Биогазовая установка: Здесь не Европа — Журнал «Агроинвестор» — Агроинвестор

Содержание

Как работает биогазовая установка? — AgroBiogas

Функционирование биогазовой установки реализуется в четыре фазы, пока биогаз не преобразуется в электрическую и тепловую энергию.

Биогазовое производство начинается с управления субстратами и их предварительной подготовки к ферментации. А уже после образования, биогаз доочищается и либо подается в газотранспортную сеть, либо подается в когенерационный модуль, где сжигается с образованием электрической и тепловой энергии.

Сброженные органические отходы и остатки после биогазового производства превращаются в СО2-нейтральные удобрения, которые накапливаются и соответствующим образом сохраняются до их последующего применения на полях.

Биогазовый завод: производственный процесс состоит из четырех ключевых фаз

На сегодня имеется широкий спектр технологических решений для строительства биогазовых станций и их дальнейшей эффективной эксплуатации. При этом, независимо от того, какая технология и которая совокупность субстратов применяется, эксплуатация всех биогазовых станций осуществляется с соблюдением ряда нескольких ключевых принципов.

Основная задача биогазовой установки — ее оптимизированное функционирования с целью производства максимально достижимых объемов биогаза.

Фаза I: управление субстратом

Принцип работы биогазовой установки начинается с управления субстратом. Эффективное биогазовое производство начинается с хранения и предварительной подготовки субстрата в приемном резервуаре биогазовой станции.

В зависимости от вида сбраживаемого субстрата и от способа ферментации (влажная или сухая ферментация), приемный резервуар биогазовой станции выполняет подготовительные работы, эффективность проведения которых результируется на общем показателе биогазового производства.

В приемном резервуаре субстрат измельчается и гомогенизируется, то есть здесь создается обеспечение метаногенных микроорганизмов необходимым доступом к питательным веществам, которые содержатся в сбраживаемых субстратах, а также эта фаза необходима для оптимизации следующих производственных фаз.

Фаза ІІ: производство биогаза

Биогаз образуется в сердце биогазовой установки — в метантенке, функция которого довольно проста — обеспечение физического взаимодействия субстрата/смеси субстратов, температуры производственного процесса и метаногенных микроорганизмов.

Производство биогаза осуществляется при следующих обязательных к обеспечению и поддержания условиях:

  • Метантенк должен быть газо- и водонепроницаемым, а также максимально непрозрачным
  • Перемешивающие устройства должны обеспечивать необходимую степень перемешивания субстратов, а скорость их вращения — не вредить жизнедеятельности метаногенных микроорганизмов
  • Температура процесса метаногенеза должна быть постоянной и обеспечиваться внутренней или внешней системой отопления
  • Теплоизоляция должна быть эффективной с целью предупреждения тепловых потерь и обеспечения оптимальных условий функционирования биогазовой станции

Фаза III: хранение дегистата

По факту сбраживания органические отходы и остатки превращаются в СО2-нейтральный дегистат — высококачественные органические удобрения. Дегистат накапливается и временно хранится (сроком до 8-9 месяцев) в резервуарах-хранилищах закрытого или открытого типа, или в лагунах закрытого типа.

При этом, рекомендуются закрытые резервуары-хранилища, поскольку такая система позволяет отбирать остаточный потенциал биогаза, который, в зависимости от вида сбраживаемого субстрата, может составлять до 5-7%.

Фаза IV: энергетическое преобразование биогаза в электрическую и тепловую энергию

Чем лучше осуществляются ферментационные процессы, тем выше выход газа будет иметь биогазовая установка и тем больше энергии можно получить путем сжигания биогаза в когенерационных модулях.

Биогазовые установки и возможности их модернизации — Энергетика и промышленность России — № 19 (255) октябрь 2014 года — WWW.EPRUSSIA.RU

Газета «Энергетика и промышленность России» | № 19 (255) октябрь 2014 года

Одним из видов таких источников является биогаз. Исследования в этой области, несмотря на известные трудности, проводятся в Республике Казахстан. В значительно меньшем объеме работы проходят в России, хотя полномасштабное развитие биогазовой отрасли здесь, по мнению автора, позволило бы решить ряд важных экономических задач.

Следует отметить, что основным недостатком биогазовой энергетики является значительный вес удельных капитальных затрат (в расчете на единицу мощности), невысокая рентабельность проектов, а также проблемы с организацией сбыта энергии посредством централизованных сетей.

Несмотря на это, в нашей стране наблюдается увеличение спроса на биогазовые установки (БГУ), как для малых потребителей (с объемом метантенка 3‑20 кубических метров), так и для средних (с объемом метантенка 30‑100 кубометров).

Комплексный подход

Современные технологии производства, по возможности, должны быть связаны между собой таким образом, что конечный цикл одного из них становится началом другого цикла, благодаря чему достигается практически полная безотходность и интенсификация производства. Именно такой комплексный подход, когда отходы и побочные продукты одного производства выступают в качестве сырья или полуфабрикатов для другого, поможет решить проблему устойчивого развития общества.

Известно, что животные не полностью усваивают энергию растительных кормов и более половины ее уходит в навоз, который является, после того или иного вида переработки, ценным органическим удобрением.

Содержание животных на фермах приводит к увеличению концентрации объемов навоза и навозных стоков в хозяйствах. А это дает возможность организовать их переработку не только в удобрения, но и в биогаз, не загрязняя окружающую среду. При этом биогаз по сути своей становится возобновляемым источником энергии (ВИЭ).

Комплексный подход в производственной деятельности, когда «отходы», в том числе органические, тепловые, водные, газо-воздушные, перерабатываются в технологической цепочке производства, минимально отражается на качестве окружающей среды, на продуктивности зональных экосистем.

Структура установки

Обычно под биогазовой установкой подразумевается комплекс инженерных сооружений, состоящий из устройств:

• подготовки сырья;

• производства биогаза и удобрений;

• очистки и хранения биогаза;

• производства электроэнергии и тепла;

• автоматизированной системы управления БГУ.

Метантенк БГУ должен быть герметичен, в него не должно быть доступа кислорода, так как только при отсутствии кислорода возможна жизнедеятельность метано­образующих бактерий.

Оптимальная температура метаногенеза зависит от вида перерабатываемого установкой субстрата (органических отходов).

Контрольно-измерительные приборы, устанавливаемые на метантенке, должны обеспечивать контроль уровня субстрата в нем, температуры и давления внутри него.

Современные технологии позволяют перерабатывать в биогаз любые виды органического сырья, однако наиболее эффективно использование биогазовых технологий для переработки отходов животноводческих и птицеводческих ферм и сточных вод, так как они характеризуются постоянством потока отходов во времени и простотой их сбора.

Сырье для биогаза

Поскольку сырьем для получения биогаза может служить широкий спектр органических отходов, на многих существующих установках используется добавка к обрабатываемым веществам так называемой зеленой массы. Конечно, измельчение зеленой массы приводит к дополнительным затратам энергии.

Активный обмен веществ и высокая скорость биохимических обменных процессов в метантенке достигаются за счет максимального поддерживания и непрерывного обновления величин граничных поверхностей между твердой и жидкой фазами. Поэтому твердые материалы, в особенности растительного происхождения, должны быть предварительно подготовлены с помощью режущих, разрывающих или плющильных устройств, чтобы получить частицы возможно меньшего размера. Доля взвешенных в жидкости твердых частиц в значительной мере зависит от технических средств, которые используются для получения тщательного перемешивания, гидравлического транспортирования субстрата и отделения биогаза. Современные БГУ позволяют перерабатывать субстраты с содержанием сухого вещества до 12 процентов, если размер волокнистых или стеблевых элементов не превышает 30 миллиметров.

В метантенке необходимо организовать периодическое перемешивание субстрата, которое обеспечивает эффективную и стабильную работу установки. Цель перемешивания – высвобождение образованного биогаза, примешивание свежего субстрата и бактерий (прививка), предотвращение образования корки и осадка, недопущение образования участков разной температуры внутри метантенка, обеспечение равномерного распределения популяции бактерий, предотвращение формирования пустот и скоплений, уменьшающих эффективную площадь метантенка. При выборе метода перемешивания нужно учитывать, что процесс сбраживания представляет собой процесс жизнедеятельности симбиоза различных штаммов бактерий и при разрушении этого сообщества процесс ферментации будет непродуктивным до образования нового сообщества бактерий. Поэтому слишком частое или продолжительное перемешивание вредно. Рекомендуется медленное перемешивание субстрата через каждые 4‑6 часов.

Оптимальное перемешивание сырья повышает выход биогаза до 50 процентов.

Режимы производства

БГУ обеспечивают утилизацию (переработку) органических отходов в следующих режимах.

1. В психрофильном режиме. Оптимальная температура в метантенке 15‑20 °С, но может быть и ниже. В таком режиме отходы перерабатываются 30‑40 дней. Психрофильный режим обычно используется в летнее время года в случае, когда тепло и количество субстрата (отходов) значительно меньше обычного, например из‑за выпаса скота.

2. В мезофильном режиме. При температуре 30‑40 °С органические отходы перерабатываются 7‑15 дней, в зависимости от вида отходов.

3. В термофильном режиме. При температуре 52‑56 °С органические отходы перерабатываются за 5‑10 дней, при этом качество газа и удобрений, по ряду показателей, обычно ниже, чем в мезофильном режиме. Кроме того, в термофильном режиме традиционно потребляется больше энергии для обогрева. Он подходит большего всего тем, у кого основная задача – переработать большое количество отходов. При оптимизации работы установки и состава отходов можно ускорить переработку даже до 3‑4 дней. Выгода от работы в термофильном режиме в том, что резко снижается стоимость 1 кВт установленной мощности БГУ.

Требования к допустимым пределам колебания температуры субстрата, для оптимального газо­образования, тем жестче, чем выше температура процесса ферментации: при психрофильном температурном режиме ± 2 °С в час, мезофильном – ± 1 °С в час, термофильном – ± 0,5 °С в час.

Поскольку, например, в Московском регионе среднегодовая температура исходного субстрата составляет около 10 °С, а температура окружающей среды около 4 °С, то необходимость в системе подогрева субстрата и поддержания его температуры в процессе ферментации очевидна. До 60 процентов полученного биогаза тратится на собственные нужды БГУ. При этом наиболее энергоемким является процесс нагрева субстрата, суточной дозы загрузки метантенка, на который идет около 95 процентов энергии, расходуемой на собственные нужды установки.

Наиболее распространенной системой подогрева является внешняя система подогрева с водонагревательным котлом (котельной установкой), работающим на биогазе, электричестве или твердом топливе, где теплоносителем является вода с температурой около 60 °С. Более высокая температура теплоносителя повышает риск налипания взвешенных частиц на поверхности теплообменника – теплообменники рекомендуется располагать в зоне действия перемешивающего устройства.

Возможности применения

В состав биогаза входит примерно 55‑60 процентов биометана и 40‑45 процентов углекислого газа. На этом газу могут работать бытовые газовые приборы, включая газовые водонагреватели, обогреватели воздуха и газогенераторы. Биометан – продукт, получаемый путем очищения биогаза от СО2, используемый как биотопливо (ГОСТ Р 52808‑2007).

Биогаз легче воздуха (1,05‑1,2 кг /м 3 ), поэтому стремится вверх.

Оптимальный способ накопления биогаза зависит от того, для каких целей он будет использован. При прямом сжигании биогаза в горелках котлов и двигателях внутреннего сгорания не требуются большие газгольдеры. В этих случаях они должны обеспечивать выравнивание неравномерностей газовыделения и улучшение условий последующего горения, в зависимости от типа и выдерживаемого давления объем газгольдера составляет от одной пятой до одной третьей объема реактора. Пластиковые газгольдеры применяют для сбора биогаза в простых, совмещенных установках, где пластиком покрывают открытую емкость, служащую в качестве реактора, или отдельный пластиковый агрегат соединяют с реактором. Газгольдер должен вмещать суточный объем вырабатываемого биогаза. Стальные газгольдеры делят на газгольдеры низкого (0,01‑0,05 кгс / см 2 ), среднего (8‑10 кгс / см 2 ) и высокого (200 кгс / см 2 ) давления. Стальные газгольдеры низкого давления оправданы только в случае большого расстояния (минимум 50‑100 метров) от установки до использующих биогаз приборов. В других случаях следует рассматривать возможность использования более дешевого пластикового газгольдера.

В газгольдеры среднего и высокого давления газ закачивается с помощью компрессора. Агрегаты высокого давления используют для заправки автомашин и баллонов.

Привлекательно применение биогаза для факельного обогрева теплиц. Кроме поступления углекислого газа из газгольдера происходит образование углекислого газа при сгорании биометана, производится освещение теплиц и одновременно образуется вода, увлажняющая воздух.

Биогаз позволяет существенно снизить суточную потребность домашнего хозяйства в газе для приготовления пищи и подогрева воды. Обычно она составляет 2‑3 кубометра природного газа в сутки. Это эквивалентно 3,5‑5 кубометров биогаза.

Еще одно направление использования составных компонентов биогаза – утилизация углекислого газа, содержащегося в нем в количестве около 40 процентов. Извлекая углекислый газ путем отмывки (в отличие от биометана, он растворяется в воде), можно подавать его в теплицы, где он служит «воздушным удобрением», увеличивая продуктивность растений.

