Установка по производству биогаза: Биогазовые установки. Производство биогаза

Содержание

Биогазовые установки. Производство биогаза

Биогазовые установки. Производство биогаза

 

Комплектные установки из нержавеющей стали для производства биогаза. 

Биогазовые установки – это комплексное решение утилизации отходов пищевой промышленности, агропромышленного комплекса, производство тепловой, электрической энергии, и удобрений. Производство метана в установке для производства биогаза, является – реализацией биологического процесса.

Немецкая компания разрабатывает и производит комплектные установки  для производства биогаза и продает их во всем мире. Построены, запущены и успешно работают более 300 заводов по производству биогаза в Германии, Франции, Нидерландах, Греции, Великобритании, Швеции, Испании, Люксембурге, Чехии, Литве, США, Японии и на Кипре. Предлагаемые установки – это не экспериментальное, а работающее, проверенное и надежное немецкое оборудование, сертифицированное по ISO и изготовленное в комплекте на собственном заводе.

Мы продемонстрируем Вам, каким образом Вы сможете, осмысленно и экономично использовать биоэнергию. 

Биогаз — это газ, состоящий примерно из 60% метана (СН4) и 40% углекислого газа. Синонимами для биогаза являются канализационный газ, шахтный газ и болотный газ, газ-метан. Если в качестве примера рассмотреть навоз, то, если на предприятии образуется 1 т такого «биоотхода» в день, то это означает, что из него может быть получено 50 м3 газа или 100 кВт электроэнергии, или замещено 35 л дизельного топлива . Срок окупаемости оборудования для переработки навоза находится в пределах 2-3 лет, а для некоторых других видов сырья еще ниже и достигает 1,5 года.    Кроме прямых денежных выгод, постройка биогазовой установки имеет косвенные выгоды. Она, например, обходится дешевле, чем протяжка газопровода, линии электропередач, резервных дизель генераторов и создание лагун. В таблице представлен выход газа для различных видов сырья.

ИСТОЧНИКИ  СЫРЬЯ 

Тип сырья

 Выход газа м3 на тонну сырья 

Навоз коровий

38-52

Навоз свиной

52-88

Помет птичий

47-94

Отходы бойни

250-500

Жир

1300

Барда послеспиртовая

50-100

Зерно

400-500

Силос

200-400

Трава

300-500

Свекольный жом

30-40

Глицерин технический

400-600

Дробина пивная

40-60

Важная область применения установок по производству биогаза – это крупные агропромышленные комплексы, фермы КРС, птицефабрики, рыбные заводы, хлебобулочные комбинатам, предприятия пищевой промышленности, мясокомбинаты, спиртовые заводы, пивоваренные заводы, молочные заводы, растениеводческие предприятия, сахарные заводы, крахмалопаточные заводы, предприятиям по производству дрожжей, и не только в качестве альтернатив­ного источника энергии, но и как эффективного метода утилизации навоза (помета) и производства дешевого удобрения, как для собственных нужд, так и для продажи на рынке. Биогазовая установка производит биогаз и биоудобрения из органических отходов сельского хозяйства и пищевой промышленности путем бескислородного брожения, что обеспечивает самую активную систему очистки. В качестве сырья может использоваться навоз КРС, навоз свиней, птичий помет, отходы бойни (кровь, жир, кишки, кости), отходы растений, силос, прогнившее зерно, канализационные стоки, жиры, биомусор, отходы пищевой промышленности, садовые отходы, солодовый осадок, выжимка, спиртовая барда, свекольный жом, технический глицерин (от производства биодизеля). Большинство видов сырья можно смешивать друг с другом. Переработка отходов — это в первую очередь система очистки, которая сама себя окупает и приносит прибыль. На выходе установки из отходов образуется одновременно и в больших количествах: биогаз, электричество, тепло и удобрения.

Все перечисленное выше производится по нулевой себестоимости. Ведь навоз бесплатен, а сама установка на себя потребляет всего 10-15% энергии. Для работы мощной установки достаточно одного человека два ча­са в день. Биогазовые установки полностью автоматизированы и соответс­твенно затраты на оплату труда минимальны. 

Технология и принцип работы биогазовой установки

Биогазовая установка производит биогаз и биоудобрения из биологических отходов сельского хозяйства и пищевой промышленности путем бескислородного брожения. Биогаз является продуктом жизнедеятельности полезных метанобразующих бактерий. Микроорганизмы метаболизируют углерод из органических субстратов в бескислородных условиях (анаэробно). Этот процесс, называемый гниением или бескислородным брожением, следует за цепью питания.

Состав типовой биогазовой установки:

  1. Участок хранения биотходов
  2. Система загрузки биомассы
  3. Реактор 
  4. Реактор дображивания
  5. Субстратер
  6. Система отопления
  7. Силовая установка 
  8. Система автоматики и контроля 
  9. Система газопроводов

 Биоотходы могут доставляться грузовиками или же перекачиваться на биогазовую установку насосами. Сначала коферменты высыпаются (перемалываются), гомогенизируются и перемешиваются с навозом (пометом). Гомогенизация чаще всего выполняется при температуре 70

о С в течение одного часа при размере максимальной частицы 1 см. Гомогенизация с навозом производится в перемешивающем резервуаре с мощными мешалками.  

Реактор является газонепроницаемым, полностью герметичным резервуаром. Это конструкция теплоизолируется, потому что внутри резервуара должна быть фиксированная для микроорганизмов температура. Внутри реактора находится миксер, предназначенный для полного перемешивания содержимого реактора. Создаются условия для отсутствия плавающих слоев и/или осадка. 

Микроорганизмы должны быть обеспечены всеми необходимыми питательными веществами. Свежее сырьё должно подаваться в реактор небольшими порциями несколько раз в день. Среднее время гидравлического отстаивания внутри реактора (в зависимости от субстратов) 20- 40 дней. На протяжении этого времени органические вещества внутри биомассы метаболизируются (преобразовываются) микроорганизмами. На выходе установки образуется два продукта: биогаз и субстрат (компостированный и жидкий). 

Биогаз сохраняется в емкости для хранения газа газгольдере, в котором выравниваются давление и состав газа. Из газгольдера идет непрерывная подача газа в газовый двигатель генератор. Здесь уже производится тепло и электричество.  При необходимости биогаз дочищается до природного газа (95% метана) после такой очистки, полученный газ — аналог природного газа (90-95 % метана Ch5). Отличие только в его происхождении. 

Биогазовые установки работают 24 часа в сутки, 7 дней в неделю, круглый год. Такой режим работы является еще одним их преимуществом. Всей системой управляет система автоматики. Для управления достаточно всего один человек два часа в день. 

Этот сотрудник ведет контроль с помощью обыкновенного компьютера, а также работает на тракторе для подачи биомассы. После 2-х недельного обучения на установке может работать человек без особых навыков, т.е. со средним или средним специальным образованием.  

ВЫГОДЫ

  • Биогаз.
  • Собственная биоэнергетическая станция.
  • Правильная утилизацию органических отходов. Отходы в доходы!
  • Биоудобрения. При использовании удобрений, полу­ченных на биогазовых установках, уро­жайность может быть повышена на 30-­50%. Обычный навоз, барду или другие отходы нельзя эффективно использовать в качестве удобрения 3-5 лет. При исполь­зовании же биогазовой установки биоот­ходы перебраживают и, переброженная масса тут же может использоваться как высокоэффективное биоудобрение. Переброженная масса — это готовые экологически чистые жидкие и твердые биоудобрения, лишенные нитри­тов, семян сорняков, патогенной микро­флоры, яиц гельминтов, специфических запахов. При использовании таких сба­лансированных биоудобрений урожай­ность значительно повышается.  
  • Электроэнергия. Установив био­газовую установку, предприятие бу­дете иметь свою, по сути, бесплатную электроэнергию, а значит, существен­ное снижение себестоимости продук­ции, что в свою очередь позволит пос­леднему получить дополнительные конкурентные преимущества. 
  • Тепло. Тепло от охлаждения генератора или от сжигания биогаза можно ис­пользовать для обогрева предпри­ятия, теплиц, технологических целей, полу­чения пара, сушки семян, сушки дров, получения кипяченой воды для содер­жания скота. Предприятие получает газ, электроэнергию, тепло, удобрения и обеспечивает замкнутый цикл производства. Проект окупается за счет уменьшения себестоимости производимой предприятием продукции, поскольку снижаются затраты на покупку газа, электроэнергии, горячей воды и удобрений.  
  • Дополнительная прибыль может быть направлена на погашение кредита и на развитие производства. Уменьшение энергетической зависимости, умень­шение выбросов парниковых газов, уменьшение загрязнения окружа­ющей среды отходами сельскохозяйс­твенного производства, отсутствие на предприятии неприятного запаха.

Строительство биогазовой установки актуально не только для вновь создаваемых ферм, но и для старых. Ведь часто старые лагуны переполнены, и их ремонт требует значи­тельных средств. Если некоторые отходы можно просто хранить в отстойниках, то на утилизацию некоторых (например, на отходы бойни) необходимо затрачивать энергию и средства. Требования к площадке. Установка может располагаться на месте отстойников, лагун или старой свалки. Средние размеры площадки под установку 40х70 м.  

Цена биогазовой установки

Каждое предприятие индивидуально, поэтому в каждом случае финансовые затраты будут рассчитываться специалистами.  

Пример проекта

Мы приводим пример средних затрат и доходов при установке биогазового оборудования.
Калькуляция затрат и доходов на примере биогазовой установки для спиртового завода. Стоимость установки 1280 тыс. евро. Все услуги и работы включены. Производительность по зерновой барде 100 т в сутки. 

Влажность сепарированной барды 70%. Средний срок окупаемости проекта 2-3 года. А при полном использовании возможностей установки окупаемость может быть 1,5-1,8 года.  Использование возможностей – это добавление коферментов, использование тепла в теплицах, продажа полностью всех производимых удобрений. 

Затраты на энергоносители – одна из основных статей издержек, которая существенно влияет на себестоимость продукции. Очистные сооружения потребляют около 50% энергии, а при постройке биогазовой установки происходит экономия этих 50%.  Предприятие получает газ, электроэнергию, тепло, удобрения и обеспечивает замкнутый цикл производства. 

Проект окупается за счет уменьшения себестоимости продукции, поскольку снижаются затраты на покупку газа, электроэнергии, горячей воды и удобрений. Дополнительная прибыль может быть направлена на погашение кредита и на развитие производства.

Затраты:

Евро.

Обслуживание реактора

32 000

Амортизационные расходы

27 800

Обслуживание электрогенератора

4 000

Электроэнергия (для случая, если производится только газ)

6 500

Оплата труда (с запасом берем 2 человека низкой квалификации)

7 000

Всего затрат за год

77 300

Доходы: 1. Продажа/использование газа (или электроэнергии как производной от газа) 2. Продажа/использование удобрений 3. Продажа квот СО2

Евро.

 

Ед. изм.

Выход в час.

Выход за год.

Стоимость евро.

Общая сумма евро

Биогаз

м3

575

5 037 000

0,08

402 960

Гумус

тонн

0,616

5 400

80

432 000

Жидкие биоудобрения

м3

3,221

28 200

4

113 000

Квоты СО2

тонн

 

22 000

8

176 000

Общая прибыль

1 123 960

Чистая прибыль

1 046 660 


Источник – Проспект компании «Биоэнергосила»

Материал подготовлен Шиловой Е.П.

Биогазовая установка для частного дома своими руками

Рачительный хозяин мечтает о дешевых энергоресурсах, эффективной утилизации отходов и получении удобрений. Домашняя биогазовая установка своими руками – это недорогой способ воплощения мечты в реальность.

Самостоятельная сборка такого оборудования обойдется в разумные деньги, а вырабатываемый газ станет хорошим подспорьем в хозяйстве: его можно использовать для приготовления пищи, отопления дома и других нужд.

Давайте попробуем разобраться в специфике работы этого оборудования, его преимуществах и недостатках. А также в том, возможно ли самостоятельно построить биогазовую установку и будет ли она эффективна.

Содержание статьи:

Специфика получения биогаза

Биогаз образуется в результате брожения биологического субстрата. Его разлагают гидролизные, кислото- и метанообразующие бактерии. Смесь вырабатываемых бактериями газов получается горючей, т.к. содержит большой процент метана.

По своим свойствам она практически не отличается от природного газа, который используется для промышленных и бытовых нужд.

При желании каждый владелец дома может приобрести биогазовую установку промышленного изготовления, но это дорого, а окупаются вложения в течение 7-10 лет. Поэтому имеет смысл приложить усилия и сделать биореактор своими руками

Биогаз – экологически чистое топливо, а технология его получения не оказывает особого влияния на окружающую среду. Более того, в качестве сырья для биогаза используют отходы жизнедеятельности, которые нуждаются в утилизации.

Их помещают в биореактор, где происходит переработка:

  • в течение некоторого времени биомасса подвергается воздействию бактерий. Срок брожения зависит от объема сырья;
  • в результате деятельности анаэробных бактерий выделяется горючая смесь газов, в состав которой входят метан (60%), углекислый газ (35%) и некоторые другие газы (5%). Также при брожении в небольших количествах выделяется потенциально опасный сероводород. Он ядовит, поэтому крайне нежелательно, чтобы люди подвергались его воздействию;
  • смесь газов из биореактора очищается и поступает в газгольдер, где хранится до момента использования по назначению;
  • газ из газгольдера можно использовать точно так же, как природный. Он поступает к бытовым приборам – газовым печам, отопительным котлам и т.п.;
  • разложившуюся биомассу необходимо регулярно удалять из ферментатора. Это дополнительные трудозатраты, однако усилия окупаются. После брожения сырье превращается в высококачественное удобрение, которое используют на полях и огородах.

Биогазовая установка выгодна для владельца частного дома только в том случае, если у него есть постоянный доступ к отходам животноводческих ферм. В среднем из 1 м.куб. субстрата можно получить 70-80 м.куб. биогаза, но выработка газа идет неравномерно и зависит от многих факторов, в т.ч. температуры биомассы. Это осложняет расчеты.

Биогазовые установки идеально подходят для фермерских хозяйств. Отходы жизнедеятельности животных способны дать достаточно газа для полноценного обогрева жилых помещений и хозяйственных построек

Чтобы процесс получения газа был стабильным и непрерывным, лучше всего строить несколько биогазовых установок, а субстрат в ферментаторы закладывать с разницей во времени. Такие установки работают параллельно, а сырье в них загружают последовательно.

Это гарантирует постоянную выработку газа, благодаря чему можно добиться его непрерывного поступления к бытовым приборам.

В идеале биореактор должен подогреваться. Каждые 10 градусов тепла увеличивают выработку газа вдвое. Хотя обустройство подогрева требует вложений, это окупается большей эффективностью конструкции

Самодельное , собранное из подручных материалов, обходится гораздо дешевле установок промышленного производства. Его эффективность ниже, но вполне соответствует вложенным средствам. Если есть доступ к навозу и желание приложить собственные усилия для сборки и обслуживания конструкции, это очень выгодно.

Преимущества и недостатки системы

Биогазовые установки имеют немало преимуществ, но и недостатков хватает, поэтому перед началом проектирования и строительства следует все взвесить:

  • Утилизация отходов. Благодаря биогазовой установке можно получить максимум пользы от мусора, от которого все равно пришлось бы избавляться. Эта утилизация менее опасна для окружающей среды, чем закапывание отходов.
  • Возобновляемость сырья. Биомасса – это не уголь и не природный газ, добыча которых истощает запасы ресурсов. При ведении сельского хозяйства сырье появляется постоянно.
  • Относительная небольшое количество СО2. При получении газа окружающая среда не загрязняется, а вот при его использовании в атмосферу выделяется небольшое количество двуокиси углерода. Оно не опасно и не способно критично изменить экологию, т.к. его поглощают растения в процессе роста.
  • Умеренное выделение серы. При сгорании биогаза в атмосферу попадает небольшое количество серы. Это негативное явление, однако его масштабы познаются в сравнении: при сжигании природного газа загрязнение окружающей среды окислами серы гораздо больше.
  • Стабильная работа. Производство биогаза более стабильно, чем работа или ветряков. Если энергией солнца и ветра нельзя управлять, то биогазовые установки зависят от деятельности человека.
  • Можно использовать несколько установок. Газ – это всегда риски. Чтобы снизить потенциальный ущерб в случае аварии, можно рассредоточить по участку несколько биогазовых установок. Если правильно спроектировать и собрать систему из нескольких ферментаторов, она будет работать стабильнее, чем один крупный биореактор.
  • Выгоды для сельского хозяйства. Для получения биомассы высаживают некоторые виды растений. Можно выбрать такие, которые улучшают состояние грунта. Например, сорго снижает эрозию почвы, улучшает ее качество.

У биогаза есть и недостатки. Хотя это относительно чистое топливо, оно все же загрязняет атмосферу. Также могут возникать проблемы с поставками растительной биомассы.

Безответственные владельцы установок нередко заготавливают ее так, что истощают землю и нарушают экологический баланс.

Расчет рентабельности установки

В качестве сырья для производства биогаза обычно используют коровий навоз. Одна взрослая корова может дать его столько, чтобы обеспечить 1.5 м.куб. топлива; свинья – 0.2 м.куб.; курица или кроль (в зависимости от массы тела) – 0.01-0.02 м.куб. Чтобы понять, много это или мало, можно сравнить с более привычными видами ресурсов.

Галерея изображений

Фото из

Устройство биореактора из утепленной пластиковой емкости

Удобный транспорт для перевозки субстрата

Компактная установка промышленного производства

Биогазовая установка на молочной ферме

1 м.куб. биогаза обеспечивает такое же количество тепловой энергии, как:

  • дрова – 3.5 кг;
  • уголь – 1-2 кг;
  • электричество – 9-10 кВт/ч.

Если знать примерный вес сельскохозяйственных отходов, которые будут доступны в течение ближайших лет, и количество необходимой энергии, можно просчитать рентабельность биогазовой установки.

Один из главных недостатков добычи биогаза – запах. Возможность использования небольших компостных куч – это большой плюс, но придется терпеть неудобства и тщательно контролировать процесс, чтобы не спровоцировать распространение болезнетворных микроорганизмов

Для закладки в биореактор готовят субстрат, в который входят несколько компонентов в таких пропорциях:

  • навоз (лучше всего коровий или свиной) – 1.5 т;
  • органические отходы (это могут быть перегнившие листья или другие компоненты растительного происхождения) – 3.5 т;
  • подогретая до 35 градусов вода (количество теплой воды рассчитывают так, чтобы ее масса составляла 65-75% от общего количества органики).

Расчет субстрата сделан для одной закладки на полгода, если исходить из умеренного потребления газа. Примерно через 10-15 дней процесс ферментации даст первые результаты: газ появится в небольших количествах и начнет заполнять хранилище. Через 30 дней можно ожидать полноценной выработки топлива.

Оборудование для производства биогаза пока еще не особенно распространено в нашей стране. Во многом это связано с плохой информированностью людей о преимуществах и особенностях работы биогазовых систем. В Китае и Индии многие небольшие фермерские хозяйства оборудованы кустарными установками для получения дополнительного чистого топлива

Если установка работает правильно, объем биогаза постепенно будет увеличиваться, пока субстрат не перегниет. Производительность конструкции напрямую зависит от скорости брожения биомассы, которая в свою очередь связана с температурой и влажностью субстрата.

Инструкция по самостоятельному строительству

Если нет опыта в сборке сложных систем, имеет смысл подобрать в сети или разработать самый простой чертеж биогазовой установки для частного дома.

Чем проще конструкция, тем она надежнее и долговечнее. Позже, когда появятся навыки строительства и обращения с системой, можно будет переделать оборудование или смонтировать дополнительную установку.

В дорогих конструкциях промышленного производства предусмотрены системы перемешивания биомассы, автоматического подогрева, очистки газа и т.д. Бытовое оборудование не так сложно. Лучше собрать простую установку, а потом добавить элементы, в которых возникнет необходимость

При расчете объема ферментатора стоит ориентироваться на 5 м.куб. Такая установка позволяет получить количество газа, необходимое для обогрева частного дома площадью 50 м.кв., если в качестве источника тепла используют газовый котел или печь.

Это усредненный показатель, т.к. калорийность биогаза обычно не выше 6000 ккал/м.куб.

Чтобы процесс ферментации протекал более-менее стабильно, нужно добиться правильного температурного режима. Для этого биореактор устанавливают в земляной яме или заранее продумывают надежную теплоизоляцию. Постоянный подогрев субстрата можно обеспечить, если под основание ферментатора подвести трубу водяного отопления

Строительство биогазовой установки можно разделить на несколько этапов.

Этап 1 – подготовка ямы под биореактор

Практически вся биогазовая установка находится под землей, поэтому многое зависит от того, как была вырыта и отделана яма. Есть несколько вариантов укрепления стенок и герметизации ямы – пластик, бетон, полимерные кольца.

Оптимальное решение – покупка готовых полимерных колец с глухим дном. Они обойдутся дороже подручных материалов, зато не потребуется дополнительная герметизация. Полимеры чувствительны к механическим нагрузкам, зато не боятся влаги и химически агрессивных веществ. Они не подлежат ремонту, но при необходимости их легко будет заменить.

От подготовки стен и днища биореактора зависит интенсивность брожения субстрата и выход газа, поэтому яму тщательно укрепляют, утепляют и герметизируют. Это самый сложный и трудоемкий этап работ

Этап 2 – обустройство газового дренажа

Покупка и монтаж специальных мешалок для биогазовых установок – дорогое удовольствие. Систему можно удешевить, обустроив газовый дренаж. Он представляет собой вертикально установленные полимерные , в которых проделано множество отверстий.

При расчете длины труб дренажа следует ориентироваться на запланированную глубину заполнения биореактора. Верхние части труб должны быть выше этого уровня.

Для газового дренажа можно выбрать металлические или полимерные трубы. Первые прочнее, а вторые устойчивее к химическим воздействиям. Лучше отдать предпочтение полимерам, т.к. металл быстро проржавеет и сгниет

В готовый биореактор можно сразу загрузить субстрат. Его накрывают пленкой, чтобы выделяющийся в процессе ферментации газ находился под небольшим давлением. Когда будет готов купол, это обеспечит нормальную подачу биометана по отводящей трубе.

Этап 3 – монтаж купола и труб

Завершающий этап сборки простейшей биогазовой установки – это монтаж купольной верхней части. В самой высокой точке купола устанавливают газоотводящую трубу и протягивают ее к , без которого не обойтись.

Емкость биореактора закрывают плотной крышкой. Чтобы предотвратить смешивание биометана с воздухом, обустраивают гидрозатвор. Также он служит для очистки газа. Нужно предусмотреть спусковой клапан, который сработает, если давление в ферментаторе будет слишком высоким.

Более подробно отом, как сделать биогаз из навоза читайте  .

Свободное пространство биореактора в какой-то мере выполняет функции хранилища газа, однако этого недостаточно для безопасной работы установки. Газ должен потребляться постоянно, иначе возможен взрыв от избыточного давления под куполом

Способы подогрева биореактора

Микроорганизмы, перерабатывающие субстрат, есть в биомассе постоянно, однако для их интенсивного размножения нужна температура 38 градусов и выше.

Для подогрева в холодный период можно использовать змеевик, подсоединенный к системе отопления дома, или электрические нагреватели. Первый способ экономически выгоднее, поэтому чаще используют именно его.

Биогазовую установку необязательно заглублять в землю, есть и другие варианты обустройства. Пример работы системы, собранной из бочек, приведен в видеоролике ниже.

Проще всего обустроить подогрев снизу, проложив трубу от системы отопления, но эффективность работы такого теплообменника относительно низка. Лучше обустроить внешний обогрев, в идеале – паром, чтобы биомасса не перегревалась

Выводы и полезное видео по теме

Хотя в сборке и обустройстве биогазового оборудования нет ничего сложного, нужно быть предельно внимательным к деталям. Ошибки недопустимы, т.к. могут привести к взрывам и разрушениям. Предлагаем видеоинструкции, которые помогут разобраться в устройстве установок, правильно их собрать и дополнить полезными приспособлениями для более удобного использования биогаза.

В видеоролике рассказано, как устроена и работает стандартная биогазовая установка:

Пример самодельной биогазовой установки. Видеоурок по обустройству системы своими руками:

Видеоинструкция по сборке биогазовой установки из бочки:

Описание процесса изготовления мешалок для субстрата:

Подробное описание работы самодельного газового хранилища:

Какой бы простой ни была биогазовая установка, выбранная для частного дома, не стоит на ней экономить. Если есть возможность, лучше купить разборный биореактор промышленного производства.

Если нет – изготовить из качественных и устойчивых материалов: полимеров, бетона или нержавеющей стали. Это позволит создать по-настоящему надежную и безопасную систему газоснабжения дома.

Появились вопросы по теме статьи, нашли недочеты или есть ценная информация, которой вы можете поделиться с нашими читателями? Пожалуйста, оставляйте свои комментарии, задавайте вопросы, делитесь опытом.

Установка для производства биогаза

Биогазовые установки – это комплексное решение утилизации отходов пищевой промышленности, агропромышленного комплекса, производство тепловой, электрической энергии, и удобрений. Производство метана в установке для производства биогаза, является – реализацией биологического процесса. Поскольку каждая установка, как и каждый клиент, имеет индивидуальные требования, биоэнергетическая станция создается по методу модульного строительства. Это позволяет найти индивидуальные и гибкие решения, от небольшой установки, до управляемых компьютерными системами, мощностью в диапазоне мегават. Успешный проект по производству биогаза базируется на обширных знаниях в различных областях.

Немецкая компания разрабатывает и производит комплектные установки для производства биогаза и продает их во всем мире. Построены, запущены и успешно работают более 300 заводов по производству биогаза в Германии, Франции, Нидерландах, Греции, Великобритании, Швеции, Испании, Люксембурге, Чехии, Литве, США, Японии и на Кипре. Предлагаемые установки – это не экспериментальное, а работающее, проверенное и надежное немецкое оборудование, сертифицированное по ISO и изготовленное в комплекте на собственном заводе.

Мы продемонстрируем Вам, каким образом Вы сможете, осмысленно и экономично использовать биоэнергию.

