Энергетика. Газообразное топливо

Биогаз

Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

Экономичность сельских биогазовых установок

Экономичность биогазовой установки следует оценивать с разных позиций в зависимости от того, какая основная цель преследуется при ее эксплуатации.

И наоборот, техническое оснащение установки должно соответствовать целевому направлению ее использования, причем от последнего фактора будут зависеть и соответствующие расходы.

Можно назвать три основные цели применения биогазовых установок.

1.         Производство биогаза в качестве источника энергии. Биошлам в этом процессе играет роль побочного продукта.

2.         Получение высокоэффективного «биоудобрения» и сохранение содержащихся в отходах сельскохозяйственного производства питательных веществ. Биогаз рассматривается как побочный продукт.

3.         Решение задачи охраны окружающей среды, т. е. уменьшение или предотвращение загрязнения окружающей среды отбросными продуктами сельскохозяйственного производства.

На практике в той или иной мере учитываются все эти аспекты.

При подсчете же экономичности необходимо принимать во внимание все три аспекта, равно как и вопрос о том, дает ли сооружение установки основание для получения в какой-либо форме государственной субсидии на строительство, например в качестве поощрения за применение новейших технических достижений или за экономию энергии, в частности за экономию первичных энергоносителей (котельного топлива и электричества).

Расходы на техническое оснащение установки при осуществлении варианта 2 могут быть, по-видимому, меньше, а для варианта 3 больше, чем для варианта 1.

Ход расчета сам по себе ясен. Проблема состоит лишь в том, чтобы определить реальные характеристики будущей установки, в особенности следующие:

—        срок службы;

—        ремонтные издержки;

—        расходы на техническое обслуживание;

—        собственные потребности в энергии;

—        трудоемкость эксплуатации и соответствующие расходы на оплату труда;

—        оценка аспекта охраны окружающей среды;

—        возможная экономия минеральных удобрений;

—        реальный выход утилизируемого газа, т. е. в какой мере оправдает ожидания применение, например устройств для подогрева, перемешивания массы и теплоизоляция реактора.

Ниже сделана попытка определить цену биогаза для варианта первоначальных вложений 1000...5 000 марок ФРГ на 1 усл. гол. продуцентов навоза (ПН)—только в этих пределах колебаний стоимости целесообразно эксплуатировать биогаэовую установку — и выхода полезно используемого биогаза 0,2...0,6 м3 на 1 кг сухого органического вещества с учетом требований охраны окружающей среды и использования шлама в качестве удобрения. Из данных этого графика и рисунка 24 можно сделать обратный расчет, какова должна быть в том или ином конкретном случае максимальная стоимость установки, чтобы ее эксплуатация была еще рентабельной. При пересчете на 1 усл. гол. продуцентов навоза (или продуцентов биогаза) нивелируются все различия между удельным выходом газа для разных видов навоза

Под общим годовым выходом газа понимают фактически полученное его количество. Однако часть газа обычно используют для поддержания оптимальной температуры брожения (в противном случае реактор следует обогревать за счет посторонних источников энергии), а остальная часть представляет собой полезно используемое его количество. Потребность в теплоте для обогрева реактора зависит от размеров последнего и теплоизоляции. Величину потребности в теплоте для реакторов ранее сооруженных установок определил Розеггер. При соответствующей теплоизоляции и для малых реакторов эту величину можно уменьшить на 30% от общего выхода биогаза (теплоизоляция реактора — пятисантиметровый слой пенополиуретана — стоит сегодня около 40 марок ФРГ за 1 м2 при общей площади 400 м2). Значения М и N получают, исходя из суточного выхода навоза 5 кг сухого органического вещества на 1 усл. гол. ПН и полезно используемого количества биогаза 0,2...0,6 м3 на 1 кг сухого органического вещества. Для ориентировочного расчета и определения цены биогаза этих данных достаточно.  В действительности же выход газа, доля его, идущая на покрытие собственных потребностей установки в теплоте, а также полезно используемое количество газа в расчете на 1 кг сухого органического вещества в течение года непостоянны, а зависят, например, от времени года; в. Удельные затраты на собственные производственные нужды можно предварительно оценить лишь весьма приближенно; они в значительной степени зависят от технологии процесса, кроме того, отсутствуют какие-либо точные данные о них. В ранее применявшихся установках эти затраты составляли 0,2 кВт-ч на 1 м3 биогаза. Коммунальные установки для очистки сточных вод с несколько другой целевой направленностью расходуют 0,5 кВт-ч на 1 м3 газа. Однако эта цифра представляется очень высокой для современных сельских биогазовых установок. Соответствующие затраты для них оцениваются в 0,05...0,1 кВт-ч на 1 м3. При среднем тарифе 0,15 марки ФРГ за 1 кВт-ч стоимость 1 м3 биогаза увеличивается примерно на 1 пфенниг ФРГ (в = 0,01);

