Получение биогаза

Сегодня, строительство и использование биогазовых технологий в Швеции поддерживается значительными государственными субсидиями. Согласно официальной статистике Швеции в 2010 году на ее территории насчитывалось 135 биогазовых установок, установленных на очистных сооружениях. Число работающих биогазовых заводов на полигонах составляло 57 штук. Количество установок, применяющихся при фермерских хозяйствах, является не значительным, и составляет 14 штук, но постепенно их число увеличивается. Основная часть биогаза, полученная путем анаэробного сбраживания, очищается и используется в качестве топлива для транспортных средств. В течение первой половины 2010 года 64% проданного автомобилям газа был биогазовый метан. Это является самый высоким процентом в мире.Германия является лидером в производстве биогаза в Европе. К этому ее подталкивает стремление сократить выбросы углекислого газа на 40% и отказ от атомной энергетики. Согласно стратегии уменьшения выбросов, национальной целью для производства биометана является его производство к 2020 году 6 миллиардов кубометров газа в год и 10 миллиардов кубометров к 2030 году. В связи с этим можно предполагать дальнейшее расширение производства биогаза на территории Германии. Так только около 8 792 биогазовых установок были введены в эксплуатацию к концу 2011 года. Основным сырьем данных станций является навоз и энергетические культуры. Сегодня в Германии ориентировочно 92 завода утилизируют биологические отходы, в том числе городские твердые бытовые отходы. Около 1 700 заводов работают на канализационных очистных сооружениях. Число биогазовых установок, установленных на фермерских хозяйствах, составляет приблизительно 7 000. В Дании биогазовые установки получили свое распространение после нефтяного кризиса 1973 года. В 2009 году насчитывалось около 60 биогазовых установок на очистных сооружениях, 60 на фермах и около 20 биогазовых установок совместного брожения. Шлам процесса анаэробного сбраживания используется в качестве удобрения. 7 Ежегодное производство биогаза в Дании согласно официальной статистике составляет 4 ПДж, что является 5% от общего потребления энергии данной страны. Норвегия В Норвегии на основе анаэробного сбраживания задействованы 23 завода по очистке сточных вод, 6 заводов утилизации бытовых отходов и 1 крупная биогазовая станция по переработке навоза. Общий потенциал вырабатываемого биогаза оценивается ориентировочно в 6 млрд. кВт/ч в год. Около 23% биогаза производится при утилизации навоза, 23% при утилизации промышленных отходов и 16%при утилизации пищевых отходов. Основное потребление биогаза в стране происходит на выработку электрической энергии. На территории Финляндии работает 76 биогазовых станции, общей производительностью биогаза равной 139 млн. м 3 . Свалочные и муниципальные очистные заводы в стране преобладают, как и в Швеции. При этом наблюдается тенденция развития биогазовых установок в сельском хозяйстве, сейчас их насчитывается 10. На сегодняшний день Россия не имеет широкого распространения биогазовых технологий. Первая биогазовая станция в современной истории России была запущено в 2009 году в д. Дошино, Калужской области. Биогаз полученный в процессе анаэробного сбраживания служит топливом когенерационной установки. Станция располагается в непосредственной близости от молочно-товарной фермы, которая является основным источников субстрата, потребителем электрической и тепловой энергии. Профицит электрической энергии продается в энергосистему. 8 Подобным образом функционирует биогазовая станция, запущенная в 2010 году вблизи действующего свинокомплекса рассчитанного на 16 000 голов в Грузсчанском сельском поселении, Борисовского района, Белгородской области. В с. Лучки Прохоровского района в начале 2012 года запущена биогазовая станция ООО «АльтЭнерго». Она является первой в России биоэнергетической установкой промышленного масштаба. Номинальная генерируемая мощность данной станции составляет2,4 МВт электрической энергии и 2 Гкал/час тепловой. Она рассчитана, на использование отходов Белгородских сельхозпредприятий для производства биогаза. В результате разложения субстрата станция выдает66,8 тыс. тонн органических удобрений в год. Также в 2012 году была введена в эксплуатацию биогазовая станция, рассчитанная на мощность выработки