биогаз на основе возобновляемого сырья

Описание отдельных установок
ворот и 8 часов на подготовку и загрузку субстрата. Кроме того		электроэнергия подается в общественную электросеть.
необходимо осуществить очистку смесительной плиты для под-		Получаемое при выработке электроэнергии тепло исполь-
готовки следующей партии сырья (требуемое время - 1 час).		зуется для обеспечения технологического процесса и направ-
Остаток перебродившей массы, которая не требуется для при-		ляется для отопления расположенного рядом поселка. При вы-
мешивания к свежему сырью, открыто хранится на плите 0,5 - 10		полнении технических работ или сбое БТЭЦ необходимую теп-
дней, а затем удаляется. На изображении 2-21 продемонстри-		ловую энергию вырабатывает биогазовый отопительный котел
рован ферментер гаражного типа в проекциях сбоку и сверху.		(производитель: Buderus, 800 кВттм).
Хранение выработанного биогаза (ок. 570 м3) осуществляет-
ся в двух газовых мешках из этиленпропиленового каучука, при-
чем один газовый мешок (70 м3) используется в качестве урав-		2.5.2 Оценка используемой измерительной
нительного мешка для емкости для хранения перколята. Полу-		техники
ченный биогаз поступает на газовый двигатель мощностью 536
кВтэл (производитель: Jenbacher) для выработки электро- и теп-		На установке смонтированы следующие средства измеритель-
ловой энергии. В соответствии с законом EEG вырабатываемая		ной техники:
Кукурузный силос	Травяной силос	Навоз КРС	Трава (свежая)
Зеленая рожь	Сахарная свекла	Солома	Остаток перебродившей массы
Состав субстрата в гараже 1 [%]
	Гаражный цикл

Изображение 2-22: Временная характеристика изменения состава субстрата, вкл. объем остатка перебродившей массы, и объема загружае-
мого сырья в 1 гараж
Содержание метана, гараж 4	Выработка метана, гараж 4	Выработка метана, емкость для перколята
[об.%]		[нм³/д]
4		Выработка метана
Содержание CH
	Время
Изображение 2-23: Временная характеристика содержания CH4 и выработки метана в 4 гараже и емкости для хранения перколята

30

		Описание отдельных установок
■ определение объема субстрата (осевые весы (производитель:		2.5.3 Эксплуатация установки в период
	Agreto))	проведения исследований
■ счетчик выработанной электроэнергии и счетчик рабочего
	времени	В рассматриваемый период в качестве сырья применялись по-
■	определение количества газа	мимо кукурузного силоса (42,7%), травяного силоса (13,6%),
■ газоанализатор (производитель: Union Apparatebau GmbH):		навоза КРС (20,4%) и свиного навоза (1%), небольшие объемы
	CH4, O2 и H2S	свежей травы (6,2 %), зеленая рожь (8,7 %) и сахарная свекла
■	теплосчетчик для внешних потребителей теплоэнергии	(5,7%). На изображении 2-22 приведены данные по характерно-
	(местная сеть теплоснабжения).	му составу субстрата, который применялся во время периода
	Установлены отдельные газовые счетчики и газоанализато-	проведения измерений, вкл. долю остатков переброженной мас-
ры для каждого ферментера гаражного типа, емкости для хра-		сы.
нения перколята, а также на входе в БТЭЦ.		Средняя нагрузка установки при использовании свежего
	Не производится учет потребления электро- и тепловой энер-	субстрата в гаражных ферментерах (ср. данные в таблице 2-9)
гии на собственные нужды установки.		составляла 2,1 кг оСВ/(м3 рабочего объема в день). Время отс-

Выработка метана [нм³/д].

Гараж 1 Гараж 2 Гараж 3 Гараж 4 Гараж 5 Гараж 6 Гараж 7 Всего

	Время
Изображение 2-24: Временная характеристика выработки CH4 по гаражам и общей выработки метана
Использования мощности по выработке электроэнергии	Использования мощности по выработке тепловой энергии внешними потребителями
Нагрузка [%]
Период проведения исследования [календ. нед. 2007/08]
Изображение 2-25: Временная характеристика использования полной мощности по выработке электроэнергии и теоретической мощ-
ности по выработке тепловой энергии для внешних потребителей

31

Описание отдельных установок

Биогазовая установка 62

Общие данные:

Проектировщик/производитель: SBI Bau / BioFerm GmbH

Ввод в эксплуатацию: 09/06

Сельскохозяйственное предприятие:

Площадь пахотных земель:

125 га

Установка находится в ведении

Площадь кормовых угодий:

