Які біогазові проекти є найбільш перспективними в Україні?

share

Платформа GetMarket спільно з девелоперською компанією Ecodevelop, яка займається реалізацією «під ключ» біогазових комплексів з утилізації органічних відходів з подальшим перетворенням біогазу в електричну та теплову енергію, а також в органічні добрива, починають серію публікацій на тему української біоенергетики, перспектив її розвитку та проблем, що сьогодні заважають використовувати потенціал біогазу на повну.

У першій статті технічні спеціалісти Ecodevelop відповідають на питання стосовно критеріїв перспективності проектів біогазу в Україні.

Перш за все, потрібно розуміти, що це питання є достатньо складним та багатогранним. Розглянемо три найбільш вагомі, на думку спеціалістів Ecodevelop, критерії перспективності біогазового проекту: потенціал виходу біогазу з 1 тонни субстрату, наявність та доступність субстрату, а також технологічна простота отримання біогазу (низька вартість будівництва).

 

Потенціал виходу біогазу з 1 тонни субстрату

Загальновідомо, що вихід біогазу залежить від складу субстрату, його біодоступності та технології виробництва. 

Будь-який постачальник технологічних рішень встановлює власний коефіцієнт виходу біогазу, але не будемо на цьому зупинятись. Проте варто розглянути потенціал виходу біогазу з кожного окремого субстрату, а саме те, яку кількість біогазу можливо отримати за умови практично безкінечної ферментації субстрату у стабільних умовах. Звісно, в реальних умовах ця цифра дуже рідко досягається (або практично ніколи) через економічну недоцільність такого тривалого процесу, проте показник на рівні 60-95 % є досяжним та економічно обґрунтованим. 

В таблиці нижче наведений перелік потенційних субстратів для виробництва біогазу. 

Потенційні субстрати для виробництва біогазу

Субстрат

Сухі речовини (СР), %

Сухі органічні речовини (СОР), % СР

Питомий вихід біогазу, м3/т СОР

Питомий вихід біогазу, м3

Промислові відходи

Пивна дробина

25,0

70,0

450,0

78,8

Пивні дріжджі

20,0

75,0

400,0

60,0

Зернова барда

6,0

83,0

430,0

21,4

Картопляна барда

6,0

85,0

400,0

20,4

Картопляне лушпиння

20,0

95,0

600,0

114,0

Картопляний сік

3,7

70,0

940,0

24,3

Крохмаль

83,6

95,0

700,0

555,9

Мезга

13,0

90,0

650,0

76,1

Пресований жмих

22,0

95,0

250,0

52,3

Меляса

80,0

85,0

360,0

244,8

Яблучна барда

25,0

85,0

660,0

140,3

Сировоткатворожна

8,0

92,0

700,0

51,5

Фуз олійний

30,0

95,0

900,0

256,5

Відходи очисних споруд, ТПВ

Осад первинних відстійників

3,5

70,0

450,0

11,0

Осад вторинних відстійників

3,5

70,0

200,0

4,9

Аеробний надлишковий мул

3,5

80,0

300,0

8,4

Флотаційний шлам

3,5

80,0

900,0

25,2

Жир з жироловок

25,0

95,0

1000,0

237,5

Тверді побутові відходи (органічна складова)

20,0

90,0

700,0

126,0

Харчовий жир

42,0

99,0

900,0

374,2

Відходи фермерських господарств

Свинячий гній

3,0

85,0

425,0

10,8

Гній ВРХ

25,0

80,0

350,0

70,0

Курячий послід

24,0

85,0

425,0

86,7

Субстрати сільського господарства

Силос кукурудзяний

32,0

95,0

700,0

212,8

Солома

30,0

90,0

600,0

162,0

Силос трав'яний

30,0

89,0

550,0

146,9

Цукровий буряк

23,0

90,0

800,0

165,6

Кормовий буряк

12,0

75,0

620,0

55,8

Жом

28,0

94,0

680,0

179,0

 

Потрібно чітко розуміти, що біогаз може вироблятися виключно з сухих органічних речовин (СОР), а не з води. Також варто зазначити, що потенціал виходу біогазу з тонни СОР є різним для кожного з субстратів, оскільки в них відрізняється процентний вміст білків, жирів та клітковини, які і є джерелом біогазу.

