在上周的专栏中我研究了一种相当不寻常的当地能源:北田山抽水水力发电系统,它被用来“储存”电力——通过抽水上山。本周,我们将看看一个非常不同的发电系统,它甚至离我们的家更近:位于渡轮路的温德姆固体废物管理区(WSWMD)设施的填埋气体发电厂。
25多年前的1982年,美国第一个垃圾填埋气体发电系统上线——就在伯瑞特波罗。我们的设施并不是第一个收集和使用垃圾填埋气体的设施,但早期的系统直接燃烧这些气体作为热源。Brattleboro系统是第一个在发电机中燃烧垃圾填埋场气体来产生电力并将其送入电网的系统。
在我描述伯瑞特波罗系统之前,先来了解一下垃圾填埋气体的背景。城市固体垃圾中含有大量的有机物——根据美国环境保护局(U.S. Environmental Protection Agency) 2003年的数据,这一比例约为65%,包括纸张(35.2%)、食物垃圾(11.7%)、庭院修剪物(12.1%)和木材(5.8%)。这种有机物,当我们把它倾倒在某个地方时,由于细菌的作用而逐渐分解。如果材料被曝气(就像堆肥堆一样),喜氧(好氧)细菌将其分解,产生水蒸气和二氧化碳。但如果氧气不存在(就像垃圾填埋场的情况),“厌氧”细菌就会分解有机物,产生甲烷、二氧化碳、水蒸气和硫化氢等微量化合物。(这些气体是垃圾堆发出难闻气味的原因。)垃圾填埋气体中的甲烷成分(约50%)含有我们可以捕获的大量能量。
收集和燃烧垃圾填埋气体有两个原因:首先,它是一种可以减少我们对化石燃料需求的能源。第二,也许更重要的是,如果我们捕获并燃烧这些甲烷,我们就能防止它逃逸到大气中,成为一种强大的温室气体。事实上,每个甲烷分子的温室效应大约是二氧化碳分子的20倍。为了防止甲烷泄漏到大气中,环保署现在要求大多数垃圾填埋场捕获并燃烧甲烷——这也降低了爆炸的风险,而爆炸在过去在垃圾填埋场相对频繁。这种富含甲烷的气体最常见的收集方式是将塑料管插入垃圾填埋场,然后用真空把气体吸出来。填埋气体可以通过在垂直竖管顶部安装火花点火器来燃烧(或燃烧)。如果正在收集天然气以供使用,就会有一个管道网络将天然气输送到发电机。
2007年春天,我参观了伯瑞特波罗垃圾填埋场,当时我女儿正在高中做一个关于垃圾填埋气体的项目。我早就知道这个发电系统,但从来没有亲眼看到过。(就在我们访问的一个月前,该设施剩余的三台80千瓦往复式发电机中的两台已被大火烧毁,但剩余的250千瓦发电机刚刚修好并正在运行。)
Brattleboro的发电系统是1982年由Louis Audette和Lawrence(“Stub”)Thomas开发的,后者当时是垃圾填埋场的主人。霍华德卡茨(Howard Katz)和几位投资者在该系统生产的大部分时间里都拥有它,一年半前卡茨把它卖给了另一位投资者,后者拖欠了wswmd的付款,导致华盛顿特区上个月切断了对该工厂的天然气供应。
正在就打包付款和可能的所有权转移到特区进行谈判。除了收集用于发电的堆填气体外,有些燃烧弹还用于收集不实用的垃圾填埋场。
伯瑞特波罗核电站多年来使用了许多不同的发电机,有时会有多个发电机在运行。最初安装的4台80千瓦机组全部失效或烧毁,90年代安装的2台250千瓦机组之一也是如此。在1999年至2003年的生产高峰期,该系统的发电量约为800千瓦。但随着垃圾填埋场的老化,它们产生的气体越来越少,而我们的垃圾填埋场在这个产量下降的时期也发展得很好。因此,2007年4月2台发电机因火灾被烧毁时,没有更换,只剩下一台250千瓦的发电机。据WSWMD执行董事乔治·默里(George Murray)称,过去两年,平均发电量为150 - 180千瓦。
该区最近获拨款25,000元,进行可行性研究,以两台135千瓦的热电联产发电机取代旧的250千瓦发电机。这些新发电机产生的电力将流入电网,同时产生的热能将用于为华盛顿特区的建筑供暖。
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