Преимущества солнечного соляного пруда

Мы рассмотрим традиционную БГУ и установку, метантенк которой размещен на дне солнечного соляного пруда.

Использование для биогаза солнечных соляных прудов имеет ряд отличительных особенностей. Так, например, для БГУ с ССП не требуется здания (помещения) для размещения метантенка.

Не требуется система подогрева субстрата от теплоносителя биогазовой котельной установки (подогрев осуществляется от теплоты рассола солнечного соляного пруда) и система вентиляции с резервным электропитанием. Не требуется система контроля концентрации газов в воздухе помещения метантенка (контроль герметичности метантенка осуществляется по отсутствию / наличию пузырьков биогаза, поднимающегося на поверхность зеркала ССП), оборудование для размораживания сырья зимой, система пожаротушения. Но нужен навес (помещение) для пульта управления (в традиционном варианте последний расположен в здании, где находится метантенк). Поскольку солнечный соляной пруд может одновременно являться и противопожарным водоемом, это предотвращает расход части средств.

БГУ должна располагаться, по возможности, ближе к источникам перерабатываемого сырья (местам содержания животных, складирования отходов и т. д.). Тепловую энергию ССП можно будет использовать для горячего водоснабжения ферм.

Поскольку подогрев субстрата в метантенке, размещенном на дне ССП, осуществляется от теплоты рассола пруда, то режимы ферментации в нем в течение летнего периода различны. Они зависят от температуры, которой обладает рассол.

Весной при переходе с мезофильного на термофильный режим, для повышения температуры субстрата в метантенке объемом 20 кубометров с 35 до 53 °С требуется около 420 кВт-ч теплоты. При использовании для этой цели теплоты рассола пруда площадью 78,5 квадратного метра (диаметр пруда 10 метров) температура рассола понизится примерно на 6 ºС.

Осенью, когда температура в ССП понижается, для поддержания эффективного температурного режима анаэробной обработки отходов животноводства к ним можно добавлять высокоэнергетические компоненты, увеличивающие выделение экзотермической теплоты при ферментации (сахарный жом, отходы пищевой промышленности с высоким содержанием жиров, силос, клеверозлаковая смесь и т. п.).

То, что работа в термофильном режиме и использование теплоты рассола ССП, вместо биогаза, для поддержания температуры ферментации имеет свои неоспоримые преимущества, подтверждается результатами испытаний БГУ в фермерском хозяйстве Республики Казахстан.

Результаты испытаний

Они были проведены сотрудниками Казахского научно-исследовательского института механизации и электрификации сельского хозяйства.

Биореактор испытывался в режиме биообработки жидкого навоза, поступающего на обработку из коровника на сорок голов. Технология содержания животных – смешанная (стойлово-выгульная).

В результате испытаний установлено, что биогазовая установка соответствует требованиям ГОСТ 31343‑2007.

Производительность установки по биогазу составляет – 6,5‑11,5 м 3  / сут., по удобрению – 0,5‑0,7 т / сут., объем биореактора – 5 кубометров, температура субстрата в биореакторе соответствует термофильному режиму – 52‑54 °С, расход биогаза на нагрев – 6,2 м 3  / сут., доза загрузки – 10 процентов, плотность полученного удобрения – 964,9 кг / м 3 , массовая доля сухого вещества – 4,7 процента, эффективность обеззараживания навоза – 99 процентов.

По результатам проведенной в Казахстане работы следует, что для БГУ, метантенк которой размещен в ССП, для ускорения начала термофильного режима весной и мезофильного осенью, а также снижения времени перерыва в выработке биогаза целесообразно готовить в термостатированной емкости субстрат с колонией термофильных (мезофильных) бактерий анаэробного вида.

В связи с тем, что БГУ обоих типов могут работать как в мезофильном, так и в термофильном режиме ферментации, вырабатываемые ими два вида удобрений будут одинаковы.

Различие будет в товарных объемах этих видов удобрений и биогаза (биометана), поскольку в традиционной установке значительная часть биогаза используется на поддержание температуры термофильного режима, а это не всегда приветствуется в хозяйствах и часто будет вынуждать собственника переходить на мезофильный режим работы.

Самое главное – разработка и регистрация стандарта предприятия на эффлюент – органическое удобрение, полученное в результате анаэробной переработки органических отходов в метантенках (фугата – жидкой фракции эффлюента, шлама – твердой фракции эффлюента) (ГОСТ Р 52808‑2007).

Ведь только при условии надлежащей реализации эффлюента возможен коммерческий успех любого биогазового проекта.

Принцип работы

Перспективным представляется более расширенное использование солнечной энергии, аккумулированной солнечным соляным прудом.

Энергию солнечного соляного рва (пруда в форме кольца, охватывающего придонную боковую поверхность метантенка) можно использовать для подогрева субстрата и для больших биогазовых установок.

Метантенк размещен на дне пруда, в который поступает прямое солнечное излучение и отраженное от боковой наружной поверхности метантенка солнечное излучение.

Поддержание необходимой температуры ферментации в метантенке за счет использования солнечной энергии (теплоты рассола рва) обеспечивается следующим образом.

При заполнении наружного и внутреннего кольцевых зазоров водой поступление тепла из солнечного соляного пруда к субстрату в метантенке максимально. Это обеспечивает, при необходимости, ускоренный нагрев сырья до требуемой температуры ферментации. После нагрева субстрата до требуемой температуры производится слив воды из наружного или внутреннего зазоров, и их осушение. В результате интенсивность поступления тепла из солнечного соляного пруда через воздушные зазоры уменьшается в десятки-сотни раз по сравнению с тем, когда они были заполнены водой. Можно осушать и один из зазоров.

Дальнейшее поддержание температуры субстрата в требуемых пределах можно обеспечивать как за счет синхронного регулирования подачи «горячего» сырья и отвода эффлюента, так и за счет периодического заполнения зазоров водой и создания в этих зазорах низкого вакуума.

Такая комбинированная установка генерации биогаза может обеспечить работу метантенка в термофильном режиме, в первую очередь в странах с жарким климатом (Киргизия, Узбекистан, Таджикистан), без затрат вырабатываемого биогаза на собственные технологические нужды. Это очень актуально, если затем биометан используется в качестве моторного топлива, для обжига кирпича, освещения, для производства асфальта, выработки пара и для других технологических процессов, где нужна температура, намного превышающая 100 °С.

В зазоре наружном, при осушенном внутреннем, в течение всего летнего периода можно подогревать воду для приготовления субстрата.

Кроме того, можно подогревать воду весной, для использования при поливе в теплицах и парниках, обеспечивая поддержание в них приемлемой температуры не только воздуха, но и грунта, т. к., например, в мае естественная средняя месячная температура почвы на юге Омской области на глубине 0,4 метра составляет 8,7 °С, на глубине 0,8 метра – 5,1 °С, а на глубине 1,6 метра – всего 0,9 °С.

При наружном зазоре прокачкой холодной воды по внутреннему можно охлаждать субстрат.

Для более эффективного аккумулирования солнечной энергии солнечным соляным рвом с северной стороны метантенка надо установить отражатель (концентратор солнечной энергии), который будет направлять отраженное солнечное излучение в северную часть рва (пруда) в наиболее солнечное время.

Дополнительные достоинства

Использование в технологическом производстве биогаза солнечной энергии позволяет обеспечить его летнее и осеннее производство с наибольшей эффективностью, что особенно важно в районах, отрезанных от крупных энергетических центров из‑за разлива рек, бездорожья и т. д.

БГУ такого типа позволят более эффективно обеспечивать за счет вырабатываемого удобрения поддержание плодородия почв, предотвращать свободную эмиссию биометана в атмосферу.

Прибыль от эксплуатации БГУ зависит от многих факторов, включая продажи «побочных» продуктов. Самую значительную прибавку к прибыли от продажи биометана можно получать от реализации жидких удобрений, поскольку это высоколиквидная продукция, пользующаяся постоянным спросом. Спрос на удобрения есть всегда, поскольку непреложным фактором функционирования аграрной биосистемы является баланс между внесением в почву и выносом из нее энергии в виде питательных веществ: внесение их должно быть не менее выноса.

При выработке биогаза использование солнечной энергии для подогрева субстрата в большом метантенке позволит летом и осенью применять термофильный режим ферментации. В этом случае, при том же объеме метантенка, выход биогаза увеличится в полтора-два раза.

Стоимость БГУ с солнечным соляным прудом значительно ниже стоимости традиционной БГУ при одинаковых объемах метантенков. При этом использование термофильного режима ферментации в них дополнительно ведет к снижению стоимости 1 кВт их установленной мощности.

За летний период эксплуатации БГУ с ССП при работе большую часть времени в термофильном режиме можно получать больше товарного биогаза по сравнению с традиционной БГУ.

Поскольку эффективность обеззараживания удобрения у БГУ с ССП выше, то и доход от реализации удобрений будет также выше.

Модернизация с использованием соляного пруда БГУ позволит уменьшить вес удельных капитальных затрат в полтора-два раза (в расчете на единицу мощности) и повысить рентабельность биогазовых проектов.

6 ответов о биогазовых установках, которые вы хотели бы получить от экспертов

6 ответов о биогазовых установках, которые вы хотели бы получить от экспертов

Аграриям необходимо извлекать пользу из всего сырья, которым они располагают. Такой подход поможет сохранить целостность и непоколебимость бизнеса во время кризиса – финансового и энергетического.

Биогазовая установка работает на «отходах» и при этом является источником тепла, электроэнергии и дополнительного дохода для сельскохозяйственного предприятия. Она помогает утилизировать отходы и производить эффективное и безопасное биоудобрение. Но большинство аграриев все еще сомневаются  в строительстве биогазовых станций — целесообразно ли?

Чтобы упростить  вам принятие решения о строительстве биогазовой  установки, мы собрали важные факты, о которых говорили  специалисты отрасли на семинаре.

1. Биогаз можно получать из десятков видов сырья

Сырьем для биогаза могут стать самые различные органические отходы. Это коровий и свиной навоз, птичий помет, отходы мясобойни, трава, солома, ил сточных вод, послеспиртовая барда, пивная дробина, кукуруза, сорго, жировые отходы, просроченные продукты и многое другое. От вида используемого сырья зависит и количество получаемого биогаза. Например, из тонны навоза крупного рогатого скота образуется 50–65 куб. м. биогаза, из различных видов энергетических растений — 100–500 куб. м. Так, биогазовые установки на кукурузном силосе производят 230 куб. м. биогаза из 1 тонны сырья.

2. Биогазовая установка выгодна как маленьким предприятиям, так и большим

Технология производства биогаза может быть использована большими аграрными компаниями и частными фермами. Всего 120 голов крупного рогатого скота или 400 свиней смогут производить достаточно сырья для биогазовой установки.

Установка состоит из модульных конструкций небольшого размера, которые не займут много места на ферме. Небольшие фермерские биогазовые установки дают возможность совместного сбраживания навоза и других отходов животноводства и растениеводства. Они относительно просты в эксплуатации, а срок их окупаемости варьируется от 5 до 7 лет.

3. Производство биогаза обогащает удобрения, а не отбирает их

После выработки биогаза из органических отходов и навоза получается дигестат – ценное естественное удобрение. Оно имеет ряд преимуществ в сравнении с органическими и минеральными удобрениями:

  • отсутствие семян сорняков. Например, в 1 тонне свежего гноя находится до 10 тыс. семян разных сорняков, которые сохранили способность к прорастанию;
  • биоудобрения, благодаря технологии переработки, полностью обеззаражены;
  • наличие активной микрофлоры, которое способствует интенсивному росту растений;
  • стойкость к вымыванию из почвы питательных элементов. Например, за сезон из почвы вымывается около 80% органических удобрений и всего до 15% биоудобрений;
  • биоудобрения благодаря своим биологическим свойствам усваиваются растениями практически на 100%, при этом содержание нитратов в продуктах минимально. 

4. Поставки сырья должны быть бесперебойными 

Чтобы установка окупила себя в поставленные сроки и принесла ожидаемые результаты по снабжению теплом и электроэнергией, она должна работать практически круглый год.

Постоянные бесперебойные поставки сырья могут  стать серьезным вызовом для фермера. Чтобы биогазовая станция была экономически выгодной, важно использовать преимущественно свое сырье, недостающую часть можно закупать у близлежащих хозяйств. Нужно иметь 3-4 альтернативных источника сырья в радиусе до 50 км – на более длинные расстояния перевозить сырье будет невыгодно в нынешних условиях. Конечно, чем меньше будет покупного сырья для биогаза, тем быстрее окупится установка.

5. Вопросами подключения к электросети нужно заниматься заранее 

Процесс подключения к общей электросети занимает от 6 до 8 месяцев, поэтому его нужно начать параллельно со строительством биогазовой установки. Этапы и сроки подключения к электросети выглядят так:

  • выдача энергокомпанией договора о присоединении и технические условия – от 15 до 30 календарных дней;
  • разработка проектной документации и согласование ее с энергокомпанией – от 1 до 3 месяцев + 15-30 дней с момента подачи заявления;
  • строительство или реконструкция электрических сетей – 2-3 месяца в зависимости от удаленности;
  • выдача энергокомпанией договора на снабжение или использование электроэнергии – в течение 5 дней;
  • подключение объекта к электрическим сетям – в течение 5 дней. 

