Биогаз для чайников

Северилов Павел Викторович

На приведенной ниже фотографии показаны контрольные посевы с использованием биогумуса различной концентрации, жидкой фракции и без их использования. Обратите внимание на разницу в весе контрольных образцов.

6. Хранение продуктов, произведенных биогазовой установкой.

Вопросы по возможностям и методам хранения продуктов, производящихся биогазовой установкой, возникают практически у каждого потенциального заказчика такой установки. Первый вопрос – возможность накопления и длительного хранения биогаза. Вопрос этот вызван сезонностью потребления тепловой энергии в наших широтах. Ответ на этот вопрос однозначный: биогаз в исходном виде хранить в значительных объемах

невозможно из-за дороговизны такого решения. Проблема состоит в том, что биогаз невозможно сжать до значительного давления без предварительной очистки до биометана. Углекислый газ, содержащийся в биогазе, не дает возможности сжать его до 200 атм. А при сжатии всего лишь до нескольких атмосфер объем, занимаемый биогазом, уменьшается незначительно. Очистка биогаза от углекислого газа – очень непростой процесс. Химические методы очистки неприемлемы из-за потребности в большом количестве реагентов и большом выходе отходов реакции. А метод растворения углекислого газа в воде, применяемый промышленно, требует достаточно сложного и дорогого оборудования. Такое оборудование выпускается серийно, но для больших суточных объемов. Поэтому очистка биогаза и сжатие биометана – процедура, доступная только владельцам крупных биогазовых установок. Но и в этом случае биометан обычно не хранят длительное время, а регулярно используют для заправки автомобильного транспорта, либо отправляют в общую газовую сеть. Общая газовая сеть в данном случае и служит накопителем, куда можно загонять газ летом и отбирать зимой. И это получается экономически более эффективно, чем строить собственные газовые хранилища.

Производные от сжигания биогаза – тепловая и электрическая энергия. Тепловую энергию вообще невозможно накопить и хранить длительное время, поэтому этот вопрос можно вообще не рассматривать.

Электрическую энергию накапливать можно в аккумуляторах. Но если мы вспомним структуру ценообразования современных устройств альтернативной энергетики, то увидим, что аккумуляторы там – одна из самых дорогих частей. А большие биогазовые установки способны производить действительно большие количества электроэнергии. Для них применение аккумуляторов невозможно. Для малых биогазовых установок аккумуляторы могут буферизовать энергию лишь на несколько суток. Обычно электроэнергия, вырабатываемая из биогаза, произведенного биогазовой установкой, превышает потребности самой установки в электроэнергии в 3-10 раз. Если рядом нет другого объекта для применения выработанной электроэнергии, то имеет смысл продавать ее в общие электросети. В этом случае эти сети и будут аккумулятором для хранения энергии. Продажа такая возможна не всегда, не всюду, и зависит от законодательства страны и других бюрократических факторов. Очень часто электроэнергия выкупается государством по «зеленым» тарифам, которые завышены по сравнению с обычными коммерческими тарифами. В этом случае продажа электроэнергии становится основной статьей дохода для биогазовой установки.

Таким образом, мы убедились, что энергетические продукты биогазовой установки хранить длительное время самостоятельно невозможно и невыгодно, но можно использовать общественные (государственные) средства для хранения таких видов энергии.

Другой вопрос с вырабатываемым шламом. Его хранение намного проще. Условия для его хранения достаточно простые, и зависят, в первую очередь, от экологического законодательства. Фактически, шлам биогазовой установки не представляет вреда для окружающей среды, но юридически обычно контакты шлама и почвы ограничены в определенных рамках. То есть, в некоторых странах строго регламентируется количество минеральных питательных солей, которые можно вносить в землю за один сезон. По этим же критериям приходится пересчитывать максимальное количество вносимого биогумуса. И по этой же причине нельзя складировать шлам таким образом, чтобы он свободно просачивался в почву. То есть, для хранения шлама нужны непроницаемые лагуны, не допускающий проникновения шлама в почву.

Обычно на больших биогазовых установках шлам сепарируют. Жидкую фракцию направляют на вход установки для повышения влажности сырья и приготовления субстрата. А твердую фракцию складируют. В данном случае достаточно использовать проветриваемое помещение с бетонированным полом и защитой от осадков. Бетонированный пол защищает от проникновения биогумуса в почву под складом, защита от осадков (крыша) не допускает размывания биогумуса осадками. Проветриваться помещение должно потому, что биогумус этот продолжает «работать» и выделять в небольших количествах биогаз.

