Биогазовые установки. Работа и устройство. Биогаз и применение

Биогазовые установки. Работа и устройство. Биогаз и применение

Потребление энергии в современном мире постоянно растет, и сырьевые ресурсы истощаются. Поэтому человек все активнее использует в повседневной жизни альтернативные виды топлива, такие как энергия солнца, ветра, воды. Ежегодно в мире производятся и накапливаются тонны биологических отходов, на утилизацию которых уходят большие средства. Но теперь появилась технология, которая позволяет перерабатывать биоотходы (прежде всего, навоз) и получать экологически чистое топливо — биогаз. Эти технологии положили начало развитию новой отрасли — биоэнергетики. Для производства экологического газа используются специальные агрегаты — биогазовые установки.

Что такое биогаз

Биогаз — это газ, который выделяется в результате брожения биомассы. Это вещество без цвета и запаха, которое на 70% состоит из метана и на 30% — из углекислого газа. Обладает очень высокой производительностью тепла: при сжигании 1 м³ биогаза выделяется столько же тепла, сколько при сжигании 1,5 кг каменного угля.

Выделение биогаза происходит под воздействием анаэробных бактерий, активность которых увеличивается при нагревании. Они стимулируют разложение органических отходов, в результате чего образуется биологический газ.

Однако для производства этого вида топлива подходят не любые биомассы. Самое подходящее сырье — навоз из-под коров, поскольку коровы питаются только растительной пищей. А вот птичий помет и отходы свиноферм использовать нельзя, поскольку они являются токсичными. Для получения биогаза их приходится разбавлять.

Помимо этого, для получения биологического газа применяют отходы от производства соков, вин, молока, крахмала и патоки, отходы от переработки картофеля, травы, водорослей, бытовые отходы и т.п.

Плюсы и минусы

Производство биогаза имеет ряд неоспоримых преимуществ:

• Эффективно уничтожает отходы и обеззараживает стоки.
• Благоприятно влияет на экологическую обстановку, поскольку предотвращает выброс в атмосферу метана, оказывающего огромное влияние на парниковый эффект.
• Сырье является неиссякаемым и практически бесплатным, поэтому приобретение оборудования становится экономически выгодным.

Как и любая технология, производство биогаза не идеально и имеет свои недостатки:

• Скорость его производства в значительной степени уступает традиционным источникам энергии.
• Для поддержания реакции нужно большое количество ферментов определенного качества.
• При нарушении герметичности емкостей с биогазом его качество резко снижается.

Где применяется

Биологическое топливо в первую очередь идет на бытовые нужды: приготовление пищи или обогрев помещения. Предприятия могут использовать биогаз для замкнутого производственного цикла, ведь стоимость этого топлива конкурирует с самой дешевой атомной энергией.

Конструкция и принцип работы биогазовой установки

Биогазовые установки — это специальные агрегаты, в которых происходит переработка отходов с образованием биогаза и органического удобрения.

Их изготавливают в промышленности для крупных ферм и предприятий, но при желании такую установку может приобрести для себя и владелец частного дома. Однако для последнего она будет выгодна только в том случае, если он имеет ежедневный доступ к достаточному количеству органических отходов, например, держит свое приусадебное хозяйство.

Конструкция и принцип работы промышленных и бытовых установок аналогичны, отличаются агрегаты только своим размером и объемом производимого топлива.

Биогазовые установки включают в себя:

• Перерабатывающий бункер.
• Систему подвода газа.
• Подачи и выгрузки сырья.
• Подогрева.
• Перемешивания.

Принцип работы устройства прост:

• В перерабатывающий герметичный бункер загружают отходы, разбавленные водой.
• Там отходы подогреваются, активируя бактерии, и начинают бродить, выделяя газ.
• Газ собирается в верхней части бункера и по специальной трубе поступает в газосборник, а оттуда — на бытовые приборы.
• Содержимое бункера систематически обновляют, добавляя свежую биомассу и сливая отработанную.

Для загрузки в устройство подходят только свежие отходы. Использовать уже гниющее сырье малоэффективно. Кроме того, нельзя, чтобы в переработку попали антибиотики, плесень, древесная смола, моющие средства и растворители.

Биогазовые установки для дома

Приобретение промышленных агрегатов обойдется недешево, да и окупаемость в домашнем хозяйстве составит лет 7-10. При этом потребуется большой объем органических отходов. Поэтому намного выгоднее и удобнее изготовить бытовую установку по производству биогаза своими руками. Материалы для этого потребуются самые доступные, а технология изготовления по плечу любому хозяину.