6.   Получить «зеленый тариф» возможно

Биогаза, как правило, у вас будет больше, чем необходимо для обеспечения потребностей вашего предприятия в электроэнергии и тепле. Это значит, что его нужно куда-то девать. Излишки газа можно просто сжигать, но лучше продавать. «Зеленый тариф» – это специальный тариф, по которому государство покупает у предприятий или физических лиц электроэнергию, произведенную с помощью возобновляемых источников энергии. «Зеленый тариф» зафиксирован в евро до 2030 года и рассчитывается путем умножения базовой ставки 0,05385 на соответствующий коэффициент:

  • С 01.07.2015 – 2,3
  • С 01.01.2020 – 2,07
  • С 01.01. 2025 – 1,84

На данный момент «зеленый тариф» установлен для 132 предприятий, 7 из которых – на биогаз.

Для того чтобы получить «зеленый тариф», необходимо пройти несколько этапов:

  • создание компании или использование действующей;
  • оформление документов для строительства электростанции;
  • подключение к сети;
  • получение лицензии производителя электроэнергии;
  • утверждение «зеленого тарифа» в Национальной комиссии регулирования электроэнергии и коммунальных услуг;
  • подписание договора на продажу электроэнергии с ДП «Энергорынок».

Сделайте свое предприятие современным, а производство — безотходным.  Профессионалы подскажут, как выгодно и безопасно инвестировать средства. 

Удаленный ввод/вывод в биогазовых установках

В установках биогазификации Purac Puregas система ввода/вывода excom компании Turck позволяет удобно выполнять техническое обслуживание непосредственно в зоне 1.

Шведская компания Purac Puregas является экспертом в области установок биогазификации, которые могут очень эффективно обогащать биогаз из ферментированных бытовых отходов и другого органического мусора для получения метана и CO2. Компания Purac Puregas недавно усовершенствовала работы по обслуживанию своих газовый установок благодаря новой системе ввода/вывода, которая соответствовала всем их требованиям: система excom производства Turck для использования в опасных и безопасных зонах.
  • Во взрывоопасном помещении, где происходит процесс CApure, BL67 соединяет все датчики с сетью Profibus

  • Индикаторы состояния хорошо видимы через окошко в металлическом шкафу прямо в компрессорном отделении

  • С диапазоном рабочих температур до –40 °C система BL67 от Turck устойчива к суровым зимним условиям

  • Вся биогазовая установка состоит из трех модулей

Шведская группа компаний Läckeby Water Group совместно с газовой компанией Purac Puregas производит установки биогазификации. Газоперерабатывающие установки Purac Puregas используют сырой биогаз и обогащают его до практически чистого биометана. С помощью химического процесса, называемого CApure, установки удаляют углекислый газ и сероводород (h3S) из сырого биогаза. Это повышает эффективность биогазовой установки и улучшает экологический баланс.

excom для компрессорных отделений

Для газоперерабатывающей установки местной энергетической компании в Севше Purac Puregas искала лучшее решение для удаленного ввода/вывода для своих блоков биогазовой установки. В компрессорном отделении каждого модуля установки система удаленного ввода/вывода в зоне 1 собирает данные от датчиков и другие сигналы из опасных зон. Предыдущая система удаленного ввода/вывода не могла эксплуатироваться непосредственно в зоне 1. В целях технического обслуживания клиенты всегда должны были отключать модуль установки и дегазировать компрессорное отделение. В связи с этим требовалось большое количество времени, трудозатрат и средств — часто даже при незначительных проблемах, таких как, например, обрыв провода

Удобство в обслуживании

Компания Turck представила для Purac Puregas свою систему удаленного ввода/вывода excom. В отличие от используемой системы, excom может устанавливаться непосредственно в зоне 1. В дополнение к этому светодиодные индикаторы состояния легко просматриваются через окошко в коробе из нержавеющей стали, в котором установлена система excom. Таки образом, электротехнический персонал местной мусороперерабатывающей компании, к примеру, может легко распознавать потенциальные проблемы. И, при необходимости, клиент может получить удаленную поддержку, просто позвонив в Purac Puregas и описав, что показывают светодиодные индикаторы состояния и диагностические сообщения.

По словам Андерса Росенгрена (Anders Rosengren), главного инженера-электрика Purac Puregas, легкость в обслуживании excom послужила основной причиной для замены системы: «Хорошо заметные светодиодные индикаторы и простота в обслуживании путем замены в процессе работы стали основными причинами для выбора excom. Кроме того, excom подходит по эстетическим соображениям. Мы стараемся строить все из нержавеющей стали. В своем специальном корпусе из нержавеющей стали excom подходит как нельзя лучше».

BL67 выдерживает шведскую зиму

В процессе работы над проектом компания Purac Puregas нашла в каталоге Turck и другие решения для своей газоперерабатывающей установки. В наружных частях установки, в колонне абсорбции CO2, система промышленной сети должна передавать данные от нескольких индикаторов клапанов в интерфейс Profibus ПЛК. Модульная система ввода/вывода для промышленных сетей BL67 с температурным диапазоном до –40 °C может использоваться снаружи помещений даже в условиях суровых шведских зим. Profibus подключается к ПЛК через тот же узел, что и excom. Сегментные соединители SC12 компании Turck обеспечивают искробезопасное соединение с сетью Profibus. Установка BL67 непосредственно на открытом воздухе избавляет Purac Puregas от необходимости постройки шкафа управления с предварительным подогревом, что увеличивает КПД газовой установки, так как устройства предварительного подогрева сами бы потребляли энергию.

Дополнительная информация

Биогазовая установка в домашних условиях

Привет всем читателям и посетителям блога «построить дом». Помнится в одной из статей, где мы с вами «изобретали» электростанцию на солнечных батареях, я обещал вам рассказать о получении биогаза в домашних условиях. Что ж, обещал значит надо выполнять, дабы не быть посланным в одно из нехороших мест.

Что мы знаем о биогазовой установке? На данный момент многие об этом имеют лишь отдаленное представление, а большинство вообще ничего не знают о том что это такое – все представление о снабжении энергией своего дома, сводится к тому чтобы своевременно оплачивать счета за газ, или другие энергоносители. Однако, бесконечное повышение стоимости на энергоносители, побуждает некоторые пытливые умы искать альтернативные решения, и искать способы производства, например оборудования для добычи биогаза в домашних условиях, из органических отходов. Причем есть и такие Кулибины, которые ухищряются сделать сразу 2 в 1 – совмещать септик с биогазовой установкой. Думаете шутка? Отнюдь. В нашем мире и не такое возможно.

Итак, биогазовая установка позволит получить не только дешевую энергию для приготовления пищи и обогрева дома, но и высококачественное удобрение.

Домашний биогазовый завод на навозе – схема

Биогаз из органических отходов

Получение биогаза из отходов относится к экологически чистому виду топлива. По своим характеристикам он практически ни в чем не уступает природному газу. Вот только извлекается не из земли, а путем брожения органических отходов.

Представить технологию извлечения биогаза можно следующим образом: в специальном сборнике, именуемом биореактором, осуществляется процесс переработки и брожения отходов. В результате этого совершается выделение смеси газов, состоящей из 60 % метана, 35 % – углекислого газа и оставшиеся 5 % – прочих газообразных веществ. Добытый газ постоянно отводится из биореактора и после очистки используется в бытовых целях.

Схема принципа действия биогазовой установки

Отработанные отходы, превратившиеся в первосортное удобрение, периодически извлекаются и вывозятся на поля.

На заметку: исследования показали, что поле обработанное удобрениями, перебродившими анаэробным методом дает урожай на 20-30 % больше, нежели поле удобренное обычным способом.

Биогазовые установки для дома – купить или же сделать самому?

Если крупные фермеры могут себе позволить купить биогазовую установку созданную в промышленных условиях, то мелкие предприятия, а уж тем более частные домовладельцы скорее смогут не купить, а смонтировать своими руками менее мощные установки, функционирующие по тому же методу, из подручного материала. Но сперва необходимо понять, каких именно размеров, а главное какого типа установку вы хотите получить на своем участке.

Схема установки для получения биогаза для предприятий, ферм

Типов установок, как и видов брожения органических веществ всего два – с поступлением воздуха (аэробный) и без него (анаэробный). При аэробном брожении в процессе распада биомасс водород окисляется до воды, а углерод – до углекислого газа. Причем в этот момент выделяется большое количество тепловой энергии – бродящая биомасса сильно нагревается.

При анаэробном брожении 60-70 % углерода превращается в метан, а оставшаяся его часть – в водород, углекислоту и азот. Для сжигания метана хорошо подходит обычная газовая конфорка.

Биогазовый заводик у колхозного амбара

Аэробный метод получения энергии легче и проще анаэробного. Он не требует производства герметичных бродильных камер и контроля. Аэробные установки называются БТС (биотермические станции). А анаэробные – БЭС (биоэнергетические или биогазовые станции). В качестве сырья для брожения годятся любой органический сельскохозяйственный продукт. Одна израильская компания, например, представила компактную установку по добыванию биогаза, функционирующую исключительно на фруктовых и овощных очистках.

Биогазовая установка для дома компании HomeBioGas

Разработанная израильской компанией HomeBioGas биогазовая установка по выработке газа в домашних условиях, при своих скромных габаритах (123 х 165 х 100 см) и массой не более 40 кг может обеспечить работу одной плиточной горелки на максимальном огне в течение часа.

Homebiogas – биогазовая установка Израильской компании

Кроме того, эта установка вырабатывает до 8 литров жидких удобрений в сутки при максимальной загрузке танка (6 кг).

По подсчетам в год одно небольшое агрохозяйство при помощи этой установки способно переработать около тонны органических отходов. Правда установка рассчитана на работу при среднесуточной температуре от +20оС. Я же, хочу рассказать, как создать домашнюю биогазовую установку прекрасно работающую в климатической зоне центральной России. В принципе в ней ничего особо сложного нет.

Домашняя биогазовая станция

Если обладатели установки хотят, чтобы она каждые сутки приносила по 0,7-0,9 м3 биогаза (вполне хватит на приготовления пищи для двух человек), то поступать нужно следующим образом.

  1. Загрузить камеру брожения объемом 1 м3 мелконарезанными и разведенными в воде органическими отходами (напомню – фруктовые и овощные очистки) в весовых соотношениях 1 : 10 – 1 : 5.
  2. Герметично закрыть ее и обеспечить подачу постоянной температуры от +25 до +30оС.

Для поддержания в камере постоянной температуры, через нее необходимо пропустить змеевик с горячей водой, прогреваемой посредством газа, вырабатываемого этой же установкой. На линии газопровода нужно установить два крана: один у газовой плиты, другой – на выходе из реактора.

На заметку: а вот наш смекалистый сельский народ уже давно задумывается, а некоторые и воплотили в жизнь, получение газа для отопления дома из собственных каловых масс – то бишь совмещают септик с биогазовой установкой. Если хорошо порыться в интернете, можно схемы даже найти.

Газосборник либо газгольдер – второй по значимости, после бродильни, элемент биогазовой установки. Он представляет из себя два стальных сосуда (один из которых перевернут вверх дном), беспрепятственно входящих друг в друга. Во внешний сосуд заливается вода, образуя гидравлический затвор для биогаза, поступающего в полость перевернутого сосуда. Кольцевой зазор между стенками сосудов примерно 50 мм. Объединить оба резервуара можно при помощи трубок диаметром ½ дюйма. Такой же газопровод забирает газ из перевернутого сосуда и доставляет метан к обычной газовой плите. Снаружи газгольдер рекомендуется обложить утепленным шатром.

А что делать зимой?

Зимой эта биогазовая станция может работать только в самых южных районах страны. Потому как в условиях севера в это время обогрев для поддержания брожения потребует немного больше газа, чем она сможет выработать.

Принципиальная схема биогазовой установки работающей на навозе

Но зимнее время можно использовать с пользой – для сбора и загрузки камеры сухой биомассой. Тогда при наступлении теплого сезона вам не придется терять время на запуск установки – вы заполните реактор водой либо навозной жижей, и через три-четыре дня вы начнете получать биогаз в домашних условиях. Представляете сколько мы с вами этой биогазовой станцией «убили зайцев».

Ну, вот вроде бы и все, что хотел вам рассказать о добываемом биогазе в домашних условиях. Не говорите только никому. Иначе останетесь без отходов (шучу). На этом пока все, до новых статей.

принцип действия, плюсы и минусы

Дата публикации: 27 февраля 2019

Среди альтернативных источников энергии биогаз выделяется тем, что для его производства нужны не столько природные ресурсы, сколько отходы различного вида производства. Это делает биогаз контролируемым человеком источником энергии. Ему не страшны ни безветрие, ни облачность. Объем необходимого для производства биогаза сырья всегда можно рассчитать заранее.

Биогазовая установка: принцип работы

Биогазовая станция перерабатывает органические отходы и производит биогаз и биомассу. Происходит это следующим образом. Когда сырье попадает в реактор, на него начинают воздействовать специальные виды бактерий — метанообразующие, кислотообразующие и гидролизные. Органическое сырье начинает бродить и разлагаться. В результате этих процессов выделяется биогаз. Под биогазом подразумевается смесь углекислого газа с метаном с небольшими вкраплениями азота, сероводорода, аммиака.

