ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТЬ СТРОИТЕЛЬСТВА БИОГАЗОВОЙ УСТАНОВКИ НА ТЕРРИТОРИИ ФЕРМЕРСКОГО ХОЗЯЙСТВА

Биогаз является одним из перспективных альтернативных способов получения энергии, интерес к которому в последние годы заметно вырос причем со стороны не только фермерского сообщества, но и коммунальных, частных хозяйств и крупных предприятий. Данный вид топлива образуется в результате разложения органической массы под действием бактерий, выделяющаяся смесь газов состоит преимущественно из метана, процентное содержание которого достигает 70%, и оксида углерода, при этом основными условиями протекания данной реакции являются наличие анаэробной среды, исключение проникновения света, равномерная температура среды в пределах от 0 до 70 . Процесс разложения подобен гниению, наблюдаемому в естественных средах – болотах, трясинах, озёрах и т.д. По своему составу и свойствам аналогичен природному газу, однако выход энергии практически в 1,5 раза меньше. В качестве сырья в большинстве случаев используют сельскохозяйственные отходы животноводства и птицеводства, помимо этого также возможно использование растительных культур, отходов пищевой и перерабатывающих отраслей. Стоит отметить, что главными достоинствами использования биогаза являются относительная неисчерпаемость и доступность топлива, разнообразие ресурсной базы, отсутствие зависимости от погодных условий и экологически чистое производство энергии.

Биогазовая установка – это простой в сооружении комплекс, к основным элементам которого относятся реактор для органической массы или же приемный резервуар, газгольдер, необходимый для хранения газообразных веществ, а также устройства нагрева и перемешивания субстрата – биомассы. Конструкция комплекса отображена на рисунке 1. В таблице 1 представлены основные этапы работы биогазовой установки.

Рисунок 1. Схема промышленной биогазовой установки

Таблица 1.

Этапы работы биогазовой установки

Проектирование биогазовый установки производится на основе эмпирических данных, полученных в лабораториях, поэтому порой погрешность расчета может достигать 50%. Для наглядного примера рассмотрим проектирование (базовый расчет) биогазовой установки в Соль-Илецком районе Оренбургской области, а также на основе полученных данных определим целесообразность ее применения.

Объектом исследования являются фремерское хозяйство, расположенное в Соль-Илецком районе, во владении которого находятся около 171 голов крупного рогатого скота, а целью – определение суточного выхода биогаза  в установке, утилизирующей навоз от  коров, тепловую мощность , а также оценка рациональности использования тепловой мощности для местного предприятия.

Время цикла сбраживания  при температуре ; подача сухого сбраживаемого материала от одного животного идет со скоростью ; выход биогаза из сухой массы ν_г= 0,24 м³ /кг. Содержание метана в биогазе составляет 70 %. КПД горелочного устройства . Плотность сухого мате­риала, распределенного в массе биогазогенератора,  . Теплота сгора­ния метана при нормальных физических условиях .

Подача сухого сбраживаемого материала от 171 животного идет со скоростью  (кг/сут):

Cуточный объем жидкой массы V_сут, поступающей в биогазогенерагор (м³/сут) мож­но определить по формуле:

Суточный выход биогаза:

Тепловая мощность устройства, использующего биогаз (МДж/сут):

Выполним перевод 966 Мдж/сут в Гкал/час для оценки стоимости тепловой энергии, выделяемой биогазовой установкой.

Согласно приказу «О корректировке тарифов на тепловую энергию, поставляемую теплоснабжающими организациями потребителям Оренбургской области, на 2020 – 2022 года» средняя стоимость одной единицы тепловой мощность равняется 2200 руб. [2]. Соответственно стоимость энергии, выделяемой биоустановкой за единицу времени:

В итоге месячный доход биогазовой установки составит:

Средняя стоимость биогазовой установки объемом резервуара 100  стоимостью 1500000 рублей [3]. Часть переработанного сырья можно использовать в качестве удобрения, что в свою очередь позволит повысить доход биогазовой установки по эмпирическим данным на 15%, а соответственно и повлияет на срок окупаемости.

Срок окупаемости биогазовой установки:

Срок окупаемости правильно эксплуатирующихся биогазовых установок составляет от 1 года до 5 лет, что незначительно меньше рассчитанного. Это позволяет сделать вывод о рациональности ее использования в пределах фермерского хозяйства. Стоит отметить, что помимо этого данный тип установки относятся к экологически выгодным способам утилизации отходов, а потому биоэнергетика – это одно из перспективных и стремительно развивающихся направлений.

Список литературы:

1. Барбара Эдер. Биогазовые установки: практическое пособие /Барбара Эдер, Хайнц Шульц —Издано в 1996г. Перевод с немецкого выполнен компанией Zorg Biogas в 2011г. Под научной редакцией И.А. Реддих.— 268 с.
2. Приказ департамента Оренбургской области по ценам и регулированию тарифов от 26.11.2019 года № 211-т/э «О корректировке тарифов на тепловую энергию (мощность) на 2020 год, поставляемую теплоснабжающими организациями потребителям Оренбургской области, и о внесении изменений в приказ департамента Оренбургской области по ценам и регулированию тарифов от 11 декабря 2018 года N 184-т/э» [Электронный ресурс] – URL: https://docs.cntd.ru/document/561646307 (дата обращения: 10.05.2021)
3. Веденев, А. Г. Экономическая оценка биогазовых технологий / А. Г. Веденев. — Текст : электронный // Диаграмма : [сайт]. — URL: https://www.diagram.com.ua/list/alter-energy/alter-en.. (дата обращения: 16.05.2021).