Історія розвитку біогазових установок та їх використання в Україні
З появою людини, біля 3-х мільйонів років поспіль, цей період характеризувався самозагоряням виділеної біоенергії і відкритим горінням з низьким ККД.
На протязі ХІХ століття в Україні періодично виконувались певні розробки з джерел енергії, альтернативних традиційним. Основний напрямок – використання поновлюваних природних джерел і відходів. Серед них найбільше розповсюдження отримали такі, що переробляють відходи деревини на паливний газ, в складі якого є чадний газ, водень та ін. В металургійній промисловості, пізніше – у хімічній та для енергетичних цілей використовувались газогенератори. З 1930- х – до кінця 1940- х років газогенератори достатньо широко використовувались в автомобільному транспорті. У 1990- х роках газогенератори знову почали вважати перспективними джерелами енергії. Загальні річні обсяги відновлення ресурсів біомаси в Україні складають 115 млн. т. В Україні тільки на великих свинарних та пташиних фермах створюється близько 3 млн тон органічних відходів, переробка яких може дати близько 1 млн тон палива.
Фермер, за допомогою однієї біогазової установки може забезпечити себе протягом року теплом і гарячою водою, використовуючи біовідходи від 30-50 корів або 10000 голів птиці.
Експерти вважають, що перспективним з екологічної точки зору є виробництво і застосування спиртів, біодизельного пального, метану та іншого палива з рослинної сировини, органічних відходів: промислового тваринництва, комунального господарства міст, населених пунктів, – як замінник традиційного органічного палива.
Нині широко пропонуються «на усі смаки» нетрадиційні джерела енергіі – біогазові установки. Велика кількість біоустановок використовується в Індії, Непалі, Південній Америці. У країнах Західної Європи існує понад 600 таких установок для зброджування відходів, призначених для поліпшення екологічної ситуації. Адже це має велике значення одночасне отримання і якісного добрива, і біогазу.
Добрива, які отримають у біотехнології, використовуються у тепличному господарстві. Уряди деяких країн та Європарламент прийняли рішення про часткову компенсацію витрат на будівництво біогазових установок. За даними англійських фахівців, одна тонна переробленого пташиного посліду дає економічний прибуток від використання кормових добавок на сто фунтів стерлінгів.
Товариство Huo Long Biogas Ltd (Гонконг), що спеціалізується на повному спектрі послуг з проектування, будівництва, постачання устаткування і запуску біогазових установок, як малого спектру потужності, так і установок великої потужності і промислових енергопарків. У своїх розробках воно спирається на багатовіковий досвід Китаю у будівництві і експлуатації біогазових станцій, які мають сучасне устаткування та надійних постачальників з Китаю. Сьогодні, фактично, Китай є родоначальником і лідером біогазових технологій, як в Азіатському, так і в інших регіонах. Тисячі біогазових установок малої потужності, а також промислові установки успішно працюють в КНР і інших країнах десятиліттями. Сучасний Китай - це супертехнологічна держава, що лідирує у світі по темпам розвитку економіки і промисловості. Устаткування, вироблене в Китаї, досягло відмітки якісних показників Європи і сертифіковано за стандартами Євросоюзу та інших Європейських країн.
Біогазові установки Huo Long Biogas Ltd - це комплекси з переробки будь-яких органічних відходів тваринництва, харчової промисловості, а також поновлюваних джерел енергії в газ, електричну, теплову енергію та органічні добрива. Основою біогазової установки є метанове бродіння органічних речовин, або як його ще називають анаеробне зброджування (без доступу кисню). У процесі життєдіяльності анаеробних організмів в біореакторах (ферментаторах) виділяється біогаз. Біогаз - це газ, що складається з 60-70% метану (CH4), 30-35% вуглекислого газу (CO2), невеликої кількості сірководню (H2S), азоту (N2) і водню (H2). Біогаз є універсальне паливо, яке можна спалювати в котлах або використовувати як паливо в когенераційних установках для виробництва електроенергії і тепла. Крім виробництва енергоносіїв, біогазовий комплекс є незамінною системою очищення і переробки відходів.