Работает биогазовый агрегат следующим образом:

  1. Накопительные емкости заполняются сырьем (это органические отходы производства, например, навоз или опилки).
  2. При необходимости сырье измельчается и перемещается в переходную емкость, где его подогревают.
  3. После этого сырьевая масса пригодна для обработки в герметичном реакторе. Там она также подогревается до 40 градусов, а также регулярно перемешивается.
  4. Далее сырьевая масса преобразуется в биоудобрение и биогаз. Время сырьевой обработки в реакторе зависит от типа сырья.
  5. Биоудобрения собираются в самом реакторе, а извлекаются только после полного завершения процесса переработки. Далее они поступают в накопительную емкость, где разделяются на твердые и жидкие. После чего их можно использовать по назначению.
  6. Биогаз под низким давлением собирается в газгольдере, затем проходит очистку, после которой либо готов к использованию, либо идет на переработку для получения тепловой либо электрической энергии.

Плюсы биогазовых установок

Биогазовые станции как источники альтернативной энергии имеют ряд преимуществ:

  • Они способны производить энергию при любых погодных условиях. Это их выгодное отличие от гелиостанций и ветрогенераторов.
  • Кроме того, в отличие от агрегатов, работающих с энергией солнца или ветра, производительность биогазовых установок всегда на высоте.
  • Они добывают энергию из доступного сырья, объемы которого неисчерпаемы. Для таких установок можно использовать органические отходы деревообработки, сельского хозяйства и пищевой промышленности.

  • Необходимое для установки сырье практически всегда бесплатно либо имеет очень низкую стоимость.
  • Являются прекрасным решением проблемы утилизации органических отходов. Это прямая экономия на строительстве очистительных сооружений. К тому же, такие установки существенно уменьшают обязательные санитарные зоны вокруг предприятий.

Минусы биогазовых установок

Как ни странно, биогазовые агрегаты имеют ряд недостатков:

  • Установка всегда должна размещаться поблизости от источников сырья, например, возле животноводческих ферм.
  • В процессе работы установки образуется газ с неприятным запахом, поэтому приходится располагать ее на достаточном расстоянии от жилья.
  • Оборудование биогазовой станции имеет высокую стоимость, а также большой срок окупаемости.
  • Домашние установки не могут служить основным источником энергии для бытовых нужд, поскольку маленькие хозяйства не производят достаточного количества органических отходов.
  • Хотя биогаз считается экологичным видом топлива, при сгорании он выделяет какую-то долю вредных веществ. Это его отличие от, например, топлива из опилок.

Станции по производству биогаза уместны там, где есть достаточное количество сырья. Это главное условие постройки или приобретения такого агрегата. Сферы применение биогазовых установок достаточно широкие. Они нужны на животноводческих фермах, сельскохозяйственных предприятиях, на пищевых фабриках, на деревообрабатывающих заводах и просто в домашних хозяйствах. Сам биогаз используется для получения тепловой и электрической энергии, заправки газовых плит и автомобилей.

Простая биогазовая установка своими руками


Бесплатный газ, на котором можно приготовить пищу, можно получать из отходов жизнедеятельности человека и животных. Для этого можно собрать простую биогазовую установку.
Принцип получения газа из отходов очень прост: отходы помещаются в герметичный резервуар, где бродят определенное время выделяя смесь метана с другими газами, которая хорошо горит и пригодна для использования в быту.

Понадобится


  • Герметичный пластиковый бак с крышкой на 50-100 литров.
  • 2 шаровых крана под газ.
  • Тройник.
  • Трубка силиконовая под газопровод.
  • Обжимные хомуты.
  • Камера от грузового автомобиля (или трактора).
  • Уголок с пластиковой трубой.

Изготовление биогазовой установки


Бочка с плотно закрывающейся крышкой. Обязательно проверьте ее полную герметичность.

Проделываем отверстие в крышке. Вставляем в него штуцер и герметизируем прилегание двухкомпонентным клеем.

Сбоку по той же технологии вклеиваем угловой фитинг с трубой, которая идет почти до самого дна бака.


Эта труба нужна для удаления отходом со дна, при заправке новых. Вклеиваем шланг к выходу.

Под него нужно будет поставить пластиковое ведро.
На штуцер в крышке надеваем шланг и фиксируем обжимным хомутом.

К другой стороне трубки крепим шаровый кран для перекрывания основной подачи.

От крана подключается трубка и идет на тройник. С тройника одни конец подключается ко второму карну, к нему будут подключатся потребители.

А другой выход с тройника идет на резиновую камеру, которая служит накопителем газа.


Изначально камеру нужно полностью сдуть, выпустив весь лишний воздух.

Заправка установки


Для заправки нужны практически любые растительные отходы, в моем случае пару килограмм очисток от овощей, фруктов, также гнилые плоды.

Все кидаем в бак.
Далее, для получения метанового брожения с выделением метана, нужно добавить органические отходы жизнедеятельности. В данном случае использовался 30-ти дневный навоз крупного рогатого скота. Общий объем навоза около 10 литров.


До объема бака 2/3 доливаем водой.

Вот так выглядит заправленная биогазовая установка. Закрываем плотно крышку.

Через 7 дней камера наполнилась природным газом.

Использование газа


Пробуем зажечь.

Подключаем газовую конфорку.

Горит отлично.

Можно приготовить пищу.

При сгорании запаха практически нет.

Смотрите видео


— это ответ на экономику замкнутого цикла?

Получение энергии из биогаза кажется идеальным решением двух проблем, с которыми сталкивается современный мир: увеличение количества отходов и необходимость быстрой декарбонизации перед лицом все более неустойчивой глобальной температуры. Но каковы преимущества этого метода производства энергии? Power Technology рассматривает плюсы и минусы биогаза.

Почему выбирают биогаз?

Биогазовые установки основаны на анаэробном сбраживании — процессе ферментации, при котором микробы переваривают отходы с образованием метана (биогаза). Отходы могут быть преобразованы в биоудобрения и распространены непосредственно на поля, или сам биогаз может использоваться взаимозаменяемо с природным газом в качестве топлива.

Биогаз может быть особенно полезен в сельских или более бедных районах из-за низкой стоимости установки и доступности отходов. В этом процессе можно использовать практически любые органические отходы, хотя на производство газа влияют такие факторы, как pH и температура.

Он был назван альтернативой возобновляемой энергии с большим потенциалом из-за того, что это процесс с нулевым уровнем выбросов. Улавливая выбросы метана, биогазовые установки снижают парниковый эффект и ограничивают количество вредных газов, распространяющихся в атмосфере.

«Объединяя и замыкая цикл ранее линейных процессов отправки органических отходов на свалки, анаэробное сбраживание способно решать проблемы отходов, энергии, устойчивого производства продуктов питания и повторного использования питательных веществ устойчивым и циклическим образом», — говорит Анаэробный Ассоциация пищеварения и биогаза.

Кроме того, производство биогаза зависит от возобновляемых природных материалов, которые можно пересаживать или воспроизводить, что делает его экологически безопасным методом.

Побочным продуктом процесса производства биогаза является обогащенный органический дигестат, который является прекрасным дополнением или заменой химических удобрений, которые часто имеют токсичные и вредные эффекты.Напротив, органический дигестат может ускорить рост растений и повысить сопротивляемость болезням.

Путь к экономике замкнутого цикла

Получая энергию от ферментации отходов, таких как навоз, продукты питания и сточные воды, биогаз предлагает путь к «экономике замкнутого цикла» при использовании продуктов, срок службы которых истек.

На симпозиуме по биоэнергетике Международного энергетического агентства в этом году профессор Джерри Мерфи, директор центра SFI MaREI в Институте экологических исследований UCC, высказал свою убежденность в том, что использование анаэробного сбраживания является неотъемлемой частью создания успешной экономики замкнутого цикла.

«У биогазовой системы так много преимуществ, — сказал Мерфи, — от обработки отходов, производства биоудобрений, производства возобновляемой энергии, подходящей для транспорта, отопления или электричества, улучшения качества воды и создания рабочих мест в сельских общинах. . Это полный пакет ».

Поскольку технология, используемая при производстве биогаза, относительно дешевая, ее также можно легко применить в домашних условиях.Небольшие биореакторы можно использовать в домашних условиях, используя метан, полученный из кухонных отходов и навоза. Произведенный газ также можно использовать для приготовления пищи и производства электроэнергии.

«Биогаз является« зеленым »вектором устойчивой энергетики и играет важную роль в переходе к устойчивому декарбонизированному обществу», — сказал Мерфи.

«Будущее биогазовой установки — это биофабрика, стоимость которой создается из ранее использованных материалов; это обеспечивает устойчивость окружающей среды и возможность получения финансовой выгоды для местного сообщества.Биогазовая установка станет центром экономики замкнутого цикла будущего ».

Каковы недостатки?

Хотя биогаз кажется очевидным выбором для мира, которому необходимо сократить как отходы, так и выбросы углерода, это не идеальный метод.

В настоящее время не существует новых технологий для упрощения и улучшения процесса производства биогаза, а это означает, что это не полностью эффективная система. Крупномасштабное производство для более широких слоев населения пока невозможно, а инвестиции в этот сектор не особенно популярны у правительств, которые вместо этого вкладывают деньги в более развитые альтернативы ветровой и солнечной энергии.

Кроме того, биогаз все еще содержит примеси даже после очистки и сжатия. Это означает, что он может повредить транспортные средства, если используется в качестве биотоплива, поскольку может вызвать коррозию металлических частей двигателя и увеличить потребность в техническом обслуживании и стоимость его обслуживания.

Наконец, производство биогаза подходит не для всех мест. Поскольку более крупное производство зависит от обильных запасов навоза или растительных материалов, это нецелесообразно в городских районах.

Связанные компании

Темет

Спасение жизней с помощью TIC / CBRN и взрывозащиты для взрывоопасных промышленных сред

28 августа 2020

Doosan Lentjes

Котлы с циркуляционным псевдоожиженным слоем, установки для получения энергии из отходов и системы очистки дымовых газов

28 августа 2020

Информационный бюллетень

| Биогаз: преобразование отходов в энергию | Официальные документы

В США ежегодно производится более 70 миллионов тонн органических отходов.В то время как сокращение источников и кормление голодных являются необходимыми приоритетами для сокращения ненужных пищевых отходов, органические отходы многочисленны и распространяются на непищевые источники, включая навоз домашнего скота, сельскохозяйственные отходы, сточные воды и непищевые пищевые отходы. При неправильном обращении с этими отходами они представляют значительный риск для окружающей среды и здоровья населения. Патогены, химические вещества, антибиотики и питательные вещества, присутствующие в отходах, могут загрязнять поверхностные и грунтовые воды через стоки или вымывание в почвы.Избыток питательных веществ вызывает цветение водорослей, наносит вред дикой природе и заражает питьевую воду. Питьевая вода с высоким содержанием нитратов связана с гипертиреозом и синдромом голубого ребенка. Коммунальные предприятия водоснабжения очищают питьевую воду от нитратов, но это требует больших затрат.

Органические отходы также выделяют большое количество метана при разложении. Метан — мощный парниковый газ, который удерживает тепло в атмосфере более эффективно, чем углекислый газ. При равных количествах метана и углекислого газа метан поглотит в 86 раз больше тепла за 20 лет, чем углекислый газ.Чтобы уменьшить выбросы парниковых газов и риск загрязнения водных путей, органические отходы можно удалять и использовать для производства биогаза, возобновляемого источника энергии. При вытеснении ископаемого топлива биогаз способствует дальнейшему сокращению выбросов, что иногда приводит к образованию углеродных отрицательных систем. Несмотря на многочисленные потенциальные выгоды от утилизации органических отходов, включая защиту окружающей среды, инвестиции и создание рабочих мест, в Соединенных Штатах в настоящее время имеется всего 2200 действующих биогазовых систем, что составляет менее 20 процентов от общего потенциала.

Введение


Что такое биогаз?

Биогаз образуется после того, как органические материалы (продукты растительного и животного происхождения) расщепляются бактериями в бескислородной среде. Этот процесс называется анаэробным сбраживанием. Биогазовые системы используют анаэробное сбраживание для переработки этих органических материалов, превращая их в биогаз, который содержит как энергию (газ), так и ценные почвенные продукты (жидкости и твердые частицы).

Рис. 1. Процесс анаэробного сбраживания (график Сары Танигава, EESI).

Анаэробное сбраживание уже происходит в природе, на свалках и в некоторых системах управления навозом, но его можно оптимизировать, контролировать и ограничивать с помощью анаэробного варочного котла. Биогаз содержит примерно 50-70 процентов метана, 30-40 процентов углекислого газа и следовые количества других газов. Жидкий и твердый переваренный материал, называемый дигестатом, часто используется в качестве удобрения почвы.

Рис. 2. Действующие биогазовые системы на континентальной части США (предоставлено Американским советом по биогазу)

Некоторые органические отходы сложнее разложить в варочном котле, чем другие.Пищевые отходы, жиры, масла и смазки — это органические отходы, которые легче всего разложить, а отходы животноводства — самые сложные. Смешивание нескольких отходов в одном варочном котле, называемое совместным сбраживанием, может помочь увеличить выход биогаза. Более теплые варочные котлы, обычно поддерживаемые при температуре от 30 до 38 градусов по Цельсию (86-100 по Фаренгейту), также могут способствовать более быстрому разложению отходов.

