Инвестиции в альтернативную энергетику: как в Украине зарабатывают на биогазе

Инвестиции в альтернативную энергетику: как в Украине зарабатывают на биогазе

По данным Госэнергоэффективности, по состоянию на начало октября 2019 года в Украине установлено 45 биогазовых установок, общей мощностью 70 МВт. Прирост в энергомощностях за 2018-2019 гг превысил 50%, однако Украине еще далеко до лидера биогазовой индустрии, Германии, где количество биогазовых установок к концу 2019 года превысит 9500 установок, генерирующих более 5000 МВт электроэнергии. Почему строительство биогазовых установок переживает бум в последние десятилетия, и какой инвестиционный потенциал Украины на этом рынке – рассказываем в нашем материле.

Украина vs Германия

По данным Госэнергоэффективности (Рисунок 1), с начала 2012 года в биогазовые станции в Украине инвестировано около 112 миллиона евро. При этом по состоянию на октябрь 2019 года, 47 МВт электроэнергии генерируют биогазовые электростанции, которые работают на агроотходах, а 23 МВт – на мусоросвалках.

Рисунок 1. Рост количества биогазовых установок и объем вырабатываемого ими электричества в Украине

Если сравнивать с лидером европейского рынка биоэнергетики, Германией (Рисунок 1, Рисунок 2), Украина, с одной стороны, значительно отстает по развитию рынка биогаза. Но, с другой стороны, именно поэтому обладает огромным потенциалом, как за счет низкой насыщенности рынка (1,3% от объема генерации биоэнергии Германии), так и благодаря высоким темпам развития сельского хозяйства, которое продуцирует основную массу биоэнергетического сырья.

Рисунок 2. Рост количества биогазовых установок и объем вырабатываемого ими электричества в Германии

Сегодняшнюю ситацию на рынке производства биогаза в Украине можно сравнить с 2000-ми годами в Германии (Рисунок 2), как раз перед стартом 10-летнего бума строительства биогазовых установок и выработки биогазовой энергии в ФРГ.

Активный рост строительства биогазовых станций в европейских странах началася благодаря государственной политике по улучшению экологической ситуации и борьбе с выбросами парниковых газов в следствии слабой переработки бытовых и промышленных отходов. Отходы при разложении создают метан (основной компонент биогаза), который без переработки попадает в атмосферу, загрязняя окружающую среду. Поэтому те компании, которые в Европе занимаются переработкой бытовых и промышленных органических отходов, производством биогаза, с последующим получением электроэнергии, тепла и биоэтанола получили за это «зеленые» терифы, премии и невысокие процентные ставки по кредитам для таких проектов. После становления биоэнергетической индустрии, аграрии начали выращивать специальные энергетические культуры, которые полностью используются как сырье для производства биогаза. В той же Германии, под такие энергетические культуры культивируется более 1,2 миллиона гектаров земли.

Украинский биогазовый рынок находится в стадии становления, но обладет хорошими объективными возможностями для роста:

Уровень переработки бытовых отходов в Украине в 2019 году не превышает 3-4%, что открывает перспективную нишу для повышения доли переработки мусора в биогаз.

В Украине активно развиваться сельское хозяйство (основной источник сырья для производсвта биогаза). На 2020 год запланировано начало продажи земли сельхозназначения, что приведет к вероятной интенсификации вложения инвестиций в сельское хозяйство и, как следствие, увеличение доли переработки промышленных отходов сельхозпредприятий. По оценкам экспертов, сегодня используется не более 5% остатков на полях для переработки и производства энерги.

Рынок земли позволит позволит провести инвентаризацию и выделить те территории, которые не пригодны для выращивания зерновых, но годятся для выращивания специальных энергетических культур для производства биогаза. Эксперты оценивают такую землю в 4 млн гектаров и потенциальный объем замещения природного газа в 20 млрд.куб за счет выращивания биоэнергетических культур на ней.

