биогаз на основе возобновляемого сырья

Приложение

H2SO4. . . . . . . . . . . . . серная кислота

HAc . . . . . . . . . . . . . . эквивалент уксусной кислоты HTK . . . . . . . . . . . . . . сухая фракция куриного помета

ILT . . . . . . . . . . . . . . . Институт сельскохозяйственной техники Земельного ведомства по сельскому хозяйству Баварии (LfL)

K. . . . . . . . . . . . . . . . . содержание калия [г/кг]

K2O . . . . . . . . . . . . . . окись калия в виде удобрения KG . . . . . . . . . . . . . . . зерновые злаки

KM . . . . . . . . . . . . . . . кукуруза зернового использования KTBL . . . . . . . . . . . . . Кураториум по технике и строительству

в сельском хозяйстве KW. . . . . . . . . . . . . . . календарная неделя kW . . . . . . . . . . . . . . . киловатт

KWK . . . . . . . . . . . . . когенерация

LKS . . . . . . . . . . . . . . силос из початков и стеблей кукурузы MID . . . . . . . . . . . . . . магнитно-индуктивный расходомер MS . . . . . . . . . . . . . . . кукурузный силос

MSR-Technik. . . . . . . контрольно-измерительная и регулирующая аппаратура

NaOH . . . . . . . . . . . . . раствор едкого натра

NaWaRo(s). . . . . . . . . возобновляемое сырье; установка на возобновляемом сырье: биогазовая установка, применяющая в качестве сырья только возобновляемое сырье и органические удобрения в качестве монокультуры или смеси

NF-Anlage . . . . . . . . . установка влажной ферментации: биогазовая установка, на которую вследствие низких значений содержания СВ не распространяется технологический бонус за применение сухой ферментации в соответствии с законом EEG 2004

NH4-N . . . . . . . . . . . . содержание аммонийного азота [г/кг] NIRS. . . . . . . . . . . . . . спектроскопия в ближней инфракрасной

области

NO . . . . . . . . . . . . . . . северо-восточный регион – федеральные земли: Бранденбург, Берлин, Мек- ленбург-Передняя Померания, Саксония, Саксония-Анхальт и Тюрингия

NW. . . . . . . . . . . . . . . северо-западный регион – федеральные земли: Бремен, Гамбург, Гессен, Нижняя Саксония, Северный Рейн-Вестфа- лия, Рейнланд-Пфальц, Саар и ШлезвигГольштейн

Nобщ.-N. . . . . . . . . . . . содержание общего азота по Кьельдалю, соответствует содержанию общего азота [г/кг]

O2 . . . . . . . . . . . . . . . . кислород

P . . . . . . . . . . . . . . . . . мощность

P2O5 . . . . . . . . . . . . . . фосфатное удобрение

PO4-P . . . . . . . . . . . . . содержание ортофосфатного фосфора [г/кг]