После улавливания биогаза он может производить тепло и электричество для использования в двигателях, микротурбинах и топливных элементах.Биогаз также можно превратить в биометан, также называемый возобновляемым природным газом или ГСЧ, и закачать в трубопроводы природного газа или использовать в качестве автомобильного топлива.

В настоящее время в Соединенных Штатах имеется 2200 действующих биогазовых систем во всех 50 штатах, и есть потенциал для добавления более 13 500 новых систем.


Преимущества биогаза

Накопленный биогаз может обеспечить чистый, возобновляемый и надежный источник энергии базовой нагрузки вместо угля или природного газа. Мощность базовой нагрузки постоянно вырабатывается для удовлетворения минимальных требований к мощности; возобновляемая мощность базовой нагрузки может дополнять более возобновляемые источники энергии.Подобно природному газу, биогаз также можно использовать в качестве источника пиковой мощности, которую можно быстро наращивать. Использование хранимого биогаза ограничивает количество метана, выбрасываемого в атмосферу, и снижает зависимость от ископаемого топлива. Сокращение выбросов метана в результате использования всего потенциального биогаза в Соединенных Штатах будет равно ежегодным выбросам от 800 000 до 11 миллионов легковых автомобилей. Согласно оценке утилизации отходов в колеса, сжатый природный газ, полученный из биогаза, снижает выбросы парниковых газов до 91 процента по сравнению с нефтяным бензином.

Нью-Йорк ежегодно тратит около 400 миллионов долларов на транспортировку 14 миллионов тонн отходов на мусоросжигательные заводы и свалки. Направление этих отходов на анаэробное сбраживание превратит затраты в возможность, принося доход от производства энергии и побочных продуктов.

Источник: New York Times, 2 июня 2017 г.

Помимо пользы для климата, анаэробное сбраживание может снизить затраты, связанные с восстановлением отходов, а также принести пользу местной экономике.Строительство 13 500 потенциальных биогазовых систем в Соединенных Штатах может добавить более 335 000 временных рабочих мест в строительстве и 23 000 постоянных рабочих мест. Анаэробное пищеварение также уменьшает запахи, количество патогенов и риск загрязнения воды отходами животноводства. Дигестат, материал, оставшийся после процесса переваривания, можно использовать или продавать в качестве удобрения, уменьшая потребность в химических удобрениях. Дигестат также может принести дополнительный доход при продаже в качестве подстилки для домашнего скота или улучшения почвы.

Сырье для биогаза


Пищевые отходы

Около 30 процентов мировых запасов продовольствия теряется или выбрасывается впустую каждый год.Только в 2010 году в Соединенных Штатах было произведено около 133 миллиардов фунтов (66,5 миллиона тонн) пищевых отходов, в основном из жилищного и коммерческого пищевого секторов. Чтобы справиться с этими отходами, Иерархия восстановления пищевых продуктов EPA уделяет первоочередное внимание сокращению источников, а затем использованию дополнительных продуктов питания для борьбы с голодом; производство кормов для животных или энергии менее приоритетны. Продовольствие следует отправлять на свалки в крайнем случае. К сожалению, пищевые отходы составляют 21 процент свалок в США, и только 5 процентов пищевых отходов перерабатываются в почвоулучшители или удобрения.Большая часть этих отходов отправляется на свалки, где при распаде выделяется метан. В то время как свалки могут улавливать образующийся биогаз, захоронение органических отходов не дает возможности рециркулировать питательные вещества из исходного органического материала. В 2015 году EPA и USDA поставили цели сократить количество пищевых отходов, отправляемых на свалки, на 50 процентов к 2030 году. Но даже если эта цель будет достигнута, останутся излишки пищевых продуктов, которые необходимо будет переработать. Энергетический потенциал значителен. Приведу лишь один пример: при 100 тоннах пищевых отходов в день анаэробное сбраживание может генерировать достаточно энергии, чтобы обеспечить электроэнергией от 800 до 1400 домов в год.Жир, масло и жир, собранные в сфере общественного питания, также могут быть добавлены в анаэробный варочный котел для увеличения производства биогаза.


Свалочный газ

Свалки являются третьим по величине источником антропогенных выбросов метана в США. Свалки содержат те же анаэробные бактерии, которые присутствуют в варочном котле, которые расщепляют органические материалы с образованием биогаза, в данном случае свалочного газа (свалочный газ). Вместо того, чтобы позволить свалку уйти в атмосферу, его можно собирать и использовать в качестве энергии.В настоящее время проекты свалочного газа в Соединенных Штатах вырабатывают около 17 миллиардов киловатт-часов электроэнергии и ежегодно поставляют 98 миллиардов кубических футов свалочного газа в трубопроводы природного газа или напрямую конечным пользователям. Для справки, средний дом в США в 2015 году потреблял около 10812 киловатт-часов электроэнергии в год.

Отходы животноводства

Рисунок 3: Текущее количество действующих и потенциальных биогазовых систем в Соединенных Штатах по сырью. EPA

Молочная корова весом 1000 фунтов производит в среднем 80 фунтов навоза в день. Перед внесением на поля этот навоз часто хранят в сборных резервуарах. При разложении навоз не только производит метан, но и может способствовать увеличению количества питательных веществ в водных путях. В 2015 году на использование навоза домашнего скота приходилось около 10 процентов всех выбросов метана в Соединенных Штатах, однако только 3 процента отходов животноводства перерабатываются анаэробными метантенками.Когда навоз домашнего скота используется для производства биогаза, анаэробное сбраживание может снизить выбросы парниковых газов, уменьшить запахи и сократить до 99 процентов патогенов навоза. По оценкам EPA, существует потенциал для 8 241 биогазовой системы животноводства, которые вместе могут вырабатывать более 13 миллионов мегаватт-часов энергии в год.


Очистка сточных вод

Многие очистные сооружения сточных вод (КОС) уже имеют анаэробные варочные котлы для обработки осадка сточных вод, твердых частиц, отделяемых в процессе очистки.Однако многие очистные сооружения не имеют оборудования для использования производимого ими биогаза и вместо этого сжигают его на факеле. Из 1269 очистных сооружений, использующих анаэробный метантенк, только около 860 используют их биогаз. Если бы все предприятия, которые в настоящее время используют анаэробное сбраживание, обрабатывающие более 5 миллионов галлонов в день, установили бы установку для рекуперации энергии, Соединенные Штаты смогли бы сократить годовые выбросы углекислого газа на 2,3 миллиона метрических тонн, что равно годовому выбросу от 430 000 легковых автомобилей. .


Остатки урожая

Остатки сельскохозяйственных культур могут включать стебли, солому и обрезки растений. Некоторые пожнивные остатки оставляют на поле для сохранения содержания органических веществ и влаги в почве, а также для предотвращения эрозии. Однако более высокие урожаи приводят к увеличению количества пожнивных остатков, и удаление их части может быть устойчивым. Устойчивые нормы сбора урожая зависят от выращиваемой культуры, типа почвы и климатических факторов. По оценкам Министерства энергетики США, принимая во внимание устойчивые темпы сбора урожая, в настоящее время доступно около 104 миллионов тонн пожнивных остатков по цене 60 долларов за тонну сухого вещества.Остатки сельскохозяйственных культур обычно перевариваются совместно с другими органическими отходами, поскольку высокое содержание лигнина затрудняет их расщепление.

Конечное использование биогаза


Сырой биогаз и дигестат

Практически не обрабатывая, биогаз можно сжигать на месте для обогрева зданий и энергетических котлов или даже самого реактора. Биогаз можно использовать для комбинированного производства тепла и электроэнергии (ТЭЦ), или биогаз можно просто превратить в электричество с помощью двигателя внутреннего сгорания, топливного элемента или газовой турбины, в результате чего электричество будет использоваться на месте или продаваться в электрическую сеть.

Дигестат — это богатый питательными веществами твердый или жидкий материал, остающийся после процесса пищеварения; он содержит все переработанные питательные вещества, которые присутствовали в исходном органическом материале, но в форме, более доступной для растений и почвостроения. Состав и содержание питательных веществ в дигестате будут зависеть от сырья, добавляемого в варочный котел. Жидкий дигестат можно легко разбрызгивать на фермах в качестве удобрения, что снижает потребность в покупке синтетических удобрений. Твердый дигестат можно использовать в качестве подстилки для домашнего скота или компостировать с минимальной обработкой.Недавно биогазовая промышленность предприняла шаги по созданию программы сертификации дигестата, чтобы гарантировать безопасность и контроль качества дигестата.

С помощью биогазовых систем молочные заводы, фермы и промышленность могут снизить эксплуатационные расходы, используя собственные органические отходы для питания своего оборудования и зданий. Fair Oaks Dairy в Индиане производит 1,2 миллиона кубических футов биогаза каждый день из навоза от 9000 дойных коров. Часть биогаза модернизируется до КПГ и используется для питания прицепов, доставляющих молоко на перерабатывающие предприятия Fair Oaks, что сокращает их использование дизельного топлива на 1.5 миллионов галлонов в год.

Источник: EPA.

Возобновляемый природный газ

Возобновляемый природный газ (ГСЧ) или биометан — это биогаз, очищенный от углекислого газа, водяного пара и других газовых примесей в соответствии со стандартами газовой промышленности. RNG может быть закачан в существующую сеть природного газа (включая трубопроводы) и использоваться взаимозаменяемо с обычным природным газом. Природный газ (обычный и возобновляемый) обеспечивает 26 процентов U.S. электричество, а 40 процентов природного газа используется для производства электроэнергии. Остальной природный газ используется в коммерческих целях (отопление и приготовление пищи) и в промышленных целях. RNG может заменить до 10 процентов природного газа, используемого в Соединенных Штатах.


Сжатый природный газ и сжиженный природный газ

Подобно обычному природному газу, RNG может использоваться в качестве автомобильного топлива после его преобразования в сжатый природный газ (CNG) или сжиженный природный газ (LNG).Экономия топлива транспортных средств, работающих на КПГ, сравнима с экономией топлива у обычных автомобилей с бензиновым двигателем, и их можно использовать в транспортных средствах малой и большой грузоподъемности. СПГ не так широко используется, как СПГ, потому что его производство и хранение дорого, хотя его более высокая плотность делает СПГ лучшим топливом для большегрузных транспортных средств, которые путешествуют на большие расстояния. Чтобы получить максимальную отдачу от инвестиций в заправочную инфраструктуру, КПГ и СПГ лучше всего подходят для транспортных средств, которые возвращаются на базу для дозаправки. По оценкам Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии, ГСЧ может заменить пять процентов природного газа, используемого для производства электроэнергии, и 56 процентов природного газа, используемого для производства автомобильного топлива.

Федеральная политика поддержки биогазовой промышленности


Стандарт возобновляемого топлива
Производство целлюлозного биотоплива (в галлонах)
по видам топлива
Этанол Возобновляемый КПГ Возобновляемый СПГ
2015 2 181 096 81 490 266 58 368 879
2016 3 805 246 116 582 508 71 974 041
2017 * 3,536,721 56 916 606 34 224 820
* По состоянию на июль 2017 г.

Стандарт возобновляемого топлива (RFS) был создан Конгрессом в рамках Закона об энергетической политике 2005 года.RFS требует добавления возобновляемых видов топлива в топливо для транспортных средств США. В настоящее время около 10 процентов поставок бензина обеспечивается возобновляемым топливом, в первую очередь этанолом. RFS устанавливает объемы топлива для различных категорий топлива: дизельное топливо на основе биомассы, усовершенствованное биотопливо, целлюлозное биотопливо и возобновляемое топливо в целом. Каждая категория имеет необходимое минимальное сокращение выбросов парниковых газов.

EPA одобрило биогаз в качестве целлюлозного сырья в соответствии с RFS в 2014 году.Целлюлозное биотопливо должно быть на 60 процентов меньше парниковых газов, чем бензин. В настоящее время большая часть объемов целлюлозного топлива удовлетворяется за счет использования ГСЧ в качестве автомобильного топлива. Соблюдение RFS отслеживается с помощью возобновляемых идентификационных номеров (RIN), которыми можно торговать, а RIN для целлюлозного биотоплива могут приносить производителям RNG 40 долл. США / млн БТЕ (по состоянию на сентябрь 2017 г.). По словам производителей биогаза, RFS стал важным драйвером инвестиций в отрасль.

В рамках утверждения биогаза EPA обновило RFS, чтобы позволить электричеству, полученному из биогаза, используемому в качестве автомобильного топлива, соответствовать критериям RIN, или «e-RIN».«Однако по состоянию на 2017 год EPA не одобрило никаких запросов производителей на запуск электронных RIN, несмотря на то, что производство биогаза уже превышает текущий спрос на электроэнергию для транспортировки.


