Спецможливості
Технології

Біологічний двигун: Європа – “зелене” світло, Україна?..

04.05.2011
490
Біологічний двигун: Європа – “зелене” світло, Україна?.. фото, ілюстрація

Яке основне призначення біологічного двигуна, чи легко отримати "зелену енергію". Наскільки розвинено проект із впровадження біогазових установок в Європі (розглянемо на прикладі Німеччини) та на якому етапі розвитку він перебуває в Україні, - тема цієї статті.

Яке основне призначення біологічного двигуна, чи легко отримати "зелену енергію". Наскільки розвинено проект із впровадження біогазових установок в Європі (розглянемо на прикладі Німеччини) та на якому етапі розвитку він перебуває в Україні, - тема цієї статті.

Гроші під ногами
Так висловлюються зазвичай українці, які приїздять із великих міст на периферію в села, але чому ж самі жителі сіл не бачать цих грошей? Тому, що органічні рештки, відходи тваринництва для них не є цінною сировиною надходження додаткових прибутків. Це сприймається, радше, як органічне сміття, яке просто викидається, або як гній, який вноситься на поля. В Європі давно ці “гроші” вже “попідмітали”, тому там знайти органічні рештки, на яких можна заробляти, досить важко, навіть доводиться вирощувати їх у вигляді кукурудзи.
В українських господарів є всі можливості, аби частково не залежати від держави, виробляючи для власних потреб електроенергію, природний газ, тепло та, крім того, отримувати ще й готове цінне органічне добриво для вирощування екологічної продукції. Але не зрозуміло, що цьому перешкоджає: чи небажання заробляти додатково, чи відсутність капіталовкладень, чи тиск із боку держави, чи все разом. Можливо, вам як читачам не зовсім зрозуміло, про що наразі йде мова, і ви подумаєте: що за нісенітниця, які органічні добрива і до чого тут електроенергія, газ і т.ін.? Теоретично все дуже просто: ви купляєте біогазову установку, наповнюєте відходами органічного походження і за бажанням отримуєте електроенергію, газ, тепло і на виході — органічне добриво.
Що таке біогазова станція?
Біогазова станція виробляє способом безкисневого шумування (анаеробного бродіння) біогаз і біодобрива з біовідходів сільського господарства, харчової промисловості та спеціально вирощуваних енергетичних культур.
   Промислова біогазова станція — це будівельний об’єкт, у якому частка устаткування становить 50–60%. Це закриті реактори (фермертери, біореактори), виконані з монолітного залізобетону або сталі з покриттям. Більшість видів сировини можна змішувати, відмінність — лише в пристроях завантаження сировини. Для твердих видів сировини — це шнекові завантажувачі, для рідких — приймальні резервуари з насосною станцією. Конструкція — модульна з діаметром від 8 до 24 м і заввишки до 9 м. У разі потреби збільшення потужності біогазової станції збільшується кількість реакторів.