С 2020 года вступают в силу законодательные изменения, согласно которым в Украине начинают работать «зеленые» аукционы для гарантированного выкупа госудраством электроэнерги объектов возобновляемых источников энергии (ВИЭ) на 20-летний период, включая биогазовые электростанции . При сроке окупаемости биогазовых проектов в 5-8 лет, такая государственная поддержка является существенной и позволяет окупить инвестиции. Также до 2030 года для электростанций на биомассе и биогазе сохраняется неизменным «зеленый» тариф, который с 2020 года становится выше, чем для ветровых и наземных солнечных электростанций – 12,39 евро центов за КВт*ч.

В отличие от других видов ВИЭ, биогазазовые электростанции не зависят от солнечной погоды, пасмурных дней, ночей, порывов ветра и т.п., а являются бесперебойными альтернативными источниками энергии при наличии доступа к стабильным поставкам сырья. Этот факт важен не только для инвестора с точки зрения прогнозируемости денежных потоков и выработки биогаза, но и стабильности работы энергосистемы в целом при сетевом подключении биогазовой электростанции и для работы на рынке балансирующий мощностей.

Биогаз может быть использован не только для производства электроэнергии. При его производстве также вырабатывается тепло. Из 1 м. куб. биогаза можно выработать около 2-2,5 кВт*ч электроэнергии и до 2,5-3 кВт*ч тепловой энергии за счет охлаждения двигателей после сжигания биогаза для производства электроэнергии. Кроме того, при очистке биогаза от СО₂ (углекислого газа) он, фактически, превращается в природный газ (биометан), которым можно заправлять автомобили. А после выработки биогаза из биомассы, она становится, по сути, биоудобрением, которое по своему составу во многом не хуже химических удобрений и является экологически чистой.

Как работают биогазовые электростанции и электростанции на биомассе

При рассмотрении инвестиционных проектов в биоэнергетике выделяют биогазовые электростанции и электростанции на биомассе. Название – условное, поскольку и те и другие работают на биомассе, разница – в свойствах сырья, что влияет на технологический процесс производства электроэнергии и тепла. Название условное еще и потому, что современные технологии позволяют производить биогаз практически из любого органического сырья после его предварительной подготовки.

Для биогазовых электростанций в основом используется сырье, которое способно поддаваться ферментации (микробному разложению и брожения под влиянием бактерий) и выделять т.н. биогаз, который на 60-70% состоит из метана и на 30-40% из СО₂ (углекислого газа). Например, наиболее эффективное для этого процесса сырье в виде отходов животноводческих и птицеферм, предприятий АПК (навоз, помет, жом, силос и т.д.), сточных вод, бытовых отходов на мусорных свалках и полигонах.

Преобразования сырья происходит в специальных реакторах, которые ускоряют процесс ферментации с помощью его подогрева, перемешивания и таким образом аккумулируют биогаз в своих резервуарах перед дальнейшим использованием биогаза для производства тепла, электроэнергии и, если необходимо, биометана после очистки биогаза от СО₂ (Рисунок 3). На выходе процесса также остается отферментированное сырье (дигестат), которое можно использовать в качестве экологически чистых удобрений.

Рисунок 3. Схема функционирования биогазовой электростанции (рисунок предоставлен компанией ИКНЭТ)

Отметим, что выработка побочных продуктов в виде удобрений и биометана принципиально отличает биогазовую электростанцию от электростанцию на биомассе, где сырье для получения электричества и тепла подвергается полному сжиганию (Рисунок 4).

Рисунок 4. Схема функционирования электростанции на биомассе (рисунок предоставлен компанией ИКНЭТ)

Для электростанций на биомассе традиционно используется отходы зерновых культур (солома, стебли, чешуя семечек и т.п.), а также деревообработки (пеллеты, брикеты, ветки и т.д.). Однако, как отмечалось выше, даже это сырье можно использовать для биогазовых реакторов после предварительной подготовки.