Перерабатывающий резервуар

Для него подойдет любая герметично закрывающаяся емкость цилиндрической формы. Это могут быть большие кастрюли или выварки, а также бочки из пластика объемом 10 л. Можно использовать и железные, но перед этим потребуется обработать их антикоррозийным составом и водостойкой краской.

Газоотвод

Представляет собой трубу, которую приваривают к крышке бочки. Для сообщения резервуара с газоотводом в месте монтажа последнего прорезают отверстие. Через трубу газ из бака поступает в накопитель, а оттуда — к бытовым приборам.

Рядом с газоотводом следует установить специальный клапан для выпуска газа, на случай, если давление в резервуаре слишком поднимется.

Подача и выгрузка сырья

Для подачи свежей биомассы и удаления из резервуара отработанной потребуется проделать в баке два отверстия. То, что предназначено для выгрузки, лучше делать у самого дна. А для загрузки — повыше. В них впаиваются трубы соответствующего диаметра.

Труба для загрузки должна быть направлена вверх, и ее удобно оборудовать воронкой. А патрубок для сливания отработанной массы следует установить так, чтобы слив происходил беспрепятственно. Стыки нужно герметизировать.

Подогрев

Если резервуар для производства биогаза будет размещаться на улице, необходимо позаботиться о его теплоизоляции и системе подогрева. Для теплоизоляции достаточно обернуть бак утепляющей тканью или вкопать его в землю.

Для организации подогрева можно использовать разные варианты, например:

• Подвести трубы от системы отопления и расположить их в виде змеевика вокруг бака.
• Поместить резервуар внутрь другого, заполненного водой, которую подогревать тенами.

Оптимальная температура для протекания реакции — 38 градусов. При ее повышении более 55 градусов процесс может остановиться, поскольку анаэробные бактерии погибнут.

Перемешивание

Перемешивание в несколько раз повышает эффективность технологического процесса. Для этого необходимо внутрь резервуара установить ось с приваренными лопастями, а конец этой оси вывести на крышку и герметизировать. Потом ее необходимо оборудовать специальной ручкой.

Получение газа

В готовую установку следует загрузить органическую массу и долить воды в соотношении 2:3. Крупные отходы нужно измельчить. Закрыть резервуар крышкой и ждать начала брожения. Обычно процесс стартует через 2-3 дня. Об этом можно судить по характерному бульканью.

Через две недели требуется добавить свежую порцию сырья и слить отработанную партию. После того, как через загрузочную трубу поступит новая партия, из выходного патрубка сольется столько же отработанной жидкости. Ее можно использовать для удобрения почвы на огороде. В дальнейшем обновлять сырье потребуется раз в два дня.

Обратите внимание, что использование даже простейшего оборудования по производству биогаза должно быть оформлено документально. В том числе должно быть получено разрешение Санэпидемстанции, пожарной и газовой служб.

ЗАБЛУЖДЕНИЯ О БИОГАЗОВЫХ УСТАНОВКАХ

25.02.2020

Технологии анаэробного брожения вызывают неподдельный интерес у широкого круга лиц. Еще бы – можно получить почти дармовую энергию и обогреть дом, заправить автомобиль, удобрить огород. Высокие цены на энергоносители стимулируют желание людей обзавестись альтернативным источником. Возможно ли это сделать в каждом домашнем хозяйстве? Давайте разберемся.

Биогаз из отходов

Для получения биогаза требуется несколько составляющих:

• органические отходы;
• биогазовый комплекс (спроектированный строго для конкретного вида отходов, с учетом влажности, степени измельчения, температурного режима, режима перемешивания и необходимой технологии очистки);
• устройство потребления (когенератор, котел и т.п.).

Проблема утилизации отходов стоит перед множеством предприятий и домохозяйств. Однако для нормальной работы установки нужно соблюдать ряд условий:

• отходы должны поступать регулярно и в достаточном количестве;
• состав отходов должен быть стабильным (более того, нужно исключить попадание в субстрат веществ, ингибирующих процесс метаногенеза, а именно: антибиотиков, тяжелых металлов и т.д.);
• нужно выдерживать технологию брожения (температурный режим, стабильное перемешивание, предотвратить образование излишнего осадка или образования корки на поверхности).

Чтобы запустить биогазовую станцию, потребуется инокулят (свежий навоз или субстрат из работающей биогазовой установки). Переработка биогаза — сложный технологический процесс и выход на рабочие характеристики также имеет ряд технологических сложностей и требует соответствующей подготовки и знаний.

