БИОЭНЕРГЕТИКА:. мировой опыт и прогноз развития

Техническая характеристика биогазовых установок ООО «СпецЭнергоСнаб»

В 1992 г. АО «Стройтехника — Тульский завод» освоило про­изводство опытных партий ИБГУ-1, в 1993 г. опытную партию выпустил машиностроительный завод в г. Юрте Кемеровской об­ласти.

В состав комплекта ИБГУ-1 входят био реактор-метантенк вер­тикального типа рабочей вместимостью 2 м3, газгольдер «мокро­го» типа вместимостью 3 м3, загрузочный механизм (ручная таль), лестница-эстакада, приемник для жидких удобрений на 1 м3, ковш-тележка на 50 кг.

Установка ИБГУ-1 работает в полупериодическом режиме с ежесуточной загрузкой 200 кг органических отходов влажностью 85%. Температура ферментации 52-55°С. Температурный режим поддерживается с помощью ТЭНов, вмонтированных в водяную рубашку, окружающую биореактор. Суточное потребление энер­гии не более 15 кВт-ч при размещении биореактора в помещении. ИБГУ-1 производите сутки до 10-12 м3биогаза, содержащего 60% метана и 40% углекислого газа. Выигрыш в энергии, произведен­ной в виде биогаза (230-276 тыс. кДж) против затраченной (59 тыс. кДж), составляет 4-5 раз. Годовой выход биогаза 3600 м3, что эквивалентно 2,3-2,5 т мазута. Установка может работать в любых климатических зонах России и устанавливаться на крес­тьянском подворье, имеющем электроснабжение.

За десять лет произведено и реализовано 86 комплектов ИБГУ-1: из них 79 — в России, 4 — в Казахстане, 3 — в Белорус­сии. С 1997 г. по документации ЗАО «Центр «ЭкоРос» освоено производство таких установок на совместном китайско-российс­ком предприятии в г. Ухань.

Опыт, накопленный при эксплуатации ИБГУ-1, и требования развивающегося рынка подобных систем позволили перейти к разработке и созданию полностью автономных биогазовых уста­новок, не зависящих от централизованного электроснабжения.

Расчеты показали, что биогазовые установки, работающие в автономном режиме при температуре ферментации 52-55°С, спо­собны перерабатывать не менее 500 кг отходов КРС влажностью 85%.

АО «Центр «ЭкоРос» в 1994 г. при животноводческом комп­лексе КРС «Поярково», АО «Агрофирма «Искра» Солнечногор­ского района Московской области ввели в эксплуатацию автоном­ный биогазоэнергетический блок-модуль БИОЭН-1 по перера­ботке отходов 20-25 голов КРС. Он комплектуется (рис. 5.15) из четырех биореакторов-метантенков общей вместимостью 8,8 м3, четырех газгольдеров «мокрого» типа — 12 м3, которые будут за­менены двумя газгольдерами по 6 м3 каждый, био газ оэлектро ге­нератора мощностью 4 кВт (на базе серийно выпускаемого бен­зоэлектрогенератора АБ-4Т/400-М2 Вяземского электромехани­ческого завода Смоленской области, документация АО «Агроди­зель», Москва), отопительного газового водогрейного агрегата АОГВ-23,2-1 тепловой мощностью 23 кВт, серийно выпускаемо­го Жуковским машиностроительным заводом (г. Жуковский Московской обл.), инфракрасной газовой беспламенной горелки тепловой мощностью 5 кВт с КПД 95%, бытовой газовой четы- рехкомфорочной плиты.

В сутки перерабатывается до 1 т отходов КРС влажностью 85%; выход биогаза — 40 м3, количество вырабатываемой электроэнер­гии — 80 кВт-ч переменного тока напряжением 220-380 В, часто­той 50 Гц, тепловой энергии — 230 кВт-ч/руб. (этого достаточно для отопления 120-140 м2 жилой площади), жидких экологичес­ки чистых органических удобрений — до 1 т.

