Биогаз

Биогаз является ярким примером того, что из отходов можно получить высокую прибыль. Побочные материалы хозяйственной деятельности, в результате переработки становятся экологически чистым газообразным топливом. Такой цикл утилизации отходов дает возможность создать замкнутое производство, на базе фермерского предприятия или городского очистительного учреждения.

Получение биогаза

Производство биогаза невозможно без специального устройства: биогазовой установки. Это комплекс инженерных сооружений, состоящий из устройств и емкостей, которые предназначены для хранения и подготовки сырьевой базы, производства биогаза, его сбора и очистки. Во время производства выделяются побочные продукты переработки - сухая часть, используемая для получения высококачественных минеральных удобрений и вода. Чтобы получить электроэнергию биогазовую установку иногда совмещают с мини газотурбинным или иным генератором. С целью создания не только электро-, но и дополнительной тепловой энергии, биогазовое производство комплектуется когенерационными приборами.
Биогаз получают в особых, устойчивых к коррозии цилиндрических герметичных цистернах, называемых ферментерами. В этих резервуарах происходит процесс брожения. Однако, перед тем, как попасть в ферментер, сырье попадает в резервуар-приемник. Там происходит смешивание с водой до однородного состояния, при помощи особого насоса. После этого, из резервуара-приемника в ферментеры подается уже подготовленная сырьевая база. Стоит отметить, что процедуру перемешивания в это время не останавливают. Она продолжается до того времени, когда резервуар-приемник опустошается. Только при условии пустого резервуара насос автоматически остановится, и начнет выделяться биогаз. Рядом находится газгольдер, в который и попадает газ по трубам.
Биореактор должен находиться в отдельно стоящем быстровозводимом помещении, это является вынужденной необходимостью, которая продиктована нормами безопасности, а также тем, что для создания биогаза необходимо поддерживать постоянную, относительно высокую температуру на уровне 30 – 50 С°. Технология получения биогаза предполагает периодическое перемешивание смеси ферментируемых компонентов. Этот процесс предотвращает их расслоение и остановку процесса брожения.
Для того, чтобы установка для производства биогаза функционировала нормально, необходим позаботиться об измельчении крупных кусков сырья, поскольку они способствуют замедлению скорости выделения метана. За работой профессиональных биогазовых установок следит компьютер. Для обслуживания нескольких станций среднего размера, потребуется не более двух человек.

Сырье для биогаза

Основным сырьем для создания биогаза являются органические компоненты твердых бытовых отходов. Кроме этого, могут использоваться даже сточные воды, жидкие и твердые отходы сельскохозяйственного производства.
Сырье должно соответствовать определенным требованиям. Объем получаемого биогаза на единицу ферментируемого вещества зависит от уровня влажности исходного сырья. Например, из различных типов навоза получается различное количество биогаза на килограмм вещества с разным процентным содержанием метана. Наибольший выход биогаза и наивысшее процентное содержание в нем метана получается из свекольной ботвы. Таким образом, получение топлива на свекольно-сахарных заводах можно назвать самым эффективным.
Исходя из того, какое сырье будет приняться для получения биогаза, меняется и установка для его создания. К примеру, при использовании сухого или твердого сырья, его необходимо механически загрузить в шнековый транспортер, поставляющий сырье в реактор. А при использовании стоковых вод или навоза, сырье в резервуары попадает самотеком, откуда при помощи насосов, при необходимости, поступает в биореактор. В некоторых случаях сырье нуждается в дополнительной очистке и гидролизе. В данном случае, в системе получения биогаза будут присутствовать два соединенных вместе биореактора.
Химический состав биогаза:

• 50-87 % метана
• 13-50 % углекислого газа
• водород
• сероводород
• аммиак.

После полной очистки получается биометан, являющийся аналогом природного газа. Примерно 10-15 % получаемого биогаза используется для обслуживания ферментатора, чтобы поддерживать в нем необходимую температуру 35-40 0С. Из остального биогаза происходит выработка электрической и тепловой энергии. Такой биогаз отлично подходит для обогрева промышленных теплиц, фермерских хозяйств.

