Серія статей “Біогаз – енергетична незалежність України” СЕО АгроБіогаз к.т.н. Ольга Сидорчук виданню AgroExpert.
Журнал AgroExpert
Міні-біогазові установки для приватних домогосподарств
Ольга Сидорчук, канд. техн. наук, генеральний директор AgroBiogas
Біогазові технології в Україні прямо асоціюються з великим бізнесом, що, перш за все, пояснюється наявністю механізмів стимулювання з боку держави, що робить саме потужні біогазові станції привабливим рішенням з економічної точки зору. Насправді ж, у світі наявні та широко впроваджуються біогазові станції малої потужності для середніх та малих підприємств, а також так звані – міні-біогазові установки для приватних домогосподарств. Що вони являють собою, наскільки вони цікаві для фермерських господарств та мешканців сільської місцевості, як їх експлуатувати та що для цього потрібно – розкриємо у матеріалі даної статті.
Ситуація в ЄС
Малопотужні біогазові станції розглядаються в якості одного із найвагоміших факторів розвитку сектору біогазового виробництва у переважній більшості розвинених країн Європейського Союзу, зокрема у Німеччині, Австрійській Республіці, Швейцарії, Данії тощо. Передусім, це пов’язано із політикою сприяння розширенню децентралізованої та сільської біоенергетики та відповідними засобами стимулювання та підтримки середніх та малих фермерських господарств та підприємств, які здійснюють утилізацію органічних відходів, в залежності від їх обсягів.
Різні країни ЄС розділяють малопотужні біогазові станції на різні класи потужності, кожен з яких, у свою чергу, має відповідний окремий стимулюючий тариф, причому чим менша потужність об’єкту, тим вищий він має тариф. Безумовно, питання повернення капітальних інвестицій є багатофакторним та потребує ретельних прорахунків у кожному окремому випадку, але насамперед зрозуміло головне: біогазове виробництво потужністю 50 кВт, 75 кВт чи 150 кВт має всі шанси на окупність, а її будівництво, відповідно, може зацікавити і мале, і середнє підприємство.
Ідея будівництва власної біогазової установки малої потужності
Незважаючи на те, що на сьогодні ідея будівництва біогазової станції малими й середніми підприємствами в Україні практично відсутня, слід розуміти, що європейський орієнтир на нарощування потужностей з відновлюваних джерел та децентралізоване енергопостачання не забариться і у нас.
Будівництво біогазової установки особливо цікаво середнім або малим господарствам тваринництва, у зв’язку з наявною у них гарантованою сировинною базою у порівняно значних обсягах, а отже й отримання додаткового прибутку. Таке рішення є можливістю екологічного вирішення питання утилізації продуктів життєдіяльності тварин, виробництва власних енергоресурсів та відмови від закупівлі викопних енергоресурсів, продукування біодобрив для формування якісної кормової бази власної ферми, або ж з метою реалізації під органічне землеробство.
Впровадження біогазових технологій у структуру підприємств рослинництва привабливе завдяки можливості виробництва одразу трьох продуктів – електричної енергії, теплової енергії та біодобрив. При цьому, особливої уваги вимагає цінова політика на сировинне забезпечення. З метою отримання оптимального економічного ефекту від реалізації біогазової станції, підприємствам рослинництва найвигідніше кооперуватись із іншими господарствами аналогічного профілю, аніж закуповувати необхідні додаткові обсяги сировини для біогазового виробництва.
Передумови розробки концепту біогазової станції малої потужності
Ринок біогазових технологій Європейського Союзу, попри наявну динаміку та високий рівень розвитку, висуває відповідні вимоги щодо оцінки економічної привабливості проєкту біогазової станції будь-якої потужності. Статистичні дані Європейської біогазової асоціації свідчать про те, що до 80% проєктів біогазових станцій малої потужності відсівається ще на етапі їх попередньої фінансово-економічної оцінки. Біогазові технології – не виключення із правил: будь-який проєкт заточується під отримання економічного результату.