Конечно, можно построить некий резервуар с системой подогрева, перемешивания и ручной загрузкой/выгрузкой субстрата, подсоединить некий примитивный газгольдер-мешок, но в данном случае никакой речи о стабильном процессе получения биогаза речь идти вообще не будет. Так к примеру, изменение температуры на 1 градус цельсия в реакторе может полностью остановить производство. А оборудование всех необходимых систем для поддержания процесса (насосы, мешалки, компрессоры, датчики уровня, датчики объема, а особенно газоанализаторы) влечет за собой большие капитальные вложения. Стоимость капитальных затрат на 1 кВт электроэнергии, выработанного биогазовой установкой для объектов малой мощности очень велика. В большинстве случаев это экономически не выгодно. Из опыта специалистов компании Экодевелоп, только комплексы с электрической мощностью в 1-1,5 МВт имеют приемлемый срок окупаемости на уровне 4-5 лет (зависит от принятой технологии и сырья).

Получение электроэнергии из отходов

Допустим, вы соорудили на приусадебном участке небольшую конструкцию для анаэробного сбраживания, загрузили ее, выдержали положенное время и получили на выходе, скажем, до 50 кубов в сутки. Далее вы хотите на этом сырье получить электроэнергию для своего хозяйства. Вам понадобится когенератор — газопоршневый или газотурбинный. Их выпускают, но, к сожалению, только большой производительности, рассчитанные на работу в промышленных масштабах.

Промышленные когенераторы рассчитаны на производство от 50 кВт электричества. Так например при использовании высокоэнергетического сырья, такого как силос кукурузы, вам понадобится минимум 3 т/день для образования этой мощности. Вам не хватит мощности вашей миниустановки, чтобы запустить и поддерживать работу такого когенератора, не говоря уж о его цене (а она стартует от 500 USD за 1 кВт).

Существует маломощное оборудование, так называемые генераторы резервного питания, потребляющие небольшие объемы топлива. Их минус в том, что (как это следует из названия) они способны работать 3-5 часов в качестве резервного источника электропитания, после чего требуется остановка. Но невозможно временно остановить выход биогазовой смеси! Если бактерий не кормить, они впадают в анабиоз и для выхода из этого состояния понадобится приложить немало усилий.

Переработка биогаза в тепловую энергию

Можно ли использовать биогаз вместо дорогого природного газа в отопительном оборудовании?

Да, можно, но сначала посчитайте, какой объем вам понадобиться для обогрева своего жилья?

Это несложно сделать, ориентируясь на показатели расхода природного газа (если у вас есть счетчик, разумеется). Умножьте вашу цифру на коэффициент 1,5, и вы получите требуемое количество.

Откуда возник коэффициент? Из простого подсчета. В составе природного газа содержится не менее 90 % метана — это то вещество, которое дает всю тепловую энергию. Биогаз, полученный кустарным способом, содержит метана не более 60%, следовательно, его теплоотдача в полтора раза ниже. Стоит ли овчинка выделки — считайте сами. Более того, без очистки биогаз содержит тот или иной процент сероводорода (может достигать 1000 ppm), тогда как даже спроектированные горелки рассчитаны максимум на 200 ppm. Высокое содержание сероводорода в биогазе приведет к выходу из строя такой горелки значительно быстрее, чем срок их службы.

Можно ли использовать биогаз в автомобилях?

Автомобиль, оснащенный газовой установкой, уже не в диковинку. Вместо бензобака в нем устанавливается газовый баллон со сжатым под давлением 200 атм природным газом.

Биогаз из домашней миниустановки содержит большое количество примесей, главным образом, углекислый газ , побочный продукт брожения. Углекислый газ нельзя сжать настолько сильно, он станет твердым. Если заправлять баллоны под меньшим давлением, запас топлива окажется слишком маленьким, вы далеко на нем не уедете.

Существует еще одна проблема. Примеси “домашнего” биогаза при сгорании образовывают нерастворимые и нелетучие соединения, которые оседают в двигателе и приводят к его поломке.

Переработка биогаза с целью очистки от соединений серы, углекислого газа, воды и пр. возможна только на специальном оборудовании с применением определенных реагентов. Такие промышленные агрегаты слишком велики и дороги, чтобы пользоваться ими в бытовых условиях.

Получить биогаз из отходов в Украине легко. Так ли это?

Бытует мнение, что построить собственными руками герметичную емкость и получать дешевое топливо очень просто. Выкопал яму, возвел стены, вывел трубу для выхода готовой продукции, засыпал сырье, загерметизировал, — и готово. Получай биогаз и отапливай дом — дешево и сердито. Но только в теории.