Экономика установки биогазовых установок для различных сегментов агропромышленного производства

Ключевым фактором при принятии решения инвестором по биогазовым проектам является сырье, его вид, свойства, доступные объемы и логистика.

В Таблице 1 показаны выходы биогаза при использовании разного вида сырья. При проработке инвестиционного проекта и выборе поставщика оборудования важно учесть, что биогазовая установка может работать на нескольких видах сырья одновременно, а также использовать «мокрый» или «сухой» способ его переработки, в зависимости от его влажности. Для увеличения выхода биогаза и снижения стоимости установки также используются энзимы (специальные добавки к сырью).

Биогазовая установка для дома своими руками

Указанная ниже последовательность подходит для южных регионов. Для работоспособности в любых условиях следует добавить систему подогрева реактора, которая будет обеспечивать нагрев сосуда до 40 градусов Цельсия и повысить теплоизоляцию, например, обнести конструкцию теплицей. Теплицу желательно покрыть черной пленкой. Также желательно добавить к трубопроводу устройство вывода конденсата.

Создание простой биогазовой установки:

1. Создать накопительную ёмкость. Выбираем резервуар, где будет храниться полученный биогаз. Резервуар фиксируется клапаном и оснащается манометром. Если потребление газа постоянно, то необходимости в газгольдере нет.
2. Утеплить конструкцию внутри котлована.
3. Установить трубы. Проложить в котлован трубы для загрузки сырья и выгрузки компостного перегноя. В ёмкости реактора делается входное и выходное отверстие. Реактор помещается в котлован. К отверстиям подводятся трубы. Трубы плотно закрепляются с помощью клея или других подходящих средств. Диаметр труб менее 30 см будет способствовать их забиванию. Место загрузки следует выбирать на солнечной стороне.
4. Установить люк. Ректор, оснащённый люком, делает более удобными работы по ремонту и профилактике. Люк и корпус реактора следует проклеить резиной. Также можно установить датчики температуры, давления и уровня сырья.
5. Выбрать ёмкость для биореактора. Выбранная ёмкость должна быть прочной – так как при ферментации выделяется большое количество энергии; обладать хорошей теплоизоляцией; быть воздухо и водонепроницаемой. Лучше всего подходят сосуды яйцеобразной формы. Если соорудить такой реактор проблематично, то хорошей альтернативой будет сосуд цилиндрической формы с округлёнными краями. Ёмкости квадратной формы менее эффективны потому, что в углах будет накапливаться затвердевшая биомасса, затрудняющая ферментацию.
6. Подготовить котлован.
7. Выбрать место для монтажа будущей установки. Желательно выбирать место достаточно далеко от дома и так, чтобы можно было выкопать яму. Размещение внутри ямы позволяет существенно сэкономить на теплоизоляции, используя для этого дешёвые материалы вроде глины.
8. Проверить герметичность полученной конструкции.
9. Запустить систему.
10. Добавить сырьё. Ждём около двух недель пока пройдут все необходимые процессы.Необходимое условие горения газа – избавление от двуокиси углерода. Для этого подойдёт обычный фильтр из строительного магазина. Самодельный фильтр делается из отрезка газовой трубы длиной в 30 см, наполненного сухими деревянными и металлическими стружками.

Состав и виды

Биогазом называется газ, полученный в результате трёхфазного биохимического процесса над биомассой, проходящего в герметичных условиях.

Процесс разложения биомассы последователен: сперва она подвергается воздействию гидролизных бактерий, затем кислотообразующих и в конце метанобразующих. Материалом для микроорганизмов на каждом этапе служит продукт деятельности предшествующего этапа.

На выходе приблизительный состав биогаза выглядит так:

• метан (от 50 до 70%);
• углекислый газ (от 30 до 40%);
• сероводород (

На точность пропорций влияет используемое сырьё и технология получения газа. Потенциалом для горения обладает метан, чем его процент выше, тем лучше.

