VIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2016

На современном этапе накопление промышленных и сельскохозяйственных отходов и трудности с их утилизацией, снижение плодородия почв, ежегодный рост тарифов на газ и электроэнергию, истощение легкодоступных запасов традиционных источников энергии являются предпосылками к поиску альтернативных путей решения представленных проблем.

Биогазовые установки представляют собой комплексное решение утилизации органических отходов для получения тепло- и электроэнергии, удобрений и чистой воды, а также сокращения выбросов парниковых газов в атмосферу.

Биогазовые установки используют для получения биогаза. В российских условиях главное преимущество биогаза, по сравнению с прочими видами возобновляемых источников энергии и традиционными энергоносителями - доступность сырья, полное отсутствие топливных затрат. В 95% случаев отходы достаются предпринимателю безвозмездно.

Биогаз является смесью газов метана, двуокиси углерода, а так же содержит в небольшом количестве сероводород, азот, кислород. Калорийность биогаза зависит от содержания метана в нем. Содержание метана в биогазе 70 - 80 %, в зависимости от вида органического сырья.

Средняя теплотворная способность биогаза составляет примерно 28 МДж/м³. Для сравнения, теплота сгорания газа согласно ГОСТ 5542-2014 составляет 31,80 МДж/м³ (при Т=20^о С и Т=101,325 кПа).

На рис. 1 представлена схема производства биогаза в животноводческом хозяйстве. Сырье (навоз или помет птиц) подается в емкость сбора жидкого сырья. Откуда поступает в реактор. Реактор представляет собой герметичный сосуд, который крепится в двойном корпусе, подогревается до температуры = 20-55^о С, создается давление р_среды=1 – 1,2 атм. В условиях полной анаэробности и отсутствия света происходит разложение органических веществ с последующим выходом биогаза. Биогаз скапливается в хранилище (газгольдере), далее проходит систему очистки и подается к потребителям (котел или электрогенератор). Отработанная масса удаляется из реактора в сборник для получения органических удобрений.

Рис. 1 Схема производства биогаза в животноводческом хозяйстве

Из тонны навоза КРС получается 30-50 м³ биогаза с содержанием метана 60 %. Фактически одна корова способна обеспечить получение 2,5 м³ газа в сутки. В среднем из 1 м³ биогаза можно получить 1,5 - 2,5 кВтч электроэнергии, 2,8 - 4,1 кВтч тепловой энергии, 4,0 - 4,5 кг сухого вещества биоудобрений (гумус), 4 - 20 л. воды. Специалисты замечают, что полученный биогумус – это экологически чистое удобрение, лишенное нитритов, семян сорняков, болезнетворной микрофлоры, специфических запахов. Расход этих удобрений составляет 1-5 т вместо 60 т необработанного навоза для обработки 1 га земли. Испытания показывают увеличение урожайности в 2 и более раза.

Стоимость строительства биогазовой станции зависит от ее мощности, вида перерабатываемого сырья, а так же от варианта исполнения. Срок окупаемости биогазовой установки составляет от 6 до 8 лет, а если учесть стоимость получаемых удобрений, то срок окупаемости сократится до 3-5 лет. Чем больше биогазовая установка, тем выше ее рентабельность и короче сроки окупаемости.

По наличию отходов экономически обоснованные биогазовые проекты возможно реализовать на следующих объектах:

• свинокомплексах с содержанием от 70 тыс. животных;

• птицефабриках с поголовьем от 1 млн.;

• в хозяйствах с содержанием крупного рогатого скота не менее 8 тыс. голов;

• мясоперерабатывающих предприятиях с отходами бойни от 80 т в сутки;

• спиртовых заводах с отходами от 130 т в сутки;

• сахарных заводах с отходами от 220 т в сутки;

• пивоваренных заводах с отходами от 150 т в сутки;

• городских водоканалах, обслуживающих население от 300 тыс. человек, с отходами от 150 т осадков сточных вод в сутки;

• в хозяйствах с зерноотходами в объеме от 30 т в сутки.

Существует проблема финансирования таких проектов – ни фермер, ни сельскохозяйственный кооператив не в состоянии предоставить обеспечение по столь масштабным кредитам. В настоящее время такие крупные проекты могли бы осуществиться только при соответствующей государственной или региональной поддержке. Внимание к экологической составляющей биогазовых проектов должно стать основой господдержки в нашей стране.

Преимущества использования биогазовых установок:

• утилизация отходов;

• выработка биогаза для получения электроэнергии и теплоснабжения;

• производство удобрений;

• энергообеспечение собственных нужд биокомплекса и инфраструктуры фермы;

• снижение энергоемкости бизнеса;

• уменьшение интенсивности запахов.

Таким образом, внедрение биогазовых установок является перспективным направлением развития биоэнергетики на современном этапе.

Список используемой литературы

1. Амерханов Р.А. Теплоэнергетические установки и системы сельского хозяйства [Текст] /Р.А. Амерханов, А.С. Бессараб, С.П. Драганов, Г.Г. Шишко. – М.: Колос-Пресс, 2002,- 424 с.

2. ГОСТ 5542-2014 Газы горючие природные промышленного и коммунально-бытового назначения. Технические условия

3. Егоров И. Приемущества и недостатки биогазовой энергетики// электронный журнал «АгроРынок». 2013№6 - http://www.agrorinok.ru

4. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии: учебное пособие/ под ред. В.В. Денисова. – Ростов н/Д: Феникс, 2015.- 382 с.

5. Осадчий Г.Б. Биогазовые установки и их модернизация// журнал «Энергия: экономика, техника, экология». 2015. № 3. - 57-68с.

6. Сибикин Ю.Д. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии: учеб. Пособие/Ю.Д. Сибикин, М.Ю. Сибикин. – М.: КНОРУС, 2012. – 240 с.

7. Справочник экономиста-аграрника [таблицы] / Т.М. Василькова [и др.] - М.: «КолосС», 2005, - 444 с.

8. Электронное приложение к учебнику. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии: учебное пособие/ под ред. В.В. Денисова. – Ростов н/Д: Феникс, 2015.- 382 с.

Код для цитирования: Скопировать