Серия статей “Биогаз – енергетическая независимость Украины” СЕО АгроБиогаз к.т.н. Ольга Сидорчук изданию AgroExpert.
Журнал AgroExpert
Мини-биогазовые установки для частных домохозяйств
Ольга Сидорчук, канд. техн. наук, генеральный директор AgroBiogas
Биогазовые технологии в Украине ассоциируются с большим бизнесом и это, прежде всего, объясняется наличием механизмов стимулирования со стороны государства, что делает именно мощные биогазовые станции привлекательным решением с экономической точки зрения. На самом деле, в мире имеются и широко внедряются биогазовые станции малой мощности для средних и малых предприятий, а также так называемые — мини-биогазовые установки для частных домохозяйств. Что они представляют собой, чем они интересны фермерским хозяйствам и жителям сельской местности, как их эксплуатировать и что для этого нужно — раскроем в материале данной статьи.
Ситуация в ЕС
Маломощные биогазовые станции рассматриваются в качестве одного из важных факторов развития сектора биогазового производства в большинстве развитых стран Европейского Союза, в частности в Германии, Австрийской Республике, Швейцарии, Дании и др. Прежде всего, это связано с политикой содействия расширению децентрализованной и сельской биоэнергетики и соответствующими средствами стимулирования и поддержки средних и малых фермерских хозяйств и предприятий, осуществляющих утилизацию органических отходов, в зависимости от их объемов.
Разные страны ЕС разделяют маломощные биогазовые станции по классам мощности, каждый из которых, в свою очередь, имеет соответствующий стимулирующий тариф, причем чем меньше мощность объекта, тем выше тариф. Безусловно, вопрос возврата капитальных инвестиций является многофакторным и требует тщательных просчетов в каждом отдельном случае, но прежде всего понятно главное: биогазовое производство мощностью 50 кВт, 75 кВт или 150 кВт имеет все шансы на окупаемость, а его строительство, соответственно, может заинтересовать и малое, и среднее предприятие.
Идея строительства собственной биогазовой установки малой мощности
Несмотря на то, что сегодня идея строительства биогазовой станции малыми и средними предприятиями в Украине практически отсутствует, следует понимать, что европейский ориентир на наращивание мощностей из возобновляемых источников и децентрализованное энергоснабжение настигнет и нас.
Строительство биогазовой установки особенно интересно средним или малым хозяйствам животноводства, в связи с имеющейся у них гарантированной сырьевой базой сравнительно значительных объемов, а следовательно и получения дополнительной прибыли. Такое решение является возможностью экологического решения вопроса утилизации продуктов жизнедеятельности животных, производства собственных энергоресурсов и отказа от закупки ископаемых энергоресурсов, продуцирование биоудобрений для формирования качественной кормовой базы собственной фермы, или же с целью реализации под органическое земледелие.
Внедрение биогазовых технологий в структуру предприятий растениеводства привлекательно благодаря возможности производства сразу трех продуктов — электрической энергии, тепловой энергии и биоудобрений. При этом, особого внимания требует ценовая политика сырьевого обеспечения. С целью получения оптимального экономического эффекта от реализации биогазовой станции, предприятиям растениеводства выгоднее кооперироваться с другими хозяйствами аналогичного профиля, чем закупать необходимые дополнительные объемы сырья для биогазового производства.
Предпосылки разработки концепции биогазовой станции малой мощности
Рынок биогазовых технологий Европейского Союза, несмотря на имеющуюся динамику и высокий уровень развития, выдвигает соответствующие требования по оценке экономической привлекательности проекта биогазовой станции любой мощности. Статистические данные Европейской биогазовой ассоциации свидетельствуют о том, что до 80% проектов биогазовых станций малой мощности отсеивается еще на этапе их предварительной финансово-экономической оценки. Биогазовые технологии — не исключение из правил: любой проект затачивается под получение экономического результата.
Входные параметры для разработки проекта биогазовой станции малой мощности похожи по условиях для объектов высокой мощности. При этом, чем больше базовых условий выполняется, тем выше вероятность целесообразности разработки концепта такой биогазовой станции:
- Вы — владелец фермерского хозяйства, предприятия животноводства, растениеводства, небольшого перерабатывающего предприятия и т.д.
