Использование биотоплива (биогаза)
Биогаз является высококачественным и полноценным носителем энергии и может многосторонне использоваться как топливо в домашнем хозяйстве и в среднем и мелком предпринимательстве для приготовления пищи, производства электроэнергии, отопления жилых и производственных помещений. В качестве исходного сырья используются отходы крупного рогатого скота, птицеводства, отходы спиртовых и ацетонобутиловых заводов, биомасса различных видов растений. Переработанная биомасса используется для удобрения полей и производства компоста. Таким образом, создается система замкнутого цикла: растения - корма (пищевые продукты) - отходы - растения. Такая система обеспечивает сельское хозяйство удобрением и кормами, производство - сырьем и энергией. При этом не загрязняется окружающая среда, уменьшается использование минеральных источников энергии и выделение газов, вызывающих парниковый эффект.
В настоящее время во многих странах создаются также специальные обустроенные хранилища твердых бытовых отходов городов с целью извлечения из них биогаза для производства электрической и тепловой энергии.
Использование биотоплива (биогаза)
1. Формулировка проблемы по рассматриваемому методу (технологии) повышения энергоэффективности; прогноз перерасхода энергоресурсов, или описание других возможных последствий в масштабах страны при сохранении существующего положения
Технологии:
Биогаз (55-75% метана, 25-45% CO
2) получают метановым брожением биомассы (80-90% влажности). Теплотворная способность биогаза составляет от 5 до 7 тыс. ккал/м
3 и определяется концентрацией метана в его составе. Количество метана, в свою очередь, зависит от биофизикохимических особенностей сырья и в некоторых случаях от применяемой технологии. Выход биогаза на 1 т абсолютно сухого вещества составляет 250-350 м
3 для отходов крупного рогатого скота, 400 м
3 для отходов птицеводства, 300-600 м
3 для различных видов растений, до 600 м
3 - для отходов спиртовых и ацетонобутиловых заводов.
Пример одной из российский технологий получения биогаза (термофильное брожение):
- в биореакторе происходит метановое (анаэробное термофильное брожение - без доступа воздуха) с разложением органических веществ субстрата с образованием биогаза (40 м
3 на 1 т исходного навоза крупного рогатого скота или свиней, и до 100 м
3 на 1 т исходного помета) и высокоэффективных органических удобрений (1 т);
- сброженная масса удаляется через штуцер удаления и накапливается в бункере-отстойнике, откуда готовые удобрения используются для применения или реализации через торговую сеть;
- биогаз под собственным давлением (не более 0,5 атм) через газовый штуцер и конденсор (удаление влаги) подается в газгольдер, откуда используется либо для сжигания в бытовых приборах, либо для производства электрической и тепловой энергии в когенерационной энергоустановке. Выход электрической энергии - 50-60 кВт×ч/сут., тепловой энергии - 150-180 кВт×ч/сут.
При термофильном метановом брожении происходит экологическая очистка: полное уничтожение патогенной (болезнетворной) микрофлоры и специфических запахов.
К производству биогаза относится также получение газа из мусора со свалок. В настоящее время во многих странах создаются специальные обустроенные хранилища для ТБО с целью извлечения из них биогаза для производства электрической и тепловой энергии.
Вопросы производства широко освещаются в литературе, СМИ, на конференциях, конгрессах и т.д.
Во многих странах существуют государственные программы поддержки развития производства и потребления биогаза.
Программы в России:
нет информации.
2. Наличие методов, способов, технологий и т.п. для решения обозначенной проблемы
Исследования, проведенные Институтом энергетической стратегии по качественному и количественному анализу сырьевой базы по 20 номинантам, показали что в настоящее время ежегодный объем производимых органических отходов агропромышленного комплекса (АПК) и городов по всем регионам России в сумме составляет почти 700 млн т (260 млн т по сухому веществу). Из этого количество отходов можно ежегодно получать до 73 млрд м
3 биогаза (57 млн т у.т.)
Применение таких технологий позволяет создать безотходные экологически чистые производства в системе АПК России.
3. Прогноз эффективности метода в перспективе c учётом:- роста цен на энергоресурсы;
- роста благосостояния населения;
- введением новых экологических требований;
- других факторов.