Принцип роботи біогазової установки
Рідкі біовідходи перекачують на біогазову установку фекальними насосами бардопроводом або трубопроводом гноєвидалення. Тверді відходи (гній, послід) доставляються транспортерною стрічкою, а зі сховища посліду або гною — трактором.
Рідкі відходи потрапляють не напряму в реактор, а в попередню ємність, де відбувається гомогенізація маси і її підігрівання (іноді — охолодження) до потрібної температури.
Тверді відходи можуть вивантажуватися в ємність із рідкими відходами й перемішуватися з ними, або ж тільки тверді відходи завантажуються в спеціальний шнековий завантажувач.
   З ємності гомогенізації, або завантажувача твердих відходів, гній, послід чи кукурудзяний силос надходить у реактор (біореактор). Реактор (біореактор) є газонепроникним, повністю герметичним резервуаром з кислостійкого залізобетону. Цю конструкцію теплоізолюють шаром утеплювача. Товщину утеплювача розраховують під конкретні кліматичні умови. Всередині реактора підтримується фіксована для мікроорганізмів температура. Температура в реакторі мезофільна (30…41°С), в окремих випадках застосовують реактори з термофільним режимом (близько 55°С).
Перемішування біомаси відбувається кількома способами. Спосіб перемішування обирають залежно від типу сировини, вологості та інших параметрів.
Перемішування здійснюють міксерами, які зроблено з нержавіючої сталі. В окремих випадках перемішування не механічне, а гідравлічне. Тобто маса розподілюється насосами по трубках у шар, де живуть колонії бактерій. Реактори бувають із дерев’яним і залізобетонним склепінням, термін його служби — 25–30 років.
Реактор підігрівається теплою водою. Температура води на вході в реактор — 60, на виході — близько 40°С. Система підігрівання — це мережа трубок, що містяться всередині стінки реактора або на її внутрішній поверхні. Якщо біогазову установку укомплектовано когенераційною установкою (теплоелектрогенератором), тоді воду від охолодження генератора використовують для підігрівання реактора. Вода після охолодження генератора з температурою 90°С змішується з 40-градусною водою і надходить у реактор уже з температурою 60°С. Вода спеціально підготована й рециркуляційна. У зимовий період біогазовій установці потрібно близько 70% вторинного тепла, відведеного від теплоелектрогенератора, у літній — близько 10 відсотків.
Якщо біогазова установка працює тільки на виробництво газу, тоді теплу воду беруть із спеціального водонагрівального котла. Витрати теплової й електричної енергії на потреби самої установки становлять 5–15 усієї енергії, яку дає біогазова установка.
   Середній термін гідравлічного відстоювання всередині реактора (залежно від субстратів) — 20–40 днів. Протягом цього часу органічні речовини всередині біомаси метаболізуються (перетворюються) мікроорганізмами. Для кукурудзяного силосу період шумування становить 70–160 днів, його тривалість залежить від об’єму реактора.
Увесь процес бродіння відходів виконують анаеробні мікроорганізми. У реактор мікроорганізми вводять один раз — під час першого його запуску, далі ніяких добавок мікроорганізмів і додаткових витрат не потрібно. Мікроорганізми вводять одним із трьох способів: 1) введенням концентрату мікроорганізмів, 2) додаванням свіжого гною, 3) додаванням біомаси з іншого працюючого реактора.
  Найчастіше використовують другий і третій способи, бо вони дешевші. У гноївці вже є мікроби, які потрапляють туди ще з кишківника тварин. Ці мікроорганізми корисні й не завдають шкоди людині й самим тваринам. До того ж, реактор — це герметична система. Тому реактори (біореактори, фермертери) розміщують поблизу ферми або виробництва і в такий спосіб мають два продукти: біогаз і біодобрива.
Біогаз зберігають у ємності, яка називається газгольдер. У ній вирівнюються тиск і склад газу. Газгольдер — це тришарова конструкція зі спеціальної тканини. Матеріал купола стійкий до сонячного світла, опадів і випарів у реакторі. Термін служби газгольдера — 15 років. Запас місткості об’єму — 0,5–1 день.
Із газгольдера біогаз безперервно подається в газовий або дизель-газовий теплоелектрогенератор. Тут і виробляються тепло й електрика: з 1 м3 газу можна отримати 2 кВт/год електричної й 2 кВт/год — теплової енергії. Великі біогазові установки мають ще й факельні установки, які використовують у тому разі, коли не працює двигун/двигуни й біогаз треба спалити. Керування системою здійснюється автоматично. Система контролює роботу насосної станції, мішалок, системи підігрівання, газової автоматики, генератора. Для керування достатньо лише одного працівника на 2 год у день, він здійснює контроль за допомогою звичайного комп’ютера. Підготувати людину до такої роботи можна всього за два тижні.
   Біогазова станція не здатна працювати повністю автономно, а лише паралельно в мережі, якщо на виробництві, скажімо, падає напруга під час запуску сушильного комплексу або, навпаки, висока напруга зростає, тоді функція її полягає в тому, щоб добирати або віддавати електроенергію. На мегаватну таку станцію потрібно 60 т/добу кукурудзяного силосу (20000 тис. т/рік) за врожайності 30–35 т/га потрібно мати 700 га землі. Якщо використовувати високоенергетичні сорти кукурудзи, цю площу можна скоротити до 400–500 гектарів.