R. . . . . . . . . . . . . . . . . коэффициент корреляции RFM . . . . . . . . . . . . . . твердая фракция навоза КРС

RG . . . . . . . . . . . . . . .	Навозная жижа КРС
RJ . . . . . . . . . . . . . . . .	жидкий навоз КРС
RV . . . . . . . . . . . . . . .	объем реактора
SBGPS . . . . . . . . . . . .	силос из подсолнечника (силос с целого
	растения)
SFM . . . . . . . . . . . . . .	твердая фракция свиного навоза
SG. . . . . . . . . . . . . . . .	свиная навозная жижа
SO. . . . . . . . . . . . . . . .	юго-восточный регион – федеральная
	земля: Бавария
SuGras . . . . . . . . . . . .	суданская трава
SW . . . . . . . . . . . . . . .	юго-западный регион – федеральная
	земля: Баден-Вюртемберг
TAC . . . . . . . . . . . . . .	суммарный неорганический карбонат
	(щелочность)
TF-Anlage . . . . . . . . .	установка сухой ферментации: биогазо-
	вая установка, на которую вследствие
	высоких значений содержания СВ в
	субстратных смесях распространяется
	технологический бонус в соответствии с
	законом EEG 2004
TMP-Rührwerk . . . . .	пропеллерная мешалка с погружным
	мотором
UH . . . . . . . . . . . . . . .	Земельное ведомство по сельскохо-
	зяйственной технике и биоэнергетике,
	Университет Хойенхайм
vTI . . . . . . . . . . . . . . .	Институт Генриха фон Тюнена, Инсти-
	тут аграрных технологий и биосистем-
	ной техники (ранее: FAL – Федераль-
	ный научно-исследовательский инсти-
	тут сельского хозяйства)
ZR. . . . . . . . . . . . . . . .	сахарная свекла
БГУ . . . . . . . . . . . . . .	биогазовая установка
БТЭЦ . . . . . . . . . . . . .	блочная теплоэлектроцентраль
г . . . . . . . . . . . . . . . . .	год, грамм
га . . . . . . . . . . . . . . . .	гектар
д . . . . . . . . . . . . . . . . .	день
Карт. . . . . . . . . . . . . .	картофель
МВт . . . . . . . . . . . . . .	мегаватт
нм3 . . . . . . . . . . . . . . .	с учетом 0°C и 1013 мбар нормирован-
	ный кубометр
об.-% . . . . . . . . . . . . .	объемный процент
оСВ . . . . . . . . . . . . . .	содержание органического сухого ве-
	щества [%СМ]
СВ . . . . . . . . . . . . . . .	содержание сухого вещества [%СМ]
СМ . . . . . . . . . . . . . . .	свежая масса
т . . . . . . . . . . . . . . . . .	тонна
ХПК . . . . . . . . . . . . . .	химическая потребность в кислороде
ч . . . . . . . . . . . . . . . . .	час
η . . . . . . . . . . . . . . . .	КПД (электрический или тепловой)
	или степень разложения (оСВили
	ХПК-)

110

Приложение

6.3 Терминологический словарь

FOS/TAC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Параметр для оценки стабильности протекания процесса; соотношение из полученного в результате титрования V [мл], центрифугируемого материала реактора с 0,1 N H2SO4

определенными объемами летучих органических кислот (pH 5, 0 до 4,4; B) и буферной емкости (исходный pH до pH 5,0; A):

TAC = 20 [мл] / V [мл] * A * 250

FOS = (20 [мл] / V [мл] * B * 1,66 – 0,15) * 500

Input/загрузка . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Совокупность всех загруженных субстратов.

Аммиак (NH3) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Азотосодержащий газ, который возникает при разложении содержащих азот соединений, например, белков, мочевины, мочевинной кислоты.

Амортизационное отчисление . . . . . . . . Учитываемая ежегодно в экономическом балансе сумма, которая служит для обновления основных фондов. Сроки амортизации устанавливаются в соответствии со сроком службы (например, технические инвестиции имеют более короткие амортизационные сроки, чем капиталовложения в строительство).

Амортизация. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Период времени, за который предприятие за счет чистой прибыли сможет заработать все суммы капиталовложений с прибавлением амортизационных отчислений.

Анаэробное биологическое . . . . . . . . . .	Разложение органических веществ за счет анаэробных бактерий, сопровождающееся
разложение	частично выделением газа.

Анаэробные бактерии . . . . . . . . . . . . . . . Микроорганизмы, которые обитают и размножаются в среде без свободного или растворенного кислорода.

Ацетогенез . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Образование уксусной кислоты, H2 и CO2 из продуктов разложения гидролиза сырья.

Биогаз . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Продукт анаэробного биологического разложения органических субстратов. Сокращение - BG. Биогаз содержит ок. 45–60% метана, 30–55% диоксида углерода, небольшие объемы азоты, сероводорода и другие незначительные газовые примеси.

Блочная теплоэлектроцентраль . . . . . . .	Агрегат для выработки электрической и тепловой энергии с помощью двигателя,
(БТЭЦ)	который приводит в действие генератор электрического тока.

Буфер . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Способность кислотно-щелочной пары связывать ионы H+- или OH-. Максимальная буферность возникает, если pH равен pKs кислотно-щелочной пары.

Буферная емкость . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Способность системы связывать ионы H+ или OH- и, таким образом, удерживать стабильное значение pH. В биогазовых реакторах буферная емкость представлена, прежде всего, карбонатным буфером и, при высоком содержании аммиака, аммиачным буфером.

Время гидравлического отстаивания . . Среднее, теоретическое время нахождения материала, загруженного в ферментер:

(Т) T [д] = AV [м3] / Субzu [м3/д]; за счет рециркуляции переброженного материала сумма величин времени отстаивания во всех ферментерах может значительно отличаться от общего времени отстаивания.