Опыт применения горючего болотного газа имеют древние культуры, датируемые более трёх тысячелетним возрастом (Индия, Персия или Ассирия). Научное обоснование сформировалось гораздо позже. Химическая формула метана СН₄ была открыта учёным Джоном Дальтоном, вхождение метана в состав болотного газа обнаружено Гемфри Дэви. Большую роль на развитии отрасли альтернативной энергии сыграла Вторая мировая война, требующая от воюющих сторон огромной потребности в энергоресурсах.

Обладание СССР громадными запасами нефти и природного газа привело к невостребованности других технологий получения энергии, исследование биогаза в основном было предметом интереса академической науки. На текущий момент ситуация поменялась настолько, что, помимо промышленной добычи разных видов топлива, создать биогазовую установку для своих целей под силу любому человеку.

Биогазовая установка – комплекс оборудования, предназначенного для получения биогаза из органического сырья.

По типу подачи сырья выделяют следующие виды биогазовых установок:

• с порционной подачей;
• с непрерывной подачей;

По типу обработки сырья:

1. Без автоматического перемешивания сырья и поддерживания необходимой температуры – комплексы с минимальной комплектацией, подходят для малых хозяйств (схема 1).
2. С автоматическим перемешиванием, но без поддержки необходимой температуры – также служит небольшим хозяйствам, эффективней предыдущего типа.
3. С поддержкой необходимой температуры, но без автоматического перемешивания.
4. С автоматическим перемешиванием сырья и поддержкой температуры.

Принцип работы

Процесс преобразования органического сырья в биогаз называется ферментацией. Сырьё загружается в специальную ёмкость, обеспечивающую надёжную защиту биомассы от доступа кислорода. Событие, происходящее без вмешательства кислорода, называется анаэробным.

Под воздействием специальных бактерий в анаэробной среде начинает происходить ферментация. По мере развития брожения сырьё покрывается коркой, которую необходимо регулярно разрушать. Разрушение производится с помощью тщательного перемешивания.

Перемешивать содержимое требуется минимум два раза в сутки, не нарушая при этом герметичности процесса. Кроме удаления корки промешивания позволяет равномерно распределить кислотность и температуру внутри органической массы. В результате этих манипуляций вырабатывается биогаз.

Полученный газ собирается в газгольдере, оттуда по трубам доставляется потребителю. Биоудобрения, полученные после переработки исходного сырья, можно использовать как пищевую добавку для животных или добавлять в почву. Такое удобрение называется компостным перегноем.

Биогазовая установка включает в себя следующие элементы:

• ёмкость гомогенизации;
• реактор;
• мешалки;
• резервуар для хранения (gas-holder);
• комплекс отопления и смешивания воды;
• газовый комплекс;
• комплекс насосов;
• сепаратор;
• датчики контроля;
• КИПиА с визуализацией;
• система безопасности;

Пример биогазовой установки промышленного типа приведен на схеме 2.

Используемое сырьё

Разложение любых остатков животного или растительного происхождения выделяет горючий газ в различной степени. Хорошо подходят для сырья смеси различного состава: навоз, солома, трава, разные отходы и т.д. Для химической реакции требуется влажность в 70%, поэтому сырьё необходимо разбавлять водой.

Неприемлемо наличие в органической биомассе очистительных средств, хлора, стиральных порошков, так как они препятствуют химическим реакциям и могут повредить реактор. Также не подходит для реактора сырьё с опилками хвойных деревьев (содержащие смолы), с высокой долей лигнина и с превышением порога влажности в 94%.

Растительное. Растительное сырьё великолепно подходит для производства биогаза. Максимальный выход топлива даёт свежая трава – из тонны сырья получается около 250 м 3 газа с долей метана в 70%. Кукурузный силос немногим меньше – 220 м 3 . Ботва от свеклы – 180 м 3 .