Чи далеко Європа?
У Німеччині, коли тільки-но почали будувати біогазові установки, їхнім призначенням була переробка органічних відходів, здебільшого від тваринництва, з метою отримання перегною, пізніше навчилися отримувати газ та електроенергію. Із збільшенням кількості біогазових установок продуктів переробки стало не вистачати, тому постало питання використання кукурудзяного силосу, таким чином на сьогодні в цій країні майже всі біогазові установки працюють на кукурудзяному силосі.
Сімейне господарство Брьоккер розташоване за 60 км на північний схід від Мюнстера. Наразі тут обробляють 200 га землі, із них власної — 112 га, кілька років тому докупили 7 га, решту землі — орендують.
Ціна землі на сьогодні в Німеччині становить 5,70 євро/м2, або 57000 євро/га, орендна плата щороку становить від 6000 до 9000 євро/га. В усьому світі ціна землі залежить від бонітету грунту, тільки в Німеччині вона однакова — з тієї причини, що без земельної ділянки (будь-якої) ви не розпочнете власного виробництва. На одиниці земельної площі (1 га) фермер, згідно із федеральним законом, може утримувати, наприклад, чотири голови ВРХ. І якщо він бажає розширювати тваринництво, але його земельна площа не дає змоги цього зробити, тоді йому потрібно її докуповувати або брати землю в оренду, а якщо він не зможе цього зробити, доводиться реєструвати себе вже як промислове підприємство, але тоді змінюється система оподаткування, і відсоткова ставка за податком уже збільшується, що робить агробізнес украй нерентабельним.
У структурі посівних площ господарство має 20 га природних пасовищ, 30 — пшениці, решта 150 га — кукурудза. Розподіл надходження прибутку в господарстві: 25% — свинарство, 25% — худоба на відгодівлі, 50% — біогазова установка.
Понад 15 років тому керівництво Німеччини захотіло перейти від звичайних до альтернативних джерел енергії. Спочатку були закладені добрі передумови для початківців, і багато фермерів інвестували свої кошти саме в біогазові установки, але керівництво не врахувало проблем, які неминуче виникатимуть у подальшому... Даний проект, на думку фермера, більше придатний для впровадження в Україні, де господарства мають великі площі та можливість висівати більше різних культур.
   Щодо біогазової установки, то вона не належить до сільськогосподарської діяльності, за провадження якої за всю вироблену сільгосппродукцію фермерам повертають ПДВ, тоді як за вироблену електроенергію з допомогою біогазової установки ПДВ не повертають. Німецьким законом про відновлювальні джерела енергії (зокрема, біогазові установки) не дозволяється будувати біогазову установку потужністю понад 500 кВт/год. І є одне припущення, з чим це може бути пов’язане: керівництвом держави було прийняте рішення зробити оптимальну потужність біогазової установки 500 кВт/год, якщо ж ця потужність перевищуватиме норму, знову ж таки доведеться змінювати форму власності і реєструватися як промислове підприємство, а за такої схеми біогазові установки можуть будувати абсолютно всі фермери. В деяких регіонах Німеччини в радіусі 5 км розміщено в середньому шість біогазових установок, і на території, де вони розташовані, вирощують, в основному, кукурудзу (подекуди ходять чутки навіть про цілі кукурудзяні ліси!). У Німеччині є поняття дотримання ландшафтного парку, коли вирощування всіх притаманних даному регіону видів сільгосптварин та рослин є обов’язковою нормою, а з появою біогазових установок ця ситуація може змінитися на американську, коли повсюди росте лише кукурудза.
Кожні чотири роки закон про відновлювальні джерела енергії переглядається, і в наступному пункті цього закону, аби вирішити частково проблему з кукурудзяними лісами, передбачається використовувати лише ту силосну кукурудзу для біогазової установки, попередником якої була пшениця.
   Ціни на електроенергію постійно зростають, наразі 1 кВт коштує 18 центів, до того ж, існує така залежність: що менше електроенергії споживає фермер, то дорожче він за неї платить. За 1 кВт виробленої електроенергії з допомогою біогазової установки держава виплачує 20 центів, за 1 кВт сонячної електроенергії — 40 центів та 1 кВт з вітрогенераторів — 9 центів. Ціни розроблені таким чином, щоб кожна сфера, в якій виробляється електроенергія, була економічно вигідною. Для запобігання виникненню перенапруги в мережі деяких фермерів від’єднують від мережі, але при цьому також виплачують кошти у повному обсязі за простій.