По этой же причине биогумус нельзя паковать в герметичные мешки.

В выходном шламе примерно половина азота находится в минерализованном состоянии, а еще половина – в органическом. Органические соединения с азотом, распадаясь на воздухе, выделяют аммиак, вместе с которым азот улетучивается в атмосферу. Поэтому хранящийся на воздухе биогумус после длительного хранения может потерять до половины содержащегося в нем азота. Это понижает питательные свойства биогумуса, но даже при этом он остается намного более эффективным, чем биогумус, полученный аэробными способами. Например, перепревший на воздухе навоз теряет более 90% всего содержавшегося в нем азота, и поэтому изначально в 10 и более раз менее эффективен, чем анаэробный биогумус. С учетом других полезных факторов анаэробного биогумуса, способностей к азотфиксации, его эффективность превышает эффективность перепревшего навоза до 100 раз.

Иногда нет возможности или желания сепарировать шлам. Иногда применяющийся техпроцесс не допускает направление фильтрата на вход установки. В этом случае надо хранить жидкий шлам или фильтрат в лагуне. Объем такой лагуны получается значительным. Применение при открытом земледелии этих продуктов – сезонно, всего два раза за период вегетации. Поэтому сроки хранения превышают полгода. 120 суточных порций шлама примерно равны 120 суточным порциям субстрата. Объем реактора биогазовой установки обычно вмещает от 16 суточных порций субстрата плюс 20% газового буфера, то есть 20 суточных порций субстрата. Значит размер лагуны для хранения шлама должен в шесть (120/20) и более раз превышать объем реактора(ов) биогазовой установки в случае, если шлам не сепарируется и не отправляется ежедневно в магазины или потребителям.

Для фильтрата этот объем будет меньше и составит более 4 объемов реактора(ов) биогазовой установки.

Строить такие большие лагуны не всегда есть возможность, поэтому обычно стараются организовать регулярный сбыт жидкого шлама или фильтрата. Его можно разливать в мелкую тару и отправлять в сети магазинов, торгующих удобрениями для садоводов, теплиц и т.п. Также иногда применяют очистку фильтрата до допустимых норм и отправляют в канализацию. Но этот метод экономически расточителен, так как фильтрат тоже является ценнейшим удобрением.

7. С чего начинать.

Начинать надо с размышлений. О биогазовых установках Вы можете прочитать в СМИ, в сети Интернет, увидеть по телевизору, увидеть «живьем», получить информацию при обучении в вузе или на каких-нибудь курсах. И после этого у Вас может возникнуть желание создать такую биогазовую установку. Желание – это уже первая составляющая успеха.

Биогазовая установка – это объект, на вход которого подаются различные материалы и энергия, а на выходе возникают другие материалы и энергия. Значит, надо подумать, откуда брать то, что надо подать на вход, и куда девать то, что получится на выходе. Если Вы в состоянии ответить на эти вопросы, значит, вторая составляющая успеха у Вас уже тоже есть.

Строительство биогазовой установки требует значительных затрат. Функционирование биогазовой установки тоже требует определенных затрат. Но работающая биогазовая установка приносит доход. Значит, нужны финансовые расчеты, подтверждающие окупаемость вложенных в строительство средств и дальнейшую экономическую выгоду от эксплуатации биогазовой установки. Расчеты эти очень сложные и базируются на многих других расчетах (стоимости строительства, стоимости эксплуатации, дохода от продаж энергии, косвенного дохода от замещения покупной энергии получаемой с биогазовой установки, дохода от продаж биогумуса, дохода от замещения минеральных удобрений биогумусом на собственных посевных площадях и т.п.). Тем не менее, надо убедиться для начала хотя бы, что у Вас хватит собственных средств, или же Вы сможете оперативно привлечь инвестиционные или кредитные средства, чтобы без задержек построить и запустить биогазовую установку. Как ни цинично это звучит, но в 99% случаев биогазовая установка – не для бедных.

Если Вы думаете о большой биогазовой установке, такие расчеты надо заказывать специалистам. Предварительные расчеты для Вас могут сделать бесплатно, но уточненные расчеты требуют больших трудозатрат и поэтому стоят денег. Малую установку можно рассчитывать и самостоятельно, но строительство ее собственными силами не всегда целесообразно, и поэтому на каком-то этапе приходится привлекать специалистов. Далее мы покажем, что же и как можно подсчитать самостоятельно до того, как задавать вопросы специалистам.