Можно использовать в качестве биомассы практически любые растения, сено или водоросли. Недостаток применения заключается в длительности производственного цикла. Процесс получения биогаза занимает до двух месяцев. Сырьё должно обязательно быть мелко измельчено.

Животное. Отходы перерабатывающих, молочных предприятий, со скотобоен и т.д. пригодны для биогазовой установки. Максимальный выход топлива дают животные жиры – 1500 м 3 биогаза с долей метана в 87%. Основной недостаток – дефицит. Животное сырьё также должно быть измельчено.

Экскременты. Главное достоинство навоза его дешевизна и легкодоступность. Недостаток – количество и качество биогаза ниже, чем от других видов сырья. Лошадиные и коровьи экскременты можно перерабатывать сразу. Производственный цикл займёт приблизительно две недели и даст выход объемом 60 м 3 с 60% содержанием метана.

Схемы работы

Схема 1 – биогазовая установка без автоматического перемешивания сырья:

Схема 2 – биогазовая установка промышленного типа:

Полезные советы

Напоследок приведём список полезной информации, которая поможет вам избежать дополнительных проблем при создании биогазовой установки:

1. Практика говорит, что для обогрева жилого помещения площадью 50 м 2 необходимо затратить газа объёмом 3,5 м 3 в час.
2. Нежелательно применять биогаз напрямую для приготовления пищи, потому что могут измениться вкусовые качества.
3. Необходимо избегать попадания в сырьё твёрдых предметов (гаек, болтов и т.п.), потому что оборудование может испортиться.

Чтобы биогаз стабильно горел, он должен соответствовать определённым стандартам:

• содержание метана минимум 65% (оптимальное содержание от 90 до 95%);
• должны отсутствовать водяные пары, водород и углекислый газ;
• нормальное давление при подаче газа 12,5 бар;

В случае, если при скачке давления или по другим причинам газ потухнет, а его подача будет продолжаться, может привести к трагическим последствиям. Поэтому следует использовать современное оборудование с датчиками газового контроля.

Технология получения биогаза

Биогаз это один из ярких примеров того, как из отходов можно получить золото. Побочные продукты хозяйственной деятельности, после переработки превращаются в экологически чистое газообразное топливо. Данный цикл утилизации отходов позволяет построить замкнутое производство, на основе фермерского предприятия или городского очистительного сооружения.

Как получить биогаз

Для того чтобы получить биогаз, понадобиться специальное устройство: биогазовая установка. Она представляет собой комплекс инженерных сооружений, который состоит из агрегатов и емкостей, предназначенных для хранения и подготовки сырья, непосредственно самого производства биогаза, а также его сбора и очистки, выделения таких побочных продуктов переработки как сухая часть, которая используется для получения высококачественных минеральных удобрений и воды. Для получения электроэнергии биогазовая установка может быть совмещена с мини газотурбинным или другим типом генератора. Для получения не только электро, но и дополнительно тепловой энергии, биогазовый завод комплектуется когенерационными установками.

Поучение биогаза происходит в специальных, корозионностойких цилиндрических герметичных цистернах, также их называют ферментерами. В таких емкостях протекает процесс брожения. Но до того как попасть в ферментер, сырье загружается в емкость приемник. Тут оно смешивается с водой до однородного состояния, с помощью специального насоса. Далее из емкости приемника в ферментеры вводится уже подготовленный сырьевой материал. Надо заметить, что процесс перемешивания при этом не останавливается и продолжается до тех пор, пока в емкости приемнике ничего не останется. После ее опустошения насос автоматически останавливается. И вот, процесс ферментации запущен, начинает выделяться биогаз, который по специальным трубам поступает в газгольдер, размещенный неподалеку.

