ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БИОГАЗА ДЛЯ ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ ФЕРМЕРСКОГО ХОЗЯЙСТВА

THE USE OF BIOGAS FOR THE ENERGY SUPPLY OF THE FARM

Yulia Dmitrieva

undergraduate, Department of heat and gas supply, ventilation and hydraulics, Vladimir state University named after Alexander Grigoryevich and Nikolai Grigoryevich Stoletov,

Russia, Vladimir

Boris Borisov

scientific adviser, assistant professor, Department of heat and gas supply, ventilation and hydraulics, Vladimir state University named after Alexander Grigoryevich and Nikolai Grigoryevich Stoletov,

Russia, Vladimir

АННОТАЦИЯ

Биогаз является топливом для энергетических установок, которое получается из отходов жизнедеятельности животных, сточных вод, растительного сырья. Его использование весьма выгодно, поскольку сырье является возобновляемым, в сам биогаз выходит практически бесплатно.

ABSTRACT

Biogas is a fuel for power plants, which is obtained from animal waste, sewage water, plant raw materials. Its use is very profitable, because the raw material is renewable and the biogas itself comes out almost free of charge.

Ключевые слова: энергетическая эффективность, биогаз, анаэробное сбраживание, электрическая энергия, генерация, когенерация.

Keywords: energy efficiency, biogas, anaerobic digestion, electrical energy, generation, cogeneration.

На любом объекте, расположенном в холодном климате, когда половина года стоят отрицательные температуры воздуха, требуется тепловая энергия на системы отопления и вентиляции. Везде, где живут, работают и отдыхают люди, нужно обеспечивать коммунальные удобства, которые предполагают горячее и холодное водоснабжение. Освещение и работа различных электрических и электронных приборов требует электрической энергии.

Энергетическая отрасль предполагает затраты энергии и топлива, представляет собой источник техногенного воздействия на окружающую среду, загрязняет природу выбросами и сбросами. В этом ключе роль биогаза, получаемого из отходов и используемого в качестве топлива весьма существенна. Использование биогаза ведет к решению комплекса задач, таких как: получение возобновляемого топлива; снижение вредного антропогенного воздействия; экологизация процесса получения энергии.

Существующий дефицит энергоносителей, а также вопросы охраны природы привели в свое время к появлению биоэнергетики как научно-технического направления [1, с.16]. Суть технологии заключается использование топлива, получаемого из возобновляемого сырья органического типа (различной биомассы, отходов и пр.). Экологический эффект можно рассматривать с разных сторон. С одной стороны, осуществляется экономия ископаемого топлива, заменяемого биогазом, с другой, происходит утилизация отходов.

Биогаз можно получить из разных отходов, а по составу он может быть близок к природному газу (особенно после очистки и обогащения). Получая биогаз из отходов, предприятия одновременно решают проблемы переработки отходов и энергообеспечения объекта. Еще одним преимуществом этого вида энергетики является то, что в результате использования влажной биомассы для получения энергии, от нее остается сухой остаток, являющийся прекрасным удобрением для земли. Есть предприятия, которые специально выращивают для биотоплива быстрорастущие водоросли, а также используют некоторые виды органических отходов (стебли кукурузы, тростника и пр.).

С точки зрения экологии, природный газ считается наиболее безопасным из всех ископаемых топлив. Однако, он является невозобновляемым ресурсом. Самыми экологичными являются возобновляемые ресурсы, причем, скорость возобновления которых выше скорости потребления.

Например, использование солнечной энергии и энергии ветра, целесообразно в районах, где активность этих источников высока. И, например, использование древесины как топлива нецелесообразно, поскольку восстановление использованного объема несопоставимо с его возобновлением.

Биоэнергетика представляется наиболее перспективным возобновляемым сырьем для выработки горючего газа в нашей стране. Это связано и с особенностями энергетического рынка, и со свойствами биогаза.

По теплоте сгорания единичный объем биогаза эквивалентен 80% единичного объема природного газа. При переработке тонны твердых отходов органического происхождения бытового типа выделяется от сорока до ста кубометров биогаза.

С точки зрения территориальной доступности, у биогазовых установок нет ограничений, они могут быть установлены в любом районе, поскольку не нуждаются в создании протяженных топливопроводов и сетевых установок.

Однако, стоимость биогазовых установок весьма высока, и чем меньше требуемая мощность, тем выше удельные затраты на ее сооружение. И здесь важно понимать, с чем сравнивать. Сравнение с установками, использующими природный газ, биогазовая отрасль проиграет, а, например, сравнение с солнечной энергетикой, может и выиграть.

На объектах, производящих сельскохозяйственную продукцию, проблемой является утилизация отходов. На фермах отходы жизнедеятельности животных складируются чаще всего в непосредственной близости от помещений содержания, что приводит к изменению кислотного баланса почвы, попаданию загрязняющих веществ в грунтовые воды, а также выделению метана при брожении. Внедрение биогазовых технологий положительно скажется на экологии, а также позволит решить некоторые энергетические проблемы.

Безопасное получение и использование биогаза является непростой инженерной задачей, требует высокотехнологичного оборудования. Несмотря на это, биогазовые установки создаются и используются все шире и активнее.

Биогаз представляет собой горючий газ, являющийся смесью углекислого газа и метана, получаемый при проведении анаэробного сбраживания в аппаратах. После специфической подготовки получается биометан, по составу близкий к природному газу. Газ этот используют в качестве топлива при получении энергии (тепла, электричества и пр.).

Бонусом к производству биогаза (бесплатного топлива) является глубокая переработка отходов животноводства. В широком понимании, биогаз можно получать из множества видов отходов. И это направление является весьма перспективным [3, с.129].

Есть и проблемы, связанные с принятием решения о внедрении биогазовых технологий на конкретном объекте. Самой сложнорешаемой из проблем является несоответствие объемов биомассы, требующей утилизации и потребности в энергии. То есть по объему получения биогаза из отходов получится существенно больше топлива, чем его необходимо для энергоснабжения объекта.

Второй, не менее важной проблемой, является разница режимов производства биомассы (она примерно постоянна при постоянном поголовье скота) и потребления генерируемой энергии. Плюс ко всему внедрение высокотехнологичных биогазовых установок требует очень существенного вложения финансов, которых у сельскохозяйственных предприятий просто нет, соответственно окупиться такой проект сможет весьма нескоро.

В России биогазовая отрасль развивается весьма медленно [2, с.181] по сравнению с европейскими государствами. Основной причиной является то, что страна располагает большими запасами топлива, цены на которое пока невысоки. Плюс ко всему, стоимость оборудования для производства и использования биогаза очень значительна, поскольку нет отечественных наработок, только зарубежные поставщики присутствуют на рынке.

При этом потенциал развития направления биогазового производства колоссален.

Список литературы:

1. Ручай Н., Кузнецов И. Производство биогаза из органического сырья // Наука и инновации. 2012. №115.
2. Зайнутдинова А.Ф., Садыкова А.Р., Ильгамова Л.Ф., Мухаметова И.В. Анализ перспектив использования биогаза в России // Международный журнал гуманитарных и естественных наук. 2021. №5-2.
3. Шапорев В. А., Даргель Р. С. Экономическая эффективность применения биогаза в качестве альтернативного топлива // Вестник Белорусской государственной сельскохозяйственной академии. 2020. №4.