10 га

одного предприятия

Площадь для выращивания возобновляемого сырья для БГУ:

95 га

Общая площадь внесения удобрений:

135 га

Биогазовая установка / оборот субстрата: На установку распространяется технологический бонус в связи с ис-

Состав субстрата:

пользованием субстрата с большим содержанием сухого вещества

(периодическая загрузка) – 7 установок гаражного типа

Оборот: 11017 т/г

Гаражи

Емкость для хранения перколята

Объем гаражей

[м3]

840

100

Навоз КРС

20,4 % СМ

Объем загружаемой свежей массы

[м3]

552

–

Свиной навоз

1,0 % СМ

Кукурузный силос

42,7 % СМ

Температура

[°C]

42

40,6

Травяной силос

13,6 % СМ

pH

[ ]

–

7,7

Зеленая рожь

8,7 % СМ

Свежий субстрат

[т/загрузка]

114

–

Солома

1,7 % СМ

Остаток перебродившей массы

[т/загрузка]

227

–

Сахарная свекла

5,7 % СМ

Доля остатка перебродившей массы

[%]

67

–

Трава (свежая)

6,2 % СМ

Перколят

[м3/д]

43

–

BRоСВ субстрат

[кгоСВ/(м3раб. об. в день)]

2,1

–

Среднее качество субстрата:

B

RоСВ

всего

[кгоСВ/(м3раб. об. в день)]

4,2

–

Время отстаивания в каждом гараже

[д]

24

–

СВ

29 % СМ

NH4-N

0,9 кг/т

Общее время отстаивания

[д]

69

–

оСВ

27 % СМ

Nобщ.-N

5,7 кг/т

Разложение оСВ

[%]

59

–

ХПК

405 кг/т

PO4-P

0,9 кг/т

Выработка CH

4

[нм3CH

/(м3раб. об. в день)]

0,56

0,37

4

Выработка биогаза

[нм3BG/(м3раб. об. в день)]

1,09

0,55

Состав:

Остаток перебро-

Перколят

Потенциал остаточного газа (через 60 дней):

дившей массы

СВ

[%СМ]

19,9

1,8

Остаток перебро-

при 37°C:

14,8

нм3CH

4

/т

остатка перебродившей массы

оСВ

[%СМ]

13,5

3,0

дившей массы

при 22°C:

4,3

нм3CH4/тостатка перебродившей массы

NH4-N

[кг/т]

2,4

2,9

нм3CH

N

общ.

-N

[кг/т]

5,6

4,6

Остаток перебродившей

при 37°C:

22,7

4

/т

остатка перебродившей массы

PO4-P

[кг/т]

1,1

0,3

массы (с водой)

при 22°C:

4,2

нм3CH4/тостатка перебродившей массы

K

[кг/т]

5,1

7,0

FOS (титрованный)

[г/т]

–

10814

Перколят

при 37°C:

9,6

нм3CH4/тостатка перебродившей массы

FOS/TAC

[ ]

–

1,1

при 22°C:

5,3

нм3CH

4

/т

остатка перебродившей массы

Эквивалент уксусной кислоты

[г/т]

1162

9196

Утилизация газа:

средн. ставка оплаты за передачу энергии в сеть: данных нет

Производство газа:

Время хранения газа:

БТЭЦ 1

Качество газа:

53,5 об. % CH4

величина O2 отсутствует

Тип двигателя:

G

43,6 об. %CO2

267 ppm H2S

Эл. номинальная мощность:

[кВтэл]

536

Выход газа

нм3биогаза нм3CH4

Тепловая номинальная мощность

[кВттм]

536

в 1т субстрата

140

72

Производитель БТЭЦ

Jenbacher

в 1т оСВ

528

273

Производитель мотора:

Jenbacher

в 1т ХПК

333

172

Число цилиндров:

12

Разложение газовой фазы:

52 % от ХПКприток

Паспортное значение H2S:

[ppm]

200

Эл. мощность:

[кВтэл]

399

Выработка электроэнергии:

Доля запального топлива:

[%]

-

Расход запального топлива:

[л/день]

-

9367

кВт.ч/день

[кВт.ч /нм3биогаза]

Коэффициент выработки электроэнергии:

2,2

309

кВт.ч/т

эл

субстрата

Электрический КПД*:

[%]

43,4

Коэффициент использования

Затраты труда:

мощности по выработке электроэнергии:

[%]

73

рутинные работы

Годовое число часов работы

[ч/г]

8573

БГУ

21,8 ч/неделю

Теор. число часов работы на полную мощность

[ч/г]