Товариство Zorg Biogas з 2007 р. успішно здійснює повний комплекс робіт по проектуванню, будівництву біогазових станцій, постачанню біогазового устаткування і його наладці. У послужному списку налічується більше 40 біогазових проектів потужністю від 100 кВт до 20 МВт в 12 –ти країнах світу. Zorg Biogas AG є акціонером BKN Biostrom AG.
Біогазові установки виробляють біогаз або електроенергію з відходів сільського господарства, харчової промисловості та спеціально вирощених енергетичних культур. Це єдині очисні споруди виробляють, а не споживають енергію. Біогаз, близький за своїми характеристиками до природного газу, утворюється в процесі керованого анаеробного розкладання органіки бактеріями. Біогазові установки виробляють біогаз шляхом контрольованого зброджування біомаси в анаеробних умовах. Отримання біогазу можливе в біогазових установках самих різних масштабів. Це можуть бути невеликі очисні і установки для забезпечення підприємства своєю енергією і гігантські централізовані енергопарк для подачі газу та електроенергії в мережу. Для виробництва біогазу придатні більшість відходів харчової промисловості та сільського господарства, а також спеціально вирощені енергетичні рослини. Біогазові установки можуть працювати як на моно-сировину, так і на суміші. Біогазові установки являють собою будівельні об`єкти, які складаються з герметичних реакторів оснащених комплексом систем: подачі сировини, підігріву, перемішування, каналізації, повітряної, газової, електричної.
Біогаз також можна очищати від CO2 і доводити до властивостей природного газу. Такий збагачений біогаз називається біометаном. Найчастіше таке очищення проводиться за допомогою води. Після очищення газ не відрізняється, як за складом так і за властивостями від природного газу.
Основні характеристики біогазу
Запас енергії в 1м3 біогазу 6-6,5кВтг;
Теплотворна здатність 6000-7500ккал м3;
Щільністьбіогазу 1,16-1,27кг/м3;
Температура спалаху 650-750С0;
Тиск біогазу в реакторі 0,05 атм.
Тиск біогазу перед споживачем піднімається до необхідного.
Наведені приклади в інших країнах спонукають нас поставити питання: А які здобутки у використанні біогазу в Україні?
У Маріуполі, Донецької області, у 2012 р. ввели в експлуатацію систему збирання та утилізації біогазу з полігону твердих побутових відходів. Цей проект вітчизняної компанії “ТІС Еко” реалізується в Україні вперше. Утилізацію біогазу в факельній установці на Приморському полігоні ТПВ фахівці називають унікальним для нашої держави поєднанням турботи про її навколишнє середовище, інноваційних технологій та бізнесу.
Система збирання та утилізації газу дасть змогу звести до мінімуму виділення канцерогенних органічних речовин, що утворюються в ході горіння відходів, і зменшить негативний вплив полігону на навколишнє середовище й здоров`я тутешніх жителів. Газ, що утворюється в товщі полігону, відкачує та утилізує факельна установка. Завдяки цьому зникнуть звичний для сміттєзвалищ сморід, шкідливі викиди в атмосферу та небезпека самозагорання.
У товаристві, яке, незважаючи на кризові явища, таки зуміло реалізувати свій проект у Маріуполі, тепер обмірковують ще грандіозніший план - збудувати першу в Україні теплоелектростанцію, яка працюватиме на біогазі з полігону ТПВ. “Сировини” вистачає. Приміром, у Донецькій області щороку утворюється майже 6 млн кубометрів побутових відходів, а нагромаджується понад 400 млн куб. м. Саме тому цей проект не єдиний у регіоні. В стадії обговорення перебуває і “Регіональний полігон ТПВ”, перспективи якого голова обласної ради Анатолій Близнюк обговорював нещодавно з представниками французьких фірм. Полігон, де з відходів збираються вилучати ресурсно-цінні компоненти для переробки, запланували розташувати неподалік Макіївської об`їзної дороги. У регіоні також мають намір збудувати цілу мережу сміттєсортувальних та сміттєперевантажувальних комплексів.