электрической энергии 0,5 МВт, а тепловой энергии 0,4 Гкал/час. Собственником данной станции является ОАО «Региональный центр биотехнологий» и она расположена в селе Байцуры Борисовского района Белгородской области Объем производства органических удобрений составляет 19,1 тыс. тонн в год. Следует отметить, что все указанные выше биогазовые станции расположены в европейской части России. Указанные регионы характеризуются относительно мягким климатом в зимний период. Потенциальное производство биогаза на территории России разными специалистами оценивается ориентировочно до 72 млрд м³ в год. Потенциально возможная выработка электроэнергии из данного биогаза составляет 151 200 ГВтч. По регионам России возможности по производству биогаза оцениваются следующим образом: Приволжский федеральный округ - 18,33 млрд. м3; Южный федеральный округ- 24,4 млрд. м3; Дальневосточный федеральный округ - 1,18 млрд. м3; Уральский федеральный округ - 3,1 млрд. м3; Северо- 9 Западный федеральный округ - 3,5 млрд. м3; Сибирский федеральный округ - 11,1 млрд. м3; Центральный федеральный округ - 12,1 млрд. м3;.В Индии, Вьетнаме, Непале и других странах строят малые биогазовые станции, рассчитанные на одну семью. Получаемый биогаз, используется для хозяйственных нужд. Так, только в Индии за последние двадцать лет было установлено 3,8 млн малых биогазовых к концу 2009 года было установлено 200000 малых биогазовых установок. В Китае на конец 90-х годов находилось наибольшее количество малых биогазовых установок, числом более 10 млн. Их производительность составляла ориентировочно 7 млрд м³ биогаза в год, и они обеспечивали топливом около 60 млн крестьян. В конце 2010 года в Китае действовало уже около 40 млн биогазовых установок. В производстве биогаза в Китае заняты примерно 60 тысяч человек. Несколько крупных биогазовых станций эксплуатируется в Беларуси: ОАО «Гомельская птицефабрика» мощностью 340 кВт, станция “Западный” мощностью 500 кВт, станция «Белорусская» мощностью 340 кВт и «Сельскохозяйственное производство Сноу» мощностью 2 МВт. Исходя из произведённого анализа состояния биогазовой отрасли, можно сделать вывод о том, что развитые государства мира постоянно наращивают мощности по строительству биогазовых станций.ПрименениеОсновным способом применения биогаза является превращение его в тепловую, электрическую и механическую энергию. На таком виде топлива могут работать газосжигающие устройства, применяемые для отопления, освещения, газовых плит, двигателей внутреннего сгорания, источников инфракрасного излучения. - Газовые горелки. Наиболее простой способ использования биогаза. В сравнении с бытовым газом для возгорания биогазу требуется гораздо меньше воздуха, обладает в 3 раза ниже теплотворной способностью, и имеет в 2 раза меньше пламя. Следовательно, использование такого газа приводит к снижению работы приборов.- Газовые плиты. При использовании биогаза для газовых плит необходимо отрегулировать горелки.- Излучающие нагреватели.Такие обогреватели используются в сельскохозяйственной отрасли. В первую неделю нагреваются до 35 градусов, и затем медленно опускается до 23.- Воздушный фильтр.Для использования биогаза обязательно должен стоять предохранитель, для того чтобы отключить прибор в том случае, если биогаз не сжигается.- Двигатели.На биогазе работают как дизельные так и карбюраторные двигатели. Для этого необходимо большое количество биогаза и установка дополнительного оборудования.- Газоэлектрогенераторы.Самый экономически выгодный способ использования биогаза, так как энергия выделяется и при охлаждении мотора электрогенератора.- Биогазовые установки могут устанавливаться как очистные сооружения на фермах, птицефабриках, спиртовых заводах, сахарных заводах, мясокомбинатах. Плюсы и минусыК минусам использования биогаза можно отнести:- Биогаз является грязным с экологической точки зрения продуктом. Так принято считать из-за содержания в нём сероводорода, тяжелых металлов, аммиака, нитратного азота, фосфора, опасных бактерий и углекислого газа.  Углекислый газ – парниковый. Он поглощает испускаемые Землёй инфракрасные лучи и таким образом участвует в процессе глобального потепления.- Увеличение производства биологического топлива из специально выращенных культур требует расширения посевных площадей под них либо за счет пищевых растений, либо за счет освоения новых земель. Этот эффект называется опосредованным изменением режима землепользования.