Счет фермы

Программы в рамках Закона об энергетике (IX) Закона о фермах имеют решающее значение для роста биогазовой промышленности. В соответствии с Законом о сельском хозяйстве 2014 года программа Министерства сельского хозяйства США по биоэнергетике для передового биотоплива предусматривает выплаты производителям для продвижения производства передового биотоплива, очищенного не из кукурузного крахмала, а из других источников.В настоящее время программа получает 15 миллионов долларов в год в виде обязательного финансирования с 20 миллионами долларов в год в виде дискреционного финансирования до 2018 года.

С помощью грантов и ссуд REAP на сумму более 500 000 долларов, Pennwood Farms смогла установить анаэробный варочный котел в 2011 году. Постельные принадлежности, изготовленные из дигестата, экономят ферме около 60 000 долларов в год на затратах на подстилку и отходы от 600 дойных коров. электричества более чем достаточно для удовлетворения потребностей на месте.

Источник: USDA

Программа «Энергия в сельских районах для Америки» (REAP) предоставляет гранты и гарантии по кредитам сельхозпроизводителям и сельским малым предприятиям для содействия производству возобновляемой энергии и повышению энергоэффективности. Программа имеет обязательное финансирование в размере 50 миллионов долларов США в год до 2018 года и 100 миллионов долларов США в виде дискреционных фондов.

Инициатива по исследованию и развитию биомассы — это совместная программа Министерства сельского хозяйства США и Министерства энергетики США.Имея 3 миллиона долларов обязательного финансирования до 2017 финансового года и 20 миллионов долларов дискреционного финансирования до 2018 финансового года, Совет по исследованиям и развитию биомассы предоставляет гранты, контракты и финансовую помощь проектам, которые стимулируют исследования и разработки биотоплива и биопродуктов. Однако эти программы постоянно сокращают финансирование за счет процесса выделения ассигнований.


Другие программы агентств

AgSTAR — это совместная программа EPA, USDA и DOE.Программа продвигает использование анаэробных варочных котлов на животноводческих фермах для сокращения выбросов метана из отходов животноводства. Программа AgSTAR поддерживает планирование и реализацию проектов по созданию анаэробных реакторов и включает государственных и негосударственных партнеров.

Программа EPA Landfill Methane Outreach Program (LMOP) поощряет утилизацию и использование биогаза, полученного из органических отходов на свалках. LMOP формирует партнерские отношения с сообществами, коммунальными предприятиями, владельцами полигонов и другими заинтересованными сторонами для оказания технической помощи и поиска финансирования для проектов по биогазу на полигонах.

Заключение


Биогазовые системы превращают затраты на управление отходами в возможность получения дохода для американских ферм, молочных заводов и промышленности. Преобразование отходов в электричество, тепло или автомобильное топливо обеспечивает возобновляемый источник энергии, который может снизить зависимость от иностранного импорта нефти, сократить выбросы парниковых газов, улучшить качество окружающей среды и увеличить количество рабочих мест. Биогазовые системы также дают возможность повторно использовать питательные вещества в пищевых продуктах, снижая потребность как в нефтехимических, так и в минеральных удобрениях.

Биогазовые системы — это решение для управления отходами, которое решает множество проблем и дает множество преимуществ, включая потоки доходов. В настоящее время в Соединенных Штатах есть возможность добавить 13 500 новых биогазовых систем, что обеспечит более 335 000 рабочих мест в строительстве и 23 000 постоянных рабочих мест. Однако, чтобы полностью реализовать свой потенциал, отрасль нуждается в постоянной политической поддержке. Надежное финансирование энергетических программ Farm Bill и строгий стандарт по возобновляемым источникам топлива стимулируют инвестиции и инновации в биогазовой отрасли.Если Соединенные Штаты намерены диверсифицировать свои поставки топлива и принять меры против изменения климата, им следует серьезно подумать о многих преимуществах биогаза.

Автор: Сара Танигава

Редактор: Джесси Столарк

Биогаз | ТЭЦ | Когенерация

Что такое биогаз?

Биогаз — это возобновляемый газ, производимый анаэробными микроорганизмами. Эти микробы питаются углеводами и жирами, производя метан и углекислый газ в качестве продуктов метаболизма.Человек может использовать этот газ в качестве источника устойчивой энергии.

Биогаз является возобновляемым топливом, поскольку он происходит из органического материала, который был создан из атмосферного углерода растениями, выращенными в последние вегетационные сезоны, и является частью краткосрочного углеродного цикла.

Преимущества анаэробного сбраживания и биогаза

  • Производство возобновляемой энергии за счет комбинированного производства тепла и электроэнергии
  • Удаление проблемных отходов
  • Вывоз мусора со свалки
  • Производство низкоуглеродистых удобрений
  • Предотвращение утечки свалочного газа и сокращение выбросов углерода

Образование биогаза

Создание биогаза также называют биометанированием.Биологически полученные газы производятся как продукты метаболизма двух групп микроорганизмов, называемых бактериями и архей . Эти микроорганизмы питаются углеводами, жирами и белками, а затем посредством сложной серии реакций, включая гидролиз, ацетогенез, ацидогенез и метаногенез, производят биогаз, состоящий в основном из диоксида углерода и метана.

Завод анаэробного сбраживания / биогаза 3D Модель

Состав биогаза

Биогаз состоит в основном из метана (источник энергии в топливе) и двуокиси углерода.Он также может содержать небольшое количество азота или водорода. Загрязняющие вещества в биогазе могут включать серу или силоксаны, но это будет зависеть от сырья для варочного котла.

Относительное процентное содержание метана и углекислого газа в биогазе зависит от нескольких факторов, включая:

  • Соотношение углеводов, белков и жиров в исходном сырье
  • Коэффициент разбавления в варочном котле (углекислый газ может поглощаться водой)

Анаэробное сбраживание

Анаэробное сбраживание — это искусственный процесс анаэробного сбраживания отходов и других биоразлагаемых материалов.Анаэробные микробы можно использовать для обработки проблемных отходов, производства удобрений, которые можно использовать для замены химических удобрений с высоким уровнем выбросов углерода. Это также процесс, который приводит к производству биогаза, который можно использовать для производства возобновляемой энергии с использованием систем когенерации биогаза.

Анаэробное расщепление может происходить при мезофильных (35-45˚C) или термофильных температурах (50-60˚C). Оба типа пищеварения обычно требуют дополнительных источников тепла для достижения оптимальной температуры.Это тепло обычно вырабатывается биогазовой когенерационной установкой, работающей на биогазе и производящей как электроэнергию, так и тепло для этого процесса.

Часто биогазовые установки, которые обрабатывают отходы животного происхождения, также требуют, чтобы материал обрабатывался при высокой температуре для устранения любых болезнетворных бактерий в навозной жиже. Эти системы пастеризуют суспензию, обычно при 90 ° C в течение одного часа, чтобы уничтожить патогенные микроорганизмы и получить чистые высококачественные удобрения.

Биогазовые двигатели

Биогазовые двигатели

Jenbacher специально разработаны для работы на различных типах биогаза.Эти газовые двигатели связаны с генератором переменного тока, чтобы производить электричество с высоким КПД. Высокоэффективное производство электроэнергии позволяет конечному пользователю максимизировать электрическую отдачу от биогаза и, следовательно, оптимизировать экономические показатели установки для анаэробного сбраживания.

Электрическая мощность биогазового двигателя

Существует 4 «типа» газовых двигателей Jenbacher с различными уровнями выходной мощности и характеристиками электрического / теплового КПД.

Биогазовая ТЭЦ

Биологически полученные газы могут использоваться в биогазовых двигателях для выработки возобновляемой энергии посредством когенерации в форме электричества и тепла.Электричество можно использовать для питания окружающего оборудования или экспортировать в национальную сеть.

Низкопотенциальное тепло от контуров охлаждения газового двигателя, обычно в виде горячей воды при подаче / возврате 70/90 ° C. Для установок по анаэробному сбраживанию, использующих двигатель ТЭЦ, существует два основных типа тепла:

  • Высококачественное тепло выхлопных газов двигателя (обычно ~ 450 ° C)

Низкопотенциальное тепло обычно используется для нагрева резервуаров метантенка до оптимальной температуры для биологической системы.Мезофильные анаэробные варочные котлы обычно работают при температуре 35-40 ° C. Термофильные анаэробные варочные котлы обычно работают при более высокой температуре в диапазоне 49-60 ° C и, следовательно, имеют более высокие требования к нагреву.

Подробнее об эффективности биогазовых ТЭЦ можно узнать здесь.

Высокотемпературное тепло выхлопных газов можно использовать непосредственно в сушилке или котле-утилизаторе. В качестве альтернативы его можно преобразовать в горячую воду с помощью кожухотрубного теплообменника выхлопных газов для дополнения тепла от систем охлаждения двигателя.

Котлы-утилизаторы обычно производят пар под давлением 8-15 бар. Осушители могут быть полезны для снижения содержания влаги в дигестате, чтобы помочь снизить транспортные расходы.

В случае, если местное законодательство требует уничтожения патогенов в дигестате (например, Европейские правила по побочным продуктам животного происхождения), может потребоваться термическая обработка отходов путем пастеризации или стерилизации. Здесь избыточное тепло от газового двигателя можно использовать в установке пастеризации.

Тепло от двигателя ТЭЦ может также использоваться для привода абсорбционного чиллера в качестве источника охлаждения, превращая систему в тригенерационную установку.

Минимальный расход

Минимальный расход газа для работы самого маленького биогазового двигателя Jenbacher при полной нагрузке (J208 @ 249 кВт, e ) составляет 127 Нм 3 / час при 50% метана.

Приложения

Различные секторы, в которых используется технология анаэробного сбраживания, имеют разные характеристики.

Бизнес-пример сектора биогазовых технологий

Различные биогазовые отрасли имеют разные характеристики бизнес-модели. Они кратко изложены в таблице ниже.

Потенциальные загрязнители

Биологически полученные газы могут включать загрязнители или примеси, включая воду, сероводород и силоксаны. Пожалуйста, обсудите ваши ожидания по качеству газа с местным офисом Clarke Energy. В технических инструкциях мы приводим конкретные рекомендации по качеству топливного газа.

Вода

Биологические газы содержат водяной пар из-за природы сырья, из которого они производятся. Количество воды зависит от температуры биологического газа и способа производства. Выше определенных пределов влажность биогаза становится проблемой для газовых двигателей.

Удалить воду из газа можно с помощью:

Сероводород

Сероводород (H 2 S) образуется как побочный продукт процесса анаэробного сбраживания сырья с высоким содержанием серы, такого как аминокислоты и белки.При сжигании в газовом двигателе сероводород может конденсироваться с водой с образованием серной кислоты. Серная кислота вызывает коррозию элементов газовых двигателей, поэтому ее следует ограничивать, чтобы предотвратить неблагоприятное воздействие на двигатель ТЭЦ.

Процессы удаления сероводорода включают

  • Фильтры с активированным углем
  • Дозирование низкого уровня кислорода в свободном пространстве варочного котла (обычно <1%)
  • Внешние башни биологического скруббера
  • Дозирование хлористого железа в метантенк

Силоксаны

В некоторых случаях биогаз содержит силоксаны.Силоксаны образуются в результате анаэробного разложения материалов, обычно содержащихся в мыле и моющих средствах. В процессе сгорания газа, содержащего силоксаны, выделяется кремний, который может соединяться со свободным кислородом или другими элементами в газе сгорания. Образуются отложения, содержащие в основном кремнезем (SiO 2 ) или силикаты (Si x O y ). Эти белые минеральные отложения накапливаются и должны быть удалены химическими или механическими средствами.

Силоксаны часто вызывают проблемы на заводах по производству свалочного газа и сточных вод из-за загрязнения, которое часто связывают с органическими отходами.

На биоразлагаемых биоразлагаемых отходах и сельскохозяйственных биогазовых установках с разделением по источникам гораздо реже встречаются проблемы, связанные с силоксанами.

Внешние ссылки

Сырой биогаз

Определение

Термин «биогаз» используется как общий термин для энергетических газов, которые образуются микроорганизмами из биотических веществ в бескислородных условиях (канализационный газ, свалочный газ, ферментативный газ). Биогаз — это горючий газ, образующийся в результате ферментации (анаэробного сбраживания) биомассы.Он производится на биогазовых установках путем ферментации возобновляемого сырья и / или отходов. Для использования биогаза наиболее важным параметром является содержание метана. Среднее количество метана в сыром биогазе составляет 60%. Если биогаз должен использоваться в качестве топлива или подаваться в существующую сеть природного газа, его необходимо модернизировать.

Производственный процесс

Биогаз образуется в результате естественного процесса микробного разложения органических веществ в бескислородных условиях.Процесс состоит из четырех этапов, каждый из которых осуществляется микроорганизмами с разным метаболическим типом. Для получения дополнительной информации перейдите по ссылке.

Сырье

Используемое сырье является биогенным материалом, например:

  • Ферментируемые остатки, содержащие биомассу (осадок сточных вод, биоразлагаемые отходы, пищевые остатки и т. Д.)
  • Остатки животноводства (навоз)
  • Ранее неиспользованные растения / части растений (промежуточные плоды, растительные остатки)
  • Энергетические культуры (кукуруза, сахарная свекла)

Сырье влияет на состав газа и содержание метана в газе.Большая часть сырья, в частности навоз и растительные остатки, как правило, бесплатна, поэтому это сырье имеет наибольший экономический потенциал для производства биогаза.