На практике для образования хоть сколько-нибудь приемлемого качества газа требуется понимать, сколько и какого сырья мы загружаем в бродильную емкость. Дело в том, что бескислородное сбраживание происходит при соблюдении определенной температуры и кислотности среды. Если кислотность субстрата повышена — бактерии погибнут или не будут работать достаточно продуктивно. Вы сможете определить кислотность исходного состава на глазок? А обеспечить постоянство субстрата по качеству?

Второй параметр — температура. Для брожения она должна быть не менее 20 ºС. В закопанном в грунт чане без подогрева в условиях Украины температурный режим до такого уровня дойдет разве что очень знойным летом, и то только днем. Все остальное время грунт будет работать как охладитель, поэтому вам понадобится устраивать дополнительное отопление. Вот так, вместо того, чтобы обогревать дом, нужно греть саму установку. Не проще ли обойтись дровами или пеллетами?

Биогазовая установка взрывоопасна. Правда или миф?

Любое технологическое производство имеет ту или иную степень опасности. Например, может произойти утечка, и газ попадет в воздух. Риск отравления — минимальный, если это произошло не в закрытом помещении. Но точно такой же риск и от обыкновенной газовой плиты.

Может ли взорваться бродильная емкость? Нет, не может, внутри нее давление гораздо ниже атмосферного.

Может ли взорваться накопитель (газгольдер)? Нет, не может, потому что для воспламенения нужна смесь метана с воздухом, а воздуха в газгольдере нет. Ведь брожение происходит в бескислородных условиях, и биогаз прямо из метантенка поступает в накопитель либо на очистку.

Попутно отметим, что отходы от субстрата после брожения — это экологически чистый и безопасный продукт, в котором нет даже семян растений.

Подведем итоги

Производить биогаз из отходов в отдельно взятом домашнем хозяйстве можно. В климате Украины потребуется устраивать дополнительный обогрев установки.

Для использования в автомобилях потребуется переработка биогаза в биометан, т.е. дополнительная серьезная очистка от примесей, что в домашних условиях неосуществимо.

Переработку биогаза в электроэнергию на бытовом уровне осуществить сложно, так как оборудование либо слишком дорогое, либо неэффективное.

Лучше всего использовать газ в отопительных котлах. Производить его выгодно, если у вас стоит проблема утилизации отходов, т.е. речь идет о нескольких десятках тонн. Ежели у вас просто накопились растительные отходы в саду или огороде, устройте лучше компостную яму.

Биогазовые установки, комплексы по переработке органических отходов

Биoгаз c выcoкoй эффективнocтью мoжет быть иcпoльзoван для пoлучения теплoвoй и электричеcкoй энергии. Биoгазoвые уcтанoвки мoгут чаcтичнo или пoлнocтью заменить небoльшие уcтаревшие кoтельные и обеcпечить электроэнергией и теплом близлежащие деревни, поcелки. Биогаз широко применяетcя как горючее топливо в Германии, Дании, Китае, США и др. развитых cтранах. Он подаетcя в газораcпределительные cети, иcпользуетcя в бытовых целях и в общеcтвенном транcпорте. В США выращивается около 8,5 млн коров. Биогаза, получаемого из их навоза, достаточно для обеспечения топливом одного миллиона автомобилей. Volvo и Scania производят автобусы с двигателями, работающими на биогазе. Такие автобусы активно используются в городах Швейцарии: Берн, Базель, Женева, Люцерн и Лозанна. Муниципалитет Осло еще в начале 2009 г. перевел на биогаз 80 городских автобусов. Стоимость биогаза составляет 0,4–0,5 евро за 1 л в бензиновом эквиваленте.

Заместитель мэра Москвы по вопросам развития транспорта и дорожного хозяйства Николай Лямов 18 февраля 2011 г. подписал распоряжение о поэтапном переводе автобусов столицы на работу на компримированном природном газе с экологическими характеристиками не ниже экологического класса 4. Что такое биогаз и чем он отличается от природного газа: биогаз – это на 60% метан и на 40% СО2, а природный газ – это на 90% метан и на 10% СО2. Биогаз подобен природному газу. После очистки от СО2 – это его аналог. Главные преимущества биогаза в цене и неисчерпаемости. Например, цена биогаза из навоза всего 30 долл. за 1 тыс. м3. Биогазовая станция – это неисчерпаемая газовая скважина.

Лидер по биогазу – Германия. Сегодня там функционируют примерно 6 тыс. биогазовых станций. Построены они были за последние десять лет. Потенциал биогазовой индустрии Германии оценивается в 100 млрд кВт•ч энергии к 2030 г. Это составляет около 10% от потребляемой страной энергии. В других европейских странах биогазовых станций хоть и меньше, но тоже наблюдается настоящий бум биогаза. По прогнозу, к 2020 г. в Европе будет около 30 тыс. биогазовых станций, а совокупная доля альтернативных видов топлива составит 20%, из которых на биогаз придется примерно треть.