Биореактор располагается в отдельно стоящем быстровозводимом здании, это вынужденная необходимость обусловлена требованиями норм безопасности и тем, что производство биогаза нуждается в поддержании постоянной, относительно высокой температуры в 30 – 50 С°. Технология получения биогаза требует периодического перемешивания смеси ферментируемых веществ. Это препятствует их расслоению и остановке процесса брожения. Также не помешает измельчить крупные куски в сырье, приготовленном для ферментации. Большие комки замедляют скорость выделения метана тормозя тем самым техпроцесс. Работа профессиональных биогазовых установок, которые мы предлагаем, регулируется автоматикой, и уход даже за несколькими станциями средних размеров, не требует штата более чем в два чеовека.

Сырье, из которого получают биогаз

Сырьем для производства биогаза могут служить как органическая составляющая твердых бытовых отходов, так и сточные воды, а также жидкие и твердые отходы сельскохозяйственного производства.

Качество сырья зависит от множества факторов, начиная с его влажности, заканчивая объемом получаемого биогаза на единицу ферментируемого вещества. Так, к примеру, разные типы, к примеру, навоза, имеют разный выход биогаза на килограмм вещества с не одинаковым содержанием в нем метана. Самый большой выход биогаза и самый высокий процент в нем метана имеет свекольная ботва, именно поэтому получение топлива на свекольно-сахарных заводах наиболее эффективно.

В зависимости от типа ферментируемого сырья меняется и вариант исполнения установки для получения биогаза. Так, если используется сухое или твердое сырье, его механически загружают в шнековый транспортер, который поставляет продукт брожения в реактор. Если в качестве продукта для ферментации используются стоковые воды или навоз, то сырье может попадать в емкости самотеком, откуда с помощью насосов, по мере надобности, перекачивается в биореактор. Иногда сырье требует дополнительной очистки и гидролиза, в таком случае система получения биогаза будет включать в себя два соединенных вместе биореактора.

Получаемый биогаз может сжигаться для обогрева промышленных теплиц, фермерских хозяйств и т.д.

Биогазовая установка, оборудованная дополнительными модулями делает процесс получения метана из биогаза практически полностью безотходным. Специальная система очистки может отделять от метана углекислый газ, который также является ценным промышленным продуктом. Сырье, оставшееся после ферментации, идет на производство экологически чистых минеральных удобрений, а если биогазовая установка связана с когенерационным устройством, кроме тепла, из метана можно добывать экологически чистое электричество.

Энергетическое использование биогаза полигонов твердых бытовых отходов

Необходимость энергосбережения и снижения загрязнения окружающей среды заставляет более рационально использовать традиционные энергоресурсы, а также искать другие, желательно возобновляемые и недорогие источники энергии, к которым в последнее время все чаще относят твердые бытовые отходы (ТБО). Бытовые отходы, образующиеся в значительных количествах, как правило, не находящие применения и загрязняющие окружающую среду, являются возобновляемыми вторичными энергетическими ресурсами. В настоящее время интенсивно развиваются два основных направления энергетической утилизации твердых бытовых отходов — сжигание и захоронение с получением биогаза. Сжигание отходов требует дорогостоящих систем очистки, поэтому более широко распространено во всем мире полигонное захоронение твердых бытовых отходов. Основное достоинство технологии захоронения — простота, сравнительно малые капитальные и эксплуатационные затраты, и относительная безопасность. При разложении бытовых отходов выделяется биогаз, содержащий до 60 % метана, что позволяет его использовать в качестве местного топлива. В среднем при разложении одной тонны твердых бытовых отходов может образовываться 100-200 м3 биогаза. В зависимости от содержания метана низшая теплота сгорания свалочного биогаза составляет 18-24 МДж/м3 (примерно половину теплотворной способности природного газа).