Для Хмельницького екологічну небезпеку навколишнього середовища створює міське сміттєзвалище. Вирішення цієї проблеми запропонувало Агентство захисту навколишнього середовища США. Завдяки йому на реалізацію пілотного проекту залучено близько 300 тисяч гривень. З міського бюджету, коштів на це не виділялося. У травні минулого року було розпочато роботи з дегазації звалища, наразі там уже діє обмежена система збору біогазу. Принцип її роботи наступний: із трьох свердловин завглибшки 15-18 метрів біогаз примусово транспортується перфорованими трубопроводами до ГРП. Звільнений від домішок, у тому числі від вологи, під відповідним тиском через колектор чистий метан подається до майстерні. У ній встановлено чотири трубчаті інфрачервоні обігрівачі, які створюють у приміщенні сприятливий температурний режим. У перспективі на сміттєзвалищі планують побудувати ще 30 свердловин для збору й утилізації біогазу. Як з`ясувалося, таким чином можна не лише уникнути екологічної небезпеки, а й зігрітися: отриманий біогаз чудово підходить для отримання тепла та електроенергії. Зібраний газ можна буде використовувати для виробництва тепла, а також як паливо для автомобілів.
В селі Анісів, Козелецького району, Чернігівської області, другий рік, працює біогазова установка в приватному господарстві колишнього стоматолога, а нині пенсіонера Анатолія Євгеновича Маєша. Технічні розрахунки належать його другові дитинства, інженеру-механіку за фахом Миколі Яковичу Федусю. Понад два десятки років Микола Якович Ведусь був викладачем котельного і газового обладнання в облтеплокомуненерго. Книгу німецьких авторів про теорію і практику виробництва біогазу йому подарував студентський товариш. Ідея, що пропагувалася в ній, була вельми привабливою - як технічно, так і економічно. Та взятися за неї по-справжньому народний умілець зміг лише кілька років тому після виходу на пенсію. Три корівки в господарстві Анатолія Євгеновича Маєша. Завдяки їм, біогаз свій, безкоштовний. Хоча за обладнання біоустановки Чернігівському заводу металоконструкцій і металооснастки заплатили 3848 гривень. Значна частина біоустановки знаходиться в землі. У великі морози вузол завантаження не відкривають -засипаного раніше, розведеного водою теплого коров`яку, вистачає на місяць. А буде відлига - буде поповнено, вузол завантаження гноєм. В хаті господаря працює газовий пальник, спалахує звичайний синій вогник – горить метан. Друзі-раціоналізатори підрахували, що газу, виготовленого з добової кількості гною однієї корови, вистачає на те, аби одна горілка горіла на повну потужність упродовж десяти годин. Сам пристрій біоустановки простий і зручний у користуванні. Це закопаний у землю металевий ящик довжиною у два, шириною і висотою - у півтора метра. Всередині він поділений на три секції. Саме там мікроорганізми й роблять свою справу.
Заправляється, вузол завантаження, розведеним водою теплий коров`як, а вироблений газ надходить на поверхню у спеціальний гумовий мішок. Велику роль відіграє дотримання постійного температурного режиму. Мікроорганізми працюють і при 50 градусах морозу, але за умови, що не буде різкого коливання “заданого” рівня тепла. Інакше одні з них загинуть, а доки розмножаться інші, процес утворення метану загальмується. Упродовж холодної пори біоустановка (а діє вона вже другу зиму) не охолоджується тому, що, по-перше, заглиблена і встановлена на товстий шар шлаку, по-друге, - з усіх боків щільно утеплена гноєм, соломою, бур`яном. До речі, у неї можна завантажувати і подрібнені бур`яни, і солому. Всі відходи -у прибутки. Кинулися купувати закордонне обладнання, а там ціна - 180 тисяч євро, своє обійдеться значно дешевше. Але якщо говорити про економічний ефект біоустановки, треба враховувати й те, що її відпрацьований продукт - це високоякісне органічне добриво, з високим вмістом азоту і фосфору, яке добре засвоюється рослинами. Більше того, в процесі переробки гинуть насіння бур`янів та хвороботворні мікроби. І урожайність городини значно підвищується. В Європі такі маленькі біоустановки переважно й використовують для отримання якісних біодобрив, - зауважує Микола Федусь. - Та це ще не все. У нас тут нова ідея з`явилася... Улітку вихід біогазу значно вищий від потреби - залишки можна перегнати в метанол. Хочеться зробити такий експеримент, - говорять друзі. Адже це чудове паливо для двигунів внутрішнього згорання. Гоночні машини на метанолі їздять. Чому б не виготовити його й для мотоцикла? Звісно, двигун доведеться переробити.