- В отличии от природного газа биогаз обладает меньшей энергией.- Сброженный субстрат может содержать в себе нитраты, аммиак, тяжёлые металлы и др. Что приводит к загрязнению почвы и грунтовых вод.- При ферментации биогаза на полигонах, затраты на переработку и утилизацию отходов. Это увеличивает себестоимость газа.- При посевах на одной территории одних и тех же культур приводит к истощению почвы.Плюсы:- Возобновляемость ресурса. Ископаемое топливо — это иссекаемый источник энергии, который со временем закончится. Поскольку биотопливо производится из растительных веществ, оно теоретически является возобновляемым.- Снижение негативного влияния на окружающую среду. При сжигании биологического топлива количество углекислого газа снижается до 65%, что сокращает вклад отрасли в изменение климата.- Экономическая безопасность. Биологическое топливо можно производить на месте, создавая рабочие места в том же регионе, где оно будет потребляться, тем самым сокращая транспортные расходы и выбросы. Кроме того, производство собственного биотоплива снижает зависимость страны от поставок нефти из других государств.- Долговечность двигателя. Поскольку биологическое топливо содержит меньше примесей в сравнении с традиционными видами топлива, то и двигатели будут загрязняться меньше и реже выходить из строя.ЗаключениеПо сравнению с другими видами топлива и биогаз обладает несколькими преимуществами. Главное из них – доступность сырья для работы установки. А значит, отсутствие топливных затрат в структуре операционных расходов. В 95% случаев отходы достаются собственнику установки безвозмездно.Доступность сырья определяет территориальную гибкость: биогазовые установки могут быть размещены в любом районе и не требуют строительства дорогостоящих газопроводов и сетевой инфраструктуры, а также позволяют новому предприятию сэкономить на стоимости подключения к сетям и выделении мощности.Благодаря биогазу достигается и технологическая гибкость: его использование дает возможность получения одновременно нескольких видов энергоресурсов: газа, моторного топлива, тепла, электроэнергии. Если сравнивать биогаз с другими видами ВИЭ, например, ветро- и солнечной энергетикой, то здесь всплывает его важнейшая особенность, которая роднит его с традиционными видами получения энергии, – постоянство ее выработки и максимальное использование установленной мощности.ЛитератураБиоэнергетика: мировой опыт и прогноз развития. Научный аналитический обзор. – Москва: ФГНУ «Росинформагротех», 2007, – 204 сБойлс, Д. Биоэнергия: технология, термодинамика, издержки : учебник / Д. Бойлс; под ред. Е. А. Бирюковой. – Москва : ВО Агропромиздат, 1987. – 62 с.Караева, Ю.В. Обзор биогазовых технологий и методов интенсификации процессов анаэробного сбраживания / Ю.В. Караева, И.А. Трахунова // Труды Академэнерго. – 2010. – №3. – С.109-127.Веденев, А. Г. Руководство по биогазовым технологиям : учебник / А. Г. Веденев, Т. А. Веденева. – Бишкек : ДЭМИ, 2011. – 84 с.Ватин Н. И. Технико-экономическое обоснование по утеплению по утеплению ограждающих конструкций индивидуального жилого дома / Н. И. Ватин // Строительство уникальных зданий и сооружений. –2014. –№ 8. – С. 93-115.Пат. 20883229 Российская Федерация, МПК6 B01F5/10, C02F11/04. Устройство для перемешивания субстрата / Д.В.Гребенник; заявитель и патентообладатель Ставропольская государственная сельскохозяйственная академия. – № 94034739/25; заявл. 19.09.1994; опубл. 27.08.1997, Бюл. №23 – 3с.Пат. 92009236 Российская Федерация, МПК6 A01C3/02. Способ анаэробного сбраживания разжиженных органических отходов и метантенк для его осуществления / Т. Я. Андрюхин; заявитель Андрюхин Т.Я. – № 92009236/13; заявл. 01.12.1992 ; опубл. 27.02.1998, Бюл. №13. – 2с.Гюнтер Л.И. Метантенки : учебник / Л.И. Гюнтер, Л.Л. Гольдфарб. – М: Стройиздат, 1991. – 128 с.Ахмедов, Р. Б. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии : учебник / Р. Б. Ахмедов. – Москва : Знание, 1988. – 46 с.Токмолдаев А.Б. Обоснование технологической схемы и параметров установки для переработки и обеззараживания навоза в условиях малых сельхозформирований : дис... канд. тех. наук : 05.20.01/ 79 Токмолдаев Андрей Борисович. – Алматы, 2009. – 116 с.