Новини, Техніка

Біогазові установки: економічна доцільність та перспективи на майбутнє

12.01.2022

Біогазові установки: економічна доцільність та перспективи на майбутнє

Альтернативні джерела енергії впевнено входять у повсякденне життя. Люди навчилися використовувати для власних потреб енергію сонця, вітру, води, надр землі, й інші, альтернативні традиційним джерелам енергії, види палива. До таких незвичайних джерел енергії належить біогаз, який отримують у спеціальних установках. Виробництво біогазу є ефективною та інвестиційно привабливою технологією, що зумовлюється наявністю значного сировинного потенціалу, сприятливими природно-кліматичними умовами та низьким рівнем собівартості цього виду енергії.

Біогаз – газ, отриманий за технологією анаеробного метанового зброджування біомаси, органічних відходів у біогазових установках (агрегатах, що є комплексом технічних споруд та апаратів, об’єднаних у єдиний технологічний цикл) асоціацією метагенних бактерій завдяки керованому процесу розкладання сировини. Складається на 50-70% з метану (CH4). Він є екологічно чистим паливом.

Комплектація біогазової установки може бути різною, залежно від її потужності, виду сировини та одержуваного кінцевого продукту у вигляді теплової або електричної енергії, обох видів енергії або тільки біогазу, що використовується в побутових газових плитах та як пальне для автомобілів. Також, на відміну від інших джерел зеленої енергії, виробництво біогазу вирішує проблему утилізації відходів, трансформуючи відходи у доходи.

Виробництво біогазу шляхом біоенергетичного перетворення біомаси є інноваційним напрямом енергозабезпечення, дає змогу продажів електроенергіі за «зеленим» тарифом.

Принцип роботи біогазових установок

Процес перетворення органічної сировини на біогаз називається ферментацією. Сировина завантажується у спеціальну ємність, що забезпечує надійний захист біомаси від кисню.

Під впливом спеціальних бактерій в анаеробному середовищі починає відбуватися ферментація. З розвитком бродіння сировина покривається кіркою, яку необхідно регулярно руйнувати. Руйнування проводиться за допомогою ретельного перемішування.

Перемішувати вміст потрібно мінімум двічі на добу, не порушуючи при цьому герметичність процесу. Крім видалення кірки, змішування дозволяє рівномірно розподілити кислотність та температуру всередині органічної маси. Внаслідок цих маніпуляцій виробляється біогаз.

Отриманий газ збирається в газгольдері. Звідти трубами доставляється споживачеві. Біодобрива, отримані після переробки вихідної сировини, можна додавати до ґрунту. Таке добриво називається компостним перегноєм.

Біогазова установка складається з таких елементів:

  • ємність гомогенізації;
  • реактор;
  • мішалки;
  • резервуар для зберігання (gas-holder);
  • комплекс опалення та змішування води;
  • газовий комплекс;
  • комплекс насосів;
  • сепаратор;
  • датчики контролю;
  • КВП з візуалізацією;
  • система безпеки;

Сировина для виробництва біогазу

Розкладання будь-яких залишків тваринного або рослинного походження виділяє горючий газ у різних ступенях. Добре підходять для сировини суміші різного складу: гній, солома, трава, різні відходи тощо. Для хімічної реакції потрібна вологість 70%, тому сировину необхідно розбавляти водою.

Неприйнятною є наявність в органічній біомасі очисних засобів, хлору, оскільки вони перешкоджають хімічним реакціям і можуть пошкодити реактор. Також не підходить для реактора сировина з тирсою хвойних дерев (що містять смоли), з високою часткою лігніну і з перевищенням порога вологості 94%.

Рослинна сировина чудово підходить для виробництва біогазу. Максимальний вихід палива дає свіжа трава – з тонни сировини виходить близько 250 м3 газу з часткою метану 70%. Кукурудзяний силос трохи менше – 220 м3. Бадилля від буряків – 180 м3.

Можна використовувати як біомасу практично будь-які рослини, сіно або водорості. Недолік застосування полягає у тривалості виробничого циклу. Процес отримання біогазу триває до двох місяців. Сировина повинна бути ретельно подрібнена.

Сировина тваринного походження. Відходи переробних, молочних підприємств тощо теж придатні для біогазової установки. Максимальний вихід палива дають тваринні жири – 1500 м3 біогазу з часткою метану 87%. Основний недолік – дефіцит. Тваринна сировина також має бути подрібнена.

Екскременти. Головна перевага гною – його дешевизна і доступність. Недолік – кількість та якість біогазу нижча, ніж від інших видів сировини. Кінські та коров’ячі екскременти можна переробляти одразу. Виробничий цикл займе приблизно два тижні і дасть вихід об’ємом 60 м3 із 60% вмістом метану.

Курячий послід і свинячий гній безпосередньо застосовувати не можна, тому що вони токсичні. Щоб запустити процес ферментації, їх треба змішати з силосом.

Думка експерта

Про переваги виробництва біогазу та особливості роботи біогазових установок редакція журналу «АгроЕліта» поспілкувалася з керівником ПрАТ «Українська технологічна компанія» (UTC)  Євгеном Лукашевичем.