111

Приложение

Выход метана (А) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Выход метана на одну тонну загруженного материала:

Выход субстрата:

Aсуб [м3CH4/тсуб]= CH4Gwp [м3] / Субwzu [т]

Выход оСВ:

AоСВ [м3CH4/тоСВ]= CH4Gwp [м3] / оСВwzu [т]

Выход ХПК:

AХПК [м3CH4/тХПК]= CH4Gwp [м3] / ХПКwzu [т]

Возобновляемое сырье . . . . . . . . . . . . . . Общее обозначение биомассы, которая используется в виде сырья и обладающая энергетическим потенциалом (материалы, не предназначенные для использования в виде кормов

(NaWaRo) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . или продуктов питания). Как правило, речь идет о производимых в сельском или лесном хозяйстве видах сырья, как, например сахаросодержащие вещества и крахмал из свеклы, картофеля или кукурузы, которые после подготовки используются в виде сырья для извлечения из них энергетического потенциала.

Газгольдер. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Конструкция над емкостью для брожения, в которой осуществляется сбор и перекачка газа.

Газовое хранилище . . . . . . . . . . . . . . . . . Газонепроницаемая емкость или пленочный мешок, в котором осуществляется промежуточное хранение газа.

Газовый коллектор. . . . . . . . . . . . . . . . . . Емкость или отдел, в котором размещается газовое хранилище.

Гигиенизация . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Технологический этап, направленный на снижение и/или удаление возбудителей инфекционных заболеваний и/или фитопатогенов. Указания по технологии проведения мероприятия указаны в нормативных документов BioAbfV или EG-Hygiene-VO.

Гидролиз . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Проходящий перед метаногенезом и ацетогенезом процесс микробиологического разложения органического материала до возникновения короткоцепных органических кислот и спиртов (C1 до C4).

Доля покрытия издержек. . . . . . . . . . . . . Годовой доход за вычетом годовых текущих затрат (общие затраты за вычетом постоянных издержек).

Доля пускового топлива . . . . . . . . . . . . .	Часть пускового топлива в общем объеме энергоносителей, который подается на БТЭЦ:
(ZÖL, Пуск. топливо)	Пуск.ТОПЛИВО [%] = EwТОПЛИВО [кВт.ч] / (EwТОПЛИВО [кВт.ч] + EwBG [кВт.ч]) * 100
Загрузка твердых компонентов. . . . . . . .	Технология загрузки неспособных перекачиваться насосом субстратов или смесей субст-
	ратов непосредственно в ферментер.
Закон о возобновляемых источниках. . .	Закон, регулирующий минимальные ставки оплаты электроэнергии, выработанной из
энергии (EEG)	возобновляемых источников энергии.

Когенерация [KWK]. . . . . . . . . . . . . . . . . Одновременное превращение произведенной энергии в электрическую (или механическую) энергию и тепло, которое предназначено для энергетического использования (полезное тепло).

Коэффициент выработки . . . . . . . . . . . . количество электроэнергии, выработанное за один м3 биогаза, без пускового топлива:

электроэнергии (VF) VF [кВт.ч/м3] = Электроэнергияwp [кВт.ч/неделю] * (1 - Пуск.ТОПЛИВО [%] / 100) / BGwp [м3/неделю]

Кол-во часов работы на полную . . . . . . Период времени, которые теоретически требуется БТЭЦ для выработки реально произмощность (Vh) веденного объема электроэнергии при работе на полную мощность:

Vh [ч]= Электроэнергияwp [кВт.ч/неделю] * 52 / Pэл [кВт]

112

Приложение

Конденсат . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Вырабатываемый в ферментере биогаз насыщен водяными парами и перед утилизацией в БТЭЦ должен быть обезвожен. Направленная конденсация осуществляется путем отвода конденсата через проложенную в земле линию в водоотделитель или путем осушки газа.

Косубстрат . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Предназначенный для брожения органический материал, который не является органическим удобрением.

Коэффициент полезного действия . . . . . Процентная доля вырабатываемой энергии в расходуемой (электроэнергия или тепло):

(ηэл; ηтм) ηэл [%] = Электроэнергияwp [кВт.ч/неделю] / (EwТОПЛИВО + EwBG) * 100% или ηтм [%] = Теплоwp [кВт.ч/неделю] / (EwТОПЛИВО + EwBG) * 100%

Метаногенез . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Микробиологическое образование метана или из уксусной кислоты, или из H2 и/или CO2 и H2.