Повертаючись до виходу біогазу з сирого субстрату (тобто на натуральну вологість) можна відзначити наступні: крохмаль (556 м3/т), харчовий жир (374 м3/т) та фуз олійний (257 м3/т). Проте будь-який з них має ряд недоліків. Перший не є відходами, тому важко уявити достатньо великі обсяги для використання його як субстрату для біогазового комплексу. Тоді як два останніх наявні в Україні у великих обсягах, проте їх використання є складним з точку зору технології та, як наслідок, більш дорожчим. Це пов’язано з необхідністю підтримувати вищі температури зброджування та проводити попередню обробку. 

З іншого боку, найменш привабливими в цьому випадку виявляються різноманітні відходи муніципальних очисних споруд (осади відстійників, надлишковий мул аеротенку) лише через їх значний ступінь розведення (іноді до 99 %). Але ця проблема легко вирішується шляхом концентрування осаду до рівня вмісту принаймні 5% сухих речовин, а іноді й до 25 %. Проте, в цьому випадку, вартість проекту вища, ніж зазвичай. 

Незважаючи на це, такі проекти є досить перспективними, оскільки дозволяють вирішити питання утилізації рідких відходів. На сьогодні вони надзвичайно актуальні та відповідають загальноєвропейському тренду щодо екобезпеки виробництв. Дані проекти часто отримують державну підтримку та фінансування, незважаючи на наведені недоліки.

Отже, можна зробити висновок, що привабливість субстрату не завжди означає економічну доцільність. А тепер розглянемо інші критерії.

 

Наявність та доступність субстрату

Надзвичайно важливим фактором є доступність сировини. 

Спираючись на значний досвід Ecodevelop можна стверджувати, що лише проекти з наявним власним джерелом сировини можуть претендувати на прибутковість та стабільність роботи в українських реаліях. 

Варто пам’ятати про такі нюанси.

Біогазовий комплекс неможливо призупинити на деякий час. Він являє собою цілий біологічний процес, що потребує постійного супроводу. Починаючи від стабільного та одноманітного навантаження по органіці та закінчуючи спланованим періодичним вивантаженням збродженого субстрату з резервуарів зберігання, оскільки вони також мають обмежений обсяг та не можуть безкінечно приймати субстрат. 

Будь-які коливання щодо складу субстрату призводять до інгібування процесу метаногенезу – зниження питомого виходу біогазу. Різкі коливання навіть у якісно кращий бік з точки зору органічного складу можуть призвести до повної зупинки роботи станції. 

У випадку використання невласного субстрату надзвичайно важко контролювати його склад та забезпечити відсутність домішок, що можуть критично впливати на життєдіяльність анаеробних бактерій, що продукують біогаз. 

Інші вагома проблема - доставка субстрату. Плече доставки більше ніж 30 км призводить до значного зниження прибутковості біогазового комплексу. 

 

Технологічна простота отримання біогазу (низька вартість будівництва)

Останній важливий критерій – це технологічна простота виконання. Більшість субстратів включають до свого складу домішки, що потребують додаткових впливів. 

Наприклад, при використанні занадто сухих субстратів, таких як солома, без попереднього гідролізу великий ризик утворення кірки на поверхні субстрату у реакторі, що в свою чергу призводить до стрімкого виходу біогазу після досягнення критичного тиску. Це потенційно аварійна ситуація. Інші субстрати потребують  додаткових заходів по зниженню концентрації сірководню в біогазі. Тоді як високий вміст сірководню є критичним для роботи когенератору або котлів спалювання біогазу. Всі ці фактори призводять до збільшення капітальних та експлуатаційних витрат.

З досвіду спеціалістів Ecodevelop, найбільш технологічно простими проектами є біогазові проекти саме на базі використання силосу, який має високий вихід біогазу та не потребує додаткової обробки на всіх етапах зброджування. 

Більш того, такі проекти є особливо успішними за умови будівництва біогазового комплексу на базі агрохолдингу, що має можливість самостійно вирощувати силос та використовувати зброджений субстрат (дигестат) в якості органічного добрива. Такі проекти окуповуються за 3-5 років і є дуже прибутковими.

Підсумовуючи всі наведені аргументи, потрібно зазначити, що єдино вірного рішення не існує. Тому кожен проект слід розглядати індивідуально.