Аналитическая записка по использованию сельхозотходов
в качестве возобновляемого источника энергии

                   В мире по литературным данным существует и разрабатывается около 60 биогазовых технологий, а число установленных метантенков исчисляется десятками миллионов.   Широкий диапазон удельного объема генерации биогаза и его теплотворной способности требуют тщательной проработки предполагаемых к использованию биогазовых технологий и установок с целью выхода на максимально возможные параметры генерации биогаза и его последующего оптимального использования.
                 Здесь привлекает опыт Китайской народной республики, в которой с участием международных экспертов была подготовлена «Государственная программа по добыче и утилизации газа из отходов в Китае». Программа «Энергия из отходов» принята Конгрессом США. Правительство Великобритании контролирует национальную программу полного обеспечения энергетических потребностей сельского хозяйства за счет биогаза. Практически во всех странах Западной Европы созданы национальные программы по получению и использованию биогаза.
Очевидно, что бессистемные, слабо проработанные попытки внедрения биогазовых технологий  могут привести лишь к потере больших финансовых средств и дискредитировать разумную и перспективную идею.
             Однако,  исследования отходов, которые будут участвовать в анаэробном сбраживании в биогазовых установках, для выявления выхода биогаза в результате этого процесса и количественный состав биогаза должны учитывать массу переменных факторов, начиная от возраста животного, кормовой базы,  времени года и времени хранения биоотходов. Конструкции биоэнергетических установок (БЭУ) (стабильность температуры в метантенках, подогрев биомассы, влажность загружаемых отходов, перемешивание, участие в процессе препаратов-биодеструкторов микробно-ферментных Микрозим (tm). Поэтому целесообразность одиночных результатов вряд ли оправдана потерей времени и средств
               Наша компания может предложить вам предварительные расчеты эффективности и обоснование инвестиций. Кстати, разработку ТЭО и бизнес-планов на высоком уровне выполняют наши партнеры фирма «АСТ», г.Москва.
  

              Предварительные расчеты эффективности и обоснование инвестиций.

Биоэнергетическая установка (БЭУ) предназначена для переработки отходов и производства высокоэффективного органического удобрения, а также получения биогаза для производства тепловой и электрической энергии. Предлагается  типовой ряд БЭУ, параметры которых приведены ниже.
          Установка включает емкость исходного сырья, узел измельчения, реактор, емкость для удобрений, технологические емкости, насосы, газовый котел.
Исходное сырье - навоз КРС, свиной навоз, птичий помет. БЭУ работает в термофильном режиме. Контроль параметров и управление процессом осуществляется при помощи персонального компьютера. Информация может быть передана по сетям Интернета на другой компьютер и на мобильный телефон оператора установки.
По своим техническим и технологическим характеристикам БЭУ превосходит зарубежные аналоги по ряду параметров.

 
Технические характеристики.

1	Поголовье
	КРС	10	20	50	100	200	400	800
	Свиней	100	200	500	1000	2 000	4 000	8 000
	Кур (тыс. голов)	5	10	25	50	100	200	400
2	Объем биореактора, м3	5	10	25	50	100	200	400
3	Объем отходов = производительность по удобрениям, (рабочая влажность 95%), м3/сут.	1	2	5	10	20	40	80
4	Производительность по газу, м3 /сут.	20	40	100	200	400	800	1600
5	Эквивалентная тепловая мощность, кВт	5	10	25	40	100	200	400
6	Потенциальная электрическая мощность, кВт	1,7	3,4	7,5	15	35	70	150

      Новые подходы к реализации процесса и ряд примененных аппаратных и технологических новшеств, включая