Вхідні параметри для розробки проєкту біогазової станції малої потужності схожі до умов для об’єктів високої потужності. При цьому, чим більше базових умов виконується, тим вища вірогідність доцільності розробки концепту такої біогазової станції:
- Ви – власник фермерського господарства, підприємства тваринництва, птахівництва, рослинництва, невеликого переробного підприємства тощо
- На підприємстві утворюються органічні відходи, гній, послід, рештки, які, можливо, накопичуються на підготовленій площадці або резервуарі
- Господарство має вільну площу під забудову біогазової станції та можливість вирощування енергетичних культур
- Наявна кооперація із сусідніми фермерськими господарствами та населенням території розташування господарства, як запорука можливої реалізації продуктів біогазового виробництва
- Відсутність або незначна кількість реалізованих біогазових станцій у регіоні, як запорука меншої конкуренції за сировинні ресурси та споживачів продукції біогазової станції
- План децентралізованого енергозабезпечення місцевої громади, як перевага
Планування та реалізація біогазової станції малої потужності
Говорячи про біогазові технології в Україні, практично завжди проводимо паралель із європейськими підходами та рішеннями, як флагманськими, проте питання малопотужних біогазових станцій це досі не стосується. На відміну від країн Європейського Союзу, в Україні відсутня диференціація стимулюючого «зеленого» тарифу в залежності від потужності генерування електричної потужності з біогазу. Маємо єдиний тариф для будь-якої потужності біогазового виробництва. Тому, якщо, до прикладу у Німеччині, найпоширенішою серед малих біогазових станцій є потужність у 75 кВт (завдяки найвищому стимулюючому тарифу) і такий об’єкт є економічно-привабливим, то в умовах України, окупність стартує від потужності у понад 1 МВт і вище.
Щодо особливостей планування та необхідних етапів на шляху впровадження біогазової станції малої потужності, то з наявного досвіду реалізації таких станцій в Україні (маємо декілька малопотужних біогазових установок в діапазоні потужностей від 300 до 500 кВт), зусилля зазвичай співставні із впровадженням станцій промислового типу. Те саме стосується і безпосередньої експлуатації реалізованого об’єкту. Обов’язковими є контроль виробничих процесів, якості сировинного забезпечення, моніторинг систем та устаткування, своєчасне технічне обслуговування тощо.
Таким чином, малопотужна біогазова станція не повинна помилково сприйматись, як мало витратна, це досі технологічно продумана система, що потребує відповідних підходів та виправданих витрат. Рішенню щодо будівництва біогазової установки має передувати попередня оцінка доцільності та економічної привабливості такого об’єкту у конкретному регіоні за наявних конкретних умов та особливостей підприємства.
Міні-біогазові станції для домогосподарств
У першій статті серії «Біогаз – енергетична незалежність України» ми говорили про передумови особливостей розвитку біогазових технологій у тій чи іншій країні світу. Так, біогазові технології країн Європейського Союзу підтримуються рамковими умовами Співтовариства, як наслідок – широке поширення їх у всіх галузях та секторах, як потужних, так і умовно малопотужних біогазових станцій (від 25 кВт до 1 МВт). Щодо країн Азії, Латинської Америки та Африки, то наявна політика спрямована на забезпечення населення енергоресурсами власного виробництва. Розвинені країні рухаються курсом великих генерацій енергоресурсів, тоді як країни, що розвиваються, обирають біогазові технології для забезпечення власних енергетичних потреб, тобто у динаміці знаходиться мала генерація (100-500 кВт) та міні-біогазові станції для домогосподарств (до 25 кВт).
Те, що ми практично не говоримо про біогазові технології для приватних домогосподарств не означає, що їх немає. На сьогодні в Україні налічується до 200 міні-біогазових станцій, реалізованих приватними домогосподарствами. Нашою компанією також пропонуються індивідуальні рішення міні-біогазових установок для домашнього використання, що дозволяють отримувати енергетичні ресурси з наявних органічних відходів домогосподарства. Продукти власного міні-біогазового виробництва можуть застосовуватись, в залежності від потреб, на опалення житлових та нежитлових приміщень, підігрів води, електропостачання або ж використовуватись для приготування їжі, адже біогазу міні-станції вистачає на проміжок часу від 4 годин безперервного горіння.