Биогаз – это газ, состоящий примерно из 60% метана (СН4) и 40% углекислого газа. Синонимами для биогаза являются канализационный газ, шахтный газ и болотный газ, газ-метан. Если в качестве примера рассмотреть навоз, то, если на предприятии образуется 1 т такого «биоотхода» в день, то это означает, что из него может быть получено 50 м3 газа или 100 кВт электроэнергии, или замещено 35 л дизельного топлива . Срок окупаемости оборудования для переработки навоза находится в пределах 2-3 лет, а для некоторых других видов сырья еще ниже и достигает 1,5 года. Кроме прямых денежных выгод, постройка биогазовой установки имеет косвенные выгоды. Она, например, обходится дешевле, чем протяжка газопровода, линии электропередач, резервных дизель генераторов и создание лагун. В таблице представлен выход газа для различных видов сырья.

Выход газа м3 на тонну сырья

Тип сырья
Навоз коровий 38-52
Навоз свиной 52-88
Помет птичий 47-94
Отходы бойни 250-500
Жир 1300
Барда послеспиртовая 50-100
Зерно 400-500
Силос 200-400
Трава 300-500
Свекольный жом 30-40
Глицерин технический 400-600
Дробина пивная 40-60

Важная область применения уста­новок по производству биогаза – это круп­ные агропромышленные комплексы, фермы КРС, птицефабрики, рыбные заводы, хлебобулочные комбинатам, предприятия пищевой промышленности, мясокомбинаты, спиртовые заводы, пивоваренные заводы, молочные заводы, растениеводческие предприятия, сахарные заводы, крахмалопаточные заводы, предприятиям по производству дрожжей, и не только в качестве альтернатив­ного источника энергии, но и как эф­фективного метода утилизации наво­за (помета) и производства дешевого удобрения, как для собственных нужд, так и для продажи на рынке. Биогазовая установка производит биогаз и биоудобрения из органических отходов сельского хозяйства и пище­вой промышленности путем бескисло­родного брожения, что обеспечивает самую активную систему очистки. В качестве сырья может использо­ваться навоз КРС, навоз свиней, пти­чий помет, отходы бойни (кровь, жир, кишки, кости), отходы растений, силос, прогнившее зерно, канализационные стоки, жиры, биомусор, отходы пище­вой промышленности, садовые отходы, солодовый осадок, выжимка, спирто­вая барда, свекольный жом, техничес­кий глицерин (от производства биоди­зеля). Большинство видов сырья мож­но смешивать друг с другом. Переработка отходов – это в пер­вую очередь система очистки, кото­рая сама себя окупает и приносит при­быль. На выходе установки из отходов образуется одновременно и в больших количествах: биогаз, электричество, тепло и удобрения.

Все перечисленное выше произво­дится по нулевой себестоимости. Ведь навоз бесплатен, а сама установка на себя потребляет всего 10-15% энер­гии. Для работы мощной установки достаточно одного человека два ча­са в день. Биогазовые установки пол­ностью автоматизированы и соответс­твенно затраты на оплату труда мини­мальны.

ТЕХНОЛОГИЯ И ПРИНЦИП РАБОТЫ БИОГАЗОВОЙ УСТАНОВКИ

Биогазовая установка производит биогаз и биоудобрения из биологических отходов сельского хозяйства и пищевой промышленности путем бескислородного брожения. Биогаз является продуктом жизнедеятельности полезных метанобразующих бактерий. Микроорганизмы метаболизируют углерод из органических субстратов в бескислородных условиях (анаэробно). Этот процесс, называемый гниением или бескислородным брожением, следует за цепью питания.

Состав типовой биогазовой установки:

  1. Участок хранения биотходо в
  2. Система загрузки биомассы
  3. Реактор
  4. Реактор дображивания
  5. Субстратер
  6. Система отопления
  7. Силовая установка
  8. Система автоматики и контроля
  9. Система газопроводов

Биоотходы могут доставляться грузовиками или же перекачиваться на биогазовую установку насосами. Сначала коферменты высыпаются (перемалываются), гомогенизируются и перемешиваются с навозом (пометом). Гомогенизация чаще всего выполняется при температуре 70 С в течение одного часа при размере максимальной частицы 1 см. Гомогенизация с навозом производится в перемешивающем резервуаре с мощными мешалками.

Реактор является газонепроницаемым, полностью герметичным резервуаром. Это конструкция теплоизолируется, потому что внутри резервуара должна быть фиксированная для микроорганизмов температура. Внутри реактора находится миксер, предназначенный для полного перемешивания содержимого реактора. Создаются условия для отсутствия плавающих слоев и/или осадка.

Микроорганизмы должны быть обеспечены всеми необходимыми питательными веществами. Свежее сырьё должно подаваться в реактор небольшими порциями несколько раз в день. Среднее время гидравлического отстаивания внутри реактора (в зависимости от субстратов) 20- 40 дней. На протяжении этого времени органические вещества внутри биомассы метаболизируются (преобразовываются) микроорганизмами. На выходе установки образуется два продукта: биогаз и субстрат (компостированный и жидкий).

Биогаз сохраняется в емкости для хранения газа газгольдере, в котором выравниваются давление и состав газа. Из газгольдера идет непрерывная подача газа в газовый двигатель генератор. Здесь уже производится тепло и электричество. При необходимости биогаз дочищается до природного газа (95% метана) после такой очистки, полученный газ – аналог природного газа (90-95 % метана Ch5). Отличие только в его происхождении.

Биогазовые установки работают 24 часа в сутки, 7 дней в неделю, круглый год. Такой режим работы является еще одним их преимуществом. Всей системой управляет система автоматики. Для управления достаточно всего один человек два часа в день.

Этот сотрудник ведет контроль с помощью обыкновенного компьютера, а также работает на тракторе для подачи биомассы. После 2-х недельного обучения на установке может работать человек без особых навыков, т.е. со средним или средним специальным образованием.

  • Биогаз.
  • Собственная биоэнергетическая станция.
  • Правильная утилизацию органических отходов. Отходы в доходы!
  • Биоудобрения. При использовании удобрений, полу­ченных на биогазовых установках, уро­жайность может быть повышена на 30-­50%. Обычный навоз, барду или другие отходы нельзя эффективно использовать в качестве удобрения 3-5 лет. При исполь­зовании же биогазовой установки биоот­ходы перебраживают и, переброженная масса тут же может использоваться как высокоэффективное биоудобрение. Переброженная масса – это готовые экологически чистые жидкие и твердые биоудобрения, лишенные нитри­тов, семян сорняков, патогенной микро­флоры, яиц гельминтов, специфических запахов. При использовании таких сба­лансированных биоудобрений урожай­ность значительно повышается.
  • Электроэнергия. Установив био­газовую установку, предприятие бу­дете иметь свою, по сути, бесплатную электроэнергию, а значит, существен­ное снижение себестоимости продук­ции, что в свою очередь позволит пос­леднему получить дополнительные конкурентные преимущества.
  • Тепло. Тепло от охлаждения генератора или от сжигания биогаза можно ис­пользовать для обогрева предпри­ятия, теплиц, технологических целей, полу­чения пара, сушки семян, сушки дров, получения кипяченой воды для содер­жания скота. Предприятие получает газ, электроэнергию, тепло, удобрения и обеспечивает замкнутый цикл производства. Проект окупается за счет уменьшения себестоимости производимой предприятием продукции, поскольку снижаются затраты на покупку газа, электроэнергии, горячей воды и удобрений.
  • Дополнительная прибыль может быть направлена на погашение кредита и на развитие производства. Уменьшение энергетической зависимости, умень­шение выбросов парниковых газов, уменьшение загрязнения окружа­ющей среды отходами сельскохозяйс­твенного производства, отсутствие на предприятии неприятного запаха.

Строительство био­газовой установки актуально не только для вновь создаваемых ферм, но и для старых. Ведь часто старые лагуны пе­реполнены, и их ремонт требует значи­тельных средств. Если некоторые отхо­ды можно просто хранить в отстойниках, то на утилизацию некоторых (например, на отходы бойни) необходимо затрачи­вать энергию и средства. Требования к площадке. Установка может располагаться на месте отстойников, лагун или ста­рой свалки. Средние размеры площад­ки под установку 40х70 м.

ЦЕНА БИОГАЗОВОЙ УСТАНОВКИ

Каждое предприятие индивидуально, поэтому в каждом случае финансовые затраты будут рассчитываться специалистами.

Мы приводим пример средних затрат и доходов при установке биогазового оборудования.
Калькуляция затрат и доходов на примере биогазовой установки для спиртового завода. Стоимость установки 1280 тыс. евро. Все услуги и работы включены. Производительность по зерновой барде 100 т в сутки.

Влажность сепарированной барды 70%. Средний срок окупаемости проекта 2-3 года. А при полном использовании возможностей установки окупаемость может быть 1,5-1,8 года. Использование возможностей – это добавление коферментов, использование тепла в теплицах, продажа полностью всех производимых удобрений.

Затраты на энергоносители – одна из основных статей издержек, которая существенно влияет на себестоимость продукции. Очистные сооружения потребляют около 50% энергии, а при постройке биогазовой установки происходит экономия этих 50%. Предприятие получает газ, электроэнергию, тепло, удобрения и обеспечивает замкнутый цикл производства.

Проект окупается за счет уменьшения себестоимости продукции, поскольку снижаются затраты на покупку газа, электроэнергии, горячей воды и удобрений. Дополнительная прибыль может быть направлена на погашение кредита и на развитие производства.

Потребление энергии в современном мире постоянно растет, и сырьевые ресурсы истощаются. Поэтому человек все активнее использует в повседневной жизни альтернативные виды топлива, такие как энергия солнца, ветра, воды. Ежегодно в мире производятся и накапливаются тонны биологических отходов, на утилизацию которых уходят большие средства. Но теперь появилась технология, которая позволяет перерабатывать биоотходы (прежде всего, навоз) и получать экологически чистое топливо — биогаз. Эти технологии положили начало развитию новой отрасли — биоэнергетики. Для производства экологического газа используются специальные агрегаты — биогазовые установки.

Что такое биогаз

Биогаз — это газ, который выделяется в результате брожения биомассы. Это вещество без цвета и запаха, которое на 70% состоит из метана и на 30% — из углекислого газа. Обладает очень высокой производительностью тепла: при сжигании 1 м3 биогаза выделяется столько же тепла, сколько при сжигании 1,5 кг каменного угля.

Выделение биогаза происходит под воздействием анаэробных бактерий, активность которых увеличивается при нагревании. Они стимулируют разложение органических отходов, в результате чего образуется биологический газ.

Однако для производства этого вида топлива подходят не любые биомассы. Самое подходящее сырье — навоз из-под коров, поскольку коровы питаются только растительной пищей. А вот птичий помет и отходы свиноферм использовать нельзя, поскольку они являются токсичными. Для получения биогаза их приходится разбавлять.

Помимо этого, для получения биологического газа применяют отходы от производства соков, вин, молока, крахмала и патоки, отходы от переработки картофеля, травы, водорослей, бытовые отходы и т.п.

Плюсы и минусы
Производство биогаза имеет ряд неоспоримых преимуществ:
  • Эффективно уничтожает отходы и обеззараживает стоки.
  • Благоприятно влияет на экологическую обстановку, поскольку предотвращает выброс в атмосферу метана, оказывающего огромное влияние на парниковый эффект.
  • Сырье является неиссякаемым и практически бесплатным, поэтому приобретение оборудования становится экономически выгодным.
Как и любая технология, производство биогаза не идеально и имеет свои недостатки:
  • Скорость его производства в значительной степени уступает традиционным источникам энергии.
  • Для поддержания реакции нужно большое количество ферментов определенного качества.
  • При нарушении герметичности емкостей с биогазом его качество резко снижается.
Где применяется

Биологическое топливо в первую очередь идет на бытовые нужды: приготовление пищи или обогрев помещения. Предприятия могут использовать биогаз для замкнутого производственного цикла, ведь стоимость этого топлива конкурирует с самой дешевой атомной энергией.

Конструкция и принцип работы биогазовой установки

Биогазовые установки — это специальные агрегаты, в которых происходит переработка отходов с образованием биогаза и органического удобрения.

Их изготавливают в промышленности для крупных ферм и предприятий, но при желании такую установку может приобрести для себя и владелец частного дома. Однако для последнего она будет выгодна только в том случае, если он имеет ежедневный доступ к достаточному количеству органических отходов, например, держит свое приусадебное хозяйство.

Конструкция и принцип работы промышленных и бытовых установок аналогичны, отличаются агрегаты только своим размером и объемом производимого топлива.

Биогазовые установки включают в себя:
  • Перерабатывающий бункер.
  • Систему подвода газа.
  • Подачи и выгрузки сырья.
  • Подогрева.
  • Перемешивания.
Принцип работы устройства прост:
  • В перерабатывающий герметичный бункер загружают отходы, разбавленные водой.
  • Там отходы подогреваются, активируя бактерии, и начинают бродить, выделяя газ.
  • Газ собирается в верхней части бункера и по специальной трубе поступает в газосборник, а оттуда — на бытовые приборы.
  • Содержимое бункера систематически обновляют, добавляя свежую биомассу и сливая отработанную.

Для загрузки в устройство подходят только свежие отходы. Использовать уже гниющее сырье малоэффективно. Кроме того, нельзя, чтобы в переработку попали антибиотики, плесень, древесная смола, моющие средства и растворители.

Биогазовые установки для дома

Приобретение промышленных агрегатов обойдется недешево, да и окупаемость в домашнем хозяйстве составит лет 7-10. При этом потребуется большой объем органических отходов. Поэтому намного выгоднее и удобнее изготовить бытовую установку по производству биогаза своими руками. Материалы для этого потребуются самые доступные, а технология изготовления по плечу любому хозяину.

Перерабатывающий резервуар

Для него подойдет любая герметично закрывающаяся емкость цилиндрической формы. Это могут быть большие кастрюли или выварки, а также бочки из пластика объемом 10 л. Можно использовать и железные, но перед этим потребуется обработать их антикоррозийным составом и водостойкой краской.

Газоотвод

Представляет собой трубу, которую приваривают к крышке бочки. Для сообщения резервуара с газоотводом в месте монтажа последнего прорезают отверстие. Через трубу газ из бака поступает в накопитель, а оттуда — к бытовым приборам.

Рядом с газоотводом следует установить специальный клапан для выпуска газа, на случай, если давление в резервуаре слишком поднимется.

Подача и выгрузка сырья

Для подачи свежей биомассы и удаления из резервуара отработанной потребуется проделать в баке два отверстия. То, что предназначено для выгрузки, лучше делать у самого дна. А для загрузки — повыше. В них впаиваются трубы соответствующего диаметра.

Труба для загрузки должна быть направлена вверх, и ее удобно оборудовать воронкой. А патрубок для сливания отработанной массы следует установить так, чтобы слив происходил беспрепятственно. Стыки нужно герметизировать.

Подогрев

Если резервуар для производства биогаза будет размещаться на улице, необходимо позаботиться о его теплоизоляции и системе подогрева. Для теплоизоляции достаточно обернуть бак утепляющей тканью или вкопать его в землю.

Для организации подогрева можно использовать разные варианты, например:
  • Подвести трубы от системы отопления и расположить их в виде змеевика вокруг бака.
  • Поместить резервуар внутрь другого, заполненного водой, которую подогревать тенами.

Оптимальная температура для протекания реакции — 38 градусов. При ее повышении более 55 градусов процесс может остановиться, поскольку анаэробные бактерии погибнут.

Перемешивание

Перемешивание в несколько раз повышает эффективность технологического процесса. Для этого необходимо внутрь резервуара установить ось с приваренными лопастями, а конец этой оси вывести на крышку и герметизировать. Потом ее необходимо оборудовать специальной ручкой.

Получение газа

В готовую установку следует загрузить органическую массу и долить воды в соотношении 2:3. Крупные отходы нужно измельчить. Закрыть резервуар крышкой и ждать начала брожения. Обычно процесс стартует через 2-3 дня. Об этом можно судить по характерному бульканью.

Через две недели требуется добавить свежую порцию сырья и слить отработанную партию. После того, как через загрузочную трубу поступит новая партия, из выходного патрубка сольется столько же отработанной жидкости. Ее можно использовать для удобрения почвы на огороде. В дальнейшем обновлять сырье потребуется раз в два дня.

Обратите внимание, что использование даже простейшего оборудования по производству биогаза должно быть оформлено документально. В том числе должно быть получено разрешение Санэпидемстанции, пожарной и газовой служб.

Биологическим газом (биогазом) называют вещество, которое состоит из углекислого газа (40 %) и метана (60 %). Его аналогами считаются болотный газ, шахтный, канализационный и метан.

Если брать в качестве примера навоз, то если на предприятии за сутки образуется тонна данного биологического отхода, из такого количества материала можно получить примерно 50 м 3 газа, или 100 кВт электрической энергии, или же 35 литров дизельного топлива. Оборудование для производства биогаза окупается за два-три года, а при использовании других видов сырья срок может быть еще меньше – около полутора лет.

Выгода от биогазовой установки

Установка для производства биогаза принесет предприятию не только денежную прибыль. Есть в ее использовании и косвенные выгоды. Например, она обойдется гораздо дешевле, чем протяжка линии электропередач, газопровода, создание лагун или резервных дизель-генераторов.

Биогазовые установки являются современными биореакторными комплексами. Они работают с минимальными затратами и высокой эффективностью. В основном оборудование для производства биогаза устанавливается на базе животноводческих предприятий, комплексов по переработке сельскохозяйственной продукции и прочих отходов.

Предназначение биогазовой установки

Как правило, установки для производства биогаза применяются при переработке отходов пищевой промышленности и сельского хозяйства. Благодаря такому оборудованию получается не только использовать утильсырье, но и улучшить экологическую обстановку в производственных и перерабатывающих зонах.

Кроме того, обеспечивается дополнительный источник получения энергетических ресурсов. По сути, оборудование для производства биогаза сокращает цикл круговорота веществ во много раз, с нескольких лет до нескольких недель.

Компоненты, которые должна включать биогазовая установка

  1. Емкость гомогенизации.
  2. Реактор.
  3. Загрузчик сырья: твердого или жидкого.
  4. Газгольдер.
  5. Мешалки.
  6. Система соединения топлива и воды.
  7. Газовая система.
  8. Сепаратор.
  9. Насосная станция.
  10. Контролирующие устройства.
  11. КИПиА с возможностью визуализации.
  12. Система безопасности.

Технология производства биогаза

В реактор с помощью загрузчика или насосной станции периодически подаются сырьевые отходы. Реактор – это железобетонный резервуар, утепленный и подогреваемый, оснащенный миксерами. В нем находятся полезные бактерии, которые питаются отходами и вырабатывают в процессе своей жизнедеятельности биогаз.

Чтобы бактерии постоянно были жизнеспособными, им необходимо подавать корм – утильсырье, обеспечивать температуру не выше 35 градусов и время от времени помешивать. Газ, образующийся в процессе, скапливается в специальном хранилище (газгольдере), а потом после прохождения через систему очистки подается в конечную точку, к котлу или электрогенератору. Реактор полностью герметичен и безопасен.

Использование биогаза

Биогаз применяют в качестве топлива для выработки тепла, пара, электроэнергии или для заправки автомобилей. Оборудование для производства биогаза может быть установлено и как очистное сооружение на птицефабриках, фермах, мясокомбинатах, спиртовых и сахарных заводах.

Для новых предприятий использование такой установки существенно снизит стартовые расходы, так как можно будет не тратиться на прокладывание линии электропередач, газопровода, не устанавливать дизельные генераторы и не строить резервуары для хранения отходов. В итоге капитальные затраты снижаются примерно на 30-40 % от стоимости оборудования для производства биогаза.

Производство биогаза | Биогаз в России. Биогазовые установки. Компания Биокомплекс

Производство биогаза — технология, за которой будущее

Использование биогаза человечеством имеет давнюю историю. Более двух тысяч лет назад, по свидетельству Геродота, древнегерманские племена, живущие в заболоченных местностях, использовали выделяющийся болотный газ для своих нужд, подводя его к своим жилищам по кожаным трубам. Чтобы процесс выработки газа не прекращался, они периодически сбрасывали в болото шкуры убитых животных и бытовые отходы. Научная европейская мысль зафиксировала выделение горючего газа разлагающейся органикой в XVII веке, а появление первых биогазовых установок относится ко второй половине XIX века.

В настоящее время наибольшее количество биогаза производится в энергетически бедных странах, однако, исходя из очевидных выгод его получения и использования, популярность установок, перерабатывающих органику в горючий газ, растет и у нас. Несмотря на многочисленные препятствия, вызванные как недостатком финансовых средств, так и инерционностью мышления отдельных руководителей, биогазовые станции понемногу завоевывают популярность среди предпринимателей.

Что такое биогаз?

Биогаз образуется в результате разложения анаэробными бактериями органических соединений и является смесью метана и углекислого газа. В зависимости от используемого в процессе брожения сырья, процент метана в биогазе варьируется от 50 % (из навоза крупного рогатого скота) до 85 % (из жировых отходов).

В качестве сырья для производства биогаза используются пищевые отходы, кормовые остатки, навоз свиней, КРС и птицы, отходы предприятий пищевой промышленности, а также специально выращиваемые энергетические растения (рапс, подсолнечник, кукуруза, свекла и т. д.), их ботва и солома, опилки, силос и многое другое, вплоть до опавших листьев и другого органического мусора. Любые отходы растительного и животного происхождения можно использовать для получения биогаза. Применительно к использованию биогазовых установок для переработки отходов животноводческих ферм, можно утверждать, что содержание одной коровы обеспечит производство 2,5 куб. м биогаза в сутки, одного откормочного быка — 1,6 куб. м, свиньи — 0,3 куб. м, курицы или утки — 0,02 куб. м.

Как получают биогаз?

Для получения биогаза измельченные и увлажненные органические отходы закладывают в емкость, называемую реактором или анаэробной колонной, где они подвергаются процессу сбраживания метановыми анаэробными (живущими без доступа воздуха) бактериями. Жизнедеятельность метановых бактерий требует соблюдения определенных условий: в реакторе необходимо поддерживать комфортную для них температуру (40–70 градусов Цельсия) и периодически перемешивать питательную смесь, способствуя распределению бактерий по всему пространству реактора.

Чем мельче частицы органики, тем легче идет процесс брожения, поэтому перед закладкой в реактор любое органическое сырье необходимо измельчать до однородного состояния (гомогенизировать). Облегчает переработку и увеличивает выход газа использование энзимов, а также постоянное перемешивание массы с помощью различных средств, в том числе жидкостных либо ультразвуковых кавитаторов. Из одного килограмма сухого сырья на современной биогазовой станции можно получить 350–500 литров биогаза.

Как используют производство биогаза?

  1. Для обогрева помещений. Отопительный котел на биогазе позволит отапливать производственные помещения предприятия или фермы, а также близлежащие жилые дома. Некоторая часть газа (зимой — около 15 %) расходуется на поддержание оптимальной температуры для брожения массы в реакторе.
  2. Для производства электроэнергии. Газогенератор, смонтированный в комплексе биогазовой установки, даст возможность получать около 2 кВт электроэнергии из 1 куб. м биогаза.
  3. Для получения биогаза с целью использования его как топлива для автомобилей, а также для сжижения излишков и реализации другим потребителям.
  4. Для производства высококачественных органических удобрений. Твердый остаток, получаемый после окончания процесса брожения, является прекрасным удобрением, эффективным и лишенным неприятного запаха. Его использование повышает урожай сельскохозяйственных культур более чем вдвое.
  5. Для экологически чистой утилизации отходов. Фекалии животных и птицы, отходы предприятий пищевой промышленности, будучи захороненными на полигоне для отходов, загрязняют окружающую среду и издают неприятный запах. Процесс разложения, происходящий в биогазовых реакторах, нейтрализует токсины и делает оставшуюся массу безопасной для природной среды.

Преимущества биогазовых станций

Энергетическое: станция дает возможность организовать собственное отопление и освещение промышленного или сельскохозяйственного предприятия. Особенно важно это в удаленных районах, где прокладка электрических сетей и централизованного отопления экономически невыгодна — в этом случае биогазовая установка обеспечит предприятие и прилегающий жилой район светом и теплом.

Экономическое: использование биогаза дает возможность существенно снизить затраты на энергообеспечение и на утилизацию отходов.

Экологическое: нейтрализуется вред, наносимый сельскохозяйственными или промышленными отходами окружающей среде, снижаются выбросы метана в атмосферу. Сохраняется чистота грунтовых вод, которые нередко используются как источник питьевой воды в данной местности.

Географическое: станция может быть построена в любом, даже самом отдаленном и недоступном районе и в любой климатической зоне, основным условием ее строительства является доступность органического сырья для производства биогаза.

Инфраструктурное: строительство станции дает возможность для поддержания и развития энергетической и коммунальной инфраструктур.

Социальное: помимо производственных зданий, возможно снабжение теплом и электроэнергией социально-бытовых и культурных объектов: жилых зданий, детских учреждений, больниц, магазинов, домов отдыха, клубов и т. д.

Установка по производству биогаза. Высокая доходность

Инвестиционный проект. Установка по производству биогаза.

Германия ВЫСОКАЯ ДОХОДНОСТЬ
ОБЪЕКТ № B 38


Установка по производству биогаза с 2 Ко-генераторами общей мощностью 500 кВт и 851 кВт.

Расположение: Германия

Земельный участок: 32.000 м2 входит в стоимость объекта и будет являться
собственностью покупателя

Проект: Проект реализуется в форме GmbH

Установка по производству биогаза в настоящий момент
находится в процессе строительства. Планируемая сдача
в эксплуатацию — I Квартал 2020 года.

Оборудование: Установка по производству биогаза включает в себя:
ферментеры (предварительные и основные), силосный бункер, вторичный ферментер (резервуар для последующего брожения), хранилище для шлама и
остатков перебродившей массы, искуственный водоём, цистерна (газовый резервуар), газовый компрессор, автоматический пульт управления, трансформатор,
Ко-генератор 1 — 500 кВт. Ко-генератор 2 — 851 кВт Flex — гибкий график работы (в зависимости от потребности).

Сырьё: В качестве сырья используется кукурузный и травяной силос, сухой и жидкий куриный помёт, навоз крупного рогатого скота и свиной навоз. Существуют долгосрочные договора с поставщиками на поставку всего объёма сырья.

Доход в год (примерно): 3.685.770 EUR от продажи газа, 815.000 EUR от продажи электроэнергии, 110.630 EUR от продажи электроэнергии Flex Когенератора по фиксированной ставке.

Общий доход в год: 4.611.400 EUR до эксплуатационных расходов.

Расходы в год (примерно): 
1.920.250 EUR включают в себя сырьё, расходы на утилизацию и собственное электричество;
182.500 EUR расходы на персонал;
462.000 EUR уход, техническое обслуживание и плановые ремонты;
142.000 EUR страховки;
177.000 EUR биологическое обслуживание и прочие расходы;
100.000 EUR техническое и коммерческое управление (опция).

Общий расход в год: 2.983.750 EUR

Доход «нетто» (примерно): 1.627.650 EUR

Полная стоимость: 14.500.000 EUR под ключ

Рентабельность: 11,23% до налогов и списания

Списание: Списание установки через налоги в течение следующих 10 лет составит примерно 976.667 евро в год

Процесс производства электроэнергии и тепла
В биогазовой установке путём ферментации навоза, кукурузного и травяного силоса вырабатывается биогаз. При сжигании в Ко-генераторорах (BHKW — это небольшая установка по производству электроэнергии и тепла – т.н. блочная теплоэлектростанция) биогаз преобразуется в электрическую и тепловую энергию с эффективностью (КПД) около 85%. Это значительно превосходит по эффективности крупные электростанции. Произведённые электро- и тепловая энергии подаются в немецкую общегосударственную электросеть и региональную теплосеть.

Биогазовая установка представляет собой небольшую теплоэлектростанцию с мотором, работающим на биогазе. Мотор приводит в действие электрогенератор, который
в свою очередь производит электроэнергию. Кроме того, при работе мотора (при его охлаждении и отборе тепла выхлопных газов с помощью теплообменника) разогревается вода, которая используется для отопления зданий и сооружений.

Одновременная выработка электроэнергии и тепла (когенерация) позволяет т.н. когенерационной установке достигать значительной эффективности, которая
в зависимости от технологии составляет от 85% до 95%.

Теплоэлектростанции (когенераторы) подобного типа располагаются, как правило, в непосредственной близости от конечных потребителей. Тем самым исключаются потери энергии при её транспортировке. Это дополнительно повышает рентабельность использования биогаза в подобной схеме производства и потребления энергии.

Комбинированные теплоэлектростанции на биогазе очень надежны и долговечны. Подобная технология применяется в Германии уже много лет и хорошо себя зарекомендовала.

Краткая информация о продаже и функционировании установки

Биогазовая установка будет смонтирована и введена в эксплуатацию крупным немецким концерном, который много лет занимается подобными проектами альтернативной энергетики. Одно из подразделений концерна, которое занимается обслуживанием и эксплуатацией биогазовых установок после продажи возьмёт объект в своё полное управление. Сама установка и все заранее заключённые долгосрочные договора (на техническое обслуживание, поставку сырья, продажу биогаза и электроэнергии, страховки и т.д.) будут принадлежать специально для этого организованной GmbH. Одновременно с нотариальным оформлением покупки GmbH будет нотариально оформлен долгосрочный договор на управление биогазовой установкой.


Дополнительная информация на фотографиях. Экспозе может быть отправлено клиенту по его запросу.

Мини-завод по производству биогаза, небольших биогазовых установок, оборудования для производства биогаза

Мини-завод по производству биогаза, небольших биогазовых установок, оборудования для производства биогаза
 
Источник сырья малых установок по производству биогаза портативного оборудования завода для производства биогаза метана
 
1.    Высокие oncentrated органических сточных вод
2.    остаточной осадка сточных вод в канализационные станции
3.    кухонные отходы
4.    навоза животных
5.    соломы культуры

описание продукта

Краткое введение в портативных установок по производству биогаза малого предприятия по производству биогаза оборудования завода для производства биогаза механизма:

Домашних портативных установок по производству биогаза завод является благом для городского и сельского населения в целях удовлетворения их потребностей в энергии. Они helpin двумя способами: один — для уменьшения отходов и других — предоставить ценную энергию.
 
 
Цель создания предприятия по производству биогаза (также называется метана завод)может меняться от экологических protectionand сокращения объема отходов к использованию возобновляемых источников энергии. шаг в рамках проекта для получения биогаза проходит следующие  действия:    
 
1.идея проекта
 
2.предварительного исследования
 
3.исследование осуществимости
 
4.Подробное планирование на завод для производства биогаза
 
5.процедура разрешения
 
6.Строительство завода по производству биогаза
 
7.эксплуатация и техническое обслуживание
 
8.Re-инвестиций, модернизация и замена компонентов
 
9.снос или ремонт
 
 
 Kingdo могут предоставлять вам полную технологии производства биогаза и полный набор оборудования для производства биогаза и опытных в биогаз проекта мы установили небольшие /мини завод для производства биогаза и крупных установок по производству биогаза завод в Китае и за рубежом.

Модель малых установок по производству биогаза завод по производству биогаза оборудование по производству биогаза бумагоделательной машины-KYRB-3
 

Категории Согласно спецификации
Название продукта Портативный мини-биогаза комбинации
Пункт No. KYRB-3
Производство Провинции Хэнань Hi-tech Kingdo промышленного Co., Ltd.
Размер 1620 мм*1320мм*1760мм
Вес 60кг
Объем упаковки 0.44м3
Упаковка состав Основная сумка *1, освещение изоляции плата*1, алюминиевый профиль *2, EPS плата *1
Основная сумка KYRB -3A L*W*ч:704мм*649мм*39мм Объем 0,18 м3
Полый лист KYRB -3B L*W*ч:1591мм*536мм*143мм Объем 0.12м3
Рамы алюминиевый профиль KYRB -3C1 L*W*ч:1603мм*198мм*152мм Объем 0,05м3
Рамы алюминиевый профиль KYRB -3C2 L*W*ч:1638мм*198мм*152мм Объем 0,05м3
Системная плата в формате EPS KYRB -3C3 L*W*ч:615мм*615мм*110мм Объем 0.04м3
Месторождения природного газа 0,40 м3/d.m3
Общий объем 3m3
Макс. Ежедневно выхода газа 1,2 м3
Эффективное ферментация громкости 1.2-1.8m3
Эффективный объем хранения природного газа 1.2-1.8m3
Подходит ферментация 6%-8%
Подходящее значение PH 6.8-7.2
Температура брожения. Средний или нормальной температуры≥8 oC
При выполнении метод Автоматическое выполнение
Отопление и теплоизоляция Солнечный свет потолок для повышения температуры брожения алкогольных напитков в бассейн и тепловой изоляции материала в нижней части.

Производительность Kingdo ближнего и мини-завод по производству биогаза небольших биогазовых завод по производству биогаза оборудование
 
Чтобы увеличить скорость производства метана, специальный натурализованными высокая температура fermented бактерии будут использованы в рамках проекта. Генератор
 
Должны быть готовы по требованию клиента для обеспечения высокой температуры брожения и повторно использовать утилизации тепла
 
  
Производство метана в год: 7,2×107м3
 
Ферментация концентрации TS: 17-20%
 
Ферментация: температуры 53ºC
 
Постоянный момент: 12d
 
TS метана производство: 0,08 м3/кг
 
Бассейн объем выбросов метана подготовки кадров: 3 м3/м3·d

Инженерных и технических особенностей малых установок по производству биогаза завод

1.) Экономического и прочный, низкий уровень инвестиций, высокую заработную плату с целью создания небольшой завод по производству биогаза
 
Ферментация Digester из гибких полимерных материалов анаэробные материалы, помещен в герметичный алюминиевая рама
 
Встраиваемых панелей солнечных батарей в корпусе. По борьбе с холодным, экспозиции, удара молнии, землетрясения, анти-старения, противопехотных
 
Старения и утечки. В нормальных рабочих условий, могут быть использованы в течении 10 лет меньше инвестиций, большая
 
Доходы!
 
2.), высокую эффективность работы, низкий уровень затрат на обслуживание небольшой завод по производству биогаза
 
В конструкции рамы в зависимости от настройки на местах и внешний дизайн на базе sun потепления крыши. В целом digester
 
Температура внутри держать на высоких градусов, ферментация диэфира можно выполнить при высокой эффективности. Это увеличение
 
Производства биогаза. Нет другого механизма оборудования без необходимости дополнительного специального ухода за детьми или технического обслуживания
 
Post-расходов на техническое обслуживание.
 
3.) в целом хорошо воздухопроницаемости, без запаха, высокая безопасность и высокая производительность мини-завод по производству биогаза
 
Гибкие полимерные материалы анаэробном сбраживании digester с хорошей герметичности производительности, с тем чтобы весь объект будет
 
Быть запах, ферментация бака с помощью давления сбалансированная конструкция обеспечивает ферментация атмосферных условий рабочей
 
При нормальном давлении, не будет возможности высокого давления для получения биогаза и риск.
 
4.) без корок, нет необходимости заслонки смешения воздушных потоков, высокая скорость производства биогаза, простого и удобного материала.
 
Тело Digester Deep color, легко поглощают солнечной энергии, бассейн внутри, высокой температуре, добыча газа составляет
 
Высокое. В качестве digester изготовлена из высокой прочности гибкого материала, прочность на разрыв. Когда биогаза идет от сырьевых
 
Материал, digester bag верхней части вибрирует, плавающие объекты будут всегда собирает под биогаза жидкого материала. Таким образом,
 
Не земной коры происходит. В целом система работает в соответствии с 100%, по сравнению с той же громкостью традиционных
 
Для получения биогаза, digester газа способность возросла примерно на 50% до 80%. Мягкая сумка digester биогаза будет более простой
 
Материала.
 
5.) Простая и удобная настройка, быструю установку на создание портативных установок по производству биогаза завод
 
Нет ограничений на месте установки. Если на уровне не острые предметы будут пригодны для установки.
 
(Например, в навозе животных заполнены озера, город здание колодцу мягкой смолой и т.д.)Если некоторые искажения для соединения на массу, или внешние силы вибрации происходит, система может все еще работает нормально, никаких последствий для функционирования и повышения эффективности.

Преимущества
 
Простота установки передвижных установок по производству биогаза завод /биогаз оборудование  
 
1.       Он прост для сглаживания для установки на горы, каменистых местах.
 
2.       Для обычной области, только гладкую, место для установки.
 
3.       Для новых пользователей домашних хозяйств в сельских районах, требуется только на углу место для установки.
 
4.       Для пользователей, после завершения установки новых портативных Ассамблеи биогаза digester можно легко разобрать и упаковать, переместить в другое место для повторной сборки.
 
5.       Для озер и пастбищных районов промысла пользователей, новые портативные Ассамблеи биогаза Digester легко дис и пакетом обновления, переместить в другое место для повторной сборки.
 
6.       в северном районе пользователей, новые портативные Ассамблеи биогаза Digester можно легко установить внутри теплый выбросов парниковых газов.
 
Дополнительно о Kingdo мини биогаза машин и мини-завод по производству биогаза
 
1.       выход газа, о 0.41м3/МУП.d.
 
2.       не течет, 100% герметизация.
 
3.       Небольшое количество ежедневных органических отходов, или навоза предоставит для производства биогаза.
 
4.       Работы по средней температуры, короткого замыкания, продлить время производства газа в зимнее время.
 
5.       без корок, не блокируя, автоматическое выполнение  
 
6.  растительного масла, обработки зерна, биодизельное топливо и биогаза проекта опыт в течение более чем 17 лет

Информация о компании

Опытного производства и экспорта за рубежом:
 
Роспись хной на коже Hі Kingdo промышленного Co., ltd является специализированным в доме удерживайте завода для производства биогаза, она имеет todesign группа по проектированию и разработке нового продукта, которые применяются для развивающегося рынка, а не только для крупных установок по производству биогаза электростанции для снабжения электроэнергией, но также и для небольших размеров или мини-завод по производству биогаза для использования в домашних условиях. Особенно для новых компактных установок для производства биогаза KYRB растений, в которых было доказано в качестве успешно работают и тепло приветствовали как внутри страны и за рубежом.
 
Часто задаваемые вопросы
Ваши вопросы — тепло приветствовали, Сьюзан Чоу (Skype: Susanzhou2u) здесь, чтобы служить вам
 

Мини Биогазовые установки для частных домохозяйств

Серия статей “Биогаз – енергетическая независимость Украины”   СЕО АгроБиогаз к.т.н. Ольга Сидорчук изданию AgroExpert.

Журнал AgroExpert

Мини-биогазовые установки для частных домохозяйств

Ольга Сидорчук, канд. техн. наук, генеральный директор AgroBiogas

Биогазовые технологии в Украине ассоциируются с большим бизнесом и это, прежде всего, объясняется наличием механизмов стимулирования со стороны государства, что делает именно мощные биогазовые станции привлекательным решением с экономической точки зрения. На самом деле, в мире имеются и широко внедряются биогазовые станции малой мощности для средних и малых предприятий, а также так называемые — мини-биогазовые установки для частных домохозяйств. Что они представляют собой, чем они интересны фермерским хозяйствам и жителям сельской местности, как их эксплуатировать и что для этого нужно — раскроем в материале данной статьи.

Ситуация в ЕС

Маломощные биогазовые станции рассматриваются в качестве одного из важных факторов развития сектора биогазового производства в большинстве развитых стран Европейского Союза, в частности в Германии, Австрийской Республике, Швейцарии, Дании и др. Прежде всего, это связано с политикой содействия расширению децентрализованной и сельской биоэнергетики и соответствующими средствами стимулирования и поддержки средних и малых фермерских хозяйств и предприятий, осуществляющих утилизацию органических отходов, в зависимости от их объемов.

Разные страны ЕС разделяют маломощные биогазовые станции по классам мощности, каждый из которых, в свою очередь, имеет соответствующий стимулирующий тариф, причем чем меньше мощность объекта, тем выше тариф. Безусловно, вопрос возврата капитальных инвестиций является многофакторным и требует тщательных просчетов в каждом отдельном случае, но прежде всего понятно главное: биогазовое производство мощностью 50 кВт, 75 кВт или 150 кВт имеет все шансы на окупаемость, а его строительство, соответственно, может заинтересовать и малое, и среднее предприятие.

Идея строительства собственной биогазовой установки малой мощности

Несмотря на то, что сегодня идея строительства биогазовой станции малыми и средними предприятиями в Украине практически отсутствует, следует понимать, что европейский ориентир на наращивание мощностей из возобновляемых источников и децентрализованное энергоснабжение настигнет и нас.

Строительство биогазовой установки особенно интересно средним или малым хозяйствам животноводства, в связи с имеющейся у них гарантированной сырьевой базой сравнительно значительных объемов, а следовательно и получения дополнительной прибыли. Такое решение является возможностью экологического решения вопроса утилизации продуктов жизнедеятельности животных, производства собственных энергоресурсов и отказа от закупки ископаемых энергоресурсов, продуцирование биоудобрений для формирования качественной кормовой базы собственной фермы, или же с целью реализации под органическое земледелие.

Внедрение биогазовых технологий в структуру предприятий растениеводства привлекательно благодаря возможности производства сразу трех продуктов — электрической энергии, тепловой энергии и биоудобрений. При этом, особого внимания требует ценовая политика сырьевого обеспечения. С целью получения оптимального экономического эффекта от реализации биогазовой станции, предприятиям растениеводства выгоднее кооперироваться с другими хозяйствами аналогичного профиля, чем закупать необходимые дополнительные объемы сырья для биогазового производства.

Предпосылки разработки концепции биогазовой станции малой мощности

Рынок биогазовых технологий Европейского Союза, несмотря на имеющуюся динамику и высокий уровень развития, выдвигает соответствующие требования по оценке экономической привлекательности проекта биогазовой станции любой мощности. Статистические данные Европейской биогазовой ассоциации свидетельствуют о том, что до 80% проектов биогазовых станций малой мощности отсеивается еще на этапе их предварительной финансово-экономической оценки. Биогазовые технологии — не исключение из правил: любой проект затачивается под получение экономического результата.

Входные параметры для разработки проекта биогазовой станции малой мощности похожи по условиях для объектов высокой мощности. При этом, чем больше базовых условий выполняется, тем выше вероятность целесообразности разработки концепта такой биогазовой станции:

  • Вы — владелец фермерского хозяйства, предприятия животноводства, растениеводства, небольшого перерабатывающего предприятия и т.д.
  • На предприятии образуются органические отходы, навоз, помет, остатки, которые, возможно, накапливаются на подготовленной площадке или резервуаре
  • Хозяйство имеет свободную площадь под застройку биогазовой станции и возможность выращивания энергетических культур
  • Имеется кооперация с соседними фермерскими хозяйствами и населением территории расположения хозяйства, как залог возможной реализации продуктов биогазового производства
  • Отсутствие или незначительное количество реализованных биогазовых станций в регионе, как залог меньшей конкуренции за сырьевые ресурсы и потребителей продукции биогазовой станции
  • План децентрализованного энергообеспечения местной общины, как преимущество

Планирование и реализация биогазовой станции малой мощности

Говоря о биогазовых технологиях в Украине, практически всегда проводим параллель с европейскими подходами и решениями, как флагманскими, однако вопроса маломощных биогазовых станций это до сих пор не касается. В отличие от стран Европейского Союза, в Украине отсутствует дифференциация стимулирующего «зеленого» тарифа в зависимости от мощности генерирования электрической мощности из биогаза. Есть единый тариф для любой мощности биогазового производства. Поэтому, если, к примеру в Германии, самой распространенной среди малых биогазовых станций является мощность в 75 кВт (благодаря самому высокому стимулирующему тарифу) и такой объект является экономически привлекательным, то в условиях Украины, окупаемость стартует от мощности более 1 МВт и выше.

Что касается особенностей планирования и необходимых этапах на пути внедрения биогазовой станции малой мощности, то из имеющегося опыта реализации таких станций в Украине (есть несколько маломощных биогазовых установок в диапазоне от 300 до 500 кВт), усилия обычно сопоставимы с внедрением станций промышленного типа. То же касается и непосредственной эксплуатации реализованного объекта. Обязательными являются контроль производственных процессов, качества сырьевого обеспечения, мониторинг систем и оборудования, своевременное техническое обслуживание и тому подобное.

Таким образом, маломощная биогазовая станция не должна ошибочно восприниматься, как мало затратная, это все та же технологически продуманная система, требующая соответствующих подходов и оправданных расходов. Решению о строительстве биогазовой установки должна предшествовать предварительная оценка целесообразности и экономической привлекательности такого объекта в конкретном регионе при имеющихся конкретных условиях и особенностях предприятия.

Мини-биогазовые станции для домохозяйств

В первой статье серии «Биогаз — энергетическая независимость Украины» мы говорили о предпосылках и особенностях развития биогазовых технологий в той или иной стране мира. Так, биогазовые технологии стран Европейского Союза поддерживаются рамочными условиями Сообщества, как следствие — широкое распространение их во всех отраслях и секторах, как мощных, так и условно маломощных биогазовых станций (от 25 кВт до 1 МВт). Что касается стран Азии, Латинской Америки и Африки, то налицо политика, направленная на обеспечение населения энергоресурсами собственного производства. Развитые страны движутся курсом крупных генераций энергоресурсов, тогда как развивающиеся страны, выбирают биогазовые технологии для обеспечения собственных энергетических потребностей, то есть интересна генерация на уровне 100-500 кВт и мини-биогазовые станции для домохозяйств (до 25 кВт).

То, что мы практически не говорим о биогазовых технологиях для частных домохозяйств, не значит, что их нет. На сегодня в Украине насчитывается до 200 мини-биогазовых станций, реализуемых частными домохозяйствами. Нашей компанией также предлагаются индивидуальные решения мини-биогазовых установок для домашнего использования, позволяющие получать энергетические ресурсы из имеющихся органических отходов домохозяйств. Продукты собственного мини-биогазового производства могут применяться, в зависимости от потребностей, на отопление жилых и нежилых помещений, подогрев воды, электроснабжения или использоваться для приготовления пищи, ведь биогаза мини-станции хватает на период от 4 часов непрерывного горения.

Мини-биогазовые станции — это современное и доступное решение для домохозяйств, которые содержат домашних животных и огороды, а также особенно актуален для не газифицированных уголков нашего государства и в условиях перебоев энергоснабжения.

Сырье для мини-биогазовых станций

Мини-биогазовая станция, как и биогазовая установка промышленного типа требует соответствующего сырьевого обеспечения. Сырьем могут быть любые отходы и остатки органического происхождения, как растительного, так и животного.

Когда мы говорим о мини-биогазовых установках, понимаем, что наибольшее применение они имеют в загородных домохозяйствах, в сельской местности. И если в случае содержания скота, преобладающие объемы отходов кухни просто скармливаются, то продукты жизнедеятельности животных, обычно накапливаются и хранятся на неподготовленных площадках, что имеет целый спектр негативных последствий, как для людей, так и для окружающей среды. Поэтому, в первую очередь, сырьем для собственной мини-станции являются животноводческие отходы: твердый или жидких навоз крупного рогатого скота, свиней, моча, птичий помет, сточные воды забоя скота, пожнивные остатки, солома, сено, силос трав и тому подобное.

В каждом отдельном случае рассматриваются все возможные и альтернативные виды сырья, доступные для обеспечения эксплуатации мини-биогазовой станции. Отталкиваясь от имеющихся сырьевых объемов, рассчитывается и ожидаемая производительность установки.

Составляющие мини-биогазовой станции

Эксплуатация мини-биогазовой станции требует практически тех же технологических решений и технического оборудования, как и станции промышленного типа, отличаются только производственные параметры и реализация дальнейшего использования производимого биогаза. Для удобства разделим производственные процессы мини-биогазовой станции на два этапа: первый — собственно биогазовое производство, второй — использование биогаза.

Биогазовое производство обеспечивается перечнем технического оборудования, в частности имеются приемная емкость, основной и вторичный ферментеры соответствующего рабочего объема, система накопления биогаза. Ферментеры отапливаются, и в зависимости от особенностей и требований сырья могут содержать различные типы перемешивающих устройств. В результате работы биогазовой станции образуются биоудобрения, поэтому обязательной составляющей объекта является резервуар-хранилище для биоудобрений.

Биогаз, производимый мини-биогазовой станцией, может использоваться для освещения (электрическая энергия), для отопления помещений и подогрева воды (тепловой энергии), для приготовления пищи (газообразное топливо). При этом, мини-биогазовые станции не оснащаются когенерационными модулями, что отличает их от биогазовых станций промышленного типа и объясняется нецелесообразностью применения данного решения для небольших мощностей производства.

Совокупность факторов эффективной эксплуатации собственной мини-биогазовой станции

Максимально успешная работа мини-биогазовой станции зависит от того, насколько эффективным и устойчивым будет применение всех продуктов данного производства. В первую очередь, конечно, имеем в виду максимально полноценное использование получаемых энергетических продуктов биогазового производства: биогаза, электрической и тепловой энергии, дегистата. В данном контексте не лишней выглядит идея совместной эксплуатации биогазовой станции. В случае кооперации с соседним домохозяйством есть все шансы наращивание мощности производства биогаза и его дальнейшего применения, соответственно. Другим привлекательным вариантом является договоренность относительно долгосрочной поставки того или иного сырья в обмен на один из продуктов биогазового производства. К примеру, в обмен на навоз КРС возможно возвращать соответствующий объем дегистата, переработанного, обеззараживаемого биоудобрения, внесение которого гарантированно повысит урожайность культур и улучшит качество почвы.

Стоимость и период окупаемости мини-биогазовой станции

Стоимость мини-биогазовых станций стартует от 3 тыс. долларов и в значительной степени зависит от объемов сырьевого обеспечения, производительности и дальнейшего применения биогаза. Говоря о сроках возврата инвестиций, то опираться следует в первую очередь на расчет экономии на приобретение природных ресурсов, объема их замещение возобновляемыми энергетическими источниками из отходов домохозяйства, и возможности применения биоудобрений после биогазового производства.

Мини-биогазовые станции — актуальное решение для домохозяйств, может быть максимально эффективно интегрированно в систему энергообеспечения, особенно в условиях политики децентрализации.

Биогазовая установка | Глоссарий | Marquard & Bahls

Биогазовая установка — это место, где биогаз производят путем ферментации биомассы. Субстрат, используемый для производства этого метансодержащего газа, обычно состоит из энергетических культур, таких как кукуруза, или отходов, таких как навоз или пищевые отходы. Остатки ферментации, оставшиеся от субстрата в конце процесса, можно использовать в качестве удобрения.

Биогаз образуется в результате микробактериального разложения субстрата в бескислородной среде, т.е.е. в анаэробных условиях. Для этого субстрат перекачивается в ферментеры. Субстрат хранится здесь в анаэробных условиях и периодически перемещается мешалками, чтобы избежать образования накипи и тонущих слоев. Это также позволяет легче подниматься биогазу. В отличие от разложения биомассы в аэробных условиях (например, при компостировании), в анаэробных условиях микробактериальные организмы могут использовать только небольшую часть содержащейся энергии. Энергия, непригодная для использования в анаэробных условиях, содержится в «отходах» биогаза в виде биометана.

Перед подачей в газовую сеть этот неочищенный биогаз из биогазовой установки все еще должен быть переработан на перерабатывающем предприятии для достижения качества природного газа, что означает, что такие вещества, как диоксид углерода, водород, кислород и сера, отфильтровываются. Для этого он обессеривается железосодержащим фильтрующим материалом, или содержащаяся в нем сера высвобождается путем добавления кислорода. На последнем этапе газ осушается и затем может использоваться для выработки электроэнергии и тепла, поэтому многие биогазовые установки имеют комбинированные теплоэлектроцентрали (ТЭЦ).Очищенный биогаз также можно подавать в газовую сеть и транспортировать к точкам потребления. Счетчик измеряет, сколько «зеленого газа» было подано. Таким образом, биогаз может быть не только передан по трубопроводу промышленным потребителям, но и в заправочные станции для автомобилей, работающих на природном газе.

Одним из ключевых отличий биогазовых установок является их режим работы. В зависимости от субстрата процесс брожения бывает влажным или сухим. Для субстратов с высоким содержанием жидкости, таких как навоз, всегда используется влажное брожение.Сухая или твердотельная ферментация используется для штабелирования органической биомассы, такой как городские биоотходы. Также можно различать сельскохозяйственные и промышленные биогазовые установки. Исходный материал — решающий фактор. Промышленные биогазовые установки в основном используют остаточные материалы и отходы в соответствии с немецким «Постановлением о биологических отходах (Bioabfallverordnung)». К эксплуатации этих установок предъявляются более строгие требования, чем к биогазовым установкам «NAWARO», которые в основном ферментируют энергетические установки.

agriKomp GmbH — Сложные биогазовые установки

agriKomp GmbH — Сложные биогазовые установки Настройки конфиденциальности

На нашем веб-сайте мы используем файлы cookie. Некоторые из них очень важны, а другие помогают нам улучшить этот веб-сайт и улучшить ваш опыт.

Настройки конфиденциальности

Здесь вы найдете обзор всех используемых файлов cookie.Вы можете дать свое согласие на использование целых категорий или отобразить дополнительную информацию и, таким образом, выбрать только определенные файлы cookie.

Имя Borlabs Cookie
Провайдер Владелец сайта
Назначение Сохраняет настройки посетителей, выбранных в поле Cookie Borlabs Cookie.
Имя файла cookie Борлабс-печенье
Время выполнения cookie 1 Jahr
Имя Диспетчер тегов Google
Провайдер Google LLC
Назначение Cookie от Google для управления расширенными сценариями и обработкой событий.Файл cookie необходим для управления выбором файлов cookie статистики. В результате данные об использовании не собираются.
Политика конфиденциальности https://policies.google.com/privacy?hl=de
Имя файла cookie _ga, _gat, _gid
Время выполнения cookie 2 Джахре
Имя WPML
Провайдер Владелец сайта
Назначение Сохраняет текущий язык.
Имя файла cookie _icl_ *, wpml_ *, wp-wpml_ *
Время выполнения cookie 1 ярлык

Биогазовая установка-

Биогазовая установка-

Это старый веб-сайт Университета Организации Объединенных Наций.Посетите новый сайт http://unu.edu


Содержание предыдущий следующий


Биогазовая установка-некоторые технические соображения

Биогазовая установка состоит из двух компонентов: варочный котел (или резервуар для брожения) и газгольдер. Варочный котел водонепроницаемая емкость кубической или цилиндрической формы с входным отверстием в которую вводят сбраживаемую смесь в виде жидкий шлам.Газгольдер обычно изготавливается из воздухонепроницаемой стали. контейнер, который, плавая, как шар, на ферментационной смеси, отсекает воздух в варочный котел (анаэробиоз) и собирает газ сгенерировано. В одном из наиболее широко используемых дизайнов (рис. 2) газгольдер снабжен выходом для газа, а метантенк снабжен переливной трубой для вывода ила в дренажная яма.

Рисунок. 2. Схема Гобар-газовая установка, используемая для получения метана из навоза с помощью анаэробных средств Ферментация (По материалам Prasad et al.[20] 1

Строительство, проектирование и экономика биогазовые установки описаны в литературе (13 — 21). Для строительства биогазовой установки важными критериями являются: количество газа, необходимое для конкретного использования или использования, и фунт) количество отходов, доступных для переработки. Жаркое (17)

Сингх (21) и другие (1, 3) задокументировали несколько рекомендаций для рассмотрения при проектировании партии (периодическое кормление) и непрерывное (ежедневное кормление) разделенные и неразделенные биогазовые установки, которые бывают вертикального или горизонтального типа.Кроме того, Loll (18) недавно рассматривал научные принципы, процесс инженерии и формы реакторов разложения, а также экономика технологии.

Реакторы метантенка строятся из кирпича, цемент, бетон и сталь. В Индонезии, где сельские навыки в изготовление кирпича, кладка кирпича, штукатурка и поделки из бамбука хорошо подходят установлено, глиняные кирпичи успешно заменили цементные блоки и бетон. В регионах, где стоимость высока, «колбасный» или пакетированный варочный котел (14) кажется идеальным (Рисунок 3).Варочный котел изготовлен из гипалона толщиной 0,55 мм. ламинированный неопреном и усиленный нейлоном. Сумка с входом и выходом из ПВХ. Даже если импортируется из США, стоимость варочного котла и газгольдер (оба объединены в один мешок) составляет всего 10 процентов от этого для бетонно-стального варочного котла. Еще одно преимущество в том, что он может производиться массово и легко отправляться по почте. В сельской местности весь установка выполняется за считанные минуты. Дыра в на земле находится мешок, заполненный на две трети Сточные Воды.Производство газа полностью надувает мешок, который утяжелены и оснащены компрессором для увеличения газа давление.

Рисунок. 3. Схема Эскиз варочного котла в мешках «Колбаса» из гипалона. Ламинированный неопреном


Соображения, касающиеся окружающей среды и эксплуатации

Сырье (19)

Сырье может быть получено из различных источники — отходы животноводства и птицеводства, ночная почва, урожай остатки, отходы пищевой промышленности и бумаги, а также такие материалы, как водные водоросли, водный гиацинт, нитчатые водоросли и водоросли.С каждым из этих отходов возникают разные проблемы. в отношении сбора, транспортировки, обработки, хранения, утилизация остатков и конечное использование. Остатки сельскохозяйственный сектор, такой как отработанная солома, сено, тростниковый мусор, кукуруза стерни растений и жмыха необходимо измельчить, чтобы облегчить их поступление в реактор метантенка, а также повысить эффективность бактериального действия. Суккулент материал выделяет больше газа, чем высушенное вещество, и, следовательно, такие материалы, как щетка и сорняки, нуждаются в полусушке.Хранение сырье во влажном замкнутом пространстве более десяти дней инициирует анаэробное бактериальное действие, которое, хотя и вызывает некоторые потеря газа, сокращает время, необходимое для того, чтобы варочный котел стал оперативный.

Содержание поступающих твердых частиц (16, 19, 21)

Производство биогаза неэффективно, если ферментационные материалы слишком разбавлены или слишком концентрированы, что приводит к низкому производству биогаза и недостаточной ферментации активности соответственно. Опыт показал, что сырье (бытовые отходы и птичий помет) к вода должна быть 1: 1, т.е., 100 кг экскретов на 100 кг воды. В суспензии это соответствует общей концентрации твердых веществ. от 8 до 11 процентов по весу.

Загрузка (14, 19)

Размер варочного котла зависит от нагрузка, которая определяется содержанием поступающих твердых частиц, время удерживания и температура варочного котла. Оптимальная загрузка ставки варьируются в зависимости от разных варочных котлов и мест их расположения. При температуре окружающей среды использовались более высокие скорости загрузки. в приоритете. В целом литература наполнена самыми разными противоречивые скорости загрузки.На практике скорость загрузки должна быть выражением либо (а) веса общих летучих твердых веществ (TVS), добавляемых в день на единицу объема варочного котла, или (b) вес TVS, добавляемый в день на единицу веса TVS в варочный котел. Последний принцип обычно используется для гладких работа варочного котла.

Посев (14, 19)

Обычная практика включает посев с адекватная популяция как кислотообразующих, так и метаногенных бактерии. Активное переваривание ила очистных сооружений представляет собой идеальный «посевной» материал.Как генерал рекомендации, посевной материал должен быть в два раза больше объема свежий жидкий навоз на этапе запуска, с постепенным уменьшение добавленной суммы за трехнедельный период. Если в варочном котле накапливаются летучие кислоты в результате перегрузки, ситуацию можно исправить повторным посевом или добавлением известь или другая щелочь.

pH (14, 19)

Низкий уровень pH подавляет рост метаногенных бактерий и газообразования и часто является результатом перегрузка.Оптимальный диапазон pH для анаэробного сбраживания составляет 6,0. — 8,0; эффективное пищеварение происходит при pH, близком к нейтральному. А слабощелочное состояние указывает на то, что колебания pH не слишком радикально. Низкий уровень pH можно исправить разбавлением или добавление извести.

Температура (13,14,19, 21)

При мезофильной флоре пищеварение продолжается лучше всего при 30-40 ° C; у термофилов оптимальный диапазон 50 — 60 C. Выбор используемой температуры зависит от климатические соображения В общем, не существует практического правила, но для оптимальной стабильности процесса температура должна быть тщательно регулируется в узком диапазоне рабочего температура.В теплом климате, без минусовых температур, варочные котлы могут работать без дополнительного тепла. Как безопасность измерения, обычно закапывают варочные котлы в грунт благодаря выгодным изоляционным свойствам почвы, либо использовать тепличное покрытие. Обогрев требования и, следовательно, затраты могут быть минимизированы за счет использование натуральных материалов, таких как листья, опилки, солома, и т. д., которые компостируются партиями в отдельном отсеке вокруг варочного котла,

Питательные вещества (13,17,19, 21)

Поддержание оптимального микробиологического активность в варочном котле имеет решающее значение для производства газа и следовательно, зависит от доступности питательных веществ.Два из самых важные питательные вещества — это углерод и азот, а также критический фактор для выбора сырья используется общее соотношение C / N.

Бытовые сточные воды, отходы животноводства и птицеводства являются примерами материалов, богатых азотом, которые обеспечивают питательными веществами рост и размножение анаэробных организмов. На С другой стороны, материалы с низким содержанием азота, такие как зеленая трава, кукурузная стерня, и др., богаты углеводными веществами, необходимыми для добыча газа. Избыточное наличие азота приводит к образование Nh4, концентрация которого препятствует дальнейшему рост.Токсичность аммиака можно устранить низкой загрузкой или разведение. На практике важно поддерживать по весу Соотношение C / N близко к 30: 1 для достижения оптимальной скорости пищеварение. Отношение C / N можно разумно изменять с помощью сочетание материалов с низким содержанием углерода и материалов с высоким содержанием азот и наоборот.

Токсичные материалы (13,14,19)

Отходы и биоразлагаемые остатки часто сопровождается различными загрязнителями, которые могут препятствовать анаэробное пищеварение.Потенциальная токсичность из-за аммиака может быть исправлено путем корректировки соотношения C / N в навозе через добавление измельченного жома или соломы или путем разбавления. Общий токсичными веществами являются растворимые соли меди, цинка, никеля, ртуть и хром. С другой стороны, соли натрия, калий, кальций и магний могут быть стимулирующими или токсичными при действие, причем оба проявления связаны с катионом а не анионная часть соли. Пестициды и синтетические моющие средства также могут затруднить процесс.

Перемешивание (13,14,17 — 19, 21)

Когда твердые материалы плохо измельчаются присутствует в варочном котле, образование газа может быть затруднено из-за образование накипи, состоящей из этих твердых частиц с низкой плотностью которые опутаны нитевидной матрицей. Со временем мразь затвердевает, нарушая процесс пищеварения и вызывая стратификация. Перемешивание можно производить механически с помощью плунжер или посредством ротационного распыления свежего притока. Перемешивание, обычно необходимое для варочных котлов ванн, обеспечивает выдержку. новых поверхностей к бактериальному действию, предотвращает вязкость расслоение и замедление бактериальной активности, а также способствует равномерное распределение поступающих материалов по всему ферментационный раствор, тем самым ускоряя пищеварение.

Время удерживания (19, 21)

Другие факторы, такие как температура, разбавление, скорость загрузки и т. д. влияют на время удерживания. При высокой температуре биологическое расщепление происходит быстрее, что сокращает временные затраты. А нормальный период для переваривания навоза составляет от двух до четырех недели.


Изменения и процессы в сельской местности

Два года назад Экономический и Социальный Совет Организации Объединенных Наций приняли обзор, представленный в 1978 г. Комитет по науке и технологиям в целях развития, перечисляя текущие исследования и разработки в нетрадиционных источниках энергия.С точки зрения развивающихся стран, это отрадно отметить, что «использование сельскохозяйственных отходов для производства метан »также был обнаружен в ООН. Всемирный план действий по применению науки и Технологии в развитие.

Экономический и Социальный Совет для Азии и Тихоокеанский регион, кроме того, на своем тридцатая сессия, определившая, что наиболее срочные приоритеты действий находятся в области питания, энергии, сырьевых товаров. материалы и удобрения, и что эти приоритеты будут лучше всего соответствует интегрированной биогазовой системе (IBS).

Интегрированная система нацелена на легкость производство удобрений и получение энергии, производство белок за счет роста водорослей и рыбы в прудах окисления, гигиеническое удаление сточных вод и другого мусора, и является материальным усилия по противодействию загрязнению окружающей среды. Сердце система — биогазовый процесс; у него есть потенциал «семенная» самообеспеченность в относительно примитивных экономиках (14, 22, 23). Сопутствующие выгоды включают развитие сельских промышленность, предоставление местных возможностей трудоустройства и постепенное искоренение голода и бедности (Рисунки 4-7).

Рисунок. 4. Два пути Цель по увеличению производства удобрений: 230 000 тонн азота удобрения в год. (По материалам A.K.N. Reddy, Uniterra, Vol. 1, 1976)

Рисунок. 5. Цикл биогаза в Китай (Источник: Бюллетень ФАО по почвам 40, Рим, 1977 г.)

Рисунок. 6. Интерактивный цикл системы сельского или сельского хозяйства на основе биогаза или метана Экономика

Рисунок. 7. Предлагаемый Интегрированная система ядерного охлаждения и захоронения органических отходов (По У. Освальду, Калифорнийский университет)

Муфта фотосинтетической ступени (24 — 26) с пищеварением обеспечивает преобразование минералов остается при переваривании непосредственно в водоросли, которые затем могут использоваться в качестве корм, как корм для рыб, как удобрение или для увеличения энергии производства, возвращая их в процесс варочного котла (рис. 8).

Рисунок. 8. Упрощенная схема Указание на различные комбинации пищеварения и фотосинтеза для производства кормов, удобрений и топлива (по J.W.M. LaRivire, J. Sci. Soc., Таиланд, 1977 г.)

IBS направлен на возвращение в почву и поливайте то, что у них было взято, и увеличивая количество питательных веществ, фиксируя CO2 и N2 из атмосферы в почва и вода посредством фотосинтеза водорослями. Привлечение низкого денежные вложения на децентрализованной основе, осуществление IBS обеспечивает занятость всей рабочей силы без нарушение структуры села.Кроме того, это удачный пример мягкой технологии, которая не загрязняет и не разрушает физическая среда. В сельскохозяйственном колледже Университет Филиппин, предварительная работа в малом масштабе начался. В Англии экодом (рис. 9) был построен Грэхем Кейн на политехнических площадках Темзы в Эльтам, к юго-востоку от Лондона. Однако результаты по проекту пока недоступно.

Рисунок. 9. Грэм Кейн Eco-House (Печатается с разрешения Mother Earth News, No.20 [март 1973], стр. 62)


Рентабельность анализы

На экономический возможность производства биогаза. Национальная экономическая соображения играют важную роль. В Корее дерево — это короче поставка (27) и отечественные заменители топлива, такие как рис и ячмень солому, уголь и нефть можно было сохранить; дерево могло быть Валютный работник в сфере кустарного промысла. В Индии, затраты на транспортировку угля и нефти в сельскую местность высоки и дополнительное бремя для и без того бедного фермера.

Потребление коммерческих и некоммерческая энергия для всей Индии, как определено для период 1960 — 1971 гг., согласно Отчету Комитета по топливной политике, приведено в таблице 3.

ТАБЛИЦА 3. Потребление коммерческих и Некоммерческая энергетика в Индии

Год Уголь

(Миллион тонн)

Нефть

(Миллион тонн)

Электроэнергия

(Млрд кВтч)

Дрова

(Миллион тонн)

Корова навоз

(Миллион тонн)

Овощи отходы

(Миллион тонн)

1960 — 61 47.1 6,75 16,9 101,04 55,38 31,08
1965 — 66 64,2 9 94 30,6 111,82 61,28 34,41
1970 — 71 71 1 14 95 48,7 122,75 67.28 37,77

Источники: Отчет о топливной политике Комитет, 1974; С.Н. Гош, Invention Intelligence 12:63 (1977).

Доля сельского населения в потреблении энергии электричество и уголь незначительны, потому что, как указано в Отчете Группы Национального комитета по науке и технологиям на «Топливо и мощность» указывает, что крупные города с население 500 000 и более вмещает только 6 процентов Всего населения Индии, но потребляет около 50 процентов всего населения Индии. общий объем коммерческой энергии, производимой в стране.

Однако в деревнях керосин используется для освещения, но ясно, что с ростом населения биогаз генерация, кажется, предлагает решения в области топлива доступность, электричество, удобрения для товарных культур и предоставляют другие социально-экономические выгоды.

С другой стороны, анализ затрат и выгод образование метана широко варьируется в зависимости от использования и фактические выгоды от производства биогаза, общественные и частные затраты связанные с разработкой и использованием метана, и о технологии производства метана.Несколько факторов внесены в экономику производства биогаза (14, 17 — 19, 28). Подходящим примером является тот факт, что газовая завод, который несколько лет назад стоил 500 рупий, в 1974 году стоил 1500 рупий. и 2000 рупий в 1977 году. Следовательно, серьезная проблема заключается в том, сельские жители, которые не могут потратить 2000 рупий, могут справиться с увеличением инфляционные затраты на строительные материалы и строительные материалы для реакторов.

Комиссия Хади и деревенской промышленности помогли решить проблему через сотрудничество с сельскими сообществами и схему субсидий и кредитов для поощрения индивидуальных семьи, группы семей, учреждения и сообщества, чтобы построить биогазовые установки.Анализ затрат и доходов на завод, производящий 3 м3 / сутки, представлен в Таблице 4. Чистый годовой доход в размере около 60 долларов США показывает, что капитальные вложения 340 долларов США можно окупить примерно за шесть лет. Это также побочные преимущества гигиенических улучшений, отсутствие дым и копоть при горении газа, удобство горения и повышенное содержание навоза.

ТАБЛИЦА 4. Анализ затрат и выгод Khadi и Завод комиссии по сельскому хозяйству (в долларах США)

а.Столица стоимость
Газгольдер и рама $ 93,5
Трубопроводы и плита $ 34 7
Гражданский инженерное сооружение (резервуар, вход, выход и др.) 210,1
Всего $ 338,3
б. Ежегодный расходы
Проценты при вложении 9% 30 долларов США.4
Амортизация на газгольдере и раме при 10% $ 9,3
Амортизация на трубопроводе и плите при 5% $ 2,0
Амортизация на структуре 3% $ 6.3
Стоимость живопись, раз в год $ 6,7
Всего $ 54,7
г.Ежегодный доход
Газ 3м за в день по цене 1,5 доллара за 29 м (1000 куб. футов) $ 50,3
Навоз (7 тонн, компостируется) с мусором 16 тонн по цене 4 доллара за тонну $ 64,0
Всего $ 114,3
г. Чистый годовой доход (б — в) $ 59,6

Источник: Документ ЭСКАТО NR / EGNBD / 4, 20–26 июня. 1978


Здоровье опасности

Опасность для здоровья, связанная с обращением ночной почвы и с использованием ила необработанного человеческого выводят как удобрение.

В целом опубликованные данные указывают на то, что время переваривания 14 дней при 35 ° C эффективно убивает (99,9%). процент смертности) кишечные бактериальные патогены и кишечная группа вирусов. Однако скорость гибели аскариды (Ascaris lumbricoides) и анкилостома (анкилостома) составляет всего 90 на цент, который все еще высок. В этом контексте производство биогаза принесет пользу общественному здоровью, превосходящую любые другие лечение в управлении сельской окружающей средой здоровья развивающихся страны.


Содержание предыдущий следующий

Выводы из тематического исследования навоза животных в Северной Дакоте

Столкнувшись с растущей озабоченностью по поводу негативного воздействия на окружающую среду в результате деятельности человека и промышленности, специалисты-практики и политики, занимающиеся производством биомассы, проявляют большой интерес к экологически чистым цепочкам поставок для сокращения выбросов углерода в цепочке поставок. виды деятельности. Существует множество исследований, моделирующих цепочку поставок биомассы и ее воздействие на окружающую среду.Однако цепочка поставок биогаза из отходов животноводства не получила особого внимания в литературе. Биогаз из навоза не только обеспечивает энергоэффективность, но и сводит к минимуму выбросы углерода по сравнению с существующими продуктами из биомассы. Таким образом, в этом исследовании предлагается смешанная целочисленная линейная программа, которая минимизирует общие затраты на поставку и выбросы углерода из цепочки поставок биогаза из отходов животноводства, а также включает цену углерода в модель, чтобы увидеть влияние углеродной политики на тактические и стратегические решения цепочки поставок. .Для проверки предложенной модели был принят пример Северной Дакоты, где существует высокий потенциал для развития биогазовой установки. Результаты нашего эксперимента по оптимизации показывают, что эффективность цепочки поставок с точки зрения затрат и выбросов очень чувствительна к механизму ценообразования на выбросы углерода.

1. Введение

Биометан образуется в природе в результате биологического разложения биоразлагаемых органических материалов, таких как биоотходы, ил, навоз и агроостаточные вещества, в анаэробных условиях.Основными компонентами биогаза являются метан и диоксид углерода, которые можно улавливать и использовать для выработки энергии в виде тепла и электричества. Они также могут использоваться в качестве автомобильного топлива в сжатом или сжиженном виде и в качестве энергии для транспортных средств на топливных элементах [1]. По данным Управления энергетической информации США (EIA), биогаз может заменить около 5% и 56% потребления природного газа в электроэнергетическом и транспортном секторах, соответственно. В 2016 году на животноводческих фермах США было 242 действующих анаэробных ферментации (ADS), производящих около 981 миллиона киловатт-часов (кВтч) энергии [2].Растет интерес к установке ADS для преобразования ежедневного навоза мясного скота, коров, свиней, птицы и других животных в биогаз в связи с его экономической и экологической выгодой. Биогаз, произведенный из ADS, считается метано-нейтральным процессом, потому что он может улавливать метан, который уходит в атмосферу.

Требуется RFS2, разработка финансово осуществимой и экологически устойчивой цепочки поставок биоэнергетики через сбор, сбор, хранение, производство и транспортировку разнообразного сырья является сложной задачей [3].Стратегические, тактические и оперативные решения на уровне, связанные с местоположением, мощностью, логистическими проблемами, транспортными сетями, приобретением сырья и распределением биомассы или биотоплива, должны быть приняты для эффективной и действенной оптимальной конфигурации сети [4, 5]. Традиционный дизайн сети цепочки поставок ориентирован на экономическую эффективность, но недавние нормативные требования требуют, чтобы федеральные, государственные и местные органы власти расширили свои цели за пределы чисто экономических показателей. Теперь рассмотрение экологических характеристик, таких как сокращение выбросов углерода и минимизация отходов, должно быть частью проекта [6].

Признано, что возобновляемые источники энергии уже играют большую роль в сокращении выбросов в энергетическом секторе США и многих других стран. Электростанции, работающие на ископаемом топливе, являются крупнейшим источником выбросов, на которые приходится 31 процент выбросов парниковых газов в США. Интерес к введению налога на углерод на выбросы углерода, похоже, растет в США среди лиц, принимающих решения [7], с целью увеличения стоимости энергии, производимой из ископаемого топлива [3]. Ожидается, что национальный налог на выбросы углерода в размере 40 долларов за метрическую тонну будет повышен в размере 5.6 процентов в год и около 2,5 триллиона долларов дохода будут приносить доход за 10-летний период. Это также сократит выбросы в США на 8 процентов к 2021 году, а также повысит цены на бензин и электроэнергию [8].

В этой статье, мотивированной изменяющимися нормативными требованиями к изменению климата в Соединенных Штатах, разработана модель оптимизации и рассмотрены стратегические решения относительно количества и местоположения биогазовых установок, а также тактическая оптимизация их мощности и производства биогаза по порядку. изучить, как отрасль биоэнергетики может управлять своей цепочкой поставок в рамках двух схем регулирования выбросов углерода, включая механизмы ценообразования и торговли квотами на выбросы углерода, которые являются двумя популярными схемами политики регулирования окружающей среды, широко применяемыми в разных странах [9, 10].В этом исследовании представлены не только практические выводы, связанные с усилиями по моделированию, но и результаты исследований, включая обсуждение дополнительных результатов и дальнейшее развитие. Новый подход в системе цепочки поставок биогаза также необходим для того, чтобы противостоять постоянно меняющимся энергетическим рынкам, потому что неопределенность в расчетах изменения климата по-прежнему создает некоторые из наиболее сложных аспектов при разработке устойчивых цепочек поставок биоэнергетики [11]. В этом отношении смешанное целочисленное линейное программирование (MILP) представляет собой эффективный инструмент оптимизации, который фиксирует влияние различных сценариев цен на выбросы и предельных значений на цепочку поставок биогаза и обеспечивает оптимальные стратегии при разработке и планировании для практиков и политиков.Предлагаемая модель цепочки поставок биогаза вносит свой вклад в литературу по моделированию устойчивых биогазовых установок, помогая организациям, политикам и ученым оценить тактическое и оперативное планирование цепочки поставок биогаза.

Остальная часть документа организована следующим образом: Раздел 2 содержит обзор литературы по схемам регулирования выбросов углерода и цепочкам поставок биомассы; В разделе 3 представлена ​​постановка задачи и оптимизационная модель, предлагаемая в данном исследовании; Раздел 4 описывает тематическое исследование; В разделе 5 представлены результаты и обсуждение результатов исследований и их потенциальных последствий для политиков.В конце документа приводится краткое изложение направлений будущих исследований в Разделе 6.

2. Регулирование выбросов углерода в США и цепочка поставок биомассы

Признано, что возобновляемые источники энергии уже играют большую роль в сокращении выбросов в энергетическом секторе в США и многие другие страны. Электростанции, работающие на ископаемом топливе, являются крупнейшим источником выбросов, на которые приходится 31 процент выбросов парниковых газов в США. Интерес к введению налога на углерод на выбросы углерода, похоже, растет в США среди лиц, принимающих решения [7], с целью увеличения стоимости энергии, производимой из ископаемого топлива [3].Ожидается, что национальный налог на выбросы углерода в размере 40 долларов за метрическую тонну будет повышаться со скоростью 5,6 процента в год, и за 10-летний период будет получено около 2,5 триллиона долларов дохода. Это также сократит выбросы в США на 8 процентов к 2021 году, а также повысит цены на бензин и электроэнергию [12].

Предпринимаются значительные усилия по разработке программ налогообложения и торговли квотами на выбросы углерода для смягчения последствий изменения климата в других странах. Схема торговли квотами на выбросы углерода, также известная как механизм ограничения выбросов и торговли квотами, является одним из важных направлений политики сокращения выбросов углерода [9].Он устанавливает фиксированный максимальный уровень выбросов углерода, потолок, для достижения сокращения выбросов. Фирмы, производящие больше выбросов, чем выделенная квота, либо платят штраф, либо покупают квоту на выбросы на рынке у тех фирм, которые произвели меньше выделенной квоты [10]. Правительственные постановления, нормы сообщества и ожидания потребителей — все это побудило организации расширить свое внимание за пределы экономического аспекта цепочек поставок [13].

В последние десятилетия исследователи были заинтересованы в выборе места установки биомассы [6, 14–18].Было приложено много усилий для количественного рассмотрения структуры сети поставок биомассы и методов управления [14–18]. Рассматриваемая цель учитывает экономические и экологические аспекты. Экономический аспект определяет рентабельный способ, который минимизирует общие затраты цепочки поставок в отношении количества, мощности и местоположения установок биопереработки, а также потока биомассы [19] или максимизирует чистую прибыль [20].

С другой стороны, улучшение показателей жизненного цикла необходимо для создания устойчивых цепочек поставок биотоплива, которые объединяют экологические аспекты.Одна из проблем заключается в том, как свести к минимуму углеродный след для поддержания низкого воздействия на окружающую среду. Недавно ряд авторов представили исследования по оптимизации цепочки поставок биомассы, которые учитывают финансовые цели, а также воздействие на окружающую среду [21–23]. Также были проанализированы различные аспекты, такие как потенциальная экономия парниковых газов и влияние налога на выбросы углерода и торговли углеродом на экономические и экологические показатели [24]. Было обнаружено, что реализация схемы выбросов углерода была рентабельной, что сводило к минимуму выбросы парниковых газов за счет обеспечения конкурентных преимуществ в технологиях биотоплива [25].Однако большинство этих исследований было сосредоточено на цепочке поставок биомассы для биотоплива.

Определение оптимального местоположения биогазовой установки — сложная задача. В нескольких исследованиях, связанных с биогазовыми установками, были рассмотрены некоторые важные факторы, влияющие на решения о местоположении, которые включают, помимо прочего, текущую ситуацию, потенциальное производство биогаза и его использование [26–28], уровень стратегических и тактических решений в управлении цепочкой поставок биогазовой промышленности [ 4, 29] или планирование размещения устойчивой биогазовой установки [30].Смешанное целочисленное программирование (MIP) и MILP широко используются в существующей литературе для стратегического или тактического планирования цепочек поставок биогаза [15, 16, 31]. Однако пространственное распределение спроса и предложения имеет большое влияние на проектирование сети подачи биогаза [32], а оптимальное расположение объекта сильно влияет на стоимость транспортировки. Таким образом, еще одним широко используемым подходом к проблеме цепочки поставок биотоплива является применение моделей на основе географических информационных систем (ГИС), которые могут помочь определить наиболее подходящее местоположение объекта в конкретном районе [1].

Мы решаем проблему размещения объектов в цепочке поставок биогаза, которые используют навоз животных с молочных ферм, одновременно определяя оптимальную мощность предприятия в каждом месте и количество навоза, которое необходимо транспортировать с ежедневных ферм на биогазовую установку и количество выбросов углерода в цепочке поставок биогаза, включая приобретение, транспортировку и производство. В большинстве предыдущих исследований был сформулирован эффективный экологичный дизайн цепочки поставок, в то время как моделирование усилий, связанных с экологичным дизайном цепочки поставок, которые учитывают отходы животноводства в рамках стратегии углеродной политики, в литературе недостаточно широко представлены.Учитывая эти факты и пробелы в исследованиях, в данном исследовании разрабатывается модель MILP для определения оптимальной конфигурации цепочки поставок биогаза на основе отходов животноводства вместе с соответствующими операционными решениями, которые сводят к минимуму ее экономические и экологические показатели в рамках углеродной политики.

В модели учитывается несколько факторов: расположение навозных ресурсов, пригодность землепользования для потенциального размещения биогазовой установки, практические ограничения на нашу способность использовать ее, а также экономические и экологические соображения с некоторыми ограничениями [11].Мы использовали эту модель оптимизации для решения проблемы с реальными данными из Северной Дакоты в США путем интеграции с ГИС для пространственного и сетевого анализа.

3. Постановка проблемы и математическая модель

Математическая модель для проектирования цепочки поставок биогаза в рамках углеродной политики разработана с использованием MILP. Биомасса в виде навоза рассматривается в модели как сырье. Затем эта биомасса будет отправлена ​​на заводы по преобразованию энергии для анаэробного сбраживания (AD), где биомасса преобразуется в биогаз.География и расстояние могут быть важными факторами, потому что схемы получения энергии из биомассы сильно зависят от географического положения из-за того, что предложение навоза и спрос на биогаз часто сильно рассредоточены. Таким образом, поиск подходящих мест для биогазовых установок, которые минимизируют расстояния транспортировки и общие затраты на цепочку поставок, а также связанные с ними выбросы углерода, является ключевым вопросом для устойчивого производства биогаза. Один из способов обслуживания нескольких ферм или ранчо — это разработка централизованных или региональных AD, и в этом случае важно определить оптимальную мощность AD и локаций.Предлагаемая модель также рассматривает схему ценообразования и торговли углеродом. Следовательно, биогазовый проект либо несет расходы, если установленный предел выбросов углерода ниже, чем выбросы углерода, либо получает доход за счет продажи избыточных квот на выбросы углерода. Для модели сделаны следующие исходные данные, решения и допущения цепочки поставок.

Исходные данные (i) Годовое количество навоза крупного рогатого скота и годовая потребность в природном газе. В модель загружено только потребление природного газа электроэнергетическим сектором Северной Дакоты в 2016 году, поскольку потребление природного газа автомобильным топливом неизвестно [33].Учитывается восходящий участок цепочки поставок, а нижестоящие участники не рассматриваются, поскольку продукция завода закачивается непосредственно в трубопровод природного газа [29]. (Ii) Расстояние между каждым узлом в цепочке поставок определяется ГИС. ( iii) Затраты на приобретение навоза, его транспортировку и производство биогаза. (iv) Цена и ограничение на выбросы углерода (v) выбросы парниковых газов, связанные с получением навоза, транспортировкой навоза и биогаза и производством биогаза.

Решения (i) Расположение биогазовых установок.(ii) Уровни мощности для биогазовых установок. (iii) Количество биомассы, которое должно быть транспортировано из региона исходного сырья на биогазовую установку. (iv) Объем производства биогаза на каждой установке. (v) Количество выбросов углерода для всей цепочки поставок включая приобретение, транспортировку и производство.

Допущения (i) НПЗ не будет остановлен после открытия. (Ii) Грузовик — единственный вид транспорта для перевозки навоза и биогаза.

Все обозначения, использованные в формулировке модели, приведены в таблице 1, а полная формулировка модели представлена ​​в (1) — (15).Функция представляет собой общую стоимость цепочки поставок, которая включает в себя затраты на приобретение, инвестиционные затраты, включая затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание в течение всего срока службы, производственные затраты, затраты на транспортировку навоза, штрафные расходы за нехватку биогаза и углеродный кредит, полученный за счет компенсации метана. где затраты на транспортировку навоза зависят от количества, расстояния в пути и вместимости грузовика; следовательно, (2) указывает транспортные расходы на тонну-милю. Целевая функция представляет собой общие выбросы углерода в цепочке поставок в результате приобретения, производства и транспортировки.Учитывая и, минимизация общей стоимости цепочки поставок при работе по схеме ценообразования или торговле углеродом может быть сформулирована в (4) и (5) соответственно [10]:

9 0022

Наборы

I набор ранчо, индексированный (i = 1,2,…, I)
J набор потенциальных местоположений биогазовой установки, индексированный by (j = 1,2,… J)
K набор уровня мощности биогазовой установки, индексируемый (k = 1,2,…, K)

Параметры

максимально доступный навоз
средняя стоимость приобретения навоза КРС
себестоимость единицы производства биогаза на заводе j (долл. / М 3 )
транспортные расходы на тонно-милю от животноводческой фермы i до завода j
тонн на грузовик с грузом
затраты на транспортировку грузовика на милю с грузом
в среднем мокрый или сухой содержание навоза (%)
Затраты на погрузку и выгрузку навоза ($ / тонну) навоза
инвестиционные затраты на установку в месте j с уровнем мощности k
годовой затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание установки в точке j с уровнем мощности k
Срок службы биогазовой установки (лет)
неустойка за неудовлетворенный спрос
расстояние по дороге (миль) между ранчо i и заводом j
максимальное количество (тонны) углекислого газа, которое может быть выброшено
годовая производственная мощность для биогазовой установки размером k
CO 2 Коэффициент (CO 2 -экв.тонна / сухая тонна) для сбора навоза
CO 2 Фактор (CO 2 -экв. тонна-миля / загрузка грузовика) для транспортировки
CO 2 фактор (CO 2 -экв. М 3 / сухая тонна) для производства биогаза
количество (тонн) CO 2 в точке j с уровнем мощности k
количество компенсированного метана на местоположение j
α средняя ожидаемая себестоимость углерода в долларах за тонну CO 2
θ эффективность преобразования для производства биогаза из навоза крупного рогатого скота (m 3 / сухая тонна )
годовой спрос на природный газ

Переменные решения

сумма навоза крупного рогатого скота, вывезенного на завод j с животноводческой фермы i
количество биогаза, преобразованного на заводе j при размере k
1 если построена биогазовая установка размером k,
0 в противном случае
размер биогазовой установки, если таковая имеется, которая будет построена на объекте k
количество CO 2 , которое выбрасывается в цепочке поставок

Уравнение (4 ) взимает плату за углерод, соответствующую количеству выбросов, произведенных в ситуации ценообразования на углерод.Путем добавления предела выбросов углерода в (5) в среде торговли углеродом предприятие, которое производит больше выбросов, чем выделенное ему квотирование, может приобрести дополнительные квоты или разрешения на рынке по цене. Заводы, производящие меньше выбросов, чем разрешенная квота на выбросы, могут продавать свои излишки тем, кто может превышать установленные лимиты. В последнем случае отрицательное число превратит торговлю углеродом в источник дохода, который может помочь снизить общие издержки цепочки поставок.

Целевые функции в (4) и (5) подчиняются ограничениям (6) — (15). Ограничения (6) ограничивают количество заготовляемого навоза количеством, которое ежегодно доступно в каждом месте производства навоза. Ограничения (7) — это ограничения по сохранению потока на биогазовых установках, которые утверждают, что количество преобразованного навоза равно количеству производимого биогаза, если соотнести его с коэффициентами преобразования на заводах. Ограничения (8) являются логическими ограничениями, утверждающими, что нет потока через биогазовые установки, если они не открыты.Ограничения (9) гарантируют, что для каждого растения можно выбрать не более одного размера. Ограничения (10) гарантируют, что количество биомассы, которое может быть переработано на биогазовой установке, ограничено ее производительностью. Ограничения (11) позволяют производить биогаз на каждой установке, что соответствует потребности в биогазе. Ограничения (12) рассчитывают выбросы углекислого газа по всей цепочке поставок. Ограничения (13) — (15) налагают неотрицательность и бинарные ограничения на переменные решения.

4. Пример: потенциальное производство биогаза в Северной Дакоте

В Северной Дакоте (Северная Дакота) мало установок для анаэробного сбраживания, хотя она является крупным производителем животноводческой продукции (Северная Дакота занимает 16-е место в США по размеру крупного рогатого скота).В настоящее время ND имеет только четыре действующих биогазовых системы, и они включают восстановление водных ресурсов и захоронение отходов. Однако ожидается, что будет построено более 39 новых биогазовых установок на основе имеющихся ресурсов ND. После установки биогаза электроэнергии может быть достаточно для выработки 52,7 млн. КВтч электроэнергии из природного газа на основе биогаза, достаточного для заправки 7 651 транспортного средства [34].

4.1. Ресурсы навоза крупного рогатого скота

Для производства биогаза в Северной Дакоте имеется разнообразный набор исходных материалов из отходов животноводства.Отходы крупного рогатого скота рассматриваются в этом исследовании из-за их высокого потенциала для производства навоза крупного рогатого скота. Крупный рогатый скот распределен по штату неравномерно; поэтому объемы производства навоза КРС варьируются в зависимости от региона. Информация обо всех откормочных площадках и инвентаризациях крупного рогатого скота собирается через базу данных государственных откормочных площадок Северной Дакоты из Исследовательского центра Дикинсона [35]. Ежегодный навоз крупного рогатого скота рассчитывается путем пересчета 1 голова крупного рогатого скота = 0,025 тонны навоза в день [36] и умножения на 365 и процент среднего содержания влажного или сухого навоза.В этом исследовании рассматривается содержание влаги в навозе и его влияние на решения в цепочке поставок биогаза. По словам эксперта в области сельскохозяйственной инженерии из Государственного университета Северной Дакоты, влажность навоза составляет большую часть биомассы (например, 30-85% на влажной основе, влажность навоза крупного рогатого скота составляет 85%) и является важным фактором. , особенно для планирования производственных мощностей и транспортировки. На Рисунке 1 (b) показано географическое распределение загонов для откорма крупного рогатого скота и количество твердого навоза для каждого откорма.Годовое количество навоза крупного рогатого скота и местоположения были получены с помощью ГИС. Стоимость приобретения навоза крупного рогатого скота составляет 10 долларов за тонну [37].

4.2. Потенциальные биогазовые установки

Двадцать два потенциальных биогазовых участка были идентифицированы путем выполнения анализа пригодности землепользования с учетом различных факторов и критериев на Рисунке 1 (c). В таблице 2 представлены социальные, географические критерии и критерии землепользования, которые использовались для определения их потенциально подходящих участков для ADS в Северной Дании. Значения критериев по умолчанию основаны на литературе, а также на некоторых предположениях.Все критерии используют ГИС-анализ, такой как создание буфера из линий (дорога, железная дорога и газовая сеть) или точечных объектов (город) и отсечения полигонов (парк и акватория). Социальные факторы включают общественные территории, которые определены как городские, географический фактор, такой как вода (площадь реки и водоносного горизонта), Бюро по управлению земельными ресурсами (BLM), лесная служба, национальный парк и дикая природа, а также фактор землепользования, такой как дорога и железная дорога. , газовая сеть, скважина и буровая установка [8, 38]. Критерии для скважин и буровых установок предполагаются, потому что не было обнаружено исследований, которые изучали бы анализ пригодности биогазовой установки в пределах нефтедобывающего района.Это предположение может быть пересмотрено позже, посоветовавшись с мнением экспертов или фактическим опросом.


Фактор Критерии

Дороги и железные дороги Чтобы исключить территории, которые находятся на расстоянии менее 200 м от крупного, округа и сеть железных дорог
Вода (река и поверхность водоносного горизонта) Исключить территории, которые содержат или находятся на расстоянии менее 150 м от водопровода
Бюро землепользования (BLM) Чтобы исключить территории, которые содержат или меньше более 1 км от поверхности BLM
Газовая сеть Включить территорию в пределах 2 км от газопровода
Лесная служба Исключить территории, которые находятся на расстоянии менее 200 м от
Земли племен Исключить территории, которые находятся на расстоянии менее 200 м от них
Национальный парк Исключить участки, которые содержат или находятся на расстоянии менее 200 м от
Дикие животные Исключить участки, которые содержат или находятся на расстоянии менее 150 м от заповедников
Колодцы и буровые установки Чтобы исключить участки, содержащие или менее более 200 м от нефтяной скважины и буровой установки
Городской Чтобы исключить территории, которые содержат или находятся на расстоянии менее 2 км от

В данном исследовании учитывается, что каждое предприятие может иметь один из четырех размеров в зависимости от количества переработанного навоза крупного рогатого скота и количества произведенного природного газа.Четыре типа биогазовых установок называются очень малыми, средними, большими и очень большими [30]. В нашей модели мы предположили, что четыре типа установок имеют разные значения начальных инвестиций и затрат на техническое обслуживание. Первоначальные инвестиционные затраты и стоимость обслуживания биогазовой установки в течение всего срока службы зависят от эффекта масштаба. В ходе этой работы было принято решение, что годовые затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание биогазовой установки составляют в среднем 2% от инвестиционных затрат. Затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание были рассчитаны для установки со сроком службы 20 лет [30].Стоимость производства биогаза составляет 4 доллара за 1 м3. Используется 3 [39] с эффективностью преобразования 23 м 3 / т [40].

4.3. Данные о транспортировке

В этом исследовании сети автомобильного транспорта, включая местные, сельские, городские и автомобильные дороги, используются для оценки затрат на транспортировку навоза крупного рогатого скота (см. Рисунок 1 (а)). Кратчайший путь, основанный на алгоритме Дейкстры между каждым узлом, генерируется с помощью приложения матрицы затрат O-D в ArcGIS. Стоимость перевозки навоза на одну милю для навоза крупного рогатого скота составляет 4 доллара на милю, стоимость погрузки и разгрузки грузовика составляет 5 долларов на тонну, а количество тонн на грузовик составляет 25 тонн.Следовательно, согласно данным Университета штата Оклахома, транспортные расходы на тонно-милю составляют 4 доллара за милю / 25 тонн.

4.4. Оценка воздействия на окружающую среду

С точки зрения анализа воздействия на окружающую среду, уровень выбросов, связанный с производством биогаза, включая приобретение, транспортировку и производство сырья, взят из существующей литературы. Конечное значение CO 2 -экв составляет 0,008 тонны CO 2 -экв / тонна навоза для сбора [41], 0,002 тонны CO 2 -экв / тонна навоза для транспортировки [42] и 0 .08 тонн CO 2 -экв / м 3 для производства биогаза [42]. Основные компоненты биогаза — это углекислый газ и метан; в частности, биогаз содержит от 60 до 70 процентов метана и от 30 до 40 процентов диоксида углерода (CO 2 ) с небольшим количеством других газов, включая азот, водород и сероводород. Следующие ниже расчеты были разработаны на основе изучения наших источников и правил арифметики. Согласно Abdeshahian et al. [40], из 1 тонны навоза будет произведено 23 м 3 биогаза.Поэтому (15) преобразует эту цифру в количество CH 4 , произведенное на тонну навоза, используя оценку EPA, согласно которой 60% биогаза от анаэробного сбраживания составляет метан [43]. Затем рассчитайте эквивалентное количество CO 2 , приняв, что 1 тонна метана эквивалентна 21 тонне диоксида углерода. Таким образом, умножение количества тонн метана, произведенного на тонну навоза, на двадцать один, должно дать разумную оценку количества газа в эквиваленте диоксида углерода (смещение метана).Уловленный метан квалифицируется как компенсация выбросов углерода, которая может быть источником углеродных кредитов (.

Цена углерода, используемая в этом тематическом исследовании, составляет 40 долларов США за тонну выбросов углеродного эквивалента [12]. Агентство по охране окружающей среды (EPA) указало, что 45 % сокращения выбросов CO2 по сравнению с уровнем 2005 года к 2030 году будет достигнуто в Северной Дакоте за счет замены электростанций на генерирующие ресурсы без выбросов. Используя это правило, мы устанавливаем начальный предел выбросов углерода на уровне 21 миллиона метрических тонн выбросов углерода.

5.Результаты и обсуждение

Из таблицы 3 сценарии оптимизации только затрат и только выбросов без учета цены на углерод показывают, что происходит в двух крайних случаях. Анализ показывает, что оптимизация только затрат и оптимизация только выбросов — две противоречивые цели. Когда решается модель оптимизации только по затратам, минимальная стоимость цепочки поставок составляет 310 015 893 доллара, что на 60 25 757 долларов меньше, чем по сравнению с оптимизацией только по выбросам. Обратная ситуация имеет место в сценарии оптимизации только выбросов, когда минимальные выбросы углерода в размере 2 245 564 тонны выбросов возникают при максимальных затратах.Результаты ясно показывают, что без механизма ценообразования на выбросы углерода управление цепочкой поставок могло бы быть менее затратным. Мы также наблюдаем общее количество открытых АД, их размер и количество произведенного биогаза для каждого сценария оптимизации. Таблица 4 показывает, что количество открытых AD увеличивается при оптимизации только по выбросам, что может быть связано с тем, что модель назначает больше AD для минимизации выбросов. Кроме того, средний размер AD в конечном итоге уменьшается для оптимизации только выбросов по мере уменьшения назначенного спроса; следовательно, рекламным объявлениям выделяется меньше продукта.

Приобретение

Оптимизация только затрат Оптимизация только выбросов
Общие затраты на СК Общие затраты на выбросы Общие затраты на СК Общие затраты на СК Общие затраты на СК Выбросы
(долл. США) (тонны) (долл. США) (тонны)

Транспорт 12,859,893 647,880 9,124,530 405,444
8,000,000 584,000 7,160,000 522,680
Производство 1,656,000 1,472,000 1,482,120 1,317,440
Инвестиции 287,500,000

21

287,500,000

21

17
Итого 310,015,893 2,703,880 370,266,650 2,245,564

-только оптимизация Оптимизация только выбросов

Количество рекламных объявлений 9 20
Общий размер AD (тонны) 690 000 716 000
Средний размер AD (тонна) 76,666 35,800

Рисунок 2 иллюстрирует стоимость цепочки поставок и показатели сокращения выбросов в диапазоне цен на углерод при наличии схемы торговли углеродом.Значения по оси Y на рисунке 2 представляют процентное увеличение затрат цепочки поставок и процентное сокращение выбросов при каждой цене углерода по сравнению с ценой в $ 0. Такой подход позволяет оценить эффективность схем по разным ценам на углерод. На Рисунке 2 показано, что стоимость цепочки поставок постоянно и относительно линейно растет по мере увеличения цены на углерод. Однако в конечном итоге кривая сглаживается, поскольку, учитывая структуру цепочки поставок, больше не существует операционных изменений, влияющих на выбросы.Как можно видеть, наблюдается быстрое сокращение выбросов углерода, которое происходит при очень низких ценах на углерод, составляющих от 0 до 40 долларов за тонну. Интересно, что после этого происходит небольшое сокращение выбросов до тех пор, пока цена на углерод не достигнет 60 долларов за тонну. Следующее значительное улучшение в сокращении выбросов происходит при цене углерода более 60 долларов за тонну и продолжает улучшаться до тех пор, пока цена углерода не достигнет 80 долларов за тонну. Повышение цены на углерод обеспечивает сильную мотивацию к снижению уровня выбросов и, как следствие, снижает системные затраты за счет продажи компенсационных кредитов на выбросы.


На рис. 3 показана стоимость углерода, покупаемого и продаваемого при различных уровнях ограничения выбросов углерода. При более высоком пределе компания будет продавать меньше углерода и покупать больше углерода. Это указывает на то, что изменение предела выбросов углерода в большей степени повлияет на количество продаваемого и покупаемого углерода. Одним из основных и общих вопросов политики является определение цены на углерод, при которой могут быть достигнуты максимальные экологические показатели без существенного негативного воздействия на экономику и конкурентоспособность биогазовой отрасли.Таким образом, исходя из этого анализа, диапазон цен от 60 до 70 долларов США представляется наиболее эффективным и действенным вариантом с точки зрения образования выбросов и роста затрат в нашей модели. В этом диапазоне увеличение затрат на цепочку поставок в долларах оказывает наибольшее положительное влияние на сокращение выбросов углерода.


В таблице 5 указаны мощности заводов и объемы производства биогаза в каждом округе при колебаниях цен на углерод. Результаты показывают, что Боумен и Фостер — это округа, в которых построена самая крупная электростанция с ценой на углерод в 0 долларов.С другой стороны, когда цена на углерод выросла на 40 долларов, Штутсман может стать округом с крупнейшим заводом. В рамках ограничения и торговли количество биогазовых установок определяется только ценой на углерод. Для фиксированного предела выбросов углерода количество биогазовых установок и их относительные размеры сильно зависят от цен на углерод. Как видно на рисунках 4 и 5, количество открытых биогазовых установок увеличивается, чтобы свести к минимуму выбросы углерода при транспортировке. Кроме того, средний размер биогазовых установок в конечном итоге уменьшится, поскольку на каждую биогазовую установку будет выделяться меньше навоза крупного рогатого скота.

9 0020 2,300,000

На рисунке 6 показано географическое положение биогазовых установок в Северной Дакоте для различного воздействия углерода.Представлено расположение биогазовых установок и различные уровни их оптимальной мощности. Как упоминалось ранее, отсутствие системы регулирования выбросов углерода (т.е. цена углерода 0 долларов США) приводит к открытию 9 биогазовых установок в качестве базового сценария. Введение цены на углерод на нынешнем национальном уровне в 40 долларов за тонну приведет к открытию большего количества биогазовых установок. Когда цена на углерод вырастет до 100 долларов, модель откроет 17 биогазовых установок в Северной Дакоте. Увеличение количества заводов позволяет сократить расходы на транспортировку и выбросы, тем самым делая больший акцент на более эффективном и экологически безопасном транспорте и решениях по размещению.Похоже, что модель размещает биогазовую установку рядом с округом, который производит наибольшее количество навоза крупного рогатого скота. Из результатов можно сделать вывод, что места расположения и производственные мощности завода сильно зависят от стоимости транспортировки навоза на единицу продукции.


5.1. Анализ чувствительности

В нашей модели мы проводим анализ чувствительности, чтобы определить факторы, которые имеют значение для цепочки поставок биогаза, уделяя особое внимание стоимости биогаза, сравнивая текущую стоимость природного газа с поправкой на углерод.Таким образом, мы измеряем стоимость поставляемого биогаза путем деления общей стоимости цепочки поставок на общее количество биогаза, произведенного в Северной Дакоте, как показано на Рисунке 7. Этот анализ также показывает, как определить точку безразличия цены углерода, при которой удельная стоимость биогаза и природного газа становится равным. Стоимость природного газа рассчитывалась с учетом налога на выбросы углерода, который предоставляется Hafstead и Picciano [44]. Уровень цены на углерод варьируется от 0 долларов за тонну выбросов в углеродном эквиваленте до 100 долларов за тонну выбросов в углеродном эквиваленте.Рисунок 7 показывает, что цена углерода существенно влияет на удельную стоимость биогаза. Низкий уровень цены на углерод приводит к более низкой стоимости биогаза, а высокий уровень цены на углерод приводит к более высокой стоимости биогаза. Однако по мере роста цен на углерод стоимость биогаза становится выше, чем стоимость природного газа. Точка безразличия достигается, когда цена углерода превышает 160 долларов за тонну выбросов в углеродном эквиваленте, что означает, что производство биогаза при нынешних ценах на углерод до 159 долларов за тонну является выгодным. Это может происходить из-за штрафа, налагаемого предприятиями, выбросившими больше, чем выделенная квота на выбросы углерода.


Чтобы понять увеличение стоимости биогаза по мере роста цен на углерод, мы использовали анализ безубыточности, чтобы увидеть взаимосвязь между ценой на углерод и эффективностью преобразования, а также спросом на природный газ и стоимостью приобретения навоза крупного рогатого скота. На рисунке 8 представлена ​​точка безубыточности для природного газа для различных значений цены углерода и скорости производства биогаза. Текущий коэффициент конверсии навоза в производство биогаза относительно низок; одна тонна навоза производит всего 23 м 3 биогаза.В базовом случае эффективность преобразования биогаза составила 23 м 3 на тонну навоза. Коэффициент эффективности преобразования увеличивается до 188 м 3 на тонну навоза по сравнению с исходным уровнем, поскольку это максимальный уровень эффективности преобразования, который повлияет на количество биогазовых установок и уровень производительности. Предполагалось, что повышение эффективности преобразования не требует затрат. Когда эффективность преобразования фиксирована, стоимость биогаза увеличивается по мере увеличения цены на углерод. Когда цена на углерод остается неизменной, стоимость биогаза снижается по мере увеличения эффективности преобразования, а это означает, что стоимость биогаза выше при использовании менее эффективных технологий и более высокой цене на углерод.Увеличение стоимости биогаза (по мере увеличения коэффициента конверсии) в основном связано с увеличением расстояния транспортировки и затрат на переработку. Технологическое усовершенствование конверсии биогаза необходимо для того, чтобы разместить меньше биогазовых заводов, которые перерабатывают навоз крупного рогатого скота и обслуживают спрос. Увеличение количества биогазовых установок снизит стоимость транспортировки и стоимость переработки дополнительного навоза, одновременно сократив выбросы углерода по мере роста цен на углерод. Судя по результатам анализа, существует компромисс между выбросами углерода и затратами на цепочку поставок.


Было исследовано изменение стоимости биогаза при различных уровнях спроса и цен на углерод; см. Рисунок 9. Этот результат показывает влияние увеличения предложения навоза и цен на углерод на стоимость биогаза. Эти эксперименты были вдохновлены тенденцией потребления природного газа в Соединенных Штатах, согласно которой ожидается, что потребление природного газа вырастет примерно на 11% к 2040 году по сравнению с уровнем потребления природного газа в 2016 году [45]. Результаты показывают, что при фиксированном спросе стоимость биогаза возрастает по мере роста цен на углерод.Было обнаружено, что стоимость биогаза увеличивается при самом высоком спросе и самой высокой цене углерода. Например, стоимость биогаза увеличивается с 1,42 до 1,89 доллара при цене углерода 0 долларов и с 6,98 до 7,81 доллара при цене на углерод в 100 долларов. Эти результаты могут быть связаны с перевозками на большие расстояния, которые пользуются большим спросом, и размещением небольшого количества биогазовых установок.


На Рисунке 10 влияние стоимости приобретения навоза на удельную стоимость биогаза было проанализировано путем увеличения или уменьшения удельной стоимости приобретения навоза на 3% [46], а также взаимосвязи между ценой на углерод и стоимостью приобретения навоза.Результаты показывают, что стоимость биогаза сильно зависит от стоимости приобретения навоза. Без добавления цены на углерод удельная стоимость биогаза снижается на 1,8% и увеличивается на 2,5% по сравнению с базовым сценарием. Также обнаружено, что удельная стоимость биогаза линейно увеличивается с ростом цены на углерод. Результаты показывают, что общая стоимость биомассы в цепочке поставок, связанная с приобретением биомассы, будет снижена за счет улучшения технологии сбора и обработки. Кроме того, краткосрочные цены на биомассу зависят от стоимости сырья, в то время как долгосрочные цены на биоэнергетику зависят от цен на ископаемое топливо.На поставку навоза в больших объемах также влияет начальная стоимость сырья и удобрений. Таким образом, стоимость единицы приобретения навоза КРС очень чувствительна к цене на удобрения.


В этом исследовании дополнительно оценивается влияние критических параметров на конструкцию системы и ее стоимость. Влияние влажного и сухого содержания навоза анализируется с помощью двух сценариев цен на выбросы углерода путем присвоения веса каждому типу навоза. Результат анализа чувствительности содержания влажного и сухого навоза представлен в Таблице 6.Результаты показывают, что влажное и сухое содержание навоза и цена углерода оказывают значительное влияние на общие затраты цепочки поставок, углеродный кредит и стоимость биогаза. Влажный навоз AD немного дороже, чем сухой AD с точки зрения приобретения, транспортировки и производства. Коровий навоз на 85% состоит из сухого вещества, что привело к большей доступности поставок, что снижает общую стоимость цепочки поставок. Количество биогазовых установок резко изменилось, а средняя мощность установок осталась прежней.Размер биогазовой установки в 70 000 тонн остается оптимальным, когда цена на углерод увеличивается на 0 долларов до текущего уровня цены на углерод.


Округ Цена углерода Общая вместимость навоза
(т / год)
Производство биогаза (м 3 / год)

Bowman $ 0 100,000 2,300,000
$ 40 70,000 1,610,000
Stutsman $ 0 70,000 1,610,000
140,000 3,220,000
Sargent $ 0
$ 40 70,000 1,610,000
Foster $ 0 100,000 2,30017,000 40 долл. США 100 000
Stark, Morton,
McLean, Emmons, Cass, Hettinger
$ 0 70,000 1,610,000
$ 40 70,000 1,610,000



Виды навоза Влажная основа Сухая основа

Цена на углерод Углерод по 40 долларов Цена на углерод по цене 0 Цена на углерод по цене
40 долларов

Общая стоимость
(в млн долларов)
464.5 579,2 45,5 348,1
Стоимость приобретения
(млн долл. США)
7,7 7,7 1,0 0,7
Инвестиционные затраты
(млн долл. США)
385,0 385,0 35,0 52,5
Себестоимость
(млн долл. США)
70,8 70,8 9,2 1,8
Транспортные расходы
(млн долл. США)
0.9 0,8 0,3 0,3
Стоимость выбросов
(в млн долл. США)
114,9 61,0
Кредит на выбросы углерода
(в млн долл. США)
8925,8 231,8
Стоимость биогаза ($ / куб.фут) 0,88 1,07 9,02 10,58
Количество заводов 11
11
2
3
Средняя мощность
(тонн)
70 000 70 000 70 000 70 000

6.Резюме и заключение

Размещение биогазовой установки, перерабатывающей навоз, является относительно неизученной областью с точки зрения цепочки поставок возобновляемой энергии. В этом исследовании мы обращаемся к озеленению цепочки поставок биомассы для навоза путем рассмотрения углеродного эффекта в рамках SC и углеродной стратегии для принятия тактических и стратегических решений SC.

Это исследование вносит вклад в текущую литературу по нескольким направлениям. В нем предлагается математическая модель для проектирования и управления цепочкой поставок биомассы для биогаза, включая анаэробное сбраживание как источник производства возобновляемой энергии.Это исследование также способствует пополнению соответствующей совокупности знаний, рассматривая в основном биомассу отходов в модели проектирования цепочки поставок, в то время как большинство исследований сосредоточено на энергетических культурах как источнике биомассы. Таким образом, вопросы обращения с отходами решаются путем включения углеродной политики в проблему размещения биоэнергетических объектов с должным учетом как денежных, так и экологических факторов.

Для проверки предложенной модели были проведены вычислительные эксперименты на примере использования Северной Дакоты, которая является одним из крупнейших производителей навоза крупного рогатого скота в США.Экспериментальный анализ показывает, что биогазовая промышленность имеет тенденцию к значительному сокращению выбросов углерода с введением цены на выбросы углерода за счет размещения меньшего количества биогазовых установок для минимизации выбросов при транспортировке и производстве. Судя по анализу чувствительности, стоимость биогаза, размер биогазовой установки и ее местоположение очень сильно зависели от различных цен на углерод, передовых технологических показателей конверсии, типов навоза и затрат на приобретение навоза. Эта модель может помочь специалистам по цепочке поставок разработать и реализовать стратегию, основанную на будущих ожиданиях углеродной политики.Эта модель была разработана в основном для определения влияния углеродной политики на проблему размещения биогазовых установок. Что касается будущей работы, разработка специального вида транспорта, компромисс между логистическими затратами, связанными с потерей навоза и сбором навоза, и затратами на транспортировку, которые учитывают вертикальные и горизонтальные отношения в управлении цепочкой поставок, будут ключевой областью для улучшения всеобъемлющего характера модели [47] . Предлагаемая модель также может быть дополнительно улучшена путем моделирования отходов животноводства с другими товарами биомассы (древесина, промышленные отходы, сельскохозяйственные культуры и т. Д.).) или использование многоцелевой оптимизации затрат цепочки поставок и социального воздействия с более полной оценкой жизненного цикла.

Доступность данных

Данные, использованные для подтверждения результатов этого исследования, включены в статью, а также приводятся наборы данных из ранее опубликованных исследований.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в отношении публикации этой статьи.

Рынок биогазовых установок | 2021 — 26 | Доля отрасли, размер, рост

Обзор рынка

г.
Период обучения: 2019-2026 гг.
Базовый год: 2020 г.
Самый быстрорастущий рынок: Южная Америка
Крупнейший рынок: Европа
CAGR: 4.74%

Нужен отчет, отражающий, как COVID-19 повлиял на этот рынок и его рост?

Скачать бесплатно Образец

Обзор рынка

Ожидается, что установленная мощность биогазовой установки составит 4,74% в течение прогнозируемого периода 2021-2026 годов, достигнув значения 26,75 ГВт к 2026 году по сравнению с 20,15 ГВт в 2020 году. Вспышка COVID-19 незначительно повлияла на глобальную биогазовую установку. рынок в основном из-за сбоев в международной цепочке поставок и сокращения инвестиций в предстоящие проекты.С ростом уровня загрязнения многие страны мира делают акцент на сокращении выбросов углерода. Использование возобновляемых источников, таких как биогаз, может помочь уменьшить увеличивающийся углеродный след и тем самым снизить среднюю скорость повышения температуры в мире. Рынок биогазовых установок в первую очередь определяется поддерживающей государственной политикой и увеличением доли биогаза и смесей биометана. Однако рынок биогазовых установок может быть затруднен из-за растущего использования альтернативных возобновляемых источников энергии и высоких первичных инвестиций и затрат на установку.

  • Ожидается, что в течение прогнозируемого периода в малых варочных котлах будет наблюдаться значительный рост, в основном из-за низкой потребности в капитале и спроса в странах с растущей экономикой.
  • Технологические достижения и инновации в биогазовой промышленности также могут предоставить новые возможности для рынка. Dendro Liquid Energy (DLE), Home Biogas и BioBang — это несколько технологий, которые привлекли новых игроков и продвинули рынок дальше.
  • По состоянию на 2020 год Европа является крупнейшим производителем биогаза благодаря большой базе биогазовых установок, большинство из которых находится в Германии, Италии и других странах.

Объем отчета

Обзор рынка биогазовых установок включает:

Приложение
Производство электроэнергии
Биотопливо
Производство тепла
Тип биогазовой установки
Маломасштабные 22 Средние и крупные варочные котлы
География
Северная Америка
Азиатско-Тихоокеанский регион
Европа
Южная Америка
Средний -Восток и Африка

Объем отчета может быть настроены в соответствии с вашими требованиями.Кликните сюда.

Ключевые тенденции рынка

Ожидается, что малые предприятия по переработке варочных смесей станут свидетелями значительного роста
  • Малые варочные котлы — это варочные котлы мощностью менее 250 кВт, и из-за меньших инвестиций и требований к инфраструктуре их доля на мировом рынке растет. Мелкие варочные котлы играют важную роль в сельских районах развивающихся стран. Из-за недоступности современной техники варочные котлы чаще всего используются в печах для приготовления пищи и обогрева.
  • Малые варочные котлы обеспечивают более экологически чистую энергию и снижают зависимость от углеводородного топлива, такого как природный газ или сжиженный нефтяной газ. Небольшие варочные котлы также обеспечивают продовольственную безопасность экономически отсталому населению.
  • Хотя доля малых варочных котлов в 2020 году составит около 24%, ожидается, что в течение прогнозируемого периода эта доля будет постепенно увеличиваться. Мелкомасштабные варочные котлы обычно широко используются в азиатских странах, таких как Индия, Таиланд и Китай. Постепенно увеличивалась и доля в странах Европы и США.По данным Агентства по охране окружающей среды США, по состоянию на сентябрь 2020 года на животноводческих фермах в США работало более 263 проектов анаэробных реакторов.
  • Ожидается, что с инициативой правительства использование биогаза в бытовых целях в течение прогнозируемого периода увеличится. Например, правительство Индии запустило политику под названием Национальная программа управления биогазом и навозом (NBMMP), , которая предусматривает субсидии для создания биогазовых установок для бытового использования, в основном для сельских и пригородных / домашних хозяйств.В течение 2017-18 годов в рамках этой политики в Индии было создано около 49 лакхов микроперерабатывающих заводов.
  • В целом, при низких требованиях к капиталовложениям ожидается, что растущий спрос в странах с растущей экономикой и поддержка государственных инициатив будут стимулировать рост сегмента малых варочных котлов в течение прогнозируемого периода.

Чтобы понять основные тенденции, загрузите образец Отчет

Европа будет доминировать на рынке
  • Европа доминирует на рынке биогазовых установок с максимальным объемом производства биогаза.По состоянию на 2020 год регион является крупнейшим производителем биогаза с 18 943 биогазовыми установками.
  • По данным Европейской биогазовой ассоциации (EBA), ожидается, что производство биогаза в Европе к 2050 году достигнет 98 миллиардов кубических метров (млрд кубометров) биометана, что на 4800% больше текущего уровня производства.
  • Ожидается, что план по увеличению производства биогаза привлечет инвестиции в строительство объектов по производству биогаза, что, как ожидается, будет способствовать росту биогазовых установок в ближайшем будущем.
  • В ноябре 2019 года E.ON объявила, что инвестировала около 121 миллиона долларов США в строительство электростанции, работающей на биомассе, на территории бумажной фабрики в Хюрте, Германия. Ожидается, что новый завод будет введен в эксплуатацию к 2022 году.
  • Ожидается, что на рынке биогазовых установок в течение прогнозируемого периода будет наблюдаться значительный рост рынка биогазовых установок в связи с большим объемом биогазовых проектов, возросшей инвестиционной активностью и соответствием экологической политике региона.

Чтобы понять тенденции в географии, загрузите образец Отчет

Конкурентная среда

Рынок биогазовых установок фрагментирован.Некоторые из основных игроков на рынке биогазовых установок включают Engie SA, Air Liquide SA, Scandinavian Biogas, Gasum Oy, A2A SpA, AB Holding SpA, EnviTec Biogas AG и другие.

Содержание

  1. 1. ВВЕДЕНИЕ

    1. 1.1 Объем исследования

    2. 1.2 Определение рынка

    3. 1.3 Допущения исследования

  2. 2. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

    76Y

    КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ

  3. 4. ОБЗОР РЫНКА

    1. 4.1 Введение

    2. 4.2 Установленная мощность биогазовой установки и прогноз в МВт до 2026 г.

    3. 4.3 Количество биогазовых проектов

      976 по ключевым странам Подробный список основных существующих и будущих биогазовых установок

    4. 4.5 Последние тенденции и изменения

    5. 4.6 Политика и постановления правительства

    6. 4.7 Динамика рынка

      1. 4.7.1 Движущие силы

      2. 4.7.2 Ограничения

    7. 4.8 Анализ цепочки поставок

    8. 4.9 Анализ пяти сил Портера

      1. 4.9.1 Торговая сила
      2. 4.9.2 Торговая сила потребителей

      3. 4.9.3 Угроза новых участников

      4. 4.9.4 Угроза замещающих товаров и услуг

      5. 4.9.5 Интенсивность конкурентного соперничества

  4. 5. СЕГМЕНТАЦИЯ РЫНКА

    1. 5.1 Приложение

      1. 5.1.1 Производство электроэнергии

      2. 5.1.2 Производство биотоплива

      3. 3 9152
    2. 5.2 Тип биогазовой установки

      1. 5.2.1 Малые варочные котлы

      2. 5.2.2 Средние и большие варочные котлы

    3. 5.3 География

      1. 5.3.1 Северная Америка

      2. 5.3.2 Азиатско-Тихоокеанский регион

      3. 5.3.3 Европа

      4. 5.3.4 Южная Америка

      5. 5.3.5 Ближний Восток и Африка

  5. 6. КОНКУРЕНТНЫЙ ПЕЙЗАЖ

    1. 6.1 Слияния и поглощения, совместные предприятия, сотрудничество и соглашения

    2. 6.2 Стратегии, принятые ведущими игроками

      9152 615.3 Профиль компании

      1. 6.3.1 Engie SA

      2. 6.3.2 Air Liquide SA

      3. 6.3.3 Скандинавский биогаз

      4. 6.3.4 Gasum Oy

      5. 6

        5 Ameres
      6. 6.3.6 A2A SpA

      7. 6.3.7 AB Holding SpA (Gruppo AB)

      8. 6.3.8 EnviTec Biogas AG

      9. 6.3.9 BTS Biogas SRL / GmbH

      10. 6.3.10 FWE GmbH

      11. 6.3.11 Agraferm GmbH

    3. * Список неполный

  6. 7. РЫНОЧНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ И БУДУЩИЕ ТЕНДЕНЦИИ

** При наличии

Вы также можете приобрести части этого отчета. Вы хотите проверить раздел мудрый прайс-лист?
Получить разбивку цен Теперь

Часто задаваемые вопросы

Каков период изучения этого рынка?

Рынок рынка биогазовых установок изучается с 2019 по 2026 год.

Каковы темпы роста рынка биогазовых установок?

Рынок биогазовых установок растет в среднем на 4,74% в течение следующих 5 лет.

В каком регионе наблюдается самый высокий рост рынка биогазовых установок?

Южная Америка демонстрирует самый высокий среднегодовой темп роста в период с 2021 по 2026 год.

Какой регион имеет наибольшую долю на рынке биогазовых установок?

Наибольшая доля в 2020 году принадлежит Европе.

Кто основные игроки на рынке биогазовых установок?

Engie SA, Ameresco Inc., Gasum Oy, Air Liquide SA, EnviTec Biogas AG — основные компании, работающие на рынке биогазовых установок.

80% наших клиентов ищут отчеты на заказ. Как ты хотите, чтобы мы адаптировали вашу?

Пожалуйста, введите действующий адрес электронной почты!

Пожалуйста, введите правильное сообщение!

РАЗМЕСТИТЬ

Загружается …

Руководство по развитию биогазовой установки • BiogasWorld

Цель этого справочника — предоставить читателю общую дорожную карту развития проекта, чтобы помочь ему / ей в решении сложных задач планирования, проектирования, закупки, получения разрешений, строительства и эксплуатации эффективного и жизнеспособного биогазовая установка.

Обратите внимание, что это руководство будет регулярно пополняться новыми материалами о биогазе, анаэробном сбраживании и лучших практиках нашей отрасли.

Наша фирма более 12 лет занимается продажей биогазовой инженерии в различных сельскохозяйственных, агропродовольственных и муниципальных секторах управления органическими отходами. Я постоянно удивляюсь, обнаруживая, что важные проекты биогазовых установок страдают от неправильного планирования и проектирования, что приводит к неоптимальной работе и экономичности биогазовых установок.Большинство этих легко предотвратимых ошибок вызвано первоначальным неправильным представлением, отсутствием знаний и информации по вопросам проектирования биогазовых установок.

Существует множество отличных публикаций по анаэробному сбраживанию и использованию биогаза, но очень мало публикаций по биогазовой инженерии и разработке биогазовых проектов в целом.

Я помню свои ранние годы работы инженером по биогазу, когда я был увлечен этой темой и проглотил большое количество технической информации по анаэробному сбраживанию и использованию биогаза.С годами эти технические аспекты отошли на второй план, поскольку я сосредоточил свою работу на столь же сложных вопросах, как планирование проектов, финансирование, закупки, выдача разрешений, политика и эксплуатация. Именно этим предметам уделяется основное внимание в данном справочнике.

Это руководство было написано для публикации в виде постоянно развивающихся статей с гиперссылками на веб-сайте ( BiogasWorld ) или в виде отдельной электронной книги, потому что этого требует быстро развивающаяся биогазовая промышленность.

Я надеюсь, что вы получите удовольствие от чтения и найдете ценную информацию, которая поможет вам спроектировать, построить и эксплуатировать более совершенную биогазовую установку.

Эрик Камиранд, P.Eng.

Это руководство написано для читателей, узнающих себя в одном из следующих утверждений:

  • Вы эксплуатируете биогазовую установку и задаетесь вопросом, почему она работает плохо, и пытаетесь найти конкретные решения этих проблем?

Если вы указали себя в одном из этих заявлений, официально считается, что вы прокляты с бесконечным желанием получить дополнительную информацию по теме разработки и эксплуатации биогазовой установки.

Это руководство было написано для того, чтобы помочь вам извлечь максимальную пользу из вашего затруднительного положения.

2. Зачем строить биогазовые установки?

Почему бы вам не разбогатеть, превращая органические отходы в возобновляемые источники энергии и удобрения, сокращая при этом общие экологические проблемы, связанные с их удалением?

На самом деле существует три (3) причины, по которым люди строят биогазовые установки:

    • Соответствие нормативам

За пределами этой реальности существует убийственный вопрос, который часто задают: «Почему не компост ? Разве это не дешевле? »

Простой ответ: «Это зависит от обстоятельств.(Хотя и не очень полезный). На самом деле просто ответить на этот вопрос сложно. Каждый проект имеет свои собственные нормативные требования, энергетический рынок и местные экологические реалии, которые влияют на выбор между компостированием или анаэробным сбраживанием.

В целом, при меньших объемах твердых органических отходов (менее 10 000 тонн / год) дешевле выполнять компостирование на открытом воздухе. Помимо этого, необходимо провести тщательное технико-экономическое обоснование , чтобы измерить проблемы и возможности каждой технологии обработки органических отходов.

Анаэробное сбраживание и компостирование часто играют друг против друга. В действительности эти технологии дополняют друг друга и часто должны разрабатываться совместно, чтобы использовать сильные стороны каждой из них.

Нормативный

Существует три (3) основных регуляторных фактора, стимулирующих развитие биогазовых установок:

  • Политика в отношении парниковых газов (ПГ)
  • Политика в области возобновляемых источников энергии
  • Политика утилизации

Несмотря на свои системы улавливания биогаза, свалки выбрасывают в атмосферу значительное количество летучего метана, что способствует выбросам парниковых газов.Кроме того, захоронение органических веществ не соответствует типичной политике утилизации, которая гласит, что отходы должны быть сокращены, повторно использованы и переработаны (3R) до окончательного захоронения, поскольку органические отходы в этом сценарии не возвращаются на землю.

По этим причинам политика в области парниковых газов и утилизации обычно приводит к запрету захоронения органических отходов и, следовательно, к компостированию и / или анаэробному сбраживанию органических отходов.

Политика в области возобновляемых источников энергии, такая как Стандарты портфеля возобновляемых источников энергии (RPS), установленные во многих штатах и ​​странах, вынуждают энергетические компании производить определенный процент своей энергии из возобновляемых источников.Эти коммунальные предприятия постоянно ищут доступные возобновляемые источники энергии, такие как энергия биогаза.

Экономические возможности

Биогазовые установки создают экономические возможности на рынках, где затраты на электроэнергию и / или затраты на удаление отходов относительно высоки. Поскольку органическая фракция твердых бытовых отходов может составлять приблизительно 50% массы ТБО, становится экономически интересным направить органическую фракцию из обычного захоронения в сторону анаэробного сбраживания.

Переработка органических отходов на биогазовой установке может помочь снизить затраты на утилизацию отходов. Производство биогаза из органических отходов может помочь в производстве доступной возобновляемой энергии. В совокупности эти возможности стимулируют развитие биогазовых проектов.

Например, малые островные страны могут получить большую выгоду от биогазовых установок, поскольку они часто вырабатывают дорогую и грязную электроэнергию с помощью дизельного топлива (0,50 долл. США + / кВтч) и сталкиваются со значительными проблемами при утилизации своих отходов.

Безумие

Некоторые биогазовые установки строятся без уважительных причин, главным образом из-за чистого безумия и / или эгоистических побуждений. Большинство разработчиков этих проектов не замечали основных основ биогазовых проектов, которые будут обсуждаться позже в этом справочнике.

Эти плохо спланированные и реализованные проекты приводят к созданию биогазовых установок с низкой производственной и экономической эффективностью и, в целом, наносят ущерб отрасли.

3. Анаэробное сбраживание

Анаэробное сбраживание — это естественный бактериальный процесс, с помощью которого консорциум анаэробных бактерий биоразлагает органические вещества в среде без кислорода.

Для развития этих бактерий требуется благоприятная среда. Правильная температура, недостаток кислорода, правильное кормление, кислотность и перемешивание являются ключом к эффективному анаэробному пищеварению.

Процесс анаэробного сбраживания происходит в оборудовании, называемом анаэробными метантенками или, короче, метантенками. Автоклавы должны подаваться как можно постоянно, независимо от колебаний исходного сырья.

Несколько типов бактерий работают вместе, превращая легкоусвояемые летучие твердые вещества исходного сырья в биогаз.Хотя большинство сырья состоит в основном из воды, вы не можете получить биогаз с водой. Вы производите биогаз из легкоусвояемой фракции твердых веществ в исходном сырье.

Хотя лигноцеллюлозный материал, такой как древесина, содержит много летучих твердых веществ (горючих), эти твердые вещества не усваиваются в анаэробном варочном котле.

Преобразование твердых частиц в биогаз делает субстрат более жидким. Вот почему можно подавать твердое сырье в варочные котлы, не забивая их.

Биогаз состоит в основном из метана и диоксида углерода.

4. Основы биогазовой установки

Неопытные разработчики биогаза часто сосредотачивают свои усилия на технических аспектах, а не на фундаментальных принципах проекта.

Технология Выбор всегда вторичен по отношению к установлению следующих основ:

Количество и состав сырья должны быть хорошо известны и контролироваться разработчиком проекта.Без надлежащего сырья нет биогазового проекта.

На биогазовую энергию должен быть заказчик. Если его нет, вы можете просто компостировать материал.

Биогазовые установки превращают только 10% перерабатываемой массы в биогаз. Остальные 90% массы, подаваемой в варочный котел, получают в виде удобрения, называемого дигестатом. У проекта должен быть долгосрочный недорогой выход для этого дайджестата, иначе проект не увенчается успехом.

Наконец, проект должен быть рентабельным.Это означает, что инвестиции, операционные расходы и доходы должны быть предсказуемыми и сбалансированными, чтобы проект мог обеспечить его финансирование.

Если какой-либо из этих фундаментальных принципов окажется недостаточным, таблица наклонится и сделает жизнеспособность проекта трудной или невозможной. Выбор технологии является результатом этих основ.

5. Биогазовая установка Здоровье и безопасность

Как и при любой другой промышленной деятельности, на биогазовых установках случаются аварии, в результате которых люди получают травмы или умирают. Эти аварии не только причиняют вред людям, но и отбрасывают назад биогазовую промышленность в целом.Важно, чтобы здоровье и безопасность биогазовых установок стали неотъемлемой ценностью всех проектировщиков, строителей и операторов биогазовых установок, а также широкой общественности. Очевидно, что проектировщики и операторы станции должны работать рука об руку, чтобы выявлять риски для здоровья и безопасности и принимать меры по их снижению.

Биогазовые установки часто воспринимаются как опасная инфраструктура, потому что они имеют впечатляющие резервуары, содержащие биогаз. В целом население ошибочно опасается взрывов, потому что предполагается, что эти резервуары полностью заполнены сжатыми взрывоопасными газами, хотя на самом деле они заполнены в основном сточными водами, и только верхняя часть резервуара содержит биогаз с давлением, близким к атмосферному.

Риски для здоровья и безопасности, связанные с биогазовой установкой

Все следующие риски можно легко снизить, если охрана здоровья и безопасности будет отражена на всех этапах разработки биогазового проекта:

  • Пожар
  • Взрыв
  • Опасности замкнутого пространства
  • Отравление газом (h3S, Nh4)
  • Гидравлический напор
  • Утечки газа или жидкости под высоким давлением
  • Вращающееся механическое оборудование
  • Возбудители (болезни)
  • Опасности в электрической системе

Этап проектирования Здоровье и безопасность

Этап проектирования имеет решающее значение для общей безопасности биогазовой установки.Первая линия защиты исходит из различных норм и кодексов, которые призваны защищать здоровье и безопасность населения. Следуя установленным нормам, таким как CSA, NFPA, OSHA, Строительные нормы и т. Д., Проектировщик обеспечивает безопасность установки для операторов.

Правильная классификация взрывоопасных зон важна для обеспечения соответствия установленной электрической системы риску взрыва. Как правило, трубопроводы и оборудование для биогаза размещаются вне зданий, чтобы избежать использования дорогостоящего взрывозащищенного оборудования и зданий.

Следует по возможности избегать создания замкнутого пространства на этапе проектирования, чтобы обеспечить безопасную и простую в эксплуатации среду для рабочих. Кроме того, необходимо разработать надлежащую вентиляцию для обеспечения здоровья и комфорта операторов биогазовой установки.

Кроме того, операционная деятельность должна быть понята на этапе проектирования, чтобы идентифицировать различные риски, которые могут возникнуть в результате эксплуатации. Для выявления, количественной оценки и поиска стратегий снижения рисков необходимо выполнить анализ рисков, такой как «что, если» и HAZOP.

Здоровье и безопасность на этапе строительства

Как и любое другое промышленное строительство, строительство биогазовой установки требует надлежащего планирования и мер на месте для обеспечения здоровья и безопасности рабочих, строящих установку.

Для обеспечения соблюдения установленных мер по охране здоровья и безопасности часто требуется присутствие на объекте агента по охране труда и технике безопасности.

Этап ввода в эксплуатацию Здоровье и безопасность

По разным причинам ввод в эксплуатацию биогазовой установки, вероятно, является наиболее опасным этапом жизненного цикла проекта биогазовой установки.

Так как метан взрывоопасен в воздухе при концентрации от 5% до 15%, метантенки содержат взрывоопасную атмосферу в какой-то момент во время фазы запуска. Когда концентрация метана поднимается выше 15%, риск взрыва значительно снижается. Фактически, биогазовые установки с большей вероятностью загорятся, чем взорвутся.

Хотя и редко, но структурные разрушения могут происходить во время нагрузок системы, таких как заполнение резервуара или испытание трубопроводов высокого давления.

Случайные гидравлические разряды могут произойти во время предэксплуатационных испытаний насосов и клапанов, что может привести к травмам.

Важно протестировать и откалибровать оборудование для обеспечения здоровья и безопасности, чтобы убедиться, что оно готово к работе на наиболее опасной фазе проекта.

Этап эксплуатации Здоровье и безопасность

Инциденты и аварии происходят, в основном, во время эксплуатации завода, и они вызваны либо отказом оборудования, либо неправильным использованием оборудования, либо простыми человеческими ошибками.

Самые смертоносные несчастные случаи происходят из-за отравления газом (h3S и Nh4) на открытых и замкнутых пространствах.

Правильная подготовка в замкнутом пространстве и портативное обнаружение газа должны быть обязательными для всех операторов биогазовых установок.

Процедуры блокировки оборудования должны строго соблюдаться, чтобы избежать ненужных несчастных случаев. Надлежащее обучение процессам и оборудованию должно быть обязательным для всех операторов биогазовых установок.

Оборудование для обеспечения здоровья и безопасности, такое как газоанализатор, следует регулярно проверять на точность и калибровку.

Правильные гигиенические процедуры (душ, мытье рук и т. Д.) необходимо принудительно применять во избежание болезней, вызываемых патогенами.

Наконец, персонал биогазовой установки должен быть обучен базовым навыкам пожаротушения и иметь возможность практиковать СЛР.

Щелкните здесь, чтобы просмотреть общие правила безопасности Агентства по охране окружающей среды США для внутрихозяйственных систем AD Общие методы безопасности →

6. Исходное сырье

Сырье диктует использование биогазовой технологии, а не наоборот. Чтобы правильно спроектировать биогазовую установку, разработчик должен полностью понимать ее сырье.

Как сырье будет собираться и поступать на биогазовую установку? Сколько его? Когда это будет? В какой форме, жидкой или твердой? Какой тип грузовиков? Есть ли значительные различия в объемах в зависимости от сезона? Будет ли этот объем увеличиваться или уменьшаться с годами?

Требуется значительный объем работы, чтобы попытаться смоделировать изменение сырья в течение дней, месяцев и лет проекта. Без этой информации это может привести к неправильному определению размеров биогазовых установок, что приведет к неэффективной работе и неэффективным инвестициям.

Состав сырья также должен быть хорошо известен, чтобы определить наиболее подходящие технологии для обработки этого материала. Кроме того, понимание состава сырья позволит прогнозировать качество дигестата, что поможет определить выходы дигестата.

Подробный анализ состава сырья из доверенной лаборатории позволит выделить следующие свойства сырья:

  • Содержание сухого или общего твердого вещества (TS)
  • Летучие твердые вещества (VS)
  • Общий Кеджхальский азот (TKN)
  • pH
  • Щелочность
  • Загрязняющие вещества (пластмассы, стекло, металлы и т. Д.)

Испытание общего содержания твердых веществ заключается в полной сушке материала для определения массового отношения твердых частиц к воде в материале. Например, жидкий навоз молочных коров обычно содержит 10% твердых веществ и 90% воды.

Испытание летучих твердых веществ состоит из сжигания (600 ° C) твердых веществ из теста на общее содержание твердых веществ для определения массового отношения летучих твердых веществ (сожженных) к золе.

Обратите внимание, что лигноцеллюлозный материал (дерево) и пластмассы улетучиваются, но фактически не усваиваются анаэробными метантенками.

Кроме того, анаэробному пищеварению могут препятствовать различные ингибирующие соединения, такие как сера, соли, аммиак и т. Д.

По этим причинам могут проводиться дополнительные испытания сырья для определения усвояемости, долгосрочной стабильности и выхода биогаза. Лаборатории, специализирующиеся на биогазе, предложат следующие тесты:

  • Биометановый потенциал (BMP)
  • Анализ анаэробной токсичности (АТА)
  • Непрерывное пищеварение

7.Технологии производства биогаза

Технологии обработки анаэробного сбраживания делятся на два основных семейства:

  • Влажное сбраживание
  • Сухое сбраживание

В любом случае эти технологии предлагают периодические или непрерывные процессы.

Влажное сбраживание

Процесс считается влажным сбраживанием, если содержимое варочного котла перекачивается. Это означает, что материал внутри варочного котла имеет консистенцию примерно 10% сухого вещества или меньше (90% воды).

Существует множество конфигураций варочных котлов влажной воды :

  • Резервуарный реактор с полным перемешиванием или полностью перемешиваемый реактор (CSTR)
  • Пробка
  • Анаэробное иловое покрытие с восходящим потоком (UASB)
  • Реактор с фиксированной пленкой
  • Реакторы с плавающей пленкой
  • Реакторы шламового слоя
  • И многое другое.

Эти конфигурации были разработаны для оптимизации процесса для различных условий исходного сырья и рыночных применений.

Массовый баланс типичного процесса влажного сбраживания выглядит следующим образом:

Например, 100 тонн органических органических веществ, выделенных из твердых бытовых источников (SSO), поступают на биогазовую установку с использованием влажного сбраживания (полная смесь). Это сырье необходимо предварительно обработать для удаления потенциальных загрязнителей (пластмассы, металл, песок и т. Д.). Приблизительно 10 тонн будут удалены в качестве загрязнителей и, вероятно, будут захоронены.

Для перекачивания (10% TS) сырье будет разбавлено водой, которая может поступать из свежего источника или из смеси свежей и оборотной воды из сточной части биогазовой установки.Объем жидкого сырья, поступающего в метантенк, составит около 250 тонн.

В варочных котлах бактерии потребляют большую часть летучих твердых веществ в сырье и превращают их в биогаз. Из варочных котлов выйдет около 10 тонн газа. Более жидкий дигестат составит примерно 240 тонн.

На этом этапе дигестат может применяться непосредственно к земле. Обратите внимание, что 100 тонн твердого материала превратились в 240 тонн жидкости, и внесение дигестата в землю в такой форме приведет к значительным транспортным расходам.

Дигестат также может быть разделен на твердую фракцию (45 тонн) для внесения в почву (или компостирование до 35 тонн) и жидкую фракцию (195 тонн) для возврата в бытовые сточные воды или непосредственно в природу.

Может возникнуть соблазн использовать очищенные сточные воды в качестве разбавляющей воды для входящего сырья и ограничить количество воды, потребляемой и отклоняемой в процессе. Это возможно только в том случае, если очистные сооружения удаляют из воды почти все питательные вещества (соли и аммиак / аммоний).Без этого удаления в воде будет быстрое накопление питательных веществ, что замедлит и / или убьет анаэробный процесс пищеварения.

Сухое сбраживание

Процесс считается сухим сбраживанием, если содержимое варочного котла невозможно перекачивать. Это означает, что материал внутри варочного котла имеет консистенцию примерно 10% сухого вещества или более.

Существует множество конфигураций сухих варочных котлов :

  • Непрерывный вертикальный
  • Непрерывный горизонтальный
  • партия (гаражи)
  • И многое другое.

Эти конфигурации были разработаны для оптимизации процесса для различных условий исходного сырья и рыночных применений.

Массовый баланс типичного процесса сухого разложения

Например, 100 тонн твердых органических веществ, выделенных из бытовых источников (SSO), поступают на биогазовую установку с использованием сухого сбраживания (гаражный стиль). Это сырье не требует предварительной обработки для удаления потенциальных загрязнителей (пластмассы, металл, песок и т. Д.).).

В варочных котлах бактерии потребляют большую часть летучих твердых веществ в сырье и превращают их в биогаз. Из варочных котлов выйдет около 10 тонн газа. Твердый дигестат будет составлять приблизительно 90 тонн. Обратите внимание, что выходящий дигестат будет более жидким, чем входящий материал. В некоторых случаях может потребоваться добавить некоторое количество наполнителя перед разложением, чтобы исходящий материал оставался твердым.

В некоторых «сухих» варочных котлах непрерывного действия материал может выходить в виде густой жидкости.В этих случаях эта жидкость по-прежнему загрязнена (пластмассой, металлами, камнями, песками и т. Д.) И представляет собой очень сложный материал для утилизации на суше.

В нашем примере твердый дигестат нельзя наносить непосредственно на землю, потому что загрязнители еще не удалены. Чтобы удалить загрязнения, материал должен быть достаточно высушен, чтобы обеспечить просеивание без забивания сеток.

Самый эффективный способ высушить этот материал — это компостировать его более сухим материалом, например, садовыми отходами.Компост — это отдельная наука, и здесь мы не будем его обсуждать. Однако мы отметим, что для компостирования часто требуется наполнитель (25 тонн), чтобы обеспечить надлежащую структуру материала, соответствующую условиям аэробного компостирования. Наполнитель будет добавлен к тоннажу просеиваемого материала для достижения качества переработки земли.

Дигестат также может быть разделен на твердую фракцию (45 тонн) для внесения в почву и жидкую фракцию (195 тонн) для возврата в бытовые сточные воды или непосредственно обратно в природу.

Здесь также может возникнуть соблазн использовать очищенные сточные воды в качестве разбавляющей воды для входящего сырья и ограничить количество воды, потребляемой и отклоняемой в процессе. Как и при влажном сбраживании, это возможно только в том случае, если очистная установка удаляет из воды почти все питательные вещества (соли и аммиак / аммоний). Без этого удаления в воде будет быстрое накопление питательных веществ, что замедлит и / или убьет анаэробный процесс пищеварения.

Влажное и сухое разложение

Как показано в приведенных выше примерах, серебряной пули нет, и неверно, что сухое сбраживание решает все проблемы со сточными водами, поскольку предприятия по производству компоста имеют собственные проблемы с очисткой фильтрата.

В приведенном выше примере использование процесса влажного сбраживания привело к преобразованию 100 тонн SSO в 45 тонн твердого дигестата и примерно 100 тонн сточных вод (некоторые из них были переработаны). Результатом процесса сухого сбраживания является переработка 80 тонн компоста на землю, обрабатываемая на предприятии по компостированию, равном по размеру биогазовой установке.

В общем, можно удалить аммиак из сточных вод, влажное сбраживание является предпочтительным, а если компостирование возможно, используется сухое сбраживание.

8. Энергия биогаза

Биогаз — это универсальная возобновляемая энергия, которую можно использовать для прямого нагрева, электричества и для замещения природного газа в тепловых или автомобильных приложениях.

Биогаз производится биологическим путем из возобновляемой биомассы. Следовательно, он углеродно-нейтральный. Заменяя ископаемое топливо энергией биогаза, биогазовые проекты достигают сокращения выбросов парниковых газов (ПГ), что является краеугольным камнем всемирных стратегий смягчения последствий изменения климата.

Биогаз из правильно функционирующей анаэробной системы сбраживания обычно состоит из:

  • Метан (55-65%)
  • Двуокись углерода (35-45%)
  • h3S (100-10000 частей на миллион)
  • Водяной пар (насыщенный при температуре биогаза)
  • Аммиак (следы)

Как и биогаз, природный газ состоит в основном из метана. Биогаз похож на влажный природный газ, разбавленный углекислым газом и другими агрессивными газами. Биогаз со свалок будет содержать меньше метана, потому что воздух (азот и кислород) вдыхается в систему сбора биогаза.

Утилизация биогаза

Для каждого применения биогаза требуется специальное оборудование для кондиционирования и преобразования биогаза.

Возобновляемый природный газ (ГСЧ) или биометан

Существует несколько технологий , которые позволяют очищать или превращать биогаз в возобновляемый природный газ качества, пригодного для закачки в газовую сеть.

Этими технологиями являются:

  • Водяная стирка
  • Мембраны
  • Адсорбция или PSA
  • Абсорбция или разбавление органическим растворителем
  • Другое

Эти технологии позволяют удалять диоксид углерода (CO2) и другие примеси (h3O, N2, h3S, силоксаны и т. Д.)), так что биометан становится взаимозаменяемым с обычным природным газом и может безопасно закачиваться в газопроводы. Как правило, эти технологии улавливают примерно 90 +% метана в биогазе (потери на 10% меньше) и повышают качество биометана или возобновляемого природного газа до 97 +% Ch5.

Нажмите здесь, чтобы узнать больше о возобновляемом природном газе →

Комбинированное производство тепла и электроэнергии (ТЭЦ)

В этом случае биогаз очищается для удаления в основном h3S, силоксанов и водяного пара перед подачей в двигатель внутреннего сгорания (ДВС) или микротурбину.Двигатель или турбина вращает электрический генератор, вырабатывающий электричество, которое вводится в электрическую сеть через набор электрических защит и трансформаторов.

В процессе двигатель выделяет много тепла. К двигателю добавляются блоки рекуперации тепла для рекуперации тепла выхлопных газов и тепла охлаждения двигателя для выработки горячей воды или пара низкого давления.

Как правило, биогазовая ТЭЦ преобразует 40% энергии биогаза в электричество и 50% в горячую воду.

ТЭЦ имеет типичный коэффициент мощности 95%, что означает, что они стабильно производят электроэнергию в течение года (более 8300 часов в год), что делает их надежным активом по производству энергии.

Прямая термическая обработка (котел или печь)

В этом случае биогаз можно очищать или не очищать (в зависимости от h3S или силоксанов) и подавать в бойлер для производства горячей воды или пара для промышленного применения. КПД котла может достигать 95%, поэтому почти вся энергия биогаза преобразуется в полезную энергию (горячая вода, пар или горячий воздух).

Однако оборудование, работающее на природном газе, необходимо переоборудовать для эффективного сжигания биогаза, поскольку биогаз имеет меньше энергии, поскольку он содержит 40% CO2, который не является топливом.

Обратите внимание, что котел, подключенный к биогазовой установке, будет вырабатывать тепло круглосуточно и без выходных, и ему потребуется тепловой клиент с аналогичными потребностями в энергетическом профиле, в противном случае энергия будет потрачена впустую.

Заявки на автомобили, работающие на природном газе (NGV)

Транспортные средства, работающие на природном газе, существуют во всех размерах и формах, например, легковые автомобили, внедорожники, пикапы, минивэны, автобусы, а также легкие, средние и тяжелые грузовики.В настоящее время газомоторные автомобили не слишком популярны в Америке, но они довольно распространены в Европе и Азии. Некоторые производители автомобилей предлагают модели, работающие на природном газе.

Транспортные средства, работающие на природном газе — это автомобили с двигателями внутреннего сгорания (дизельными или бензиновыми), работающие на природном газе, который хранится либо в баллонах высокого давления в газообразной форме (CNG: сжатый природный газ), либо в криогенных резервуарах в жидкой форме (LNG). : сжиженный природный газ).

Существует два (2) типа двигателей, работающих на природном газе: дизельные или газовые.

Дизельные двигатели модифицированы для замены большей части потребляемого топлива природным газом. В таком модифицированном дизельном двигателе дизельное топливо необходимо для воспламенения природного газа, поскольку оно не воспламеняется автоматически под давлением, как дизельное топливо.

Газовые двигатели — это, по сути, бензиновые двигатели, модифицированные для сжигания природного газа. Природный газ (как и бензин) впрыскивается в надлежащем соотношении воздух-топливо, чтобы обеспечить правильную взрывоопасную смесь для использования в поршне.

Обычно двигатели, работающие на природном газе (дизельные или газовые), имеют меньшую топливную экономичность (15%), чем их бензиновые или дизельные эквиваленты.

Существуют также двухтопливные системы, которые позволяют пользователю работать на любом топливе или на обоих одновременно. В случае с дизельными двигателями можно было работать на дизельном топливе только на смеси природного газа и дизельного топлива в разной пропорции в зависимости от нагрузки. В случае газового двигателя обычно двигатель может работать как на бензине, так и на природном газе.

Эти двухтопливные системы обычно используются для расширения диапазона транспортных средств и обеспечения гибкости, позволяя использовать транспортное средство в регионах, где нет станций, работающих на природном газе.

В Канаде разрешено перевозить более тяжелые грузы, поэтому большая часть тяжелых перевозок выполняется с 15-литровыми дизельными двигателями (обычно 500 л.с.). В настоящее время не существует 15-литровых тяжелых грузовиков, работающих на природном газе. Большинство большегрузных грузовиков, работающих на природном газе, вращаются вокруг 12-литрового газового двигателя Cummins (400 л.с.).

Биогаз или природный газ в качестве топлива

Биогаз нельзя использовать непосредственно в транспортных средствах, работающих на сжатом природном газе. Из-за своих агрессивных компонентов биогаз может поставить под угрозу безопасность баллонов высокого давления.Точно так же биогаз нельзя сжижать без удаления содержащихся в нем h3S, CO2 и h3O, в противном случае он вызовет коррозию или образование льда (влажный и сухой лед) в процессе сжижения.

Однако, если биогаз преобразован в возобновляемый природный газ (RNG) или биометан, как описано выше, его впоследствии можно будет использовать взаимозаменяемо с природным газом для заправки транспортных средств, работающих на природном газе.

Обычно биогазовая установка закачивает свой биометан или ГСЧ в сеть, а станция газомоторного топлива будет построена где-то вдоль сети.В этом сценарии сеть действует как буфер, потому что циклы заполнения вряд ли будут соответствовать стабильному производству биогазовой установки.

Автомобили, работающие на природном газе, обеспечивают сокращение выбросов парниковых газов на 25% по сравнению с дизельным двигателем.

Используя ГСЧ или биометан, мы можем сократить выбросы парниковых газов на транспорте более чем на 90%.

КПГ и СПГ

Сжиженный природный газ (СПГ) — это природный газ, который был охлажден до -160 ° C, после чего он меняет фазы на сжиженные и использует в 600 раз меньший объем.

СПГ обеспечивает более высокую удельную энергию при 22 МДж на литр, чем сжатый природный газ (КПГ) при 9 МДж на литр при 3600 фунт / кв. По этой причине СПГ часто используется в приложениях, требующих более длительного рабочего диапазона, например в тяжелых грузовиках. Для сравнения: удельная энергия дизельного топлива составляет 36 МДж / литр.

CNG используется для всех видов транспорта, но обеспечивает меньший диапазон работы.

Все двигатели, работающие на природном газе, используют природный газ в газообразной форме при относительно низком давлении.

В случае СПГ давление понижается с помощью регулятора давления. Сброс давления в газе приведет к его значительному охлаждению, поэтому крайне важно, чтобы природный газ был очень сухим перед сжатием, чтобы избежать обледенения во время декомпрессии в топливной системе транспортного средства.

В случае СПГ сжиженный природный газ, хранящийся в криогенном резервуаре (по сути, термосе), закачивается в испаритель, который нагревает сжиженный природный газ выше его точки кипения (-160 ° C), где он превращается в газ и будет подаваться. к двигателю.Когда автомобиль не используется, сжиженный природный газ начнет выкипать, когда температура в баке поднимется выше -160 ° C. Выкипание представляет собой газообразный природный газ, который создает давление в криогенном резервуаре (около 100 фунтов на кв. Дюйм). Клапан сброса давления открывается и выпускает избыточный газ в атмосферу. Таким образом, автомобили, работающие на СПГ, не могут храниться внутри. Кроме того, автомобили, работающие на СПГ, не должны стоять на месте в течение длительного периода времени, в противном случае они выбрасывают свое топливо в атмосферу и выделяют парниковые газы.Транспортные средства, работающие на КПГ, не имеют проблемы с вентиляцией / потерями топлива.

Обе технологии, КПГ и СПГ, имеют свои плюсы и минусы, и выбор действительно зависит от области применения.

Тем не менее, технология СПГ применяется с большей готовностью, чем СПГ, из-за ее простоты и доступности топлива (производство СПГ сложное и далеко друг от друга).

Газовые станции

Существует три (3) типа газомоторных заправочных станций: СПГ, СПГ с временным наполнением и СПГ с быстрым наполнением.

станции СПГ состоят из криогенных резервуаров, насосов, колонок и систем охлаждения. СПГ доставляется с завода на станцию ​​цистернами и перекачивается в криогенный резервуар станции. Криогенный бак охлаждают с помощью различных технологий (например, жидкого азота), чтобы избежать выкипания топлива. Автозаправщики подъезжают к ТРК, подсоединяют шланг к криогенному резервуару на автомобилях и начинают подкачку. Вытесненный газообразный природный газ, заполняющий резервуар, улавливается той же форсункой и направляется в резервуар станции, чтобы исключить выброс природного газа в атмосферу.

АГНКС — это станции, которые заправляют автомобили в течение длительного периода времени (например, за ночь). Эти станции состоят из осушителя газа, мощного компрессора и нескольких раздаточных шлангов, к которым подключены транспортные средства для наполнения в течение длительного периода времени (10 часов), что позволяет охлаждать баллоны с течением времени, а также действительно полная заливка.

АГНКС — это станции, которые позволяют быстро заправлять автомобиль, эквивалентный их дизельным или бензиновым аналогам.Эти станции состоят из осушителя газа, компрессора большой мощности, буферных баллонов высокого давления (4500 фунтов на кв. Дюйм), распределительных клапанов и колонок, аналогичных бензиновым или дизельным. Автомобили подъезжают к диспенсеру, подсоединяют шланг высокого давления к цилиндрам автомобиля и начинают заправку. Первоначально давление из буферных цилиндров высокого давления запустит наполнение без компрессора, и когда давление между станцией и транспортным средством уравновесится, компрессор включится для завершения наполнения.

По мере того, как вы быстро наполняете баллон, давление и температура повышаются. Когда будет достигнуто максимальное давление (т. Е. 4000 фунтов на кв. Дюйм), компрессор остановится. Но если баллон остынет, он потеряет давление и может опуститься до 3600 фунтов на кв. Дюйм (на 10% меньше номинальной емкости).

NGV Economics Автомобили

, работающие на газомоторном топливе, стоят дороже, чем их аналог на дизельном и бензиновом топливе.

В любой технологии, КПГ или СПГ, большая часть дополнительных затрат приходится на бортовые резервуары для хранения (баллоны высокого давления или криогенные резервуары).

Природный газ в сети в изобилии и дешев (5-8 долларов за ГДж). Дизель сильно колеблется, но в целом значительно дороже (25-35 долларов за ГДж).

Сжатие или сжижение природного газа, чтобы сделать его пригодным для использования на газомоторном топливе, будет стоить дополнительно 5-10 долларов за ГДж. Таким образом, готовый к потреблению природный газ будет стоить примерно 12-20 долларов за ГДж после вычета прибыли оператора станции. Верхний предел этого диапазона будет представлять стоимость СПГ, а нижний предел — станцию ​​временной заправки СПГ большого объема.

Таким образом, оказывается, что эксплуатация газомоторного двигателя должна стоить на 50% меньше, чем дизельный или бензиновый эквивалент.

На самом деле, дополнительная стоимость автомобиля, модификации гаража, чтобы сделать его пригодным для технического обслуживания автомобилей, работающих на природном газе (проблемы взрыва), неполные заправки, меньшая эффективность двигателя, работающего на природном газе, — все это снижает эту экономию примерно до 25-30%.

Так почему же на дорогах больше нет газомоторного топлива?

Есть несколько факторов, замедляющих развертывание газомоторных автомобилей, например:

  • Недостаток знаний
  • Устойчивость к изменениям
  • Тревога заправки (дальность)
  • Отсутствие АЗС
  • Ограниченное предложение автомобилей OEM
  • Ценники на газомоторы
  • Колебание цены на дизельное топливо
  • и т. Д.

Существует проблема с курицей и яйцом (станции против транспортных средств), которую правительство, заинтересованное в развитии производства / распределения биогаза и / или природного газа и сокращении выбросов парниковых газов, должно решить, предоставив стимулы для строительства большего количества станций и покупки большего количества транспортных средств, пока отрасль не соберет критическая масса.

Нажмите здесь, чтобы воспользоваться нашим калькулятором экономии парка КПГ →

Производство биогаза в сравнении с потреблением

В процессе стабильного анаэробного сбраживания биогаз будет постоянно производиться 24 часа в сутки, 365 дней в году без перебоев.

Потребители энергии биогаза должны иметь схожий профиль потребления или должны обеспечивать буферную емкость для поглощения разницы между производством и потреблением.

Хранилище биогаза

Биогаз обычно хранится при давлении, близком к атмосферному. Поскольку биогаз в сыром виде влажный и вызывает коррозию, его нельзя хранить в сосудах под давлением, поскольку он вызовет коррозию, что приведет к проблемам с безопасностью.

Хранение под давлением возможно только в том случае, если биогаз был модернизирован в соответствии со спецификациями трубопровода возобновляемого природного газа.

Хранение при атмосферном давлении занимает значительный объем.

9. Управление дигестатом

Как показано в разделе о влажном и сухом сбраживании, существует пять (5) типов дигестата:

  • Чистый жидкий дигестат
  • Чистый твердый дигестат
  • Загрязненный жидкий дигестат
  • Загрязненный твердый дигестат
  • Загрязненный полутвердый дигестат

Только чистые жидкие или твердые дигестаты можно наносить непосредственно на землю без дополнительной обработки.Эти дигестаты часто образуются из навоза, пищевых отходов или предварительно обработанных метантенков SSO, где практически нет загрязняющих веществ в перевариваемом сырье.

В большинстве случаев жидкий дигестат разделяют на твердую и жидкую фракции с использованием технологий разделения жидкость / твердое вещество.

Твердая фракция

Как упоминалось ранее, чистый твердый дигестат можно вносить непосредственно в почву.

Загрязненные твердые частицы, поступающие из сухого варочного котла или оборудования для разделения жидкости и твердого вещества, необходимо будет компостировать для достижения надлежащей осушки для просеивания загрязняющих веществ перед внесением в почву.

Жидкая фракция

Также упоминалось ранее, чистый жидкий дигестат можно наносить непосредственно на землю.

Загрязненные жидкости, поступающие из варочного котла или оборудования для разделения жидкость / твердое вещество, потребуют надлежащей очистки сточных вод, такой как осаждение взвешенных твердых частиц, уменьшение ХПК, БПК и соединений аммиака.

10. Компоненты биогазовой установки

Участок

При выборе площадки необходимо изучить несколько аспектов:

  • Преобладающий ветер / рассеивание воздуха
  • Подъезд к дороге
  • Близость к электросетям
  • Геотехнический
  • Загрязнение
  • Близость соседей

Строительные работы

Биогазовая установка будет оборудована дорогами, накипью, канализацией, озеленением и т. Д.

Здания

Биогазовые установки будут иметь одно или несколько зданий, в которых будет находиться процесс, а также все человеческие ресурсы, которые будут его обслуживать. Этому зданию могут потребоваться особые архитектурные характеристики с точки зрения эстетики, комфорта и эффективности.

Приемная

Это зона биогазовой установки, куда поступает сырье. Он может быть рассчитан на прием нескольких грузовиков разных размеров. Обычно прием материала происходит в помещении, и именно здесь возникает большая часть проблем с запахом.Открытие и закрытие дверей для грузовиков обычно является основным источником запаха для биогазовой установки.

Кондиционирование сырья

В зависимости от используемой технологии здесь полученный материал подготавливается для подачи в варочные котлы. Его можно обеззаразить с помощью таких технологий, как:

  • гидроразбиватели
  • Молотковые сепараторы
  • Прессы

Анаэробное сбраживание

Центральное оборудование биогазовой установки, варочный котел — это место, где сырье подвергается биологическому разложению анаэробными бактериями с образованием биогаза и дигестата.

Обработка дигестатом

Разделение: Жидкий дигестат можно отжимать для отделения жидкой фракции от твердых веществ.

Компостирование: Биогазовая установка может быть оборудована компостирующей установкой для стабилизации или сушки и обеззараживания твердой фракции его дигестата.

Очистка сточных вод: Жидкую фракцию дигестата часто необходимо очищать перед сбросом в природу или в сточные воды.

Устранение запаха

Запахи, возникающие внутри здания, необходимо контролировать (с помощью надлежащей вентиляции) и устранять до выброса в атмосферу.

Обработка биогаза

В следующий список входит все оборудование, необходимое для работы с биогазом:

  • Трубы
  • Расходомеры
  • Конденсатосборник
  • Хранилище
  • Вспышка

Очистка биогаза

Оборудование, необходимое для очистки биогаза в соответствии со спецификациями для предполагаемого применения.

Утилизация биогаза

Оборудование, позволяющее использовать биогаз или биометан (ГСЧ) следующим образом:

  • Котел
  • ТЭЦ
  • Устройство для обогащения биогаза
  • Компрессор

11.Экономика биогазового проекта

Экономика биогазовых установок сложна и варьируется в зависимости от условий местного рынка.

Выручка

Биогазовые установки могут приносить несколько доходов, например:

  • Плата за лечение : Деньги, которые вы получаете (или откладываете) за прием и обработку сырья. В Северной Америке это составляет большую часть дохода проекта (60-80%).
  • Продажа энергии : Деньги, которые вы получаете за продажу энергии биогаза (20-40% дохода).Только на рынках с высокими льготными тарифами продажи энергии будут составлять большую часть доходов проекта.
  • Продажа дигестата / компоста : Деньги, которые вы получаете (или откладываете) за продажу дигестата или компоста. Обычно за утилизацию дигестата или компоста приходится платить.
  • Углеродные кредиты : Биогазовые установки генерируют углеродные кредиты, которые можно продать. Однако объемы небольшие, и сборы за валидацию и сертификацию часто составляют львиную долю этого дохода.

Финансирование

Биогазовые установки финансируются за счет собственного капитала, заемных средств, субсидий и налоговых кредитов. Муниципалитеты будут финансировать свой проект за счет субсидий и заемных средств. Частные проекты потребуют значительного капитала (25%) и энергетических контрактов от солидных клиентов для обеспечения их долга.

Операционные расходы

Операционные расходы (OPEX) обычно состоят из:

  • Заработная плата
  • Плата за обслуживание долга
  • Плата за удаление отходов (загрязняющие вещества, дигестат)
  • Энергия (потребленная)
  • Техническое обслуживание оборудования
  • Расходные материалы
  • Налоги
  • Страхование

Капитальные затраты

Капитальные затраты (CAPEX) сильно различаются в зависимости от проекта.

Муниципальные проекты самые сложные и дорогие. Обычно в Северной Америке они стоят от 800 до 1500 долларов за тонну годовой мощности очистки.

Сельскохозяйственные проекты самые простые и наименее дорогие. Как правило, в Северной Америке они стоят от 4500 до 8000 долларов за установленную электрическую мощность.

12. Разработка биогазового проекта

Существует несколько критических шагов в реализации успешного биогазового проекта, хотя разработчики проектов, как правило, сосредотачивают свои усилия на определении лучшей технологии анаэробного сбраживания для своего проекта вместо того, чтобы твердо понять основы своего проекта прежде всего.

Биогазовые установки — это большие дорогие и привередливые биологические системы, требующие тщательного планирования. Фактически, большинство отказов биогазовых установок происходит из-за плохого планирования и / или недостаточного внимания к основам проекта, таким как сырье, использование энергии, управление дигестатом и финансирование.

Исследования и предварительная инженерия

Требуется много работы по созданию основ проекта (исследования).

Установление ожидаемых методов сбора сырья (грузовики, бункеры, маршруты и т. Д.), количество, качество и общая логистика (контракты на сбор, станции передачи, часы приема и т. д.) часто требуют значительных исследований и планирования. Нельзя недооценивать усилия, необходимые для понимания того, сколько, когда и в каком состоянии органические отходы попадут на биогазовую установку.

Поиск подходящего места для биогазовой установки также требует значительных усилий. Участок должен соответствовать надлежащему зонированию и экологическим нормам (близость к домам, рекам, колодцам и т. Д.). К участку также должен быть легко добраться по дороге, чтобы сырье могло поступать, а дигестат выходил, не создавая слишком больших неудобств для окружающих. Наконец, объект должен быть рядом с энергосистемой (газовой или электрической), чтобы энергия биогаза могла эффективно экспортироваться.

Обращение с дигестатом должно быть тщательно изучено, поскольку его утилизация часто является самой большой стоимостью эксплуатации биогазовой установки. Все возможные способы утилизации, преобразования или обработки должны быть приняты во внимание, чтобы гарантировать, что окончательная стратегия управления дигестатом является наиболее эффективной.В противном случае экономика биогазовой установки будет менее чем оптимальной.

После того, как основные принципы установлены, будет составлена ​​концепция и оценена стоимость проекта.

Помимо этой первоначальной инженерной концепции, часто требуются дальнейшие исследования и анализ, а именно:

  • Загрязнение территории (почва, здания и т. Д.)
  • Анализ рисков
  • Анализ стоимости
  • Действующие нормы, правила и положения
  • Оценка временной шкалы

Правильный предварительный инжиниринг важен для разработки жизнеспособного экономического обоснования, которое оправдает значительное финансирование, необходимое для реализации биогазового проекта.

Дизайн

Детальное проектирование биогазового проекта состоит из нескольких дисциплин, работающих в тесном сотрудничестве, таких как:

Управление проектами

Для обеспечения тесного взаимодействия всех инженерных дисциплин для эффективного создания оптимального дизайна.

Разработка процессов

Для определения процессов, необходимых для кондиционирования сырья, анаэробного сбраживания, обработки газа, обработки дигестатом, управления запахом и т. Д.

Машиностроение

Для всех аспектов работы с материалами: прием и транспортировка твердых отходов, перекачка жидкостей, сжатие газа и т. Д.

Электротехника

Для решения всех аспектов электроснабжения и автоматизации (датчики, ПЛК и исполнительные механизмы).

Гражданское строительство

Для выполнения земляных работ, засыпки и коммунальных услуг (дренаж, канализация, водоснабжение и т. Д.).

Строительное проектирование

Для обеспечения безопасности и прочности фундамента, способного выдержать конструктивную нагрузку здания, на которое опирается технологическое оборудование.

Строительное машиностроение

Для всех аспектов вентиляции, противопожарной защиты, освещения, электричества и водопровода.

Архитектура

Для обработки всех технических и визуальных аспектов участка и зданий.

Выполнено детальное проектирование, чтобы создать чертежи и установить спецификации для всех компонентов биогазовой установки. Очевидно, что конструкция должна соответствовать местным нормам и правилам.

Получение разрешений и заключение контрактов на энергию

После того, как чертежи и спецификации будут завершены, проект должен получить все необходимые разрешения на строительство. В зависимости от юрисдикции обычно требуется несколько разных разрешений от местных муниципалитетов и природоохранных агентств.

Параллельно с местным поставщиком энергии следует заключить энергетический контракт. Эти контракты могут быть технически и юридически сложными и потребовать надлежащей технической и юридической поддержки.

Не стоит недооценивать время, необходимое для выдачи разрешений и / или заключения энергетического контракта с поставщиками энергии.

Финансирование

Финансирование будет происходить только в том случае, если проект будет разрешен и если есть серьезный заказчик для энергии биогаза.

Финансисты потребуют справедливости и гарантий. Будет проведена комплексная проверка дизайна, клиентов, менеджмента, анализа рисков и т. Д.

Только после удовлетворения всех этих ответов будет подтверждено финансирование проекта.

Закупки

Покупка продуктов и услуг для реализации дизайна. Обычно закупка завода разбивается на несколько контрактов, например:

  • Дезактивация участка
  • Общестроительные работы
  • Фундамент / бетонные работы
  • Лаборатории контроля качества (материалы)
  • Строительная конструкция
  • Строительная оболочка
  • Строительная техника
  • Электрооборудование
  • Автоматика
  • Технологическое оборудование (варочные котлы, газоочистители, гидроразбиватели, конвейеры и т. Д.))
  • Механический монтаж
  • Управление строительством
  • Технический надзор

Государственные учреждения, такие как муниципалитет, часто направляют запрос предложений (RFP) на проектирование-строительство (DB) или проектирование-строительство-эксплуатация (DBO), чтобы все эти контракты на закупки выполнялись выбранным подрядчиком . Муниципальные закупки часто бывают обременительными и медленными, поэтому следует ожидать значительных потенциальных задержек в реализации биогазового проекта.

Строительство

После получения всех разрешений и получения финансирования можно начинать закупки и строительство.

Надлежащее управление строительством под надзором генерального подрядчика необходимо для обеспечения своевременного проведения закупок и выполнения различных контрактов во избежание конфликтов при строительстве и ненужных задержек.

Технический надзор необходим для того, чтобы конструкции соответствовали проекту.

Строительные площадки должны управляться должным образом, чтобы гарантировать безопасность и безопасность персонала. На площадке должны быть предусмотрены временные службы (электричество, канализация, жилые помещения и т. Д.), А также прием (складирование) и хранение материалов и оборудования.

Ввод в эксплуатацию

По завершении различных фаз биогазового проекта необходимо провести предэксплуатационные проверки, чтобы убедиться, что все оборудование было правильно установлено. В этот момент может быть предоставлена ​​частичная приемка биогазовой установки, чтобы различные подрядчики могли получить оплату.

После проверки можно начинать процесс анаэробного сбраживания. Должна быть надлежащая координация со сборщиками сырья, чтобы гарантировать, что они могут в достаточной степени и эффективно снабжать процесс сырьем.

После достижения производительности биогазовой установки может быть предоставлена ​​окончательная приемка для оплаты баланса поставщиков и официального начала эксплуатации биогазовой установки.

Эксплуатация

Повседневная эксплуатация биогазовой установки включает следующие задачи:

Прием материалов

Операторы будут координировать логистику прибытия сырья, проводить визуальный осмотр полученного материала и полученных бревен.

Кондиционирование материала

Операторы передают материал от приемного устройства к оборудованию кондиционирования.

Контроль процесса анаэробного сбраживания

Операторы будут управлять и контролировать различные аспекты процесса анаэробного сбраживания, такие как температура, OLR, FOS / TAC, pH и т. Д.

Работа системы очистки дигестата

Операторы будут следить за процессами обезвоживания, сушки и очистки воды.

Операция по очистке сточных вод

Операторы следят за тем, чтобы процесс очистки воды работал.

Удаление загрязняющих веществ

Операторы будут управлять логистикой и удалением всех загрязняющих веществ, образующихся в процессе.

Операция процесса компостирования (если есть)

Операторы будут управлять и контролировать различные аспекты процесса компостирования.

Удаление дигестата / компоста

Операторы будут управлять утилизацией дигестата / компоста.

Техническое обслуживание

Биогазовые установки оснащены множеством оборудования, которое необходимо обслуживать, чтобы оно оставалось оптимально работоспособным на протяжении всего запланированного жизненного цикла.

Также операторы должны устанавливать и проводить профилактическое обслуживание оборудования.

Незапланированное обслуживание и ремонт также ожидаются и требуются ежедневно.

Оптимизация

Оптимизация биогазовой установки может быть достигнута путем выполнения модификаций для улучшения процессов или производительности.

Послесловие

В настоящее время онлайн-документы находятся в стадии разработки, и их можно редактировать одним нажатием кнопки. В этом новом мире концепция послесловия как-то устарела. Тем не менее, я хотел бы сказать, что написание первой версии этого справочника доставило мне большое удовлетворение, и я надеюсь, что у меня возникнет то же чувство, пытаясь со временем прогрессировать, чтобы оно стало справочным материалом, используемым всеми на пути к созданию производительной биогазовой установки.


ОПЕРАТОР БИОГАЗОВОЙ УСТАНОВКИ | Анаэргия

Описание компании:

Anaergia — мировой лидер в производстве чистой энергии, удобрений и оборотной воды практически из любого потока отходов, предлагая широчайший спектр решений по максимальному восстановлению ресурсов для муниципального, промышленного, коммерческого и сельскохозяйственного рынков. Интегрированные решения Anaergia создают ценность для ее клиентов в виде возобновляемых источников энергии, качественных удобрений и чистой воды, при этом значительно снижая затраты на удаление отходов.Anaergia поставляет интегрированные решения по всему миру через открытые офисы в Северной Америке, Европе, Африке и Азии, а ее передовые технологии используются более чем на тысячах предприятий по восстановлению ресурсов по всему миру, сокращая выбросы парниковых газов и создавая новые источники дохода для своих клиентов.

Описание объекта

Биоэнергетический комплекс в Риальто, Калифорния, Анаэргия, станет крупнейшим предприятием по удалению органических отходов в Северной Америке. Объект преобразует потоки органических отходов в возобновляемую электроэнергию, возобновляемый природный газ и удобрения, которые в противном случае были бы предназначены для захоронения на свалках.На предприятии будет использоваться запатентованная Anaergia система очистки органических веществ, анаэробного сбраживания, сушки дигестата, пиролиза и кондиционирования биогаза для подачи возобновляемого природного газа в трубопровод и производства качественных удобрений. Для выработки электроэнергии на объекте используются четыре комбинированных теплоэнергетических двигателя. Проект Риальто сокращает выбросы парниковых газов на 220 200 метрических тонн в год. В настоящее время объект находится в стадии строительства, ввод в эксплуатацию и запуск запланированы на 2020 год.

Описание работы:

Эта роль подчиняется менеджеру по эксплуатации завода в Риальто. Оператор завода несет ответственность за безопасную и эффективную работу завода. Идеальный кандидат должен обладать опытом работы с технологическим оборудованием, разбираться в оборудовании, анализаторах, насосах, компрессорах, конвейерах и механических винтах. Кроме того, идеальный кандидат должен обладать опытом анаэробного пищеварения и очистки воды.

Кандидаты с опытом работы в аналогичной отрасли, знакомые с теорией или сложностью операций такого типа.Это может быть опыт работы в химической, нефтегазовой, коммунальной или энергетической промышленности.

Идеальный кандидат должен обладать следующими компетенциями:

ТЕХНИЧЕСКИЕ НАВЫКИ

Иметь способность читать, писать и понимать процедуры, инструкции, отчеты о сменах, диаграммы, такие как PFD и P + ID, а также руководства O + M для оборудования. Механические навыки с возможностью производить мелкий ремонт оборудования. Понимает и использует принципы процесса, теплопередачу, принципы сгорания, сжатие, компьютеры (SCADA, PLC, мониторинг, исторические данные), управляет насосами, компрессорами, клапанами, теплообменниками и подобным оборудованием.Возможность проводить лабораторный анализ, интерпретировать любые необходимые корректирующие действия и документировать результаты.

КОММУНИКАЦИОННЫЕ НАВЫКИ

Эффективно общайтесь с менеджерами, инженерами, рабочими и подрядным персоналом. Возможность общаться с городскими, государственными и федеральными агентствами, которые могут инспектировать завод; составлять четкие и краткие письменные документы и записи; вести точные компьютерные журналы.

БЕЗОПАСНОСТЬ И ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА

Anaergia поддерживает Политику безопасности, которая способствует философии DO IT SAFE.Anaergia строго соблюдает требования разрешений на производство растений, уделяя особое внимание защите окружающей среды. Эта должность требует умения соблюдать правила техники безопасности, правила и процедуры работы с технологическим оборудованием. Способность заботиться о других и общаться с ними, когда вы наблюдаете небезопасное поведение. Способность применять проактивный подход к созданию безопасной рабочей среды с философией «Нулевые травмы достижимы». Выявлять, сообщать и исправлять небезопасные условия труда и / или оборудование эффективно и своевременно.Быстро реагировать на аварийные ситуации на оборудовании и возможность изучить процедуры отключения оборудования и блокировки тегов. Возможность работы на высоте и в небольших замкнутых пространствах. Возможность носить защитное снаряжение персонала, такое как, помимо прочего, каска, защитные очки, защитные очки, средства защиты слуха, защитная обувь / ботинки, респираторы, дыхательные аппараты, респираторы, пылезащитные маски, химические костюмы или защитные костюмы.

АНАЛИТИЧЕСКИЕ НАВЫКИ

Способность применять рассуждения и суждения при диагностике механических неисправностей и проблемах процесса устранения неисправностей.Выбирайте лучшие методы ремонта оборудования. Точно понимать записанные показания и результаты тестов и определять действия, которые необходимо предпринять в исключительных случаях. Определите важные детали работы оборудования. Выявление областей для улучшения и поиск творческих решений; действовать как эффективное средство устранения неполадок.

МИНИМАЛЬНАЯ КВАЛИФИКАЦИЯ

Базовые знания о:

  • Разрешения, правила и процедуры в области безопасности и охраны окружающей среды
  • Эксплуатация и теория насосов и компрессоров
  • Теория двигателя внутреннего сгорания
  • Электрогенераторы, оборудование для распределения и передачи электроэнергии
  • Теория приборов и передатчиков
  • Системы SCADA и ПЛК
  • Системы мониторинга выбросов (CEM)
  • Создание рабочего задания КСУП
  • Общие протоколы / процедуры безопасности, такие как блокировка и маркировка, а также инструменты, материалы и оборудование, используемые при эксплуатации, техническом обслуживании и ремонте всего оборудования

Образование и опыт

Окончание средней школы или эквивалент GED.Два года постоянно ответственного опыта эксплуатации и обслуживания технологического оборудования промышленных предприятий.

Физические, психические, экологические и рабочие условия

  • Кузов
    • Возможность стоять, сидеть, ходить, наклоняться, поворачиваться, наклоняться, подниматься по лестницам, ползать, балансировать, становиться на колени, приседать, дотягиваться до головы, поднимать и переносить до 50 фунтов.
    • Выполнять другую тяжелую работу.
    • Должен обладать достаточным зрением, чтобы читать текст стандартного размера, различать цвета и на расстоянии более 20 футов.
    • Требуется способность говорить и слышать достаточно хорошо для четкого и понятного личного общения с отдельными лицами и группами
    • Обладает достаточной ловкостью рук, чтобы многократно использовать руки, руки и плечи без ограничения диапазона и движений для работы с клавиатурой, инструментами и специализированным оборудованием.
    • Может потребоваться для управления рабочими транспортными средствами.
    • При необходимости носить средства защиты органов дыхания должен быть чисто выбрит
  • Окружающая среда и условия труда
    • Должности закреплены за заводом в Риальто с работой, связанной с воздействием промышленного оборудования, биологически опасных материалов и химикатов, токсичных химикатов и других заразных сред.
    • Может работать в замкнутых пространствах.
    • Может подвергаться воздействию движущихся механических частей или транспортных средств, электрического тока, дыма, газов, масел и сильного шума.
    • Эта должность предполагает работу на улице в типичных внешних погодных условиях, включая жаркую, холодную и ненастную погоду.
    • Требует использования и ношения защитного снаряжения, включая защитные очки и обувь, каски и маски для лица, защитную одежду и перчатки, респиратор, автономный дыхательный аппарат, ремни безопасности и средства защиты органов слуха.Может потребоваться работа в любую смену, так как это круглосуточная работа, включая ночи, выходные и праздничные дни.
    • Может потребоваться сверхурочная работа для выплаты компенсации.

Подать заявку:

Чтобы подать заявку на эту должность, укажите в теме письма: «Оператор завода». Отправьте свое резюме по электронной почте в электронном формате (.pdf или .doc) на номер [email protected]

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Весь товар подлежит гарантии и сертифицирован!Все права защищены .RU