Прогноз эффективности:
- снижение потребления углеводородного ископаемого топлива;
- утилизация отходов;
- соблюдается нулевой баланс по СО
2;
- дополнительным продуктом переработки является высокоэффективное удобрение;
- децентрализованное тепло- и электроснабжение потребителей.
4. Перечень групп абонентов и объектов, где возможно применение данной технологии c максимальной эффективностью; необходимость проведения дополнительных исследований для расширения перечня
В первую очередь - предприятия АПК, а также очистные сооружения.
5. Обозначить причины, по которым предлагаемые энергоэффективные технологии не применяются в массовом масштабе; наметить план действий, для снятия существующих барьеров
Причины законодательного характера: отсутствие соответствующих государственных приоритетов и объективных стимулов для развития данных технологий.
Технологические ограничения:
- производительность газа значительно снижается при отклонении температуры на 1-2 °С от оптимума;
- требуются значительные энергетические затраты на поддержание необходимой температуры (особенно в зимнее время);
- зависимость производительности установок от состава сырья и влажности загружаемого субстрата;
- оптимальное время пребывания субстрата в реакторе различается в зависимости от рабочей температуры и вида сбраживаемого сырья (при мезофильном типе ферментации - 25- 30 дней, при термофильном - 10-15дней);
- неравномерность потребления биогаза (необходимы емкости для хранения);
- необходимо решить проблему хранения полученного удобрения (например, в зимнее время) или использования биошлама.
Другие причины: низкая социальная активность населения, отсутствие опыта использования источников альтернативной энергетики.
6. Наличие технических и других ограничений применения метода на различных объектах; при отсутствии сведений по возможным ограничениям необходимо их определить проведением испытаний
Технические ограничения на применение технологий существуют (см. п. 1).
7. Существующие меры поощрения, принуждения, стимулирования для внедрения предлагаемого метода и необходимость их совершенствования
При внедрении технологии меры поощрения, понуждения отсутствуют.
8. Необходимость разработки новых или изменения существующих законов и нормативно-правовых актов
Со стороны государства необходима разработка закона о возобновляемых источниках энергии.
9. Наличие внедрённых пилотных проектов, анализ их реальной эффективности, выявленные недостатки и предложения по совершенствованию технологии с учётом накопленного опыта
Существует положительный опыт применения данных технологий в России и за рубежом.
Биогазовая станция Калужская область, д. Дошино, молочно-товарная ферма на 3300 голов КРС. Ввод в эксплуатацию 2009 год (первая очередь) корпорацией "БиоГазэнергострой". Оборудование для переработки органических отходов и выработки биогаза, газопоршневые установки - европейского производства.
Установленная мощность 320 кВт электрической мощности, 450 тепловой.
10. Возможность влияния на другие процессы при массовом внедрении данной технологии (изменение экологической обстановки, возможное влияние на здоровье людей, повышение надёжности энергоснабжения, изменение суточных или сезонных графиков загрузки энергетического оборудования, изменение экономических показателей выработки и передачи энергии и т.п.)
Влияние на другие процессы при использовании данной технологии:
- снижение потребления углеводородного ископаемого топлива;
- снижение общих выбросов парниковых газов и других вредных выбросов в окружающую среду;
- повышение энергетической безопасности страны.
11. Наличие и достаточность производственных мощностей в России и других странах для массового внедрения метода
Специалисты и предприятия занимающиеся геотермальной энергетикой в РФ и за рубежом присутствуют (для первых двух технологий).
12. Необходимость специальной подготовки квалифицированных кадров для эксплуатации внедряемой технологии и развития производства
Для осуществления работ и эксплуатации геотермального оборудования нужны квалифицированные специалисты.
13. Предполагаемые способы внедрения:1) коммерческое финансирование (при окупаемости затрат);2) конкурс на осуществление инвестиционных проектов, разработанных в результате выполнения работ по энергетическому планированию развития региона, города, поселения;3) бюджетное финансирование для эффективных энергосберегающих проектов с большими сроками окупаемости;4) введение запретов и обязательных требований по применению, надзор за их соблюдением;5) другие предложения.
Предполагаемые способы внедрения:
- коммерческое финансирование.
Дополнительно, как указывалось в п. 5 необходимо определить соответствующие государственные приоритеты и объективные стимулы для развития данных технологий.
К УЧАСТИЮ ПРИГЛАШЕНЫ:
