Биогазовая установка

На фоне обозначенной интегральной проблемы, которую можно формализовать как «централизованный энергетический монополизм», повышается интерес к нетрадиционным альтернативным источникам энергии. Внедрение биоэнергетических технологий позволяет расширить рынок энергоносителей на региональном и особенно, локальном уровне. Децентрализация энергоснабжения за счёт использования биогазовых технологий приведёт к энергетической независимости систем и следовательно, к повышению управляемости и эффективности.

Обобщая всё вышесказанное, можно сделать вывод о том, что реализация проекта производства биогаза приведёт к положительному эффекту: уменьшению загрязнения окружающей среды, сбережению запасов полезных ископаемых, формированию оптимальной схемы энергетического рынка.

 

 

 

1.7 Актуальность биогаза в других странах

 

Исследования токсичности  газобаллонных автомобилей за рубежом  показывают, что при замене бензина  на биометан выброс токсических составляющих (г/км) в атмосферу города снижается: по СО₂ в 5-10 раз. СН₄ - в 3 раза, окислам азота - в 1,5-2,5 раза, дымности - в 8-10 раз.

Жители Стокгольма ежедневно  совершают почти четыре миллиона поездок на автомобилях. И как  во всех больших городах, именно автомобиль является основным источником загрязнения  воздуха. На долю автотранспорта приходится до 80 процентов от общих объемов выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. 
      Что бы стабилизировать и в перспективе улучшить экологическую ситуацию муниципалитет шведской столицы принял политическое решение о производстве и использовании в качестве энергоносителя и моторного топлива биогаза. Автобус, работающий на этом виде топлива, выбрасывает в атмосферу за год на 1,2 т меньше оксидов азота и на 9 т меньше двуокиси углерода. 
      В 1998 году швейцарские ученые подтвердили выводы шведских коллег. По экологическим характеристикам биогаз на 75 % чище дизельного топлива и на 50 % чище бензина. Токсичность биогаза для человека на 60 % ниже. Продукты его сгорания практически не содержат канцерогенных веществ. Влияние отработавших газов двигателей, работающих на биогазе, на разрушение озонового слоя на 60 - 80 % ниже, чем у нефтяных видов топлива. 

В 1996 году на одном из заводов Стокгольма по очистке канализационных  вод была построена опытная установка  для производства биогаза. Установка  позволяла получать 1000 кубических метров газа в день, что эквивалентно примерно 1000 литров бензина. В основном газ использовался на котельной, а 150 кубометров применялись на заводских газобаллонных машинах. 
      Муниципалитет Стокгольма утвердил программу строительства еще двух заводов (в пригородах Бромма и Хенриксдаль) по переработке отходов и получению биогаза на 1,5 и 3 миллиона кубометров в год. При этом городские власти решают задачу снижения вредных выбросов в атмосферу сразу от нескольких источников: автомобильного транспорта, канализационных коллекторов и свалок органических отходов. 
      В том же 1996 году универсальной (бензин/биогаз) топливной аппаратурой были оборудованы первые 20 автобусов. В конце 1997 года фирма "Скания" разработала ПАГЗ для заправки автомобилей. Он оборудован 30 баллонами с рабочим давлением 250 атмосфер и общей вместимостью 1600 кубических метров. Баллоны расположены на двух прицепах. В качестве топлива ПАГЗ также использует биогаз. Дальность его пробега на одной заправке - 300 км. 
      С начала 2000 года в Стокгольме на биогазе работают уже более 300 автомобилей, заправку которых обеспечивают четыре "сателлитных" станции. Всего власти Стокгольма планируют перевести на этот вид газа 3000 столичных автомобилей. В программе принимают непосредственное участие компании Вольво, Фольксваген и БМВ. В рамках городской экологической программы Муниципалитет Стокгольма принял решение о переводе всех мусороуборочных автомобилей на биогаз. Топливо будут получать при переработке органических отходов, собираемых в столичных ресторанах и столовых больших предприятий. 
      Руководство Стокгольма называет ряд преимуществ биогаза в сравнении с другими энергоносителями:

• возобновляемость;
• наличие местных источников сырья для получения топлива;
• снижение парникового эффекта;
• сокращение зависимости от зарубежных поставщиков нефти и газа;
• снижение экологического ущерба от систем сбора органических отходов;
• обеспечение экологически замкнутой энергетической системы.