Использование биогаза

Изготовление и использование биогаза характеризуется целым рядом обоснованных и подтверждённых мировой практикой преимуществ. Выделим следующие:

• возобновляемый источник энергии (ВИЭ). Как известно для создания биогаза применяют возобновляемую биомассу
• обширный перечень применяемого сырья для создания такого вида топлива дает возможность возводить биогазовые установки практически в любом месте в районе концентрации сельскохозяйственного производства, а также технологически связанных с ним сфер промышленности
• универсальность методов энергетического применения биогаза. Его можно использовать в качестве электрической и/или тепловой энергии в месте его получения, а также на любом объекте, который подключен к газотранспортной сети (если возможна подача очищенного биогаза в эту сеть). Кроме этого, такой газ можно применять для заправки автомобилей
• стабильность создания электроэнергии из биогаза на протяжении всего календарного года дает возможность покрывать пиковые нагрузки в сети, среди прочего и в условиях использования нестабильных ВИЭ, к примеру, солнечных или ветровых электростанций
• формирование рабочих мест вследствие создания рыночной цепочки от поставщика биомассы до эксплуатирующего персонала энергетических объектов
• существенное уменьшение отрицательного действия на окружающую среду в результате переработки и обезвреживания отходов методом контролированного сбраживания в биогазовых установках. Биогазовые технологии можно назвать одним из главных и наиболее рациональных путей утилизации органических отходов. Производство биогаза позволяет снизить выбросы парниковых газов в атмосферу.

Полученная электрическая и тепловая энергия смогут покрыть не только потребности производственного комплекса, но и прилегающей инфраструктуры. Примечательно, что сырьё для БГУ бесплатное, вследствие чего гарантируется высокая экономическая эффективность после завершения периода окупаемости (4-7 лет). Себестоимость производимой на БГУ энергии не возрастает, а наоборот – уменьшается.
Установка БГУ дает возможность:

• не закупать постоянно дорожающую электроэнергию из сетей
• не закупать газ для производства тепла
• уменьшить объёмы закупки минеральных удобрений
• снизить ёмкость лагун необходимую для хранения
• улучшить экологического положение.

Биогаз в России

Существенным и определяющим фактором для развития биогазовой энергетики является поддержка на государственном уровне. К примеру, в странах, где правительство с целью приобретения электроэнергии, от биогазовых установок, применяет «зеленый тариф», доля биогазовой энергии достигает 20 %. Такая ситуация наблюдается в Финляндии, Швеции, Австрии. Представители Минэнерго России заявили, что страна выйдет на показатель 10 % энергии от альтернативных источников всех видов только в 2030 году.
Специалисты называют два перспективных направления в производстве биогаза в России:

• возведение промышленных станций
• продажа заводских модульных установок.

С точки зрения технологий, изготовление биогазовых реакторов также развивается в двух направлениях. Первый тип биогазовых установок – это модульные горизонтальные механизмы цилиндрической формы, в которых имеются мешалки серийного производства. Такие установки поставляются в готовом виде. Второй конструктивный тип – вертикально установленные метантенки, чаще всего собираемые на месте установки.
Практические данные говорят о том, что хозяйство, которое имеет биогазовую установку, потребляет не более 15 % вырабатываемой энергии, следовательно, большая ее часть поступает на реализацию. Чтобы стимулировать производителей биогазовой энергии специалисты Минэнерго занимаются разработкой целого комплекса мер:

• установка надбавки к оптовой цене электроэнергии
• компенсация расходов на подключении к электросети.

Тем не менее, невзирая на довольно благоприятную почву, в России работающих биогазовых электростанций всего несколько штук. Первый российский реактор запустили в 2009 году в деревне Дошино Калужской области. Еще один работает в Белгородской области - биогазовая станция «Байнцуры» на базе свиноводческого комплекса, и «Лучки». Несколько лет назад была запущена крупная биогазовая станция в мордовском поселке Ромадановское. Лидирует в производстве российского биогаза Белгородский регион.
Так как большой объем органических отходов вырабатывается именно в агропромышленном комплексе, то развитие биогазовой энергетики наиболее перспективно в сельской местности нашего государства. К сожалению на сегодняшний день в России биологическую массу преимущественно рассматривают в качестве источника убытков, ведь каждый год ущерб от отходов АПК оценивают примерно в 450 млрд руб. В то время, как биогаз – это экологически безопасный и дешевый тип энергоносителя. При помощи биогазовых технологий можно достичь целого ряда положительных побочных эффектов, которые крайне актуальны для российского села.