Биогаз – как газомоторное топливо

На территории Оренбургской области, в рамках государственно-частного партнерства, успешно реализован первый этап пилотного проекта по внедрению энергоэффективного технологического комплекса для выработки биогаза. Финансирование осуществлялось за счет частных инвестиций владельца предприятия и средств гранта в рамках областной целевой программы «Энергосбережение и повышения энергетической эффективности в Оренбургской области на 2010-2015 годы».

В результате получен уникальный опытно-промышленный объект, имеющий непосредственное отношение к принятой федеральной программе «Комплексная программа развития биотехнологий в Российской Федерации на период до 2020 года», а именно:

- внедрена технология очистки биогаза для его дальнейшего использования в качестве газо-моторного топлива;

- успешно эксплуатируется автомобильный газозаправочный пункт с использованием биометана;

- производится глубокая биохимическая переработка отходов агросектора и предприятий пищевой промышленности;

- освоен выпуск биоорганических удобрений, применяемых в фермерских хозяйствах и на частных подворьях;

- осуществляется плодотворное научно-техническое сотрудничество на договорной основе с научными учреждениями.

Накоплен определенный опыт эксплуатации комплекса по переработке отходов и в связи с этим можно сделать некоторые выводы об экономической эффективности использования биогаза.

В настоящее время существует несколько основных направлений использования БГУ, среди которых можно выделить два наиболее значимых:

- энергетическое (использование БГУ в основном для выработки электрической и тепловой энергии);

- товарно-топливное (использование БГУ в основном для производства компримированного биометана для заправки транспортных средств).

Следует отметить, что для достижения максимального экономического эффекта в обоих случаях необходимо наличие в хозяйстве потребителей биоудобрений, т.к. высококачественные экологически чистые органические удобрения, полученные при анаэробном сбраживании в БГУ, по своим характеристикам превосходят минеральные удобрения, их применение позволит существенно сократить затраты хозяйства на приобретение удобрений на рынке.

Рассмотрим сравнительную экономическую оценку по двум направлениям использования БГУ – энергетическому и товарно-топливному, без учета экономического эффекта от использования биоудобрений, а также без учета амортизационных отчислений и эксплуатационных затрат.

Необходимо подчеркнуть, что суточный выход биогаза зависит от типа исходного сырья. По характеристикам компании ZORG для основного сырья – природного навоза – с 1 т (при влажности 85 ÷ 91 %) в сутки выходит примерно 30 ÷ 54 м3 биогаза. При этом необходимо учесть, что содержание метана в биогазе колеблется от 55 до 70 %, т.е. существует определенная взаимосвязь между количеством получаемого биометана и его калорийностью.

По данным ООО «КомплеСУ» при использовании в качестве основного сырья природного навоза суточный выход биогаза составляет 35 ÷ 40 м³ с 1 т загрузки.

Зададимся нижним пределом выработки – 35 м³ биогаза с 1 т загрузки. Если среднее содержание метана в нем принять – 65 %, то выход биометана, пригодного для заправки, составит примерно 23 м³ в сутки с 1 т загрузки необходимой влажности (НВл). Для установки УГБ-25 объем суточной загрузки составляет около 2 т НВл. Т.к. на собственные нужды установка расходует около 50 % вырабатываемого биогаза, то зададимся полезным выходом как раз для одной тонны загрузки - 35 м³ биогаза в сутки или 23 м³ биометана в сутки.

Для выработки электрической энергии на установке используется генераторная газо-поршневая установка (ГПУ) с номинальной электрической мощностью 12 кВт.

Фактическая выдаваемая мощность ГПУ (P_ф) составляет около 7 кВт при потреблении биогаза с теплотворной способностью Q_бг = 28 МДж/м³ в количестве V_вх = 6 м³/час, таким образом, фактический КПД по производству электроэнергии составляет η_ф = 15%. Т.е., фактически с каждых 6 м³ биогаза получается примерно 7 кВт·ч электроэнергии, за сутки полезный выход электроэнергии составит примерно W_ээ= 40 кВт·ч. Учитывая стоимость 1 кВт·ч Ц_ээ= 3 руб/кВт·ч, суточная прибыль от продажи электроэнергии по существующим тарифам (или замещения ею покупаемой электроэнергии из энергосистемы) составит П_сээ = 120 руб.

Если вместо того, чтобы сжигать 35 м³ биогаза в сутки и получать из них 40 кВт·ч электричества, производить из этих 35 м³ биогаза 23 м³ биометана в сутки, то с  учетом затрат на обогащение и компримирование, суточтая выручка от продажи биометана по рыночной стоимости заправочного газа Ц_кпг = 11 руб/нм³ будет составлять П_сбм=163 руб.

Таким образом, для биогазовых установок малой и средней мощности экономически более выгодным является товарно-топливное направление использования биометана, а именно на 26 %. Данное утверждение приемлемо для существующих тарифов на электроэнергию без прогнозируемого увеличения стоимости до уровня действующих в ЕС т.н. «зеленых» тарифов.

Следует отметить, что данная оценка позволяет сделать однозначный вывод о существенных преимуществах товарно-топливного использования биогаза для энергодостаточных регионов (с избыточными притоками электроэнергии), таких, как, например, Оренбургская область.