Использованием биогаза  на транспорте занимаются не только в Стокгольме. В той же Швеции в городе Линчопинг в 1990 году переоборудовали для работы на биогазе 64 автобуса (Вольво, Мерседес, Неоплан/Камминс) и два таксопарка. В Евлё биогаз применяется для производства тепла, электричества и в качестве топлива на 10 автобусах Неоплан с газовыми и гибридными силовыми установками. В Трольхеттане на биогазе, получаемом при переработке отходов мясной и рыбной промышленности, работают 15 автобусов. В городе Упсала 31 автобус Неоплан, 6 легковых автомобилей и 1 мусороуборочная машина работают на биогазе, получаемом из органических отходов и навоза. 
 Во Франции в Туре с 1994 года работает установка получения и компримирования биогаза, обслуживающая 30 легковых автомобилей (Рено Клио, Пежо). В Лиле на этом топливе работают 100 автобусов, а в Тулузе - 6. 
 В кантоне Цюрих, Швейцария с 1997 года биогаз получают из органических отходов. Правительство страны ограничивает отпускную цену этого вида топлива на уровне 70 процентов от стоимости дизельного топлива. 
         В Рейкьявике, Исландия с загородной свалки органических отходов собирают до 500 куб. м. газа в час. После очистки, обогащения и компримирования газ, содержащий до 98 % метана, заправляется в транспортные контейнеры до давления 260 атмосфер. Контейнеры перевозят к потребителю и заправляют газом автомобили.

Первыми использовали энергию  биогаза в Древнем Китае ещё  за сотню лет до нашей эры.

Ведущее место по производству биогаза занимает Китай, где 30% от национальных потребностей в энергии обеспечивается за счет его использования. В Современном Китае действуют более 7 млн биогазовых установок.Второе место в мире по производству биогаза принадлежит Индии. Здесь еще в 30-е годы была принята первая в мире программа по развитию биогазовой технологии. В настоящее время ежедневная выработка биогаза в Индии составляет 2,5-3 млн м³ биогаза. 

В Европе сосредоточено  около 44% мирового количества установок  анаэробного сбраживания. При этом ведущее место в производстве и использовании биогаза принадлежит  Дании, где биогаз занимает до 18% в ее общем энергобалансе. Правительство Дании предоставляет значительные налоговые льготы для производителей биогаза: около 20% капитальных инвестиций для централизованного биогаза и 30% для индивидуальных станций или установок.

Биоэнергетические установки широкое распространение получили в Канаде, США, Вьетнаме, Непале, Японии, Англии.

 Россия располагает значительными разработками в получении биотоплива. Российские биогазовые установки не только имеют высокую окупаемость (в течение полугода), но и позволяют в полном объеме решить проблемы охраны окружающей среды и сельского хозяйства.

       Специалисты Российского центра «ЭкоРос» сконструировали биогазовые установки, перерабатывающие любые органические отходы животных и птицы, а также все коммунальные стоки и твердые бытовые отходы (кроме металла и стекла).

Получаемый в биореакторе  газ сгорает в бытовых конфорках  и горелках, что и обычный. Вторым ценным продуктом, получаемым в процессе эксплуатации биоустановки, являются жидкие органические удобрения, которые увеличивают урожайность сельскохозяйственных культур, как минимум, в 2-4 раза.

Ежегодно в странах ЕС образуется 435 млн т в год отходов животного и растительного происхождения. Вторичные биоресурсы являются ценным сырьем для биотехнологической переработки в разные виды топлива, высокоэффективные органические удобрения и другие типы продукции. Потенциальный объем ежегодно получаемого биогаза в России составляет до 90 млрд м³.

 

 

1.8 Развитие биогаза в Казахстане

 

Наиболее эффективный  путь использования биогаза – в качестве комбинации тепла и энергии, при котором можно достичь 88% эффективности. Использование биогаза для работы отопительных котлах, кормозапарниках и теплицах – лучший вид использования биогаза для фермерских хозяйств Казахстана.

В Казахстане проводятся активные исследования по проблеме повышения производительности биогазовых реакторов. В результате многолетних фундаментальных исследований созданы технологии, позволяющие на треть повысить удельный выход биогаза с единицы веса органики. Использование органики от 3-4 коров, бытовых отходов в качестве сырья для биогазовой установки позволяет полностью удовлетворить потребности семьи в бытовом газе и освещении в сельских местностях, значительно повысить продуктивность приусадебного участка.

Первый в Казахстане проект, связанный с использованием биогаза, был проведён Карагандинским “Эко Музеем” ещё в 2000-2003 годах. “Эко Музей” первым начал успешно внедрять технологии получения альтернативной экологически чистой энергии. Проект позволил освоить и оптимизировать три метода строительства биогазовых установок (БГУ).

В рамках проекта были построены пять БГУ общим объёмом  307 м³.