Рис. 5-15■ Технологическая схема автономного биоэнергетического
блок-модуля БИОЭН-1: 1 - ферма; 2 - линия подачи жидкой фракции
удобрений (после разделения); 3 - линия подачи сырья в биореактор;

4 - биореакторы; 5 - центрифуга; 6 - транспортер твердой фракции
удобрений; 7 - газгольдер; 8 - линия подачи биогаза; 9~ газовая плита;

10 - отопительный аппарат; 11 - рекуператор тепла
выхлопных газов; 12 - био газоэлектро генератор; 13 - отопление
помещений; 14 - емкость для хранения и подготовки сырья;

15- насосы; 16 - линия подачи горячей воды в рубашки
биореакторов; 17-линия вывода охлажденной воды из биореакторов;

18-емкость для хранения жидких удобрений; 19 - линия выгрузки
жидких удобрений

Затраты на поддержание оптимальной температуры фермен­тации 52-55°С — не более 30% вырабатываемого биогаза в зимнее время. Выход товарного биогаза 70%.

Окупаемость блок-модуля БИОЭН-1 по рыночной стоимос­ти годового производства удобрений не более 0,5 года.

На семью из пяти-шести человек для бытовых нужд (приго­товление пищи, горячей воды и кормов для животных) в сутки требуется не более 4-5 м3 биогаза. Потребность в электроэнергии при наличии двух холодильников, двух телевизоров, десяти ламп накаливания по 100 Вт и других электробытовых приборов пе­риодического использования в зимнее время составляет 8, в лет­нее — 4 кВт-ч в сутки. Для механической трехразовой дойки 25 коров в сутки расходуется 8 кВт-ч электрической энергии.

Блок-модуль БИОЭН-1 можно собирать в батареи из двух, трех и четырех комплектов для обработки отходов от 50, 75 и 100 го­лов КРС. Такие системы могут работать в любой климатической зоне России, в районах, не имеющих централизованного энерго­снабжения.

Особенности ИБГУ-1 и БИОЭН-1 состоят в том, что они пред­назначены для серийного производства в полной заводской го­товности. Монтаж ИБГУ-1 занимает не более двух-трех дней, БИОЭН-1 — семь-десять. Выход на рабочий режим обеих сис­тем — не более трех-пяти суток. Процесс непрерывный, легко пре­кращается и возобновляется.

На агрокомплексе «Ковдорский» (Мурманская обл.) в тесном сотрудничестве с Кандалакшской фирмой «Прагапластик» введена в строй первая на Северо-Западе России биогазовая установка, со­зданная специалистами агрокомплекса по результатам изучения информационных материалов из отечественных журналов и Интер­нета. Переход на автономное отопление с использованием получен­ного биогаза обеспечил агрокомплексу, по результатам зимовки 2003/2004 г., экономию 3,8 млн руб. В 2005 г. были получены еще более высокие результаты: сэкономлено уже 6 млн руб.

НВФ «Центр Альтернативной Энергетики» (Краснодарский край) занимается производством оборудования для альтернатив­ной энергетики. Уже изготовлено десять малых биогазовых уста­новок с биореакторами вместимостью 6, 10, 20-25 м3. Возможно также изготовление по заказу биогазовых установок с биореак­торами вместимостью 60,100 и 250 м3.

В Якутии с января 1999 г. в с. Павловск на частном подворье работает биоэнергетическая установка, сконструированная М. Уаровым. Анализ ее работы в Мегино-Кангаласском улусе (вы­работка газа для обогрева жилого помещения и приготовления пищи — три месяца эксплуатации в зимнее время), показал, что прямой экономический эффект, не считая дополнительного, со­ставляет около 100 тыс. руб. на одну установку (без стоимости попутно произведенного удобрения на сумму 135 тыс. руб.).

ОАО «ВНИИКОМЖ» разработан типоразмерный ряд биога­зовых установок для переработки различных объемов навозной массы (табл. 5.14.), работающих по одной технологической схеме

147

(рис. 5.16.). Установки работают в автоматическом режиме, снаб­жены системами управления и контроля. Все технологическое обо­рудование (насосы, средства контроля и автоматики и т. п.) разме­щено в блок-контейнере. Продолжительность процесса сбражива­ния — шесть суток. Установки просты в обслуживании, имеют вы­сокие надежность и качество переработки исходного сырья.

Такие установки успешно работают в Московской, Челябинс­кой и других областях России, а также в ряде стран СНГ.