U. Сельскохозяйственные предприятия во всевозрастающем масштабе вынуждены нести расходы по охране окружающей среды, практически на устранение запахов. Если хозяйство, исходя из своего месторасположения, вынуждено прибегать к расходам на охрану окружающей среды, можно ориентироваться только на обычно принятые затраты на аналогичные мероприятия, например на сооружение герметичных навозохранилищ, предотвращающих распространение запахов во время хранения (9 марок ФРГ на 1 усл. гол. ПН в год), и на аэрацию навоза для этой же цели перед внесением его в почву (14...21 марка ФРГ на 1 усл. гол. ПН). В сумме эти затраты оцениваются примерно в 25 марок ФРГ на 1 усл. гол. ПН в год.

D. Точными данными о дополнительной прибыли, получаемой по сравнению с использованием обычного жидкого навоза, мы пока не располагаем. Гофман [41] приводит следующие цифры средних потерь при хранении: твердого навоза — 25% сухого вещества и 33% азота; обычного жидкого (бесподстилочного) навоза соответственно — 0 и 15%. Если  использование  питательных  веществ  увеличивается на  15%,    то получаем прибыль примерно 1,2 марки ФРГ на 1 м3 биошлама и 19 марок ФРГ на 1 усл. гол. ПН в год. Z. Здесь не следует учитывать субсидии на капитальное строительство.  В  каждом  конкретном  случае необходимо   прибавлять   непосредственно   к   стоимости установки (см.  34) субсидии из расчета на 1 усл. гол. ПН. Цена биогаза определяется исходя   из   минимальной   стоимости   установки. Как.видно из рисунка 24, биогаз должен стоить не более 0,24 марки ФРГ за 1 м3 с учетом 35% стоимости за  эксплуатацию  цистерн,  если  им хотят заменить котельное топливо, которое можно приобрести сейчас  по цене около 0,3 марки ФРГ за 1 л. На рисунке 34 показано, что это  можно получить при самом оптимистичном расчете и только при очень высоком выходе полезно используемого газа и очень низкой стоимости установки. Стоимость установки свыше 1500 марок ФРГ на 1  усл.  гол.  ПН  вряд ли  может  быть  приемлемой  без дотаций.    Эти дотации   можно назвать лишь   ориентировочно, но они должны послужить исходным пунктом для   будущих   исследований.   Следует  обратить  внимание на то, что это справедливо лишь для того случая, когда весь полученный биогаз (за вычетом необходимого расхода на нужды установки)   будет действительно использован, иначе фактическая цена газа значительно возрастет.

Изменяются, например:

—        годовая доля постоянных затрат до 12 % (в результате уменьшения срока службы или увеличения доли затрат на техническое обслуживание);

—        годовые затраты на оплату труда до 72 и 216 марок ФРГ на 1 усл. гол. ПН;

—        удельные затраты на собственные производственные нужды до 0,02 марки ФРГ на 1 м3.

Из вышесказанного ясно, как сильно колеблется цена биогаза и как важно, с другой стороны, знание точных данных, характеризующих особенности рассматриваемой технологии.