позволили в значительной степени интенсифицировать процесс и увеличить эффективность технологии переработки органических отходов. Высокая степень конверсии органического вещества в отходах позволяет получить повышенный выход биогаза и жидкий шлам, обладающий уникальными свойствами и являющийся высококачественным биоорганическим удобрением.
              В качестве примера расчета экономической эффективности приводятся данные по проекту Биоэнергетической установки производительностью по удобрениям 20 м3 в сутки для хозяйства расположенного в Липецкой области.
Производительность БЭУ по удобрениям составляет 20 м3 в сутки, по газу - 400 м3 в сутки (140 000 м3 в год). Потенциально получаемая энергия - 2,20 Гкал (9.24 ГДж) в сутки или 803 Гкал (3 370 ГДж) в год.
Производительность БЭУ по удобрениям - 7 300 т/год. (При норме внесения 0.5 т/га этого количества достаточно для обработки 14 600 га угодий).
       Расчет экономии по удобрениям.1
При норме внесения органических удобрений 500 кг/га, обрабатываемая площадь
составит - 7 300 т : 0.5 т/га =14 600 га.
Норма внесения минеральных удобрений составляет - 400 кг/га
Стоимость минеральных удобрений - 4 000 руб./т.
Возьмем условный коэффициент замещения минеральных удобрений 0.5
Экономия на минеральных удобрениях составит -
14 600 га х 0.4 т/га х 4 000 руб./т х 0.5 = 11 680 000 руб.

                                          Экономические показатели                                   

    

 

 

 

 

 

 

 

Расчет экономии по энергоресурсам2
На технологические нужды БЭУ используется 40% (взято для расчетов) получаемого газа.
Количество дополнительной энергии - 30 кВт х 24 часа х 350 дней = 252 000 кВт-час.
При использовании этой энергии экономия составляет:
2 руб./ кВт-час х 252 000 кВт-час = 504 080 руб.
Экология.
Введение БЭУ в эксплуатацию позволит значительно снизить экологические платежи за
сброс отходов.
Расчет экономии по экологическим платежам2
(согласно Постановлению Правительства от 12 июня 2003 г. № 344)
248,5руб./т х 7 300 т/год = 1 814 ОООруб./год
Введение установки в строй вносит посильный вклад в программу снижения выбросов парниковых газов в атмосферу Земли (Киотский протокол), замещая сжигание эквивалентного количества традиционных энергетических ресурсов. При реализации проекта будет рассчитан объем снижения выбросов парниковых газов, полученные и сертифицированные объемы будут реализованы специализированной компании, что ускорит возврат вложенных инвестиций.

Поэтому, учитывая масштабность предлагаемой к разработке проблемы, требования
действующего природоохранного законодательства и законодательства в сфере энерго- и ресурсосбережения, следует начать с создания «Концепции становления и развития биогазовой энергетики в АПК », имея ввиду разработку на её основе соответствующей областной целевой программы, включающей ряд привлекательных инвестиционных проектов.
В «Концепции...» предполагается проработать следующие основные направления:
Оценка ресурсного потенциала биогазовой энергетики.
Оценка технологического потенциала биогазовой энергетики.
Технологические и технико-экономические аспекты применения би
огазовых технологий.
Эколого-экономические аспекты применения биогазовых технологий.
Организационно-правовые аспекты применения биогазовых технологий.
Система управления биогазовой энергетикой.
Прогноз социально-экономических результатов внедрения биогазовых технологий.
     Основным этапом работ является расчет накопления отходов.
                 

  Расчетные показатели накопления  отходов производства от количества         
    ПОГОЛОВЬЯ по следующей схеме:

- КРС – «х»  голов
     - свиней – «у» голов
     - птица - «z» голов
Биоотходы (навоз, помет) с учетом хранения до перепревшего
состояния:
- 1 год -навоз КРС;
- 2 года -свиней;
- 2 года - помет птицы.
Расчетные нормативы выделения биоотходов на 1 голову:
- КРС -     4,5 т/год сухой массы или 7% от веса животного;
- свиней - 1,5 т/год 