Биогаз – это смесь метана и углекислого газа, образующаяся в процессе анаэробного сбраживания. Так как биогаз на 2/3 состоит из метана – горючего газа, составляющего основу природного газа, его энергетическая ценность (удельная теплота сгорания) составляет 60–70% энергетической ценности природного газа, или около 7 тыс. ккал на м3. 1 м3 биогаза также эквивалентен 0,7 кг мазута и 1,5 кг дров. Мощность биогазовых станций варьируется в пределах от 1 кВт (бытовые установки) до нескольких десятков МВт.

В альтернативной энергетике особое место занимает получение биогаза методом метанового брожения биомассы (органических, сельскохозяйственных и бытовых отходов). Остаток, образующийся в процессе получения биогаза, содержит значительное количество органических веществ и может быть использован в качестве удобрения. Анаэробная переработка отходов животноводства и растениеводства позволяет получать уже готовые к использованию минеральные удобрения с высоким содержанием азотной и фосфорной составляющей. Отметим, что при традиционном способе приготовления органических удобрений методом компостирования теряется до 30–40% азота.

Получение биогаза экономически оправдано и предпочтительно при переработке потоков отходов. В первую очередь, экономичность заключается в бесплатном исходном сырье – отходах. Сколько будет существовать человечество – столько будут отходы. Биогазовая установка может заменить ветеринарно-санитарный завод, т. е. падаль может утилизироваться в биогаз вместо производства мясокостной муки. Также важно, что биогазовые установки могут быть размещены в любом регионе страны и не требуют строительства дорогостоящих газопроводов и сложной инфраструктуры. Всего в мире в настоящее время используется или разрабатывается около 60 разновидностей биогазовых технологий по переработке органических отходов.

Биогазовая станция – это строительный объект, как котельная. Для постройки требуется разработка проектной документации и прохождение разрешительной процедуры. Все точно так же, как и при любом строительстве.

Существуют промышленные и кустарные установки. Промышленные установки отличаются от кустарных наличием механизации, систем подогрева, гомогенизации, автоматики.

Хорошая биогазовая установка должна иметь необходимые части: емкость гомогенизации, загрузчик твердого (жидкого) сырья, реактор, мешалки, газгольдер, система смешивания воды и отопления, газовая система, насосная станция, сепаратор, приборы контроля, КИПиА с визуализацией, система безопасности.

В 2010 г. в фермерском хозяйстве в Калужской области появилось сооружение, подобного которому не было в России: биогазовый завод – безотходное производство. По подсчетам, его строительство окупится через 3 года. Рассмотрим устройство комплекса по переработке органических отходов на примере завода в Калужской области. Емкости для биогазового завода были разработаны европейскими специалистами немецкого концерна Lipp, который работает на мировом рынке уже около 40 лет.

Монтаж емкостей требуемого размера выполнили из стальной ленты непосредственно на объекте с помощью мобильных монтажных приспособлений. Кромки ленточной стали укрепили друг с другом особым загибом – это так называемая система соединения – двойной фальцив. Соединенные таким образом стальные полосы максимально герметичны. Данная технология позволяет обеспечить высоко функциональные и быстро возводимые конструкции из металла. Эффективность этой технологии возрастает благодаря гладкой внутренней поверхности двухслойного материала. Использование комбинированного двухслойного материала из нержавеющей и оцинкованной стали надежно обеспечивает внутри емкости устойчивость к коррозии.

Утилизация навоза происходит следующим образом: биомасса поступает в подземный накопитель-гомогенизатор. Там она тщательно перемешивается и гомогенизируется, т.е. превращается в однородную массу. Из накопителя сырье поступает в ферментаторы. В двух емкостях общим объемом около 3 600 м3 при температуре 35–40°C происходит метановое брожение и накапливание биогаза. Накопитель-гомогенизатор и ферментаторы, как и другие емкости биогазового завода, построены по технологии немецкого концерна Lipp. По этой технологии было реализовано большинство заводов по всей Европе. Накопленный в ферментаторах биогаз поступает в теплоэнергетический блок, который производит до 160 кВт•ч электроэнергии и 240 кВт•ч тепловой энергии, или в общей сложности 5 500 кВт в сутки. Этой энергий хватает на то, чтобы поддерживать тепло в зимний период в помещениях всего животноводческого комплекса.

