad mecanyddol a chyn-driniaeth fwy ymlaen llaw na BMW wedi'i wahanu yn y ffynhonnell, ac mae hyn yn fwy ynni-ddwys.

Tanwydd Cerbyd

Mae bio-nwy fel tanwydd trafnidiaeth wedi'i ddangos mewn gwledydd gan gynnwys Sweden, yr Almaen, Sbaen, Ffrainc, y Swistir, Awstria ac eraill. Yn y DU, cynhelir nifer o dreialon gan gynghorau a chadwyni archfarchnadoedd gyda cherbydau sy'n cael eu pweru gan fiomethan cywasgedig (CBM).

Fodd bynnag, cyn y gellir ei ddefnyddio fel tanwydd cerbyd, rhaid uwchraddio bio-nwy yn gyntaf, i tua 97% methan. Gellir cyflawni hyn trwy fyrlymu bio-nwy trwy lif gwrth-gerrynt o ddŵr ar bwysedd uchel (a elwir yn sgwrio dŵr). Mae carbon deuocsid a hydrogen sylffid yn hydoddi yn y dŵr oherwydd eu hydoddedd uwch mewn dŵr o'i gymharu â methan. Mae technolegau uwchraddio eraill i gael gwared ar CO₂ yn cynnwys arsugniad siglen bwysau, arsugniad siglen tymheredd, sgwrio amin, gwahanu cryogenig a gwahanu pilenni. Yna caiff y bio-methan ei gywasgu i tua 200-250 bar. Gellir defnyddio'r un dechnoleg cywasgu a storio ag ar gyfer nwy naturiol.

Mae manteision defnyddio bio-nwy wedi’i uwchraddio (biomethan) fel tanwydd cerbyd yn cynnwys:

• Gellir ei gynhyrchu o wastraff ac ystod eang o gnydau ynni
• Llai o ddibyniaeth ar danwydd ffosil tramor
• Allyriadau is (buddiannau ansawdd aer)
• Lleihau sŵn cerbydau
• Tanwydd carbon isel
• Nid oes angen cymysgu â thanwydd arall

 

Defnydd gan Rwydweithiau Nwy Lleol

Fel arall, gellir chwistrellu bio-nwy wedi'i uwchraddio i'r seilwaith dosbarthu nwy presennol (gridiau nwy). Yn y DU mae 8 rhwydwaith dosbarthu nwy sy'n cwmpasu ardaloedd daearyddol ar wahân. Mae'n rhaid i fio-nwy gydymffurfio â gofynion ansawdd nwy a nodir yn Rheoliadau Diogelwch Nwy (Rheoli) 1996. Y cydrannau allweddol i'w tynnu o fio-nwy yw H₂S, dŵr, CO₂ a silocsanau. Rhaid i'r nwy hefyd fodloni isafswm gwerth caloriffig a mynegai Wobbe. Efallai y bydd hefyd angen cyfoethogi propan i gyd-fynd â gwerth caloriffig a sefydlogrwydd hylosgi nwy naturiol. Ar gyfer ystyriaethau iechyd a diogelwch, ychwanegir aroglydd fel arfer i roi arogl nodweddiadol i'r bio-nwy.

Mae manteision uwchraddio bionwy i'w chwistrellu i'r grid nwy yn cynnwys:

• Gellir darparu nwy adnewyddadwy gan ddefnyddio'r seilwaith dosbarthu nwy presennol
• Costau cludiant isel ger piblinellau
• Mae'r rhwydwaith dosbarthu yn cael sylw dwys iawn
• Cynyddu diogelwch cyflenwad nwy, lleihau dibyniaethau allanol
• Defnyddir ar gyfer gwresogi ar gyfraddau effeithlonrwydd o fwy na 90%

•           Allyriadau carbon deuocsid isel o'u cymharu â nwy naturiol.