В ходе реализации проекта, благодаря проведённой информационной кампании, выявилась высокая заинтересованность крестьян и фермеров биогазовыми технологиями (БГТ). Информация, собранная в ходе проекта сформирована в базу данных о новых альтернативных технологиях. В настоящее время в ЭкоМузей за информацией, касающейся строительства и обслуживания БГУ, обращаются представители фермерских ассоциаций Казахстана и других стран, различные экологические организации, крестьяне и фермеры в Республике Казахстан.

На сегодняшний день Казахстан цветет и процветает, пытаясь достичь поставленной президентом задачи "Войти в число 50 наиболее конкурентоспособных стран мира", в основном благодаря запасам нефти и газа, которые в безразмерных количествах экспортируются в другие страны. Но никто не подумал о том, что произойдет с Казахстаном, когда из-за интенсивной продажи за рубеж, нефть закончится. Ответ на этот вопрос вполне логичный – мы войдем в число лучших стран мира, используя этот проект.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

      Заключение

 

Метановое сбраживание  – это процесс, который способен дать огромную пользу в обеззараживании исходного сырья.

Биогаз может использоваться как и обычный природный газ для обогрева, выработки электроэнергии, благодаря чему ферма самостоятельно может себя обеспечивать тепловой и электрической энергией. Биогаз также используются для освещения, приготовления пищи, для приведения в действие механизмов, транспорта, электрогенераторов.

Получение биогаза, особенно эффективно на агропромышленных комплексах, где существует возможность полного  экологического цикла.

Предлагаемый биоэнергетический  модуль позволяет решать следующие задачи:

• обеспечения электроэнергией собственного хозяйства;
• обеспечения охраны окружающей среды;
• обеспечения санитарно-гигиенического благополучия ферм;
• экономическая эффективность.

Выбор направления  использования  биогаза  определяется  в каждом конкретном случае для каждого хозяйства.  На сегодняшний день наиболее остро стоит вопрос обеспечения хозяйств электроэнергией.

Потенциальным направлением для Казахстана является использование  биогаза на сельскохозяйственных предприятиях на собственные нужды. 
      Казахстан имеет значительное поголовье скота и птицы. И биогаза в Казахстане можно использовать как альтернативный источник энергии.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список использованной литературы

 

1.  Loppinet-Serani A Aymonier С Cansell F Current and foreseeable applications of supercritical water for energy and environment. ChemSusChem. 2008. - 20 с.

2.  Аммих М. Сбалансированное использование отходов. 2007. № 1.- 59 с.

3.  Tilche A., Galatola M. The potential of bio-methane as bio-fuel/bio-energy for reducing greenhouse gas emissions; a qualitative assessment for Europe in a life cycle perspective. Water Sci Technol. 2008.

  4.  Schwarzenbeck N., Pfeiffer W., Bomball E. Can a wastewater treatment plan be a powerplant? A case study. Water Sci Technol. 2008.

5. Журнал «Механизация и электрификация сельского хозяйства»: П. Н. Листов, Л. Г. Прищеп и П. А. Кучер.

6. А. Н. Хитров. «Эффективное использование навоза в сельском хозяйстве» — № 1 за 1976 г., - 21 с.;

7. И. Г. Васильева. «Сельскохозяйственная биомасса как источник энергии» —№ 4 за 1980 г., - 57 с;

8. «Энергетический потенциал отходов сельскохозяйственного производства» —№ 7 за 1981 г. - 57 с.

9. Баадер В., Доне Е., Брендерфер М. Биогаз: теория и практика.  М.: Колос. 1982.  - 148 с.

10. Балясников И.А., Мишланова М.Ю., Шлёма А.Н. Экологически эффективный способ переработки органических отходов. /Актуальные проблемы экологии на рубеже третьего тысячелетия и пути их решения. Брянск. 1999. - 112 с.

11. Твайделл Дж., Виестур У.Э. Метановое сбраживание сельскохозяйственных отходов. М.: Энергоатомиздат. 1988. - 392 с.

12. Экологическая биотехнология. Л.: Химия. 1990. - 384 с.

13. Янченко В.С., Мишланова М.Ю. Пути оптимизации схем биогазовых установок. /Достижения науки и передового опыта в производство. Брянск. 1998.- 70 с.

14. Биогазовые установки: практическое пособие / Барбара Эдер, Хайнц Шульц. – 2006.- 140 с.

15. Биогаз на сельском подворье. Шомин А.А. 2002 г.- 60-68 с.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение

 

 

         

 

        

 

 

Вывод эксперимента: биогаза можно получить в домашних условиях (в школьном лаборатории).