Далее биомасса из ферментаторов поступает в резервуары для хранения органики. Отсюда это ценнейшее удобрение попадает на поля хозяйства. Удобрения, полученные на биохимическом заводе, превосходят по качественным характеристикам такие традиционные органические удобрения как перегной, помет, торф. Среди преимуществ – отсутствие патогенной микрофлоры, семян сорняков, наличие активной микрофлоры, отсутствие адаптационного периода, максимальное сохранение и накопление азота, а также 100%-е усвоение растениями.

Другой пример российского опыта – Волгоградская область, где в 2009 г. активно стали внедрять технологии, использующие три основных вида возобновляемых источников энергии: солнце, ветер и биогаз. Проект стал реализовываться за счет внебюджетных средств, выделяемых советом по энергосбережению в администрации области. Биогазовая установка была приобретена во Всероссийском институте электрификации сельского хозяйства.

Широкого внедрения биогазовых технологий по переработке органических отходов в России, странах СНГ и Прибалтики пока не произошло. В России количество функционирующих биогазовых станций измеряется несколькими десятками. Для сравнения – в Китае уже 10 лет назад действовали более 10 млн малых биогазовых установок, которые обеспечивали топливом примерно 60 млн крестьян.

Россия ежегодно накапливает до 300 млн т в сухом эквиваленте органических отходов: 250 млн т в сельскохозяйственном производстве, 50 млн т в виде бытового мусора. Эти отходы могут быть сырьем для производства биогаза. Потенциальный объем ежегодно получаемого биогаза может составить 90 млрд м³.

Мини Биогазовые установки для частных домохозяйств — AgroBiogas

Серия статей “Биогаз – енергетическая независимость Украины” СЕО АгроБиогаз к.т.н. Ольга Сидорчук изданию AgroExpert.

Мини-биогазовые установки для частных домохозяйств

Ольга Сидорчук, канд. техн. наук, генеральный директор AgroBiogas

Биогазовые технологии в Украине ассоциируются с большим бизнесом и это, прежде всего, объясняется наличием механизмов стимулирования со стороны государства, что делает именно мощные биогазовые станции привлекательным решением с экономической точки зрения. На самом деле, в мире имеются и широко внедряются биогазовые станции малой мощности для средних и малых предприятий, а также так называемые — мини-биогазовые установки для частных домохозяйств. Что они представляют собой, чем они интересны фермерским хозяйствам и жителям сельской местности, как их эксплуатировать и что для этого нужно — раскроем в материале данной статьи.

Ситуация в ЕС

Маломощные биогазовые станции рассматриваются в качестве одного из важных факторов развития сектора биогазового производства в большинстве развитых стран Европейского Союза, в частности в Германии, Австрийской Республике, Швейцарии, Дании и др. Прежде всего, это связано с политикой содействия расширению децентрализованной и сельской биоэнергетики и соответствующими средствами стимулирования и поддержки средних и малых фермерских хозяйств и предприятий, осуществляющих утилизацию органических отходов, в зависимости от их объемов.

Разные страны ЕС разделяют маломощные биогазовые станции по классам мощности, каждый из которых, в свою очередь, имеет соответствующий стимулирующий тариф, причем чем меньше мощность объекта, тем выше тариф. Безусловно, вопрос возврата капитальных инвестиций является многофакторным и требует тщательных просчетов в каждом отдельном случае, но прежде всего понятно главное: биогазовое производство мощностью 50 кВт, 75 кВт или 150 кВт имеет все шансы на окупаемость, а его строительство, соответственно, может заинтересовать и малое, и среднее предприятие.

Идея строительства собственной биогазовой установки малой мощности

Несмотря на то, что сегодня идея строительства биогазовой станции малыми и средними предприятиями в Украине практически отсутствует, следует понимать, что европейский ориентир на наращивание мощностей из возобновляемых источников и децентрализованное энергоснабжение настигнет и нас.

Строительство биогазовой установки особенно интересно средним или малым хозяйствам животноводства, в связи с имеющейся у них гарантированной сырьевой базой сравнительно значительных объемов, а следовательно и получения дополнительной прибыли. Такое решение является возможностью экологического решения вопроса утилизации продуктов жизнедеятельности животных, производства собственных энергоресурсов и отказа от закупки ископаемых энергоресурсов, продуцирование биоудобрений для формирования качественной кормовой базы собственной фермы, или же с целью реализации под органическое земледелие.

Внедрение биогазовых технологий в структуру предприятий растениеводства привлекательно благодаря возможности производства сразу трех продуктов — электрической энергии, тепловой энергии и биоудобрений. При этом, особого внимания требует ценовая политика сырьевого обеспечения. С целью получения оптимального экономического эффекта от реализации биогазовой станции, предприятиям растениеводства выгоднее кооперироваться с другими хозяйствами аналогичного профиля, чем закупать необходимые дополнительные объемы сырья для биогазового производства.