Правовая база

Европейский стандарт DIN EN 16723-1: 2017-0: Природный газ и биометан для использования на транспорте и биометан для закачки в сеть природного газа — Часть 1: Спецификации для биометана для закачки в сеть природного газа , определяет общие рамки требований к качеству улучшенного биогаза.

Директива о свалках (2003/33 / EC: Решение Совета от 19 декабря 2002 г., устанавливающее критерии и процедуры приема отходов на свалки в соответствии со Статьей 16 и Приложением II к Директиве 1999/31 / EC) является правовой основой для производство свалочного газа.

Приложение

В большинстве установок биогаз используется непосредственно на месте для производства тепла и электроэнергии с помощью газового двигателя, генератора и теплообменника. Другие варианты — модернизировать биогаз для закачки в сеть или для прямого использования на транспорте.

Рынок биогазовых установок к 2027 году достигнет 7,71 млрд долларов США;

Пуна, 1 февраля 2021 г. (ГЛОБАЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ). Согласно прогнозам, к 2027 году объем мирового рынка биогазовых установок достигнет 7,71 млрд долларов США, а в течение прогнозируемого периода CAGR составит 14,7%. Расширение внедрения источников биоэнергии станет основным фактором роста этого рынка, отмечает Fortune Business Insights ™ в своем отчете под названием « Рынок биогазовых установок. , Энергетические культуры и другие), по типу варочного котла (влажный анаэробный варочный котел и сухой анаэробный варочный котел), по применению (производство электроэнергии, выработка тепла, транспортировка и другие) и региональный прогноз на 2020-2027 годы ».Растущие опасения по поводу растущих уровней выбросов во всем мире активизировали глобальные усилия по переходу на чистые источники энергии. Биогаз, который является частью биоэнергетики, рассматривается как важный инструмент, способствующий этому переходу. По данным Международного энергетического агентства (МЭА), 67% мирового спроса на электроэнергию будет удовлетворяться за счет возобновляемых источников энергии к 2040 году, из которых примерно 40% будут приходиться на солнечную и ветровую энергию, а на долю биоэнергетики и гидроэнергетики будет приходиться около 25%. Сценарий официальной политики МЭА прогнозирует, что доля биоэнергетики увеличится с нынешних 5% до 12% к 2040 году, в то время как его Сценарий устойчивого развития предусматривает увеличение доли до 20% к 2040 году.Биогазовые установки составят основу внедрения биоэнергетики в следующие несколько десятилетий, что сулит хорошие перспективы для этого рынка.

Образец запроса PDF: https://www.fortunebusinessinsights.com/enquiry/request-sample-pdf/biogas-plant-market-104667

Согласно результатам отчета, в 2019 году глобальная биогазовая установка Рыночная стоимость в 2019 году составила 5,05 млрд долларов США. Среди других особенностей отчета:

  • Всестороннее понимание общих тенденций и перспектив отрасли;
  • Микроскопическая оценка рыночных драйверов, сегментов и ограничений;
  • Целостный анализ регионального развития рынка; и
  • Исчерпывающее исследование конкурентной среды на рынке биогазовых установок.

Движущий фактор

Активизация текущих биогазовых проектов в условиях COVID-19 для создания новой энергии на рынке

Рост рынка биогазовых установок, вероятно, выиграет от оказываемой региональной и международной поддержки для завершения биогазовых проектов, которые уже реализуются в разных частях мира. Например, в Южной Африке проект по переработке отходов в энергию, финансируемый Глобальным экологическим фондом (ГЭФ) и Организацией промышленного развития ООН (ЮНИДО) для повышения осведомленности о преимуществах биогаза, был приостановлен из-за вспышки пандемии COVID-19. .Однако руководители проектов обеспечили установку варочных котлов на объекте, хотя мониторинг ведется удаленно. В Сенегале отменен налог на добавленную стоимость на возобновляемые источники энергии, в том числе на биогазовое оборудование. Кроме того, правительства также активно расширяют мощности по производству биогаза в своих странах. Например, в декабре 2020 года Министерство нефти и природного газа Индии подписало соглашение с JBM Renewables о строительстве 500 проектов по производству сжатого биогаза в стране. Однако сбои в цепочке поставок и сокращение инвестиций из-за коронавируса препятствовали росту этого рынка биогазовых установок в 2020 году.

Щелкните здесь, чтобы узнать о краткосрочном и долгосрочном влиянии COVID-19 на этот рынок биогазовых установок.

Посетите: https://www.fortunebusinessinsights.com/biogas-plant-market-104667

Региональные исследования

Высокие производственные мощности для стимулирования роста рынка в Европе

Европа доминирует на рынке биогазовых установок, имея размер рынка в 3 доллара США.46 миллиардов в 2019 году. Основная причина завидного положения региона в этом пространстве — повсеместное присутствие на континенте биогазовых установок. Например, Европейская биогазовая ассоциация оценивает, что к концу 2019 года в Европе действовало более 18000 заводов по производству биогаза.

Ожидается, что увеличение инвестиций в возобновляемые источники энергии и массовое производство органических отходов будут двумя основными факторами, способствующими росту рынок в Азиатско-Тихоокеанском регионе.С другой стороны, рынок Северной Америки, по прогнозам, получит множество прибыльных возможностей в течение прогнозируемого периода из-за сильного присутствия биогазовых установок во всех 50 штатах США.

Получите индивидуальный отчет: https://www.fortunebusinessinsights.com/enquiry/customization/biogas-plant-market-104667

Конкурентный ландшафт

Основное географическое расширение Стратегия для участников рынка

Компании, работающие на этом рынке биогазовых установок, неуклонно расширяют свое присутствие в разных географических регионах, чтобы расширить горизонты своего международного бизнеса.В дополнение к этому ключевые игроки также участвуют в сотрудничестве с другими конкурентами, а также с государственными учреждениями, чтобы получить дополнительное конкурентное преимущество.

Развитие отрасли:

  • Июнь 2020 г .: EnviTec Biogas AG дебютировала на эстонском газовом рынке с двойным заказом на свои газоперерабатывающие установки EnviThan. Несмотря на то, что компания уже построила семь биогазовых заводов в Латвии, установки по модернизации газа являются новой технологией для стран Балтии, что дает EnviTec фору в этом регионе.
  • Февраль 2020 г .: Brightmark объявила о расширении своего проекта по производству молочного биогаза в западном Нью-Йорке под названием Yellowjacket. В партнерстве с шестью фермами по всему региону проект будет извлекать метан из производимого за день молочного навоза и преобразовывать его в возобновляемый природный газ.

Список ключевых компаний, участвующих в обзоре рынка биогазовых установок:

  • Agrinz Technologies GmbH (Австрия)
  • IES BIOGAS S.rl (Италия)
  • Thoni (Австрия)
  • StormFisher (Канада)
  • AB HOLDING SPA (Италия)
  • Ameresco (США)
  • Scandinavian Biogas Fuels International AB (Швеция)
  • PlanET Biogas Global GmbH (Германия)
  • FINN BIOGAS (Австралия)
  • Naskeo Environnement SA (Франция)
  • Strabag (Австрия)
  • RENERGON International AG (Швейцария)
  • Quantum Green (Индия)
  • EnviTec Biogas AG (Германия)
  • WELTEC Biogas AG (Германия)
  • WELTEL )
  • Future Biogas Limited (U.K)

Быстрая покупка — Рынок биогазовой установки: https://www.fortunebusinessinsights.com/checkout-page/104667

Основное содержание:

  • Введение
    • Объем исследований
    • Сегментация рынка
    • Методология исследования
    • Определения и предположения
  • Краткое содержание
  • Динамика рынка биогазовой установки
    • Ключевые факторы рынка
    • Рыночные ограничения
    • Ключевые новые тенденции — для основных стран
    • Ключевые изменения: слияния, поглощения, партнерство и т. Д.
    • Последние технологические достижения
    • Нормативно-правовая база
    • Анализ пяти сил Портерса
  • Качественный анализ — Влияние COVID-19
    • Влияние COVID-19 на рынок биогазовых установок Правительство
    • Шаги, предпринятые правительством влияние
    • Ключевые изменения в отрасли в ответ на COVID-19
    • Потенциальные возможности и проблемы, связанные со вспышкой COVID-19
  • Анализ мирового рынка биогазовых установок (млрд долларов США), аналитическая информация и прогноз, 2016-2027 гг.
    • Ключевые выводы / Резюме
    • Анализ рынка, аналитические данные и прогноз — По сырью
      • Биоммунальные отходы
      • Сельскохозяйственные остатки
      • Энергетические культуры
      • Прочие
    • Анализ рынка и завод Прогноз — по типу метантенка
      • Влажный анаэробный раствор stion
      • Сухое анаэробное сбраживание
    • Анализ рынка, аналитика и прогноз — по приложениям
      • Производство электроэнергии
      • Производство тепла
      • Транспорт
      • Прочее
    • Анализ рынка биогаза, анализ биогаза Регион
      • Северная Америка
      • Европа
      • Азиатско-Тихоокеанский регион
      • Ближний Восток и Африка
      • Латинская Америка

TOC Продолжение…!

Обратитесь к нашему аналитику — https: // www.fortunebusinessinsights.com/enquiry/speak-to-analyst/biogas-plant-market-104667

Ознакомьтесь с результатами исследований по теме:

Рынок распределительных устройств с элегазовой изоляцией Анализ размеров, доли и отрасли, по напряжению ( До 66 кВ, 66 кВ — 170 кВ, 170 кВ — 550 кВ и выше 550 кВ), по установке (внутри и снаружи), по конечным пользователям (коммунальные, промышленные, коммерческие и другие) и региональный прогноз, 2019 -2026.

Рынок ветряных башен Размер, доля и анализ воздействия COVID-19 по типу (стальная башня, бетонная башня и гибридная башня), по установке (на суше и на море) и региональный прогноз, 2020-2027 годы

Жидкость Рынок биотоплива Размер, доля и анализ воздействия COVID-19, по типу продукта (этанол и биодизель), по сырью (сахарные культуры, крахмальные культуры, растительные масла, животные жиры и другие), по процессам (ферментация, переэтерификация и др.) ), По применению (транспорт, производство электроэнергии и тепло) и региональный прогноз, 2020-2027 гг.

Рынок биоэнергетики Размер, доля и анализ воздействия COVID-19, по типу продукта (твердая биомасса, жидкое биотопливо, биогаз и Прочее), по сырью (сельскохозяйственные отходы, древесина и древесная биомасса, твердые отходы и прочее), по областям применения (производство электроэнергии, выработка тепла, транспортировка и др.) И региональному прогнозу, 2020-2027 годы

Щелочное тесто y Market Размер, доля и анализ воздействия COVID-19, по продуктам (первичный и вторичный), по размеру (AA, AAA, 9 В и другие), по применению (дистанционное управление, бытовая электроника, игрушки и радио и др.) ) и региональный прогноз, 2020–2027 годы

О нас:

Fortune Business Insights ™ предлагает экспертный корпоративный анализ и точные данные, помогая организациям любого размера принимать своевременные решения.Мы разрабатываем инновационные решения для наших клиентов, помогая им решать проблемы, характерные для их бизнеса. Наша цель — предоставить нашим клиентам целостную информацию о рынке, которая дает детальный обзор рынка, на котором они работают.

Наши отчеты содержат уникальное сочетание осязаемых идей и качественного анализа, которые помогают компаниям достичь устойчивого роста. Наша команда опытных аналитиков и консультантов использует ведущие в отрасли инструменты и методы исследования для составления всеобъемлющих рыночных исследований с вкраплениями соответствующих данных.

В Fortune Business Insights ™ мы стремимся выявить наиболее прибыльные возможности роста для наших клиентов. Поэтому мы предлагаем рекомендации, облегчающие им ориентирование в технологических и рыночных изменениях. Наши консультационные услуги призваны помочь организациям выявить скрытые возможности и понять преобладающие проблемы конкуренции.

Свяжитесь с нами:
Fortune Business Insights ™ Pvt. Ltd.
308, Главное управление,
Survey No.36, Банер,
Пуна-Бангалор шоссе,
Пуна — 411045, Махараштра, Индия.
Телефон:
США: + 1-424-253-0390
Великобритания: + 44-2071-939123
APAC: + 91-744-740-1245
Электронная почта: [email protected]
Fortune Business Insights ™
LinkedIn | Twitter | Блоги

Прочитать пресс-релиз https://www.fortunebusinessinsights.com/press-release/global-biogas-plant-market-10462


Крупнейшие биогазовые установки — NS Energy

Стремительный рост цен на нефть, истощение источников ископаемого топлива и неблагоприятные изменения окружающей среды привели к значительному интересу к альтернативным видам топлива.На этом фоне биотопливо превратилось в чистый и возобновляемый источник энергии для улучшения образа жизни потребителей и обеспечения экологических выгод во всем мире.

Изображение: Предполагается, что биогазовая установка Nature Energy Korskro начнет работу в начале 2018 года. Фото: любезно предоставлено Nature Energy A / S.

Среди различных видов биотоплива биогаз становится все более популярным во всем мире, поскольку его можно производить путем анаэробного сбраживания или ферментации органических отходов вместе со сточными водами промышленных и муниципальных очистных сооружений в закрытом ферментере.

