ASSESSMENT OF LANDFILL GAS (LFG) ENERGY POTENTIAL BASED ON ESTIMATES OF LFG MODELS

Abstract

Methane emission from landfilling of waste is one of the most prevalent gas contributing to the greenhouse effect. Current waste management strategies, aim to reduce methane emissions from landfills, promote energy recovery from landfill gas (LFG) that is recognized as a renewable energy resource, due to its higher calorific value. First and the most crucial stage in the planning and design of LFG collection and energy recovery systems is to quantify LFG generation. It’s because, the quantity of LFG and its methane content determine both the applicable method for the control and use of LFG and the feasibility of energy recovery. LFG models are developed for the projection of LFG generation over time from a mass of landfilled waste. During planning and projection phase of a landfill, the amount of gas that will be generated and recovered at the site can be estimated – based on projected amounts of waste – by only using these models. Due to complex nature of LFG formation, several models have been developed to model and estimate LFG generation with different approaches for regions in different climates. In a LFG energy recovery project, selection of the appropriate modeling approach and its model parameters for the estimation of LFG generation is the most crucial step. With considering this requirement, this study aims to estimate the amount of LFG and its technical energy potential from the case study landfill site (i.e. Harmandalı Landfill Site in İzmir Metropolitan City). According to the computations carried out by Multi-phase model, it was determined that the remaining amount of LFG at the site was nearly 50% of total energy potential. Besides, maximum energy potential from LFG generated at the site was estimated as 9.6 MW. This study indicates that LFG models can be utilized as effective tools in energy recovery projects

Keywords

• landfill gas, LFG, estimation, modelling, energy potential

DEPO GAZI ENERJİ POTANSİYELİNİN DEPO GAZI MODELLERİ TAHMİNLERİNE DAYANARAK BELİRLENMESİ

Abstract

Katı atık depolama sahalarında oluşan metan, sera etkisine yol açan başlıca gazlardan biridir. Katı atık depolama sahalarından metan salınımlarının azaltılmasını amaçlayan mevcut atık yönetim stratejileri, yüksek kalorifik değeri nedeniyle yenilebilir enerji kaynağı olarak kabul edilen depo gazından enerji geri kazanımını teşvik etmektedir. Depo gazı toplama ve enerji geri kazanımı sistemlerinin planlama ve tasarımında ilk ve en kritik aşama, oluşan depo gazı miktarını belirlemektir. Çünkü depo gazı miktarı ve gazın metan içeriği, hem depo gazının kontrolü ve kullanımı için uygulanabilir yöntemi hem de enerji geri kazanımının fizibilitesini belirler. Depo gazı modelleri, depolanan bir atık kütlesinden belli bir zamanda oluşacak depo gazı miktarının kestirimi amacıyla geliştirilmişlerdir. Bir depolama sahasının planlanması veya projelendirilmesi safhasında, oluşacak depo gazı miktarı ancak bu modeller yoluyla – depolanacak atık miktarı tahminleri kullanılarak – hesaplanabilir. Depo gazı oluşumunun karmaşık yapısı nedeniyle, farklı iklim bölgeleri için veya farklı yaklaşımlarla çok sayıda model geliştirilmiştir. Depo gazından enerji geri kazanımı projelerinde, depo gazının bir matematiksel model yaklaşımı ile hesaplanması için uygun model yaklaşımının belirlenmesi ve modele ait parametrelerin seçimi kritik öneme sahiptir. Bu noktadan hareketle, bu çalışmada, seçilen depo gazı modelleri (Tabasaran & Rettenberger, TNO, LandGEM ve Multi-phase modelleri) ile örnek depolama sahası olarak seçilen İzmir Harmandalı Depolama Sahası’nda oluşacak depo gazı miktarının ve depo gazından elde edilebilecek teknik enerji potansiyelinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Çalışmada Multi-phase modeli ile yapılan hesaplamalara göre, sahada 2016 yılı sonrası için kullanılabilir enerji potansiyelinin toplam enerji potansiyelinin %50’sine yakın seviyede olduğu belirlenmiştir. Ayrıca sahadan çıkan depo gazı ile elde edilebilecek en yüksek enerji potansiyeli 9.6 MW olarak hesaplanmıştır. Bu çalışma, depo gazı modellerinin enerji geri kazanım projelerinde etkin bir araç olarak kullanılabileceğini ortaya koymuştur

Keywords

• depo gazı, tahminleme, modelleme, enerji potansiyeli

References

1. [1] SCS Eng. & Augenstein D. (1997): Comparison of Models for Predicting Landfill Methane Recovery (Final Report). Prepared for the Solid Waste Association of North America.
2. [2] USEPA (2015): LFG Energy Project Development Handbook. Landfill Methane Outreach Program, https://www3.epa.gov/lmop/.
3. [3] Kamalan H., Sabour M., Shariatmadari N. (2011): A Review on Available Landfill Gas Models. Journal of Environ. Science & Tech., Vol: 4, No:2, p. 79-92, ISSN 1994-7887.
4. [4] Alpaslan N., Dölgen D., Eker S., Seyfioğlu R., Boyacıoğlu H., Sarptaş H. (2011): Investigation of Landfill Gas Disposal and Evaluation Alternatives in İzmir Harmandalı Landfill Site. Project Final Report (in Turkish).
5. [5] Swedish Environmental Protection Agency (SEPA) (1999): Gas Emission from Landfills: An overview of issues and research needs. ISSN 1102-6944.
6. [6] Can C., Alten A. (2011): Comparison of Landfill Gas Generation Models for Solid Waste Landfill Sites. WRECC 2011, http://wreeec2011bali.com/
7. [7] Scharff H., Jacobs J. (2006): Applying Guidance for Methane Emission Estimation for Landfills. Waste Management 26 (2006) 417–429.
8. [8] Oonk, H. (2010): Literature Review: Methane from Landfills. Oonkay.

9. [9] CRA (2009) Landfill Gas Generation Assessment Procedure Guidelines. Prepared for British Colombia Ministry of Environment.
10. [10] Turkish State Meteorological Service (2014): Precipitation Statistics. www.mgm.gov.tr
11. [11] Sarptaş, H., Eker, S., Seyfioğlu, R., Boyacıoğlu, H., Dölgen, D., Alpaslan N. (2012) Models for the Prediction of Landfill Gas Potential – A Comparison. Proceedings of The International Conference on Recycling and Reuse 2012. İstanbul.
12. [12] Dudek, J.; Klimek, P.; Kolodziejak, G.; Niemczewska, J.; Zaleska-Bartosz, J. (2010): Landfill Gas Energy Technologies. Instytut Nafty i Gazu.
13. [13] SGC (2012): Basic Data on Biogas. Svenskt Gastekniskt Center AB. 2nd edition, ISBN: 978-91-85207-10-7.