ВИЭСХ разработал биогазовые установки типа БГУ, исполь­зующие отходы животноводства (табл. 5.15, рис. 5.17). Эксплуа­тационная проверка трех установок БГУ-2,0 осуществлялась в г. Кзыл-Орде, БГУ-25 — в подсобных хозяйствах пивзавода в г. Калининске (Саратовская обл.), БГУ-50 — на заводе тех­нологического оборудования в г. Кургане и подсобном хозяйстве Крымводоканала, БГУ-150 — в г. Ирбите (Свердловская обл.), БГУ-500 — в колхозе «Большевик» (г. Нижнегорск, Крым) и по­селке Пышма (Свердловская обл.).

Невысокая стоимость малых биогазовых установок (БГУ) по­зволяет использовать их в домашнем хозяйстве, частных домо­владениях, фермерских, личных подсобных хозяйствах, на малых фермах, в птичниках и тепличных комплексах.

148

5.14. Техническая характеристика биогазовых установок конструкции АО «ВНИИКОМЖ» Вмести­мость ме - тантенка, м3 Размеры, м Производительность диаметр высота по исход­ному суб­страту в сутки, м3 по биога­зу в су­тки, м3 в пересчете на электро­энергию, кВт'ч Использование био­газа Потребитель 0,2 0,6 1,3 0,02 0,02 1,4 На бытовые нужды Частный сектор 0,5 0,9 1,2 0,05 0,05 3,2 1 1,1 1,4 0,1 1 6,4 2 1,4 1,7 0,2 2 12,8 5 1,8 3,5 0,5 5 32 На производство, Небольшие фер- электроэнергии . мы и тепла 10 2,3 4,2 1 10 64 25 3,4 4,8 5 75 480 50 4,8 5,8 10 150 960 То же Средние фермы 125 5,4 7,6 25 375 2400 300 7,3 9,6 60 900 5760

На базе трех типов оборудования — БГУ, газовый котел, сол­нечный коллектор — можно создать автономный энергетический комплекс, который круглогодично позволит получать электричес­кую и тепловую энергию, горячую воду, биологически активные, экологически чистые удобрения и биогаз, высококачественное топливо для автотранспорта. При этом он не будет зависеть от общих энергосетей и застрахован от внезапных отключений элек­тричества.

Всероссийский НИИ электрификации сельского хозяйства внедрил на ряде сельскохозяйственных объектов биогазовые ус­тановки для животноводческих ферм на 25-1000 условных голов.

Сибирский институт прикладных исследований (ООО «СИП-

РИС», г. Омск) проектирует биогазовые и биоэнергетические установки (БГУ и БЭУ). По разработанной институтом докумен­тации изготовлены и запущены в эксплуатацию установки БГУ-5, БЭУ-10 и БЭУ-20 и выполнен проект экспериментальной биогазовой установки для переработки навоза и отходов мясного производства производительностью 100 м3 биогаза в сутки.

Введены в эксплуатацию биогазовые установки в учхозе «Ом­ский», в фермерских хозяйствах «Сибирь» и «Опыт» (Омская обл.), ведется строительство биогазовой установки в ЗАО «Пти­цефабрика Иртышская».

Ситуация в этом сегменте рынка может оживиться в ближай­шее время в связи с появившейся возможностью для фермерских и личных подсобных хозяйств использовать льготные кредиты в рамках приоритетного национального проекта «Развитие АПК». Личные подсобные хозяйства могут получить льготный кредит до 300 тыс. руб., а фермерские хозяйства — до 3 млн руб. Для фер­мерских хозяйств кредиты могут выдаваться сроком на три и пять лет в зависимости от вида оборудования.

Другим важным сегментом рынка биогазовых установок мо­жет стать широкое использование их в крупных сельскохозяй­ственных предприятиях, причем не как альтернативные источ­ники энергии, а, в первую очередь, как эффективный способ ути­лизации жидкого навоза и получения дешевых удобрений для собственного производства и/или для продажи на рынке. Такой подход руководителей сельскохозяйственных предприятий к ис­пользованию биогазовых установок объясняется спецификой российских условий, обусловленных ценовым соотношением и организационно-техническими возможностями в практическом использовании природного и биологического газа.

Возможности сельскохозяйственных предприятий в приобре­тении биогазовых установок промышленного производства огра­ничены, как правило, недостатком финансовых средств. Выделен­ные в рамках приоритетного национального проекта «Развитие АПК» кредитные ресурсы могут быть предоставлены и на закуп­ку (в том числе на условиях лизинга) биогазовых установок для животноводческих комплексов.