- На предприятии образуются органические отходы, навоз, помет, остатки, которые, возможно, накапливаются на подготовленной площадке или резервуаре
- Хозяйство имеет свободную площадь под застройку биогазовой станции и возможность выращивания энергетических культур
- Имеется кооперация с соседними фермерскими хозяйствами и населением территории расположения хозяйства, как залог возможной реализации продуктов биогазового производства
- Отсутствие или незначительное количество реализованных биогазовых станций в регионе, как залог меньшей конкуренции за сырьевые ресурсы и потребителей продукции биогазовой станции
- План децентрализованного энергообеспечения местной общины, как преимущество
Планирование и реализация биогазовой станции малой мощности
Говоря о биогазовых технологиях в Украине, практически всегда проводим параллель с европейскими подходами и решениями, как флагманскими, однако вопроса маломощных биогазовых станций это до сих пор не касается. В отличие от стран Европейского Союза, в Украине отсутствует дифференциация стимулирующего «зеленого» тарифа в зависимости от мощности генерирования электрической мощности из биогаза. Есть единый тариф для любой мощности биогазового производства. Поэтому, если, к примеру в Германии, самой распространенной среди малых биогазовых станций является мощность в 75 кВт (благодаря самому высокому стимулирующему тарифу) и такой объект является экономически привлекательным, то в условиях Украины, окупаемость стартует от мощности более 1 МВт и выше.
Что касается особенностей планирования и необходимых этапах на пути внедрения биогазовой станции малой мощности, то из имеющегося опыта реализации таких станций в Украине (есть несколько маломощных биогазовых установок в диапазоне от 300 до 500 кВт), усилия обычно сопоставимы с внедрением станций промышленного типа. То же касается и непосредственной эксплуатации реализованного объекта. Обязательными являются контроль производственных процессов, качества сырьевого обеспечения, мониторинг систем и оборудования, своевременное техническое обслуживание и тому подобное.
Таким образом, маломощная биогазовая станция не должна ошибочно восприниматься, как мало затратная, это все та же технологически продуманная система, требующая соответствующих подходов и оправданных расходов. Решению о строительстве биогазовой установки должна предшествовать предварительная оценка целесообразности и экономической привлекательности такого объекта в конкретном регионе при имеющихся конкретных условиях и особенностях предприятия.
Мини-биогазовые станции для домохозяйств
В первой статье серии «Биогаз — энергетическая независимость Украины» мы говорили о предпосылках и особенностях развития биогазовых технологий в той или иной стране мира. Так, биогазовые технологии стран Европейского Союза поддерживаются рамочными условиями Сообщества, как следствие — широкое распространение их во всех отраслях и секторах, как мощных, так и условно маломощных биогазовых станций (от 25 кВт до 1 МВт). Что касается стран Азии, Латинской Америки и Африки, то налицо политика, направленная на обеспечение населения энергоресурсами собственного производства. Развитые страны движутся курсом крупных генераций энергоресурсов, тогда как развивающиеся страны, выбирают биогазовые технологии для обеспечения собственных энергетических потребностей, то есть интересна генерация на уровне 100-500 кВт и мини-биогазовые станции для домохозяйств (до 25 кВт).
То, что мы практически не говорим о биогазовых технологиях для частных домохозяйств, не значит, что их нет. На сегодня в Украине насчитывается до 200 мини-биогазовых станций, реализуемых частными домохозяйствами. Нашей компанией также предлагаются индивидуальные решения мини-биогазовых установок для домашнего использования, позволяющие получать энергетические ресурсы из имеющихся органических отходов домохозяйств. Продукты собственного мини-биогазового производства могут применяться, в зависимости от потребностей, на отопление жилых и нежилых помещений, подогрев воды, электроснабжения или использоваться для приготовления пищи, ведь биогаза мини-станции хватает на период от 4 часов непрерывного горения.
Мини-биогазовые станции — это современное и доступное решение для домохозяйств, которые содержат домашних животных и огороды, а также особенно актуален для не газифицированных уголков нашего государства и в условиях перебоев энергоснабжения.
