Vì biogas cĩ năng lượng thể tích thấp hơn khí thiên nhiên hay diesel nên cơng suất động cơ cĩ thể bị giảm khi chuyển sang chạy bằng biogas. Mức giảm này cĩ thể lên đến 13% so với động cơ chạy bằng khí thiên nhiên. Mặt khác, độ giảm cơng suất cĩ thể gia tăng nếu khơng điều chỉnh gĩc đánh lửa sớm, thay đổi kích cỡ bugi và khe hở các cực, gĩc độ phối khí…
Khi chuyển đổi động cơ xăng sang chạy bằng biogas, cơng suất định mức của nĩ cĩ thể giảm đến 30%. Cĩ thể tăng cơng suất định mức động cơ biogas nhờ tăng tỉ số nén động cơ lên =11-12 nhưng điều này lại làm tăng tải cơ và tải nhiệt lên động cơ.
Động cơ diesel cĩ thể chuyển sang chạy bằng biogas theo một trong hai cách sau:
- Động cơ nhiên liệu kép: Bổ sung bộ chế hịa khí để cung cấp biogas và cơ cấu chỉnh lượng phun diesel tối thiểu để đánh lửa mồi. Động cơ nhiên liệu kép thường sử dụng 10-20% nhiên liệu diesel để đánh lửa mồi. Biogas cĩ thể thay thế đến 80% nhiên liệu diesel. Thơng thường tính năng động cơ nhiên liệu kép biogas-diesel tương đương với tính năng của động cơ khi chạy hồn tồn bằng diesel.
Khi lượng diesel của ngọn lửa pilot cao, động cơ cĩ thể bị kích nổ làm tăng áp suất và nhiệt độ động cơ. Persson (1981) cho rằng gĩc đánh lửa sớm tối ưu của động
cơ nhiên liệu kép là 24 trước ĐCT [49]. Khi động cơ nhiên liệu kép làm việc với hỗn hợp methane-khơng khí nghèo, thành phần các chất ơ nhiễm trong khí thải giảm.
- Chuyển đổi thành động cơ đánh lửa cưỡng bức chạy bằng biogas: Tỉ số nén động cơ cần giảm xuống cịn khoảng =11-12 và trang bị hệ thống cung cấp biogas. Do đặc thù biogas cĩ chứa một tỉ lệ nhất định CO2 nên hỗn hợp biogas- khơng khí cĩ tốc độ cháy chậm và khả năng chống kích nổ tốt hơn, nghĩa là cĩ thể làm việc với động cơ cĩ tốc độ thấp và tỉ số nén cao [50], [51]. Vì vậy, tỉ số nén cao và kết cấu bền vững của động cơ diesel là ưu điểm chính khi chuyển đổi thành động cơ đánh lửa cưỡng bức chạy bằng biogas nghèo.
Phối hợp tạo năng lượng được định nghĩa là việc sản sinh đồng thời hai hay nhiều dạng năng lượng từ một nguồn nhiên liệu (CHP). Thơng thường là năng lượng điện và năng lượng nhiệt dưới dạng nước nĩng (Hình 1.8). Ví dụ như khi tận dụng lượng nhiệt thải ra từ động cơ kéo máy phát điện dùng để sưởi, làm nĩng nước hay chạy máy lạnh hấp thụ, hoặc sử dụng biogas để chạy lị hơi cung cấp hơi nước cho turbine hơi và tận dụng nhiệt thừa để đun nước nĩng…
Động cơ đốt trong thường được dùng nhất trong hệ thống CHP vì giá thành thấp, dễ chuyển đổi nhiệt. Turbine khí (microturbine cĩ cơng suất 25-100kW, turbine lớn cĩ cơng suất lớn hơn 100kW) cĩ hiệu suất tương đương với động cơ đánh lửa cưỡng bức cĩ thể được sử dụng trong hệ thống CHP để sản xuất đồng thời nhiệt năng và cơ năng. Việc sử dụng biogas trong các hệ thống này địi hỏi phải lọc sạch hơi nước và lọc H2S xuống dưới 1.000ppm [15].
Trong thực tế sử dụng, người ta cố gắng sao cho sự phối hợp tạo năng lượng đem lại hiệu quả cao nhất cĩ thể được trong khoảng thời gian dài nhất. Nếu biogas cĩ đủ để sản xuất 1.000kWh điện mỗi ngày thì việc sản xuất 50kW trong 20 giờ mỗi ngày sẽ hiệu quả hơn là chạy 100kW trong 10 giờ mỗi ngày.
Khi tính tốn tải nhiệt của quá trình, cần xem xét chất lượng nhiệt thu hồi được. Nguồn năng lượng dự trữ cĩ thể được bổ sung cho nguồn năng lượng này trong q trình sử dụng. Ví dụ để khống chế nhiệt độ của hệ thống kỵ khí cĩ thể phải cần đến hơn 40% năng lượng chứa trong biogas để duy trì nhiệt độ.