Предпосылки разработки концепции биогазовой станции малой мощности

Рынок биогазовых технологий Европейского Союза, несмотря на имеющуюся динамику и высокий уровень развития, выдвигает соответствующие требования по оценке экономической привлекательности проекта биогазовой станции любой мощности. Статистические данные Европейской биогазовой ассоциации свидетельствуют о том, что до 80% проектов биогазовых станций малой мощности отсеивается еще на этапе их предварительной финансово-экономической оценки. Биогазовые технологии — не исключение из правил: любой проект затачивается под получение экономического результата.

Входные параметры для разработки проекта биогазовой станции малой мощности похожи по условиях для объектов высокой мощности. При этом, чем больше базовых условий выполняется, тем выше вероятность целесообразности разработки концепта такой биогазовой станции:

• Вы — владелец фермерского хозяйства, предприятия животноводства, растениеводства, небольшого перерабатывающего предприятия и т.д.
• На предприятии образуются органические отходы, навоз, помет, остатки, которые, возможно, накапливаются на подготовленной площадке или резервуаре
• Хозяйство имеет свободную площадь под застройку биогазовой станции и возможность выращивания энергетических культур
• Имеется кооперация с соседними фермерскими хозяйствами и населением территории расположения хозяйства, как залог возможной реализации продуктов биогазового производства
• Отсутствие или незначительное количество реализованных биогазовых станций в регионе, как залог меньшей конкуренции за сырьевые ресурсы и потребителей продукции биогазовой станции
• План децентрализованного энергообеспечения местной общины, как преимущество

Планирование и реализация биогазовой станции малой мощности

Говоря о биогазовых технологиях в Украине, практически всегда проводим параллель с европейскими подходами и решениями, как флагманскими, однако вопроса маломощных биогазовых станций это до сих пор не касается. В отличие от стран Европейского Союза, в Украине отсутствует дифференциация стимулирующего «зеленого» тарифа в зависимости от мощности генерирования электрической мощности из биогаза. Есть единый тариф для любой мощности биогазового производства. Поэтому, если, к примеру в Германии, самой распространенной среди малых биогазовых станций является мощность в 75 кВт (благодаря самому высокому стимулирующему тарифу) и такой объект является экономически привлекательным, то в условиях Украины, окупаемость стартует от мощности более 1 МВт и выше.

Что касается особенностей планирования и необходимых этапах на пути внедрения биогазовой станции малой мощности, то из имеющегося опыта реализации таких станций в Украине (есть несколько маломощных биогазовых установок в диапазоне от 300 до 500 кВт), усилия обычно сопоставимы с внедрением станций промышленного типа. То же касается и непосредственной эксплуатации реализованного объекта. Обязательными являются контроль производственных процессов, качества сырьевого обеспечения, мониторинг систем и оборудования, своевременное техническое обслуживание и тому подобное.

Таким образом, маломощная биогазовая станция не должна ошибочно восприниматься, как мало затратная, это все та же технологически продуманная система, требующая соответствующих подходов и оправданных расходов. Решению о строительстве биогазовой установки должна предшествовать предварительная оценка целесообразности и экономической привлекательности такого объекта в конкретном регионе при имеющихся конкретных условиях и особенностях предприятия.

Мини-биогазовые станции для домохозяйств

В первой статье серии «Биогаз — энергетическая независимость Украины» мы говорили о предпосылках и особенностях развития биогазовых технологий в той или иной стране мира. Так, биогазовые технологии стран Европейского Союза поддерживаются рамочными условиями Сообщества, как следствие — широкое распространение их во всех отраслях и секторах, как мощных, так и условно маломощных биогазовых станций (от 25 кВт до 1 МВт). Что касается стран Азии, Латинской Америки и Африки, то налицо политика, направленная на обеспечение населения энергоресурсами собственного производства. Развитые страны движутся курсом крупных генераций энергоресурсов, тогда как развивающиеся страны, выбирают биогазовые технологии для обеспечения собственных энергетических потребностей, то есть интересна генерация на уровне 100-500 кВт и мини-биогазовые станции для домохозяйств (до 25 кВт).