Сырье для мини-биогазовых станций
Мини-биогазовая станция, как и биогазовая установка промышленного типа требует соответствующего сырьевого обеспечения. Сырьем могут быть любые отходы и остатки органического происхождения, как растительного, так и животного.
Когда мы говорим о мини-биогазовых установках, понимаем, что наибольшее применение они имеют в загородных домохозяйствах, в сельской местности. И если в случае содержания скота, преобладающие объемы отходов кухни просто скармливаются, то продукты жизнедеятельности животных, обычно накапливаются и хранятся на неподготовленных площадках, что имеет целый спектр негативных последствий, как для людей, так и для окружающей среды. Поэтому, в первую очередь, сырьем для собственной мини-станции являются животноводческие отходы: твердый или жидких навоз крупного рогатого скота, свиней, моча, птичий помет, сточные воды забоя скота, пожнивные остатки, солома, сено, силос трав и тому подобное.
В каждом отдельном случае рассматриваются все возможные и альтернативные виды сырья, доступные для обеспечения эксплуатации мини-биогазовой станции. Отталкиваясь от имеющихся сырьевых объемов, рассчитывается и ожидаемая производительность установки.
Составляющие мини-биогазовой станции
Эксплуатация мини-биогазовой станции требует практически тех же технологических решений и технического оборудования, как и станции промышленного типа, отличаются только производственные параметры и реализация дальнейшего использования производимого биогаза. Для удобства разделим производственные процессы мини-биогазовой станции на два этапа: первый — собственно биогазовое производство, второй — использование биогаза.
Биогазовое производство обеспечивается перечнем технического оборудования, в частности имеются приемная емкость, основной и вторичный ферментеры соответствующего рабочего объема, система накопления биогаза. Ферментеры отапливаются, и в зависимости от особенностей и требований сырья могут содержать различные типы перемешивающих устройств. В результате работы биогазовой станции образуются биоудобрения, поэтому обязательной составляющей объекта является резервуар-хранилище для биоудобрений.
Биогаз, производимый мини-биогазовой станцией, может использоваться для освещения (электрическая энергия), для отопления помещений и подогрева воды (тепловой энергии), для приготовления пищи (газообразное топливо). При этом, мини-биогазовые станции не оснащаются когенерационными модулями, что отличает их от биогазовых станций промышленного типа и объясняется нецелесообразностью применения данного решения для небольших мощностей производства.
Совокупность факторов эффективной эксплуатации собственной мини-биогазовой станции
Максимально успешная работа мини-биогазовой станции зависит от того, насколько эффективным и устойчивым будет применение всех продуктов данного производства. В первую очередь, конечно, имеем в виду максимально полноценное использование получаемых энергетических продуктов биогазового производства: биогаза, электрической и тепловой энергии, дегистата. В данном контексте не лишней выглядит идея совместной эксплуатации биогазовой станции. В случае кооперации с соседним домохозяйством есть все шансы наращивание мощности производства биогаза и его дальнейшего применения, соответственно. Другим привлекательным вариантом является договоренность относительно долгосрочной поставки того или иного сырья в обмен на один из продуктов биогазового производства. К примеру, в обмен на навоз КРС возможно возвращать соответствующий объем дегистата, переработанного, обеззараживаемого биоудобрения, внесение которого гарантированно повысит урожайность культур и улучшит качество почвы.
Стоимость и период окупаемости мини-биогазовой станции
Стоимость мини-биогазовых станций стартует от 3 тыс. долларов и в значительной степени зависит от объемов сырьевого обеспечения, производительности и дальнейшего применения биогаза. Говоря о сроках возврата инвестиций, то опираться следует в первую очередь на расчет экономии на приобретение природных ресурсов, объема их замещение возобновляемыми энергетическими источниками из отходов домохозяйства, и возможности применения биоудобрений после биогазового производства.
Мини-биогазовые станции — актуальное решение для домохозяйств, может быть максимально эффективно интегрированно в систему энергообеспечения, особенно в условиях политики децентрализации.