Многоступенчатый технологический . . Последовательная схема работы нескольких ферментеров с целью достижения улучпроцесс шенных результатов выхода метана и более стабильного технологического процесса.

Существует два варианта:

Первый вариант: последовательное включение реакторов, в которых все этапы микробиологического разложения протекают одновременно.

Второй вариант: пространственное разделение гидролиза и метаногенеза (двухфазный).

Мощность (Р) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Работа, выполненная за единицу времени:

Pэл [кВт] = Электроэнергияwp [кВт.ч] / Bhw [ч] или Pтм [кВт] = Теплоwp [кВт.ч] / Bhw [ч]

Нагрузка на объем ферментера (BR). . . . ежедневно на один м3 рабочего объема загружаемый объем оСВ или ХПК:

BRоСВ [м3/(м3г)] = Субzu [м3/г] * (оСВ [%] /100) * 1000 [кг/м3] / AV[м3] или BRХПК [м3/(м3д)] = Субzu [м3/д] * ХПКzu [кг/м3] / AV[м3]

Обессеривание . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Технологический этап (биологический или химический) удаления серной фракции из биогаза.

Остаток ферментирующей . . . . . . . . . . . Остаток массы после выработки биогаза, выход из ферментера, сбраживаемый материмассы/остаток брожения ал. Хранилище остатков ферментирующей массы/хранилище остатков брожения Емкость или земляной отстойник, в котором осуществляется хранение переброженного субст-

рата перед его дальнейшим использованием.

Подготовка . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	Технологический этап предварительной обработки материала (например, измельчение,
	удаление примесей, гомогенизация...).Показатель нагрузки БТЭЦ (Al) процентная до-
	ля теоретической мощности от установленной мощности (здесь: по отношению к пе-
	риоду времени, равному одной неделе):
	AlPэл = (Электроэнергияwp [кВт.ч] / 168 [ч]) / Pэл * 100%
	При соответствующей эксплуатации БТЭЦ значение AlPэл может быть идентичным Pnutz.
Показатель использования . . . . . . . . . . .	Процентная доля фактической мощности от установленной мощности:
мощности БТЭЦ (Pnutz)	Pnutz [%] = (Электроэнергияwp [кВт.ч] / Bhw [ч]) / установл. мощность * 100%
Показатель теоретического . . . . . . . . . .	Относительная доля установленной тепловой мощности, которая используется потре-
использования мощности по	бителями тепла (например, внешние потребители или система отопления ферментера).
выработке тепла [%]	В этих целях на основании отбора тепла рассчитывается потенциальная мощность (ис-
	пользованные кВт.ч/168 ч), которая затем рассматривается по отношению к установ-
	ленной средней тепловой номинальной мощности.

113

Приложение

Потеря массы (MV) . . . . . . . . . . . . . . . . . Тот объем, который убывает из ферментера за счет выработки газа (CO2 + CH4 + H2O). При этом следует исходить из газа, насыщенного водяными парами. Процентное распределение по отдельным фазам осуществляется приблизительно за счет разложения ХПК.

Производительность (PBG, PCH4) . . . . . . . Производимое в день количество биогаза или метана на м3 рабочего объема:

PBG [м3/(м3д)] = (BGwp [м3] / 7) / AV [м3] или PCH4 [mм3/(м3д)] = (CH4Gwp [м3] / 7) / AV [м3]

Пропускная способность. . . . . . . . . . . . . Загруженный в установку и переработанный объем материала за единицу времени.

Разложение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Распад органических соединений на простые соединения или молекулы в ходе биотических или абиотических процессов.

Сбраживаемый материал/ . . . . . . . . . . . . (также: материал ферментера) материал в ферментере биогазовой установки. сбраживаемая смесь

Соотношение C/N. . . . . . . . . . . . . . . . . . . Соотношение объема углерода к объему азота. Соотношение C/N в массе для брожения отвечает за оптимальный процесс перебраживания (идеальное значение: 13/30). Соотношение C/N в переброженной массе позволяет судить о наличии азота при внесении удобрений (идеальное значение: ок. 13).