Ежегодная эмиссия метана со свалок земного шара сопоставима с мощностью таких общеизвестных источников метана, как болота, угольные шахты и т.д. Сегодня остро стоит проблема стабилизации концентрации в атмосфере этого газа, одного из основных планетарных источников парникового эффекта. Поэтому утилизация биогаза бытовых отходов приобретает важнейшее значение для снижения антропогенной эмиссии метана. Кроме того, метан является причиной самовозгорания свалочных отложений, так как при его взаимодействии с воздухом создаются горючие и взрывоопасные смеси, что приводит к сильному загрязнению атмосферы токсичными веществами.

Так как процесс разложения отходов продолжается многие десятки лет, полигон можно рассматривать как стабильный источник биогаза. Эмиссия биогаза с полигона в зависимости от объема свалочных масс может составлять от нескольких десятков л/с (малые полигоны) до нескольких м3/с (крупные полигоны). Масштабы и стабильность образования, расположение на урбанизированных территориях и низкая стоимость добычи делают биогаз, получаемый на полигонах ТБО, одним из перспективных источников энергии для местных нужд. Утилизация биогаза на полигонах твердых бытовых отходов (ТБО) требует инженерного обустройства полигона (создание изолирующего экрана, газовых скважин, газосборной системы и др.). При этом решается основная задача охраны окружающей среды в урбанизированных территориях — обеспечение чистоты атмосферного воздуха и предотвращение загрязнения грунтовых вод.

Хотя для энергетики развитых стран использование биогаза (ТБО) не имеет решающего значения, но пренебрегать этим источником не следует как по экологическим, так и по экономическим соображениям, что подтверждается опытом ряда государств. В ЕС принята Директива, в которой установлено требование сбора и утилизации свалочного газа со всех свалок, где были захоронены биологически разлагающиеся отходы, для минимизации вредных воздействий на окружающую среду и здоровье человека. Образующийся на свалках биогаз с начала 80-х гг. интенсивно добывается во многих странах [1]. В настоящее время общее количество используемого биогаза составляет примерно 1,2 млрд. м3/год, что эквивалентно 429 тыс. т метана, или 1 % его глобальной эмиссии.

В Германии на 409 крупных свалках городского мусора имеются сборные пункты биогаза, образующегося при разложении органических компонентов мусора. В среднем на свалках Германии из 1 т мусора вырабатывается около 100 м3 биогаза. При общем объеме выделения биогаза со свалок в размере 4 млрд. м3/год (что эквивалентно 2 млрд. м3 природного газа), его полезное потребление составляет около 400 млн. м3/год. Биогаз после его очистки используют для получения электрической и тепловой энергии, расходуемой для промышленных целей, и в системах отопления. Количество биогаза, генерируемого на свалках, колеблется от 10 до 1200 м3/ч. Мощность установок для производства электроэнергии из биогаза составляет от десятка кВт до нескольких тыс. кВт, что позволяет обеспечивать энергией от нескольких домов до небольшого поселка. Нередко биогаз используется в качестве топлива в энергетических установках с двигателями внутреннего сгорания (ДВС). Себестоимость полученной энергии на установках с ДВС примерно в 2-2,5 раза ниже тарифов на электроэнергию для населения.

В США в настоящее время объем добычи биогаза составляет 500 млн. м3/год. Значительная часть биогаза поступает на электростанции, работающие на газообразном топливе. Суммарная электрическая мощность установок, работающих на биогазе, составляет около 200 МВт. Кроме того, все чаще осуществляется подача биогаза в коммунальные сети газоснабжения.

В Великобритании добывается около 200 млн. м3/год биогаза. Суммарная мощность БиоЭС Великобритании составляет около 80 МВт.

Во Франции добывается около 40 млн. м3/год биогаза. На одной из свалок вблизи Парижа была построена БиоТЭС, использующая биогаз, эмиссия которого составляет 1500 м3/сут.

На Украине в городах ежегодно образуется около 10 млн. т бытовых отходов. Более 90 % ТБО вывозится на 655 полигонов и свалок, из которых 140 являются пригодными для добычи и использования свалочного газа. Потенциал свалочного газа составляет около 400 млн. м3/год.