Міні-біогазові станції – це сучасне та доступне рішення для домогосподарств, що утримують свійських тварин та утримують городи, а також особливо актуальне для негазифікованих куточків нашої держави та в умовах перебоїв енергопостачання.
Сировина для міні-біогазових станцій
Міні-біогазова станція, як і біогазова установка промислового типу потребує відповідного сировинного забезпечення. Сировиною можуть бути будь-які відходи та рештки органічного походження, рослинного та тваринного походження.
Коли говоримо про міні-біогазові установки, розуміємо, що найбільшого застосування вони мають у заміських домогосподарствах, у сільській місцевості. І якщо у випадку утримання худоби, переважні обсяги відходів кухні просто згодовуються, то продукти життєдіяльності тварин, зазвичай накопичуються та зберігаються на непідготовлених площадках, що має цілий спектр негативних наслідків, як для людей, так і для навколишнього середовища. Тому, в першу чергу, сировиною для власної міні-станції є тваринницькі відходи: твердий або рідких гній великої рогатої худоби, свиней, сеча, пташиний послід, стічні води забою худоби, пожнивні рештки, солома, сіно, силос трав тощо.
У кожному окремому випадку розглядаються усі можливі та альтернативні види сировини, досяжні для забезпечення експлуатації міні-біогазової станції. Відштовхуючись від наявних сировинних обсягів, розраховується і очікувана продуктивність установки.
Складові міні-біогазової станції
Експлуатація міні-біогазової станції потребує практично тих самих технологічних рішень та технічного устаткування, що і станції промислового типу, відрізняються тільки виробничі параметри та реалізація подальшого використання виробленого біогазу. Для зручності розділимо виробничі процеси міні-біогазової станції на два етапи: перший – власне біогазове виробництво, другий – використання біогазу.
Біогазове виробництво забезпечується переліком технічного устаткування, зокрема наявні приймальна ємність, основний та вторинний ферментери відповідного робочого об’єму, система накопичення біогазу. Ферментери опалюються, і в залежності від особливостей та вимог сировини можуть містити різні типи перемішуючих пристроїв. В результаті роботи біогазової станції утворюються біодобрива, тому обов’язковою складовою об’єкту є резервуар-сховище для біодобрив.
Біогаз, що виробляється у міні-біогазовій станції, може використовуватись для освітлення (електрична енергія), для опалення приміщень та підігріву води (теплова енергія), для приготування їжі (газоподібне паливо). При цьому, міні-біогазові станції не оснащуються когенераційними модулями, що відрізняє їх від біогазових станцій промислового типу і пояснюється недоцільністю застосування даного рішення для незначних потужностей виробництва.
Сукупність факторів ефективної експлуатації власної міні-біогазової станції
Максимально успішна робота міні-біогазової станції залежить від того, наскільки ефективним та сталим буде застосування усіх продуктів даного виробництва. В першу чергу, звичайно, маємо на увазі максимально повноцінне використання отримуваних енергетичних продуктів біогазового виробництва: біогазу, електричної та теплової енергії, дегістату. У даному контексті не зайвою виглядає ідея спільної експлуатації біогазової станції. У випадку кооперації із сусіднім домогосподарством є всі шанси нарощування потужності виробництва біогазу і його подальшого застосування, відповідно. Іншим привабливим варіантом є домовленість щодо довготривалого постачання тої чи іншої сировини в обмін на один із продуктів біогазового виробництва. До прикладу, в обмін на гній ВРХ можливо повертати відповідний об’єм дегістату, переробленого, знезараженого біодобрива, внесення якого гарантовано підвищить врожайність культур та покращить якість ґрунту.
Вартість і період окупності міні-біогазової станції
Вартість міні-біогазових станцій стартує від 3 тис. доларів і у значній мірі залежить від обсягів сировинного забезпечення, продуктивності та подальшого застосування біогазу. Щодо строків повернення інвестицій, то спиратись слід в першу чергу на розрахунок економії на придбання природних ресурсів, обсягу їх заміщення відновлюваними енергетичними джерелами з відходів домогосподарства, та можливості застосування біодобрив після біогазового виробництва.
Міні-біогазові станції – актуальне рішення для домогосподарств, що може бути максимально ефективно інтегроване у систему енергозабезпечення, особливо в умовах політики децентралізації.