Реальну незалежність будь-якій державі спроможна забезпечити лише ефективна економіка. Директор приватного підприємства - фірми “Золотий Кондор” в Тернопільській області Степан Володимирович Кондира є одним із ініціаторів впровадження технології електрокаталітичного перетворення вуглекислого газу, її практичного застосування, а також одним із учасників проекту.
Те, що існують десятки технологій перетворення промислових і побутових відходів у золото, у прямому і переносному значенні цього слова, відомо всім і давно. Але побачити, а точніше почути, як щойно спалений природний газ у спеціальному реакторі відразу ж відновлюється до повноцінного метану, та ще й в такому самому спожитому обсязі, погодьтеся, мало кому доводилося. Розробку такої технології завершили наприкінці січня в одному з відділень науково - дослідного економічного інституту України.
Багаторічне дослідження вчених - новаторів за назвою “Термодинамічне каталітичне відновлення вуглекислого газу СО2 до газу метану СН4 втілилося в чотири типи установок, кожна з яких, у залежності від походження промислових викидів, може бути застосована на теплоелектростанціях, у металургії, при виробництві цементу чи вапна - усюди, де побічним продуктом виробництва є концентрований вуглекислий газ. Звичайно, це в ідеалі. Проте заледве не ідеальні умови для використання цього ноу-хау автори розробки знайшли на... спиртозаводі. Одна з численних місцевих винокурень в Тернопільській області щорічно викидає в атмосферу 12 млн м3 продукту бродіння, а це майже стовідсотковий вуглекислий газ. І якось так збіглося, що завод споживає саме таку кількість природного газу, тому і на пропозицію вчених випробувати в них установку погодилися відразу. Користь очевидна: підприємство заощадить на паливі чималі гроші. Технологія, що перетворює один газ в інший, не вимагає традиційних видів палива, не викидає продуктів згоряння в навколишню природне середовище, не має інших шкідливих відходів. За підрахунками, при мінімальному навантаженні установка окупить себе за 2,3 роки. Розробкою зацікавилися в концерні “Укрспирт” і навіть обіцяють підготувати проект застосування технології синтезу метану для включення в інноваційну програму галузі до 2010 року. Очікують подвійну вигоду. Перша - безумовна економія природного газу. Друга - зменшення викидів парникових газів в атмосферу, що відповідно до Кіотського протоколу заохочується євро-бонусами: (екологічна комісія Євросоюзу платить 12,00 Євро за 1 тону знешкоджених викидів СО2). Тому згодом можна буде торгувати не тільки спиртом, але і квотами на викиди вуглекислого газу. Практичне втілення цього проекту дає змогу Україні стати енергетично незалежною державою. От лише керівництво цієї держави чомусь не поспішає впроваджувати розробки в народне господарство. Попри це, на терени країни запрошують іноземні фірми із застарілими й екологічно шкідливими технологіями для виробництва біогазу і кошти на це знаходять.
Від зародження ідеї до реального її втілення пройшло чверть століття. Багато хто давно махнув на неї рукою. Залишилися оптимісти, що не те що не претендують на лаври, а навіть просять не називати їхніх імен. Через ментальну скромність, напевно. Такі вчені фактично за свій рахунок створили цю унікальну технологію. Щоб довести її до розуму, багато не потрібно: підкріпити фінал фінансово. Здавалося б, керівництво держави повинне вхопитися за винахід. Особливо з огляду на постійне зростання світових цін на енергоносії. Однак колектив науково - дослідного інституту вже майже півтора року пропонує почути їх і стати на захист виробництва власних енергозберігаючих технологій. Аналогічних технологій у світовій практиці не існує, але в тих, хто зараз при владі зовсім інші пріоритети та зацікавлення.Цитування та використання будь-яких матеріалів порталу Etar на інших сайтах дозволяється лише з гіперпосиланням: www.etar.com.ua
в начало