Утилизация биогаза весьма перспективна для России, так как около 97 % из 30 млн. т ежегодно образующихся отходов захоранивается на полигонах и организованных свалках. В России эксплуатируется более 1300 полигонов ТБО. Ежегодная эмиссия метана со свалок России оценивается в размере 1,1 млрд. м3 (788 тыс. т), что почти в два раза превышает современное его потребление в мире.

В настоящее время в России свалочный биогаз практически не используется. В рамках российско-голландского проекта в период 1995-1997 г.г. на полигоне «Дашковка» и «Каргашино», расположенных на территории Московской области, были построены две пилотные установки по добыче и утилизации биогаза. Полученные результаты показывают, что на среднем полигоне Московской области образуется до 600-800 м3/ч биогаза, что позволяет вырабатывать электроэнергию в размере 3500-4400 МВт·ч/год. Технико-экономические расчеты, выполненные на основе опытных данных, подтвердили эффективность добычи свалочного метана в России, где могут быть осуществлены сотни экономически выгодных проектов [2].

В Санкт-Петербурге ежегодно образуется около 5 млн. кубометров твердых бытовых отходов, из которых около 80 % захоранивается на трех действующих полигонах. Наиболее предпочтительным для утилизации биогаза является полигон ПТО-1 «Волхонский», один из крупнейших в России. На этом полигоне преимущественно захораниваются бытовые отходы, его емкость практически исчерпана, планируется проведение рекультивационных работ, которые можно совместить с созданием системы биогаза. Расчеты показали, что ожидаемой эмиссии метана будет достаточно для работы тепловой электростанции мощностью 2000 кВт в течение 20-25 лет. Кроме того, на территории Ленинградской области имеется 55 организованных свалок, где ежегодно размещается около 1 млн. м3 твердых бытовых отходов. Несмотря на сравнительно небольшие объемы захоронения отходов, получение биогаза на ряде свалок может оказаться рентабельным из-за высокой стоимости топлива [3].

Литература

1. Горбатюк О.В., Лифшиц А.Б., Минько О.И. Утилизация биогаза полигонов твердых отходов. Проблемы больших городов // Обзорная инф. МГЦНТИ.- М.: 1988.- 18 с.
2. Лифшиц А.Б., Гурвич В.И. Утилизация свалочного биогаза — мировая практика, российские перспективы // Чистый город.- 1999. № 2.- С.8-17.
3. Обоснование комплексных энергетических технологий на полигонах твердых бытовых отходов / Елистратов В.В, Кубышкин Л.И., Масликов В.И., Покровская Е.Р. // Энергетическая политика. Вып.3, 2001.- С.38-41.

Примечание издателя

Кроме рассмотренных автором перспектив получения биогаза из бытовых отходов необходимо учитывать высокую эффективность получения биогаза из отходов животноводства. Несколько примеров. Биогазовый модуль «БИОЭН-1», выпускаемый в Москве, вырабатывает до 40 кубометров газа в сутки, до 230 кВт.ч/сутки тепловой энергии, до 80 кВтч/сутки электроэнергии. Модуль может собираться в батареи из 2-х 3-х и 4-х комплектов для обработки отходов: а) от 50, 70, 100 голов крупного рогатого скота; б) от 500, 750, 1000 голов свиней; в) от 5000, 7500 и 10000 голов птицы. Модуль работает в Московской области, Украине, Казахстане. В Кыргызстане есть пример работы биогазовой установки на отходах 400 голов крупного рогатого скота. Получаемый газ используется для бытовых нужд в деревне из 70 домов. Побочным продуктом является жидкое удобрение. В настоящее время этот ресурс на практике никем не рассматривается из-за падения объемов животноводства на Северо-западе России. Другой перспективный ресурс для получения биогаза — зеленая масса — может быть с успехом использоваться во многих областях Северо-запада России, кроме самых северных.