Компанія UTC реалізовує «під ключ» масштабні біогазові комплекси в Україні. Зокрема, Діоніс Біогаз Енерджи, Теофіпольський енергетичний комплекс, Астарта, а також найбільший проєкт на території СНД – Юзефо-Миколаївський біогазовий комплекс(ЮМБК).

Біогаз є одним із найбільш перспективних альтернативних джерел енергії завдяки наявності великої кількості аграрної сировини в Україні. Технологія отримання енергії шляхом переробки органічної сировини передбачає принцип циркулярної економіки підприємства, тобто  – одночасне отримання біогазу, органічних добрив, генерацію теплової та електроенергії для потреб власного виробництва  або на продаж в зовнішні мережі по «зеленому тарифу». Очищений від вуглекислого газу  біогаз перетворюється на природний газ (біометан), яким можна заправлять автомобілі.

 Технологія біотрансформації органики в біогаз – енергоефективна, екологічна та економічно вигідна – зменшує енерговитрати виробництва до 50%, а також скорочує споживання води та пари на виробництві – в 2-3 рази, – розповідає Євген Анатолійович.

Біогазові установки: економічна доцільність та перспективи на майбутнє

– Розкажіть детальніше про трансформацію органічних відходів у біогаз.

Трансформація органічних відходів та  у біогаз здійснюється завдяки процесу метанового бродіння біомаси під впливом основних груп бактерій – гідролізних, кислото-  та метаноутворюючих.

Україна має великий потенціал виробництва біогазу завдяки наявності  значних ресурсів агробіомаси та органічних відходів виробництва, які використовуються в метаногенезі при впровадженні біоенергетичних проєктів в АПК. За оцінками експертів, на сьогодні для енергетичних потреб використовується лише 5% залишків на полях. Саме вибір сировини, її властивостей, розуміння доступних обсягів та логістики є ключовими факторами у біогазових проєктах.

УТК впроваджує на біогазових установках біотехнології  переробки виключно   відходів -сільськогосподарських, переробної промисловості, очисних споруд, комунальних відходах. Дана технологія не потребує застосування в якості основної сировини для виробництва біогазу дорогого силосу, який згідно європейській директиві RED-II є кормом, на вироблений з силосу  біометан дотація не розповсюджується.

– У чому полягає унікальність технологічних рішень UTC?

Перш за все, це швидка окупність проєктів UTC – до 3 років. Завдяки впровадженню   сучасного  європейського  інжинірингу, від Adverio, Opure та інших, виробництва  ліцензійного обладнання на власному машинобудівному заводі,  компанія досягає максимальної ефективності інтеграції біоенергетичних технологій у галузь сільського господарства. У проєктах UTC вихід біогазу з 1 тонни субстрату становить 75-80%, а споживання електроенергії зменшується на 30-40 %  завдяки рекуперації енергії ї та високоякіснії підготовці сировини. UTC – одна з небагатьох компаній, яка має досвід проєктування біогазових станцій до 20 МВт.

– Які особливості Юзефо-Миколаївського біогазового комплексу (ЮМБК)?

По-перше, це використання в якості  сировини виключно  відходів. На відміну від переважної більшості біогазових станцій України, ЮМБК працює на відходах: аграрних, промислових, комунальних та відходах очисних споруд. Використовуються такі складні субстрати як послід, солома, гичка, барда, корінці тощо. Працюють одночасно вісім ліній завантаження, що забезпечує надійну роботу і високу продуктивність. Щодня,на станції 1000 тонн відходів різного походження переробляється в біогаз.

По-друге, це висока потужність виробництва. Після біологічної очистки продуктивність вирорбництва біогазу сягає 110 тис. м3/добу, тобто 200% від проєктної. При цьому вміст метану у виробленому біогазі становить 55%. Це дуже високі показники для України.

По-третє, це замкнений цикл виробництва та енергоефективність. Близько 3% виробленої біогазовим комплексом електроенергії використовується у власних потребах ЮМБК. У інших установках такого типу – середній показник 7-10%. У розпал сезону цукроваріння основна частина виробленого біогазу подається на цукровий завод для технологічних потреб і заміщує природний газ. За наявних цін на газ для промисловості  така схема споживання є високоефективною. Досягти високого ККД  на ЮМБК вдалося завдяки запровадженій системі одорації біогазу пропан-бутаном до показника калорійності природного газу, що становить 7 600 ккал/м³.

Крім того, у процесі роботи ЮМБК виробляє органічні добрива, а саме дигестат, який вноситься на поля розташованих поряд господарств для відновлення ґрунтів.

Важливий момент – використання обладнання переважно українського виробництва. ЮМБК – єдиний проєкт в Україні, де понад 65% обладнання виготовлено в Україні на машинобудівному заводі КЕМП за голландськими і французькими ліцензіями.

Наостанок, варто  сказати про мінімізацію витрат. Зниження витрат на утримання комплексу до 10 млн грн/рік вдалося досягти за рахунок ефективної біологічної очистки біогазу та відмови від використання хімічних реагентів. Крім того, встановлена система кондиціювання із рекуперацією тепла-холоду скорочує витрати холоду у 4 рази.

– Які подальші плани UTC щодо розвитку такого масштабного проєкту?

У планах UTC – виробництво кінцевого продукту – біометану та його експорт до ЄС. ЮМБК стане першим біогазовим комплексом в Україні, який вироблятиме біометан.

Анна Артим

Залишити коментар: