Газ не из трубы. Как биогазовые установки способны гарантировать сразу три безопасности

Быстрый прогресс биогаза

В течение первых трех кварталов 2018 г. в Украине дополнительно введено 430 МВт электростанций, вырабатывающих электричество из энергии солнца, ветра, биомассы, а также малыми ГЭС. По информации НКРЭКП, из всех электростанций на возобновляемых источниках 83% прироста обеспечили солнечные станции, 13% — ветряные, 4% — электростанции, работающие на биомассе. Для сравнения: за весь прошлый год прирост “зеленой” генерации составил 260 МВт.

При этом строительство “биологических” электростанций идет опережающими темпами. Буквально на днях появилась новость: в Любашевском районе Одесской области построили биогазовую станцию мощностью 1,2 МВт, которая работает на кукурузном силосе. Станция способна перерабатывать 60 т этого сырья в сутки. Из биогаза (метана с примесью водорода) будет вырабатываться электроэнергия, которую станут продавать по “зеленому” тарифу. Это первый проект в Украине со 100% растительного сырья без добавления отходов. Примечательно, что здесь кукуруза специально выращивается именно для производства биогаза.

Вообще же биогазовый потенциал Украины оценивается в 52 млрд кубометров. По словам министра энергетики и угольной промышленности Игоря Насалика, Украина входит в десятку стран с наилучшим потенциалом для производства биогаза. Действительно, на протяжении последних лет ежегодный темп роста рынка биоэнергетики в Украине составлял 42%, а объемы газа, замещенные с помощью биоэнергетики в 2014-м, в три раза превысили аналогичные показатели 2010-го.

Помогло в этом активное развитие агропромышленного сектора — помимо необходимости экономии на газе и электроэнергии там остро стоит вопрос утилизации разнообразных отходов растительного и животного происхождения. Получение “биологической” энергии из растительного и животного сырья позволяет решить обе эти проблемы одновременно.

Свои оценки отрасли также дает глава Биоэнергетической ассоциации Украины Георгий Гелетуха: “Мы обработали данные энергетических балансов с 2010 по 2014 гг. В 2010-м вся биоэнергетика давала 1,1 млрд кубометров газа в год. Но уже в 2014 г. эта цифра выросла до 3 млрд, — говорит Гелетуха. — Если такой темп роста продолжится, мы выходим в 2020 г. на 5,4 млрд кубов газа в год, полученного из биомассы. Однако в Национальном плане действий по возобновляемой энергетике на период до 2020 г. указана более высокая цель для биоэнергетики — 7,2 млрд кубов газа в год из биомассы”.

Самый мощный на сегодняшний день биогазовый завод был запущен в октябре 2015 г. под Киевом. Это только первая очередь запланированного биогазового комплекса, но вырабатываемой ею мощности уже достаточно для обеспечения потребности 800 домохозяйств. Установка для получения биогаза работает на жоме, кукурузном силосе, сорго и отходах органики. Средства на строительство первой очереди биогазовой фабрики в сумме 280 млн грн были выделены Европейским банком реконструкции и развития (ЕБРР).

Биоэнергетическая установка мощностью 10 МВт, работающая на шелухе зерна, будет построена в Запорожской области. Инвестор проекта южнокорейская компания Daewon GSI планирует привлечь средства Фонда экономического развития и сотрудничества Южной Кореи в сумме $33,5 млн.

Агрохолдинг МХП планирует построить в Винницкой области самую большую в Европе биогазовую станцию на базе Ладыжинской птицефабрики. Основным сырьем для получения биогаза будет куриный помет: из 800 т отходов в день можно будет получать 26 МВт электроэнергии. Помимо производства биогаза комплекс поможет улучшить экологическую ситуацию благодаря утилизации отходов жизнедеятельности птиц, очистке сточных вод и нейтрализации неприятного запаха. Подобный опыт уже есть: с 2013 г. работает биогазовая станция на базе еще одной птицефарики агрохолдинга — “Ориль-Лидер”.

Также запущен проект по переработке продуктов жизнедеятельности свиней в биогаз на свиноферме в Днепропетровской области. Изначально проект был вызван необходимостью утилизации навоза, а выгода от производства биогаза рассматривалась как приятный бонус: в случае получения “зелёного” тарифа проект окупится за три-четыре года, без него — за 10 лет. Сэкономить на биогазовой установке удалось благодаря комплектующим, 80% которых имеют украинское происхождение. Теперь, чтобы увеличить эффективность установки, предприятие ведет переговоры с местными сетями супермаркетов о переработке просроченной продукции.

И подобных проектов на карте Украины становится все больше. С конца 2014 г. по январь 2018 г. мощности биогазовых установок, генерирующих электроэнергию по “зеленому” тарифу, выросли почти втрое: с 14 до 40 МВт, сообщает Государственное агентство по энергоэффективности и энергосбережению.

Особенно динамично отрасль развивалась в 2017-м: с 21 МВт по состоянию на конец 2016 г. до 35 МВт в конце 2017 г. Кроме того, в январе 2018 г. по “зеленому” тарифу дополнительно заработали 4,8 МВт биогазовых мощностей. Сегодня из общего объема установленных мощностей 15 МВт — это биогазовые установки, которые работают на полигонах твердых бытовых отходов, 25 МВт — мощности, производящие биогаз из отходов сельского хозяйства.

“Оживлению развития этой сферы способствовал разработанный совместно с Госэнерго-эффективности и принятый в   2015 г. закон Украины об обеспечении конкурентных условий производства электроэнергии. Этим законом увеличен на 10% ”зеленый” тариф для электроэнергии из биомассы и биогаза: до уровня 12,38 евроцентов за 1 кВт·ч. Также принят стимулирующий тариф на тепло, производимое не только из биомассы, но и из биогаза”, — констатируют в ведомстве.

Безопасность: экологическая, продовольственная, энергетическая

В Германии, странах Скан-динавии и многих других животноводческие фермы в последние десятилетия всегда строятся в комплекте с установкой по производству биогаза — и выработкой из него электроэнергии. С одной стороны, экономика биогазовых установок достаточно сложна. С другой — ее можно выразить простой формулой: владельцы пяти коров уже могут полностью отказаться от покупки газа. Навоза хватает, чтобы вырабатывать 20 кубометров газа в день.

Биогазом также можно отапливать помещения, только на котлы нужно ставить регулятор газо-воздушной смеси. В биогазе на треть меньше метана, чем в природном газе, так что на отопление его будет идти на треть больше. А можно даже в небольшом хозяйстве вырабатывать электроэнергию. На рынке есть специальные небольшие генераторы, которые работают на биогазе. Они не дороже дизельных электростанций.

Но еще более ценный продукт, выдаваемый биогазовой установкой, это биогумус, перебродившая биомасса, — идеальное удобрение для растений. Благодаря ему урожайность растет на глазах. В Европе тонна биогумуса влажностью 40-60% стоит 500 евро.

Получается, биогазовая установка — выгодное решение и для крупного агропредприятия, и для небольшой частной фермы. Для малых ферм в Украине продают готовые установки для изготовления биогаза. Стоят они от 20 тыс. грн, вмещают от шести до 100 кубометров сырья. В комплект входят резервуар для накопления газа, компрессор для перекачки, газоосушитель, трубы и соединения.

Производство биогаза — уже давно известная технология. Практически полный аналог природного газа можно получать, как и самогон, из любой органики — от навоза до деревянной табуретки. В этом и состоит его преимущество — в любой стране есть великое множество источников органического сырья, пригодного для переработки в биогаз. Это сельское хозяйство, отходы всех без исключения предприятий по производству продуктов питания и вообще предприятий по переработке сельхозпродукции, это канализационные стоки городов, пищевые остатки, отходы деревообработки и т. д.

Выход газа в среднем составляет 300 куб. м из 1 т сырья. Конечно, в реальности все зависит от вида используемого сырья (содержания сухого вещества). Так, из тонны навоза крупного рогатого скота получается 50-65 куб. м биогаза с содержанием метана 60%, из различных видов растений — 150-500 куб. м с содержанием метана до 70%. Максимальное количество биогаза — 1300 куб. м с содержанием метана до 87% — можно получить из жира.

У биогаза есть важная особенность — его производство невозможно в крупных промышленных масштабах. Иначе говоря, нельзя построить некий огромный биогазовый завод, который будет снабжать газом полстраны. Точнее, можно, но это будет крайне невыгодно из-за необходимости тратить немалые деньги на подвоз сырья. Наиболее эффективно использовать биогаз прямо на месте его производства, сразу обеспечивая местных потребителей теплом и электричеством. Это означает принципиально иное построение системы газоснабжения за пределами городов. Больше не нужна единая большая труба, от которой отходит множество маленьких труб к мелким сельским потребителям. Эти потребители сами обеспечат себя теплом и электричеством — достаточно иметь источник органики и биогазовую установку.

Именно такова мировая практика, получившая наибольшее распространение в Германии, Нидерландах и скандинавских странах. Так что на рынке востребованы именно небольшие и средних размеров установки, пригодные в отдельных фермах и животноводческих комплексах. Благодаря им фермы могут сами себя обеспечивать теплом и электроэнергией. И не только себя, но еще и соседние деревни обогревать и освещать.

Так решается вопрос энергетической безопасности: ведь из-за политических и экономических катаклизмов могут и атомные станции остановиться, и поставки природного газа прекратиться. А вот коровы производить навоз не перестанут.

Одновременно решается серьезная экологическая проблема — переработка отходов сельхозпроизводства и пищевой промышленности. Самообеспечение энергией делает более независимым сельское хозяйство — это к вопросу о продовольственной безопасности.

Традиционный антилоббист биогазовой индустрии в Европе — “Газпром”. Что и понятно: российскому газовому гиганту ни к чему сокращение потребления природного газа, пусть даже за счет мелких потребителей из аграрного сектора.

Но вот сам “Газпром” смотрит в будущее — видит там исчерпание газовых месторождений. А это проблема, которую как раз и способно решить производство биогаза. Несколько лет назад стало известно, что “Газпром” начинает заниматься производством биогаза. В качестве сырья используются отходы животноводческих комплексов, прежде всего российских птицефабрик. На первом этапе инвестиции в проект составили $100 млн. Отличный пример, хоть и “из-за поребрика”.

“Биогаз становится реальной экологически чистой составляющей энергетического баланса во многих странах, — говорит президент компании Gasunie Паул ванн Гелдер. — Это эффективный способ утилизации возобновляемой биомассы с использованием уже существующей развитой энергетической инфраструктуры, а также с учетом огромного потенциала для производства биогаза, имеющегося в любой аграрной стране”.

Как это делает Ukrlandfarming

Один из крупнейших украинских агропроизводителей — группа компаний Ukrlandfarming также построила собственный биогазовый завод.

Предприятие соседствует с птицефабрикой “Чорнобаивка” агрохолдинга “Авангард” в  Херсонской области. О нем  рассказала Романа Савчак, директор компании-оператора этого завода, ООО “Комерцбудпласт”.

Производство электрической энергии осуществляется двумя модульными когенерационными биогазовыми установками установленной мощностью 1560 кВт каждая (суммарно 3,12 МВт), которые укомплектованы стационарным четырехтактным газовым двигателем внутреннего сгорания и трехфазным синхронным генератором. Топливо для двигателя — биогаз, который производится на новом биогазовом заводе. Основной составляющей биогазового завода является биореактор, в котором проходит брожение смешанного с водой куриного помета без попадания кислорода (анаэробный процесс). Объем биореактора составляет 80 тыс. куб. м.

Произведенный газ из биореактора через систему очистки от серы, газовый контейнер и внешние трубопроводы поступает в когенерационные установки электростанций. Электростанции превращают энергетически высококачественный биогаз в электрическую энергию для передачи в сети АО “ЭК “Херсоноблэнерго” за минусом электроэнергии, которая идет на собственные нужды завода и птицефабрики. Количество выработанной электроэнергии соизмеримо с потреблением самой большой птицефабрики.

“Для передачи произведенной электроэнергии в сети АО “ЭК “Херсоноблэнерго” биогаззаводом построена однотрансформаторная подстанция 0,4/10 кВ.

По словам эксперта, в планы группы компаний Ukrlandfarming заложено расширение использования данного опыта и на других предприятиях группы. Будет расширяться и уже работающий завод в Херсонской области. Ведь в планах изначально закладывалась мощность 21 МВт. Пока же построена и работает только первая очередь. Потенциал второй очереди — в два раза больше. А мощность третьей очереди планируется еще в четыре раза больше, чем была мощность первой очереди. Расширение мощностей биогазового завода будет зависеть от использования мощностей птицефабрики “Чорнобаивка” агрохолдинга “Авангард”.

Денис ЛАВНИКЕВИЧ