Способность к разложению. . . . . . . . . . . Способность материала к преобразованию в ходе биохимических, химических или физических реакций. Конечными продуктами таких реакций являются или другие соединения (метаболиты) или, например, в случае полной минерализации, - CH4, CO2, H2O, NH3.

Средняя номинальная мощность . . . . . . Так как на БТЭЦ некоторых установок в период проведения исследования проводилось доукомплектование оборудованием или БТЭЦ была отключена, общая мощность биогазовой установки рассматривалась не в виде суммы всех мощностей, а только в виде тех мощностей, с которыми осуществлялась эксплуатация.

Степень разложения (ηоСВ; ηХПК) . . . . . . Степень биологического или химического разложения органических соединений. Степень разложения на примере с ХПК:

степень разложения газовой фазы (возможно только в отношении ХПК!):

ηХПК [%] = (CH4Gwp [м3] / 350 [м3/тХПК]) / (Субwzu [т] * ХПКzu [кг/т] / 1000 [кг/т]) * 100

степень разложения жидкой фазы:

ηХПК [%] = (Субwzu [т] * ХПКzu [кг/т] – (Субwzu [т] - MVwzu [т]) * ХПКout [кг/т]) / (Субwzu [т] * ХПКzu [кг/т]) * 100

Субстрат . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Органический и способный к биологическому разложению материал, предназначенный для брожения с целью выработки биогаза.

Удельный объем реактора [м3/кВтэл] . . . Рассчитывается на основе объема реактора или рабочего объема и установленной или реализуемой электрической мощности установки; высокие значения указывают на утилизацию тяжело разлагаемого субстрата, а низкие величины свидетельствуют об утилизации богатого энергетическим потенциалом субстрата.

Фаза (биогазовой установки) . . . . . . . . . Отапливаемый реактор биогазовой установки, который в многоступенчатых системах размещается по отношению к другим реактором с учетом особой технологической взаимосвязанности процессов.

114

Приложение

Ферментер. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Емкость, в которой осуществляется микробиологическое разложение субстрата при одновременном образовании биогаза (синонимы: реактор, емкость для брожения, метантенк).

Эквивалент уксусной кислоты . . . . . . . . Сумма концентраций органических кислот, нормированных по массе уксусной кислоты.

Эмиссия. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Выброс какого-либо вещества в атмосферу. Существуют эмиссии дыма, газов, пыли, сточных вод и запахов, но также и шумов, колебаний, света, тепла и лучей.

6.4 Библиография

1Закон о введении нового регулирования права, применяемого к возобновляемым видам энергии в области электроэнергии. От 21 июля 2004 г.; http://217.160.60.235/BGBL/bgbl1f/bgbl104s1918.pdf

2Закон о введении нового регулирования права, применяемого к возобновляемым видам энергии в области электроэнергии, и об изменениях связанных с ним предписаний. От 25 октября 2008 г.; http://www.bgblportal.de/BGL/bgbl1f/bgbl108s2074.pdf

3DLG (2006): Отраслевой производственный отчет для биогазовых установок. Рабочие сборники DLG – том 200; издательство DLG-Verlag; Франкфурт на Майне

4Федеральный научно-исследовательский институт сельского хозяйства (2005): Результаты программы измерения параметров производства биогаза. Издание Специального агентства возобновляемых ресурсов (FNR), Гюльцов

5Кураториум по технике и строительству в сельском хозяйстве (2006): Планирование производства в сельском хозяйстве 2006/07. 20-е издание, Дармштадт

6 Сельскохозяйственная палата Нижней Саксонии (2007): Нормативные показатели сумм покрытия 2007.

7Институт исследований энергетики и окружающей среды гГмбХ (2008): Мониторинговое исследование влияния изменения Закона о возобновляемых источниках энергии (EEG) на развитие производства электроэнергии на основе биомассы. Заключительный отчет (Проектный номер 2223004); Лейпциг

8 Специальное агентство возобновляемых ресурсов (изд.): Пособие по производству и использованию биогаза. Издание 4. (2009)

115

Издатель

Специальное агентство возобновляемых ресурсов (FNR) Хофплатц 1 • 18276 Гюльцов • Германия Тел.: [phone] Факс: [phone]

[e-mail] • www.fnr.de

Проект финансируется Федеральным министерством продовольствия, сельского хозяйства и защиты прав потребителей (BMELV) Германии

FNR-номер для заказa 426