Благодаря ряду преимуществ в разных частях мира были разработаны различные типы биогазовых установок. В общих чертах их можно разделить на институциональные и коммерческие в зависимости от области применения. Типичная биогазовая установка состоит из варочного котла и газгольдера либо в одной камере, либо в отдельных камерах. Процесс анаэробного сбраживания происходит в варочном котле, и произведенный биогаз будет собираться в газгольдере. Биогаз в основном состоит из метана и двуокиси углерода, а также небольшого количества сероводорода, влаги и силоксанов.По сравнению с ископаемым топливом биогаз горит более чисто и выделяет меньше углекислого газа на единицу энергии.

Биогаз, вырабатываемый на этих станциях, используется для производства электроэнергии и тепла. Он также используется для запуска транспортных средств, а также в качестве топлива для различных промышленных применений. Кроме того, остатки анаэробного процесса переваривания составляют богатый питательными веществами дигестат, который можно использовать в качестве обогащенного органического удобрения для дополнения использования химических удобрений.

Исследовательская компания Global Data прогнозирует умеренный рост мирового рынка биогазовой энергии в период с 2012 по 2025 год, ожидая, что он вырастет с 50 516 ГВт-ч до 130 321 ГВт-ч при среднегодовом темпе роста 7.6%.

Некоторые из крупнейших биогазовых установок, действующих в мире, представлены ниже

Завод по переработке отходов в Мехико

Новая биогазовая установка строится на месте Бордо Пониенте, бывшей крупнейшей свалки Мехико. Мексиканские банки развития Bancomext и Nafinsa, а также национальный инфраструктурный фонд Fonadin поддерживают этот проект.

Veolia через свою дочернюю компанию Proactiva Medio Ambiente Mexico S.A. de C.V. выиграла открытый конкурс тендеров, опубликованных правительством Мехико.Компания подписала контракт на проектирование, строительство и эксплуатацию объекта.

Новое предприятие по переработке отходов в энергию, которое, как ожидается, будет стоить 1,6 миллиарда долларов, станет эффективной альтернативой переработке отходов в этом городе с населением 10 миллионов человек. Он будет вырабатывать 965 000 МВт электроэнергии в год, которые будут использоваться непосредственно метро Мехико.

Строительные работы планируется начать в 2017 году и продлятся три года. Ожидается, что операции начнутся в 2020 году.

C2e Renewables NC, US

Компания

Carbon Cycle Energy (C2e) из Колорадо строит крупнейшую в Америке биогазовую установку C2e Renewables NC недалеко от Варшавы в округе Дуплин. Генеральный директор C2e Джеймс Пауэлл сказал, что после завершения в конце 2017 года биогазовая установка будет производить достаточно топлива в год, чтобы вырабатывать около 290 ГВт-часов электроэнергии. Объект стоимостью 100 млн долларов США предназначен для переработки более 750 000 тонн органических отходов и снабжения электроэнергией 32 000 домов в год. C2e согласилась поставить весь объем производства биометана на заводе Duke Energy и неизвестной компании из списка Fortune 500.

Биогазовая установка Nature Energy Korskro в Дании

Датская компания Nature Energy строит одну из крупнейших биогазовых установок в мире.

Биогазовая установка, запуск которой ожидается в начале 2018 года, строится недалеко от Корскро, Дания, на площади около 13 га.

По завершении завод будет перерабатывать 1 050 000 тонн сельскохозяйственных отходов и органических отходов. Ожидается, что он произведет 41 миллион Нм3 биометана (что равно 45.4 МВт) в год в газовую сеть Дании.

Биогазовая установка, которая будет основана на навозе, энергетических культурах и органических побочных продуктах, предназначена для адаптации к существующим элементам ландшафта.

Nature Energy считается крупнейшим производителем биогаза в Дании. Правительство Дании подписало соглашение о зеленой энергии в 2012 году, чтобы облегчить распределение модернизированного биогаза в газовой сети.

Nature Energy установила четыре крупных биогазовых завода и в настоящее время строит еще три объекта.

Всего компания планирует построить 17 биогазовых установок в Дании.

Изображение: Биогазовая установка Nature Energy Korskro должна начать работу в начале 2018 года. Фото: любезно предоставлено Nature Energy A / S.

Биогазовая установка Jordberga в Швеции

Компания Swedish Biogas International открыла крупнейшую в Швеции установку для анаэробного сбраживания в Йордберге, к северо-востоку от Треллеборга, для производства биогаза. Другими партнерами по проекту являются Э.ON, Skånska Biobränslebolaget и Nordic Sugar. Партнеры вложили 23 миллиона долларов в завод, который будет перерабатывать 110 000 тонн зеленых отходов для производства 110 ГВт-ч биогаза. Завод Джордберга был полностью введен в эксплуатацию в апреле 2015 года. Он сокращает выбросы углекислого газа на 30 000 тонн в год.

Собственная биогазовая установка Diageo в Спейсайде

Британский поставщик решений для анаэробного сбраживания Clearfleau в августе 2015 года ввел в эксплуатацию биоэнергетическую установку на заводе Diageo’s Glendullan в Даффтауне, Спейсайд.Биогазовая установка в Глендуллане перерабатывает около 1000 м3 побочных продуктов винокурни из солодового виски в день для производства 6 ГВт-часов тепловой энергии для винокурни. Завод снижает потребность завода в энергии из ископаемого топлива на 25%, сокращая его углеродный след на 1000 тонн CO2 в год.

Изображение: Clearfleau завершает ввод в эксплуатацию нового завода AD для Diageo.Фото: любезно предоставлено Clearfleau Limited.

Биогазовая установка DONG Energy в Манчестере

EnviTec Biogas UK, дочерняя компания немецкой EnviTec Biogas, в апреле 2016 года приступила к строительству биогазовой установки мощностью 6 МВт для REnescience Northwich, дочерней компании датской коммунальной компании Dong Energy, в Нортвиче, недалеко от Манчестера, Великобритания.

Завод, который будет использовать запатентованную DONG Energy технологию REnescience, будет перерабатывать до 120 000 тонн отходов в год из примерно 110 000 домов в Великобритании.REnescience использует ферменты, механическую сортировку и анаэробное сбраживание для производства биогаза. Предполагалось, что объект будет полностью введен в эксплуатацию к началу 2017 года.

Биогазовая установка Nijhuis Industries в Украине

Голландская компания Nijhuis Industries в 2012 году выиграла контракт на поставку полномасштабной биогазовой установки для птицефабрики «Орил-Лидер» в Елизаветовке, Украина. Биогазовая установка переваривает куриный помет и создает тепло / охлаждение и энергию. Он начал работать на полную мощность в 2013 году, вырабатывая в общей сложности 5 МВт-часов электроэнергии, достаточной для обеспечения электроэнергией 15 000 квартир и отопления 1 500 квартир.Это один из крупнейших биогазовых заводов в Европе по переработке куриного помета и отходов скотобоен.

Израильский биогазовый проект

Чистая энергетическая компания Bluesphere подписала меморандум о взаимопонимании с израильской государственной компанией Environmental Services Co (ESC) в сентябре 2014 года о разработке проекта по производству биогаза мощностью 5 МВт в Израиле. В рамках соглашения Bluesphere будет разрабатывать проект, заботясь о разрешениях, проектном финансировании и операциях в течение 20-летнего срока службы завода. ESC, со своей стороны, арендует подходящую площадку и будет поставлять пищевые отходы в качестве сырья для биогазовой установки, помимо предоставления услуг по техническому обслуживанию.

Агропромышленная биогазовая установка в Испании

В феврале 2016 года испанская инжиниринговая компания Ahidra, Water and Energy и голландская Coltrade подписали контракт на инженерные закупки и строительство для строительства одной из крупнейших агропромышленных биогазовых установок в мире молочной промышленности на севере Испании (Астурия). ). Эта установка, разработанная Biogasur Generación, предназначена для переработки 400 000 тонн навоза в Центральной Лечере Астуриане в год для производства биогаза, твердых и жидких удобрений.Объект мощностью 4,5 МВт планируется ввести в эксплуатацию весной 2017 года.

Биогаз — возобновляемый природный газ — Управление энергетической информации США (EIA)

Биогаз из биомассы

Биогаз — это богатый энергией газ, получаемый в результате анаэробного разложения или термохимического преобразования биомассы. Биогаз состоит в основном из метана (Ch5), того же соединения, что и природный газ, и диоксида углерода (CO2). Содержание метана в неочищенном (неочищенном) биогазе может варьироваться от 40% до 60%, при этом СО2 составляет большую часть остатка вместе с небольшими количествами водяного пара и других газов.Биогаз можно сжигать непосредственно в качестве топлива или обрабатывать для удаления CO2 и других газов для использования так же, как природный газ. Очищенный биогаз может называться возобновляемым природным газом или биометаном .

Анаэробное разложение биомассы происходит, когда анаэробные бактерии — бактерии, которые живут без свободного кислорода, поедают и расщепляют или переваривают биомассу и производят биогаз. Анаэробные бактерии естественным образом встречаются в почвах, в водоемах, таких как болота и озера, а также в пищеварительном тракте людей и животных.Биогаз образуется и может собираться на свалках твердых бытовых отходов и в прудах для хранения навоза. Биогаз также можно производить в контролируемых условиях в специальных резервуарах, которые называются анаэробными метантенками . Материал, оставшийся после завершения анаэробного переваривания, называется дигестатом, он богат питательными веществами и может использоваться в качестве удобрения.

Термохимическое преобразование биомассы в биогаз может быть достигнуто за счет газификации. Министерство энергетики США поддерживает исследования по газификации биомассы для производства водорода.

Биогаз может квалифицироваться как возобновляемое топливо для производства электроэнергии в государственных стандартах портфеля возобновляемых источников энергии. Он также подпадает под стандартную программу США по возобновляемым источникам топлива как передовое или целлюлозное биотопливо и по Калифорнийскому стандарту на низкоуглеродистое топливо как сырье для низкоуглеродного топлива. Почти весь биогаз, потребляемый в настоящее время в Соединенных Штатах, производится в результате анаэробного разложения и используется для производства электроэнергии.

Сбор и использование биогаза со свалок

Свалки твердых бытовых отходов являются источником биогаза.Биогаз вырабатывается естественным путем анаэробными бактериями на полигонах твердых бытовых отходов и называется свалочным газом . Свалочный газ с высоким содержанием метана может быть опасен для людей и окружающей среды, поскольку метан легко воспламеняется. Метан также является сильным парниковым газом. Биогаз содержит небольшое количество сероводорода, вредного и потенциально токсичного соединения в высоких концентрациях.

Источник: адаптировано из проекта Национального энергетического образования (общественное достояние)

В США нормы Закона о чистом воздухе требуют, чтобы на полигонах твердых бытовых отходов определенного размера была установлена ​​и эксплуатировалась система сбора и контроля свалочного газа.Некоторые свалки сокращают выбросы свалочного газа за счет улавливания и сжигания или сжигания свалочного газа. При сжигании метана в свалочном газе образуется CO2, но CO2 не является таким сильным парниковым газом, как метан. Многие свалки собирают и обрабатывают свалочный газ для удаления CO2, водяного пара и сероводорода и используют его для выработки электроэнергии или продажи в качестве заменителя природного газа.

По оценкам Управления энергетической информации США (EIA), в 2019 году около 257 миллиардов кубических футов (Bcf) свалочного газа было собрано на 336 U.S. свалки и сжигаются для выработки около 10,5 миллиардов киловатт-часов (кВтч) электроэнергии, или около 0,3% от общего объема выработки электроэнергии коммунальными предприятиями США в 2019 году.

Биогаз от очистки сточных вод и промышленных сточных вод

Многие муниципальные очистные сооружения и производители, такие как бумажные фабрики и предприятия пищевой промышленности, используют анаэробные варочные котлы как часть своих процессов обработки отходов. Некоторые очистные сооружения и промышленные предприятия собирают и используют биогаз, произведенный в анаэробных варочных котлах, для нагрева варочных котлов, что усиливает анаэробный процесс сбраживания и уничтожает патогенные микроорганизмы, а некоторые используют его для выработки электроэнергии для использования на предприятии или для продажи.По оценкам EIA, в 2019 году 65 таких предприятий по переработке отходов в Соединенных Штатах произвели в общей сложности около 1 миллиарда кВтч электроэнергии.

Анаэробные варочные котлы на очистных сооружениях Линкольна, Небраска

Источник: Линкольн, правительство Небраски (защищено авторским правом)

Анаэробный варочный котел на молочной ферме

Источник: Университет штата Мичиган (защищен авторским правом)

Использование биогаза из отходов животноводства

Некоторые молочные фермы и животноводческие хозяйства используют анаэробные варочные котлы для производства биогаза из навоза и подстилки из коровников.Некоторые животноводы закрывают свои навозные пруды (также называемые навозными лагунами ), чтобы улавливать биогаз, который образуется в лагунах. Метан, содержащийся в биогазе, можно сжигать для обогрева воды и зданий, а также в качестве топлива в дизельных генераторах для выработки электроэнергии для фермы. По оценкам EIA, в 2019 году 25 крупных молочных и животноводческих предприятий в США произвели в общей сложности около 224 млн кВтч (или 0,2 млрд кВтч) электроэнергии из биогаза.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *