Что необходимо учитывать при создании биогазовой установки?

16 Июл

Автор: Евгений Логинов, к.т.н., проф., директор Технопарка Владимирского госуниверситета

Прежде чем принимать решение о строительстве биогазовой установки необходимо четко сформулировать конечную цель конкретного проекта. На формирование цели значительное влияние оказывают следующие параметры:

  • возможности предприятия, создающего биогазовую установку, по обеспечению ее сырьем
  • предполагаемый масштаб проекта – объемы перерабатываемого сырья
  • тип предприятия, являющегося основным поставщиком сырья

Рассмотрим, в чем заключается это влияние.

Во-первых, исторически так сложилось, что производством биогаза в первую очередь стали заниматься «производители» сырья, т.е. в основном производители сельхозпродукции. В этом случае все понятно – при создании биогазовой установки ее собственник является и основным поставщиком сырья, т.е. оно достается практически бесплатно. В данном случае проектирование установки осуществляется с максимально удобным расположением установки, поблизости к ферме или других органических отходов. Проект разрабатывается с максимально полным использованием всех побочных продуктов деятельности биогазовой установки: тепла, электроэнергии, переработанных удобрений, углекислого газа, а в перспективе и сероводорода. В этом случае проект наилучшим образом вписывается в социально-экономическую и экологическую среду региона.

Альтернативным вариантом этому является вариант, в котором биогазовая установка принадлежит независимому хозяйственному обществу, который для ее функционирования вынужден приобретать отходы (навоз, помет, силос и т.п.) у производителей сельхозпродукции. В этом случае у собственника биогазовой установки появляется куча проблем с закупкой сырья на долгосрочной основе, его доставкой на установку, а самое главное — куда девать все произведенное – тепло, электричество, удобрения, жидкую фракцию эффлюента. Теоретически все это можно реализовать на сторону, а фактически тут столько различных ведомств задействовано, что утонешь в согласованиях. 

Именно по такому варианту пошли создатели биогазовой установки в Байцурах Белгородской области. И именно эти проблемы заставили коммерческого директора этого проекта Орехова Алексея сделать вывод, что «биогазовые установки мощностью менее 0,5 МВт в России строить нерентабельно». (статья была напечатана в журнале «МБ» в 2012 г.)

У читателей могут возникнуть вопросы — почему, на чем основывается это утверждение? К сожалению, насколько мне известно, установка, которую запустили в Белгородской области, далека от совершенства, кроме того, при создании этого проекта были допущены ряд принципиальных ошибок, неверных организационных и экономических решений.

Как известно, (например «Практическое пособие по созданию биогазовых установок «Барбары Эдер и Хайнца Шульца), биогазовая установка должна принадлежать ферме, отсюда должны формироваться и все цели по ее созданию.

Установка, созданная г-ном Ореховым, принадлежит какому-то ЗАО, которое не связано с фермой и поэтому вынуждено закупать навоз у сельхозпредприятий по цене 1500 руб. за тонну, а затем он планирует продавать получаемое удобрение им же по цене 4500 руб. за тонну. Мы проводили экспресс опрос руководителей сельхозпредприятий — устраивает ли их такое предложение — из 10 человек — все ответили отрицательно.

Логика рассуждений их при этом была очень проста: а зачем мне продавать тонну навоза по 1500 руб., чтобы потом переработанную ту же тонну покупать за 4500 руб.? Этот навоз полежит у меня в лагуне около фермы полгодика — года, а потом я его с таким же успехом вывезу на поля. Кроме того, те цифры, которые были озвучены по этой установке в открытой печати по цене установки, составляют 160 млн руб.. Простой расчет показывает, что стоимость основных средств, приведенная на 1 киловатт генерируемой мощности составляет 320 000 руб. В то же самое время из литературы известно, что усредненное значение этой цены должно составлять около 135 000 руб., т.е. в 2,37 раза меньше. Это значение явно превышает статистическую погрешность.

Кроме того, в созданной установке отсутствует очистка биогаза от сероводорода, что неминуемо приведет к выходу из строя когенерационной установки в ближайшее время.

Есть и другие более мелкие упущения в реализации технических решений. Нельзя возводить свой, возможно не очень удачный опыт, в ранг такого, по которому можно сделать такие далеко идущие выводы.

А вот предприниматель из Перми В. Рашин, наверняка не согласен с такой формулировкой требований к создаваемой установке — и он тысячу раз прав — малый бизнес никогда бы не стал делать то, что ему не выгодно, а Рашин сделал такую установку для своей перепелиной фермы у себя и сейчас делает биогазовые установки для всех желающих предпринимателей из своего и ближайших регионов. 

Приятным исключением из этого стало создание в Германии биогазового парка, состоящего из 16 отдельных биогазовых установок, на который свозится навоз из всех ближайших хозяйств в округе на расстоянии до 30 км до биогазового парка. Но это совсем другая страна, с другим менталитетом, с другой помощью и ролью государства в решении этих вопросов.

Логическим развитием влияния этого параметра является второй параметр – масштаб производства. Опять же мировой опыт является лучшей рекомендацией для обоснования решения по данному вопросу – предприятие, являющееся собственником сырья и создающее биогазовую установку для его переработки, само определяет масштабы установки, с тем, чтобы максимально использовать все ее преимущества. И масштаб может быть самый разный. Если же собственник установки не имеет бесплатных источников, то масштаб производства определяется максимально возможным, насколько позволяет система, созданная им для реализации продукции и услуг этой установки.

И, наконец, третий параметр – тип предприятия, являющегося основным поставщиком сырья. Здесь можно выделить следующие типы: во-первых, это предприятие может быть многопрофильным производителем сельхозпродукции, при этом в нем могут развиваться и животноводческие и растениеводческие направления. Эти предприятия имеют, как правило, много земли для самых разных целей, которую необходимо регулярно удобрять, животноводческие помещения для содержания животных, в процессе функционирования которых их надо обогревать, вентилировать, убирать поскольку там возникает много навоза.

Такие предприятия наиболее лучшим способом подходят для создания у себя биогазовой установки, поскольку все получаемое от биогазовой установки оно может напрямую использовать для собственных нужд, а излишки тепла и электричества использовать для реализации своим работникам. Во втором случае можно выделить узкопрофильные сельскохозяйственные предприятия: птицефабрики, откормочные производства в виде крупных свинокомплексов, крупные комплексы КРС, хотя последние не так многочисленны.

Для второго случая эффективность создания биогазовых установок не столь очевидна как в первом случае, поскольку возникает много проблем с реализацией побочной продукции биогазовой установки. И если с реализацией электроэнергии и тепловой энергии все обстоит нормально, то с реализацией получившихся удобрений могут быть проблемы, поскольку у нас пока еще нет рынка этих удобрений, а использование их в качестве белково-витаминной добавки тоже требует специальных технологий, и этот рынок также не сформирован.

Учитывая все вышеизложенное, мы считаем, что применение биогазовых технологий в силу своей уникальности эффективно практически во всех случаях. Уникальность биогазовой энергетики заключается, прежде всего, в многоцелевом характере ее применения, что позволяет достичь сразу несколько целей, а именно: 

  • Решение экологических проблем, возникающих при разведении животных, как на местном региональном уровне, так и в глобальном плане – выполнение базовых условий Киотского протокола, который, как известно, недавно был продлен до 01 января 2015 г.;
  • Решение энергетических проблем конкретного сельхозпредприятия и социальной инфраструктуры его окружения в частности;
  • Сохранение и приумножение плодородия почвы – основного актива сельхозпредприятия;
  • Повышение экономической эффективности сельскохозяйственного производства и повышение его конкурентоспособности, что особенно актуально в связи с вступлением России в ВТО;
  • Решение социальных вопросов на селе – повышение оплаты труда, создание новых рабочих мест, открытие новых производств, связанных, например, с получением товарного углекислого газа, для использования в своих же теплицах и для реализации на сторону;
  • По сути дела – это реальное превращение сельскохозяйственного предприятия в агропромышленное предприятие с развитой социальной инфраструктурой.

Решение этих задач базируется на следующих преимуществах производства биогаза из отходов:

  • Доступность и дешевизна сырья – оно практически бесплатно;
  • Масштабируемость технических решений – позволяет создавать от самых маленьких установок на одно фермерское хозяйство, на одну семью до крупных биогазовых установок по переработке отходов на крупных птицефабриках, комплексах КРС и свинокомплексах по типовым технологиям;
  • Простота технологий и технических решений получения биогаза;
  • Применение этих решений особенно целесообразно в тех местностях, где отсутствуют централизованное электроснабжение и газоснабжение, что позволяет развивать сельскохозяйственное производство без привязки к действующим энергосистемам, ориентируясь прежде всего на лучшие климатические и географические условия.

По сравнению с другими видами ВИЭ конверсия биомассы в биогаз также имеет следующие преимущества:

  • Она уже сегодня занимает большую часть от всех видов ВИЭ в мировом энергетическом балансе;
  • Она развивается более быстрыми темпами, чем другие виды ВИЭ;
  • По капиталоемкости затрат на единицу энергии она уступает только наземной ветроэнергетике, но превосходит ее и другие ВИЭ по себестоимости затрат на производство единицы энергии.

Повышение эффективности биогазовых установок стало возможным в связи с появлением в последнее время работ по применению кавитации, ультразвука, электроимпульсной обработки субстрата, высокоэффективной очистке биогаза от сероводорода и разделения его на фракции: биометан и углекислый газ.

По материалам: Международная биоэнергетика