Расчетные выделения биоотходов в год:
- КРС - «х» x4,5 т/г = Х1 т/год
    - свиней «у» x1,5 т/г = У1 т/год
     - птица - «z» х 25 кг/год = Z1 т/год
ИТОГО по году:  Σ   тонн свежее поступление
С учетом накопления и хранения до товарного состояния:
       КРС –     а x2 = 2а  т;
     - свиней - б х 3 = 3б  т;
      - птиц      -в x3 =3в  т.
ИТОГО в хранилищах Σ2 тонн  в расчете на сухую массу
Биовыделения в жидкой фракции и вода для смыва отходов
Расчетные выделения:
НОРМА:
- КРС - 15 литров в сутки на 1 голову;
- свиней - 7 литров в сутки на 1 голову.
Расчет по фактическому поголовью:
 - КРС - «х» х15л/суг х 365 сут = Х2 куб.м/год;
 - свиней - «у» х 7л/сут х 365 сут = У2 куб.м/год.
 ИТОГО в отстойниках - Σ3 куб.м
          Наиболее перспективной, с точки зрения получения агрохимической (производство удобрений), экологической (обеззараживание и дезодорация) и энергетической (производство топлива и электроэнергии) эффективности, является технология переработки навоза в анаэробных условиях в специальных герметичных реакторах – метантенках, выполненных, как правило, из металла или заглубленные бетонированные емкости больших объемов.  Благодаря деятельности метанообразующих бактерий в бескислородной среде при температуре 39…40 или 53…550 С в реакторе происходит процесс сбраживания навоза с образованием горючего газа, основными компонентами которого являются метан (60…65%) и углекислый газ (35…40%).
            Из 1 тонны навоза влажностью 92% в течение 10…15 суток без использования сапрофитных энзимов (естественное брожение) можно получить около 20 м3 биогаза с теплотворной способностью 23…25 МДж/м3. Из этого количества до 10-15% ( в зависимости от времени года и наружной температуры, конструкции и теплоизоляции оборудования) тратится на поддержание заданного температурного режима работы метантенка, остальное составляет товарный биогаз, который можно использовать на нужды хозяйства.
Сброженная в метантенке масса представляет собой легкоусвояемое растениями и лишенное возбудителей болезней и семян сорняков жидкое высококонцентриро- ванное органическое удобрение, содержащее макро- и микроэлементы, аминокислоты и фитогормоны, стимулирующие рост растения. 
            В Российской Федерации в настоящее время работают несколько крупных сельскохозяйственных комплексов с использованием биогазовых установок для своих нужд, среди них:
- Подмосковье – птицефабрика «Новомосковская»;
- Животноводческая ферма «Пояркова»  агрофирма «Искра» 
- Солнечногорского района Московской области;
- Сергачевская птицефабрика в Нижегородской области.
А так же имеются ряд небольших биогазовых установок, работающих на навозе КРС и помете птиц, с метантенками укомплектованные газоочистными установками, газгольдером, компрессором,  тепло- и электрогенерирующими установками объемом 4…200 м3. Малое число действующих установок объясняется, прежде всего, отсутствием у большинства хозяйств необходимого финансирования на их создание. Кроме того, принято считать, что главной составляющей экономической эффективности биогазовой установки является газ – метан. Однако это далеко не всегда так, и доминирующей составляющей в получении экономического эффекта, в биогазовых установках, является органическое удобрение. Роль же биогаза начинает возрастать с повышением количества перерабатываемого сырья, что напрямую связано с объемами метантенков.
Жидкая фракция биоотходов представляет опасность биологического и химического загрязнения подземных вод и почв. Насосами для перекачивания вязких сред через горизонтальные фильтры большой производительности жидкая фракция отделяется от твердых и растворенных примесей, которые могут быть использованы в качестве удобрения, а условно чистая обеззараженная вода сбрасывается в водоемы или используется для смыва отходов в замкнутом водообороте.

Аналитическую записку составил:

Зав.сектором экологии и переработки отходов, канд. химических наук, доцент
Заворин Виктор Анатольевич