То, что мы практически не говорим о биогазовых технологиях для частных домохозяйств, не значит, что их нет. На сегодня в Украине насчитывается до 200 мини-биогазовых станций, реализуемых частными домохозяйствами. Нашей компанией также предлагаются индивидуальные решения мини-биогазовых установок для домашнего использования, позволяющие получать энергетические ресурсы из имеющихся органических отходов домохозяйств. Продукты собственного мини-биогазового производства могут применяться, в зависимости от потребностей, на отопление жилых и нежилых помещений, подогрев воды, электроснабжения или использоваться для приготовления пищи, ведь биогаза мини-станции хватает на период от 4 часов непрерывного горения.

Мини-биогазовые станции — это современное и доступное решение для домохозяйств, которые содержат домашних животных и огороды, а также особенно актуален для не газифицированных уголков нашего государства и в условиях перебоев энергоснабжения.

Сырье для мини-биогазовых станций

Мини-биогазовая станция, как и биогазовая установка промышленного типа требует соответствующего сырьевого обеспечения. Сырьем могут быть любые отходы и остатки органического происхождения, как растительного, так и животного.

Когда мы говорим о мини-биогазовых установках, понимаем, что наибольшее применение они имеют в загородных домохозяйствах, в сельской местности. И если в случае содержания скота, преобладающие объемы отходов кухни просто скармливаются, то продукты жизнедеятельности животных, обычно накапливаются и хранятся на неподготовленных площадках, что имеет целый спектр негативных последствий, как для людей, так и для окружающей среды. Поэтому, в первую очередь, сырьем для собственной мини-станции являются животноводческие отходы: твердый или жидких навоз крупного рогатого скота, свиней, моча, птичий помет, сточные воды забоя скота, пожнивные остатки, солома, сено, силос трав и тому подобное.

В каждом отдельном случае рассматриваются все возможные и альтернативные виды сырья, доступные для обеспечения эксплуатации мини-биогазовой станции. Отталкиваясь от имеющихся сырьевых объемов, рассчитывается и ожидаемая производительность установки.

Составляющие мини-биогазовой станции

Эксплуатация мини-биогазовой станции требует практически тех же технологических решений и технического оборудования, как и станции промышленного типа, отличаются только производственные параметры и реализация дальнейшего использования производимого биогаза. Для удобства разделим производственные процессы мини-биогазовой станции на два этапа: первый — собственно биогазовое производство, второй — использование биогаза.

Биогазовое производство обеспечивается перечнем технического оборудования, в частности имеются приемная емкость, основной и вторичный ферментеры соответствующего рабочего объема, система накопления биогаза. Ферментеры отапливаются, и в зависимости от особенностей и требований сырья могут содержать различные типы перемешивающих устройств. В результате работы биогазовой станции образуются биоудобрения, поэтому обязательной составляющей объекта является резервуар-хранилище для биоудобрений.

Биогаз, производимый мини-биогазовой станцией, может использоваться для освещения (электрическая энергия), для отопления помещений и подогрева воды (тепловой энергии), для приготовления пищи (газообразное топливо). При этом, мини-биогазовые станции не оснащаются когенерационными модулями, что отличает их от биогазовых станций промышленного типа и объясняется нецелесообразностью применения данного решения для небольших мощностей производства.

Совокупность факторов эффективной эксплуатации собственной мини-биогазовой станции

Максимально успешная работа мини-биогазовой станции зависит от того, насколько эффективным и устойчивым будет применение всех продуктов данного производства. В первую очередь, конечно, имеем в виду максимально полноценное использование получаемых энергетических продуктов биогазового производства: биогаза, электрической и тепловой энергии, дегистата. В данном контексте не лишней выглядит идея совместной эксплуатации биогазовой станции. В случае кооперации с соседним домохозяйством есть все шансы наращивание мощности производства биогаза и его дальнейшего применения, соответственно. Другим привлекательным вариантом является договоренность относительно долгосрочной поставки того или иного сырья в обмен на один из продуктов биогазового производства. К примеру, в обмен на навоз КРС возможно возвращать соответствующий объем дегистата, переработанного, обеззараживаемого биоудобрения, внесение которого гарантированно повысит урожайность культур и улучшит качество почвы.

Стоимость и период окупаемости мини-биогазовой станции

Стоимость мини-биогазовых станций стартует от 3 тыс. долларов и в значительной степени зависит от объемов сырьевого обеспечения, производительности и дальнейшего применения биогаза. Говоря о сроках возврата инвестиций, то опираться следует в первую очередь на расчет экономии на приобретение природных ресурсов, объема их замещение возобновляемыми энергетическими источниками из отходов домохозяйства, и возможности применения биоудобрений после биогазового производства.

Мини-биогазовые станции — актуальное решение для домохозяйств, может быть максимально эффективно интегрированно в систему энергообеспечения, особенно в условиях политики децентрализации.