供暖需求在康奈尔大学的能源使用中占有很大的比重,在供暖高峰期会出现短缺现象。该校正在开发一个地热项目,从地下3-4公里处提取热水提供热量。这将提供足够的基础供暖,但在经济上无法满足高峰期的需求。
为了满足冬季对更多热量的需求,研究人员提出了一个系统,将学校奶牛场(容纳600头奶牛)的牛粪转化为甲烷和其他产品。该方法采用了一个三阶段的过程,首先用微生物对牛粪进行生物消化,产生沼气,这是二氧化碳和甲烷的混合物。随后是第二阶段,将消化后的粪便转化为一种生物原油,再加上一种叫做氢炭的物质,成为一种很好的土壤改良剂。最后一个阶段将第一步产生的二氧化碳与湖水可再生电解产生的氢气结合起来,以生物方式产生可再生天然气,即RNG。这种最终产品可以注入天然气网,就像风力涡轮机和太阳能电池板的电力返回电网一样。
"拟议的系统每年将生产约9.09亿升RNG,"作者Nazih Kassem说。"这可以提供97%的年峰值供热总需求。其余的部分可以通过购买天然气、增加康奈尔大学的奶牛群规模或利用校园食堂的食物垃圾进行共同消化来满足。再增加19头奶牛,RNG产量就足以满足年均高峰期的供暖需求。"
论文标题为《Sustainable district energy integrating biomass peaking with geothermal baseload heating: A case study of decarbonizing Cornell's energy system》。