Україна: О, НЛО!
   Кількість біогазових установок, які працюють в Україні, можна порахувати на пальцях однієї руки — їх аж три! Для порівняння: у Німеччині працює 8 тис. таких станцій! Із вітчизняних трьох тільки одна працює легально, розташована вона неподалік Києва. Та, на жаль, керівництво господарства не дало дозволу відвідати нам цю біогазову установку, вважаючи її, мабуть, за якусь секретну ракетну базу. Діючі біогазові установки в Україні використовуються як очисні споруди підприємства для переробки органічних відходів та отримання з них цінного органічного добрива. Тому основними замовниками біогазових установок найближчим часом будуть підприємства харчової промисловості. Крім того, такі установки можна використовувати як об’єкт для отримання газу, електроенергії та тепла. Хоча в нас також з’явився перший проект біогазової установки на кукурудзяному силосі, його готовність до запуску становить 95%, а замовником виступає компанія “Зелений гай” під торговою маркою “Грінвіч” (у Миколаївській області).
Згідно із законом “Про відновлювальну енергію”, в Україні дозволяється будувати біогазові установки будь-якої потужності.

“Зелені” тарифи України
Попередній Кабінет Міністрів прийняв стимулюючі закони: “Про зелені тарифи”, “Про енергозберігання”, “Про підтримання альтернативних джерел палива”. Всі ці закони чудові, вони передбачають підтримання “зелених” тарифів, звільняють від ПДВ під час завезення енергообладнання та надають інші переваги. Але, по-перше, — ці закони не виконуються належним чином, по-друге, коли вони й виконуються, то дуже важко отримати позитивний кінцевий результат.
Для прикладу
Коли в Німеччині фермер бажає продавати електроенергію, він подає заявку у відповідні органи про те, що він побудував “зелену” станцію і хоче продавати електроенергію по “зеленому” тарифу. Буквально наступного дня він отримує такий дозвіл без жодних перешкод, тобто рішення приймається комісією автоматично.
   В Україні ж для того, щоб отримати “зелений” тариф, навіть коли у вас станція побудована згідно з усіма правилами пожежної та екологічної безпеки (що є обов’язковою вимогою), зібрано тисячу підписів у населення, яке не проти встановлення такої установки, остаточне рішення приймається у “ручному режимі” головою НКРЕ (Національна комісія із регулювання електроенергетики України) особисто. А от дасть він згоду на “зелений” тариф чи ні, залежить лише від нього, нерідко підставою для відмови можуть бути якісь дрібні формальні причини. До того ж, якщо ви подасте через це на нього в суд, то із нашою судовою системою з таким бюрократом можна судитися три-чотири роки безрезультатно (звісно, для вас). Ясна річ, можна вирішити таку проблему в інший спосіб — шляхом “індивідуальних” переговорів.
   На сьогодні в Україні встановлені  такі величини “зелених” тарифів без ПДВ (копійок за кВт/год) на електричну енергію, вироблену суб’єктами господарювання на об’єктах електроенергетики, що використовують альтернативні джерела енергії, станом на березень 2011 р.: виробники електричної енергії з енергії вітру — 123,19; виробники електричної енергії з енергії сонячного випромінювання — 506,81; виробники електричної енергії з біомаси — 134,92.

Підготував
Геннадій Жолобецький
g.zholobetskiy@univest-media.com

Інтерв'ю
Вважається, що для українського елеватора добрий показник — 3 обороти за сезон (це коли елеватор потужністю одночасного зберігання 50 тис. т за сезон перевалює 150 тис.). Елеватор «Агродар-Бар», розташований у селі Міжлісся Барського... Подробнее
Директор Сквирської сільськогосподарської дослідної станції Юрій Терновий
15 червня на Сквирській сільськогосподарській дослідній станції проводився щорічний День поля. Він був присвячений органічному землеробству, адже це єдина в Україні дослідна станція, спеціалізацією якої є органічне землеробство. Сайт «... Подробнее

1
0