6361

БТЭЦ

0,4 ч/неделю

*без определения по DIN 6280

Устранение неисправностей:

0,3 ч/неделю

Электроэнергия на

Утилизация тепла:

собственные нужды

учет тепловой энергии на собственные нужды не ведется Внешние потребители

учет электроэнергии на собственные

Потребление тепла

41990 кВт.ч/неделю

нужды не ведется

Тепловая мощность

249,9 кВттм

Теор. коэф. исп. мощности

46,6%

Таб. 2-9: Технические параметры биогазовой установки 62

32

Описание отдельных установок

	БГУ 62		-	3.864 м3раб. об	-	536 кВтэл
Капиталовложения:
Общие капиталовложения:		это соответствует		466 €/м3раб. об		3.358 €/кВтэл			1.800.000 €
Субсидии				Без субсидий					500.000	€
Собственный капитал				28 % от суммы капиталовлож.
Заемный капитал				72 % от суммы капиталовлож.					1.300.000 €
Ежегодная производительность в стоимостном выражении:									720.000	€/г
Доход от сбыта электроэнергии (88,3 %)			Ставка оплаты переданной в сеть электроэнергии: данных нет
Доход от сбыта тепловой энергии		(8,6 %)		Продажная цена теплоэнергии:			3,8 центов/кВт/чth		70.000	€/г
Экономия теплоносителей (0,0 %)
Продажа остатков брожения (0,0)
Значение ценности удобрений (3,1 %)									25.365	€/г
Итого:
									815.365 €/г
Ежегодные затраты:
Расходы по содержанию установки (15,3 %)									91.653 €/г
Амортизация (67,8 %)									62.157	€/г
Договоры на техническое обслуживание (0,0 %)
Ремонт: Запасные части (21,8 %)									20.000	€/г
Проценты по капиталовложениям в установку (10,4 %)									9.496	€/г
Расходы по содержанию и эксплуатации зданий и земельных участков (11,9 %)									71.556 €/г
Амортизация	(71,3 %)								51.000	€/г
Аренда / наем	(1,4 %)								1.000	€/г
Содержание зданий (2,8 %)									2.000	€/г
Проценты по капиталовложениям в здания			(24,5 %)						17.556	€/г
Расходы по содержанию машин и оборудования (5,7 %)									33.917 €/г
Амортизация	(26,3 %)								8.917	€/г
Обслуживание машин и оборудования (73,7 %)									25.000	€/г
Производственные затраты (26,6 %)									159.500 €/г
Страхование	(11,3 %)			(18,8 %)					18.000	€/г
Потребность в электроэнергии на собственные нужды									30.000	€/г *4
Расходы на пусковое топливо (0,0 %)
Расходный материал (15,7 %)									25.000	€/г
Персонал (привлеченный) (31,3 %)									50.000	€/г
Персонал (собственный) (21,9 %)			(0,9 %)						35.000	€/г
Расходы на аналитические исследования									1.500	€/г
Прямые расходы (38,4 %)					26 €/т				243.625 €/г
Затраты на возобновляемое сырье (86,5 %)				Кукурузный силос					122.304	€/г
				Травяной силос	24 €/т				35.952	€/г
				Силос из зеленой ржи	26 €/т				24.908	€/г
				Трава (свежая)	24 €/т				16.392	€/г
Расходы на прочие виды субстрата (0,0 %)
Вещества, способствующие брожению (0,0 %)
Вода (0,0 %)
Расходы на внесение удобрений									29.352	€/г
Проценты по оборотным средствам (расчетная процентная ставка 1,5%) (0,7 %)									1.717	€/г
Взносы и платежи									1.000	€/г
Прочее									12.000	€/г
Общие затраты Выращивание возобновляемого сырья: 33 % Амортизация: 20 %									600.251 €/г
Издержки на производство электроэнергии 17,8 центов/кВт.ч
Баланс:
Доход без прямых издержек				151 €/м3раб. об			1.091 €/кВт		584.740	€/г
Амортизация							эл		5,3 г
Расчетный отраслевой результат хозяйственной деятельности					56 €/м3раб. об		401 €/кВтэл		215.114 €/г

*1 расходы на субстрат рассчитаны (2-ой период программы)

*2 расходы на содержание персонала согласно данным в производственном журнале *3 цена закупки внешней энергии рассчитана с помощью среднего значения для всех установок

*4 данные эксплуатирующей организации ввиду отсутствия в базе данных значений по потреблению электроэнергии на собственные нужды

Таб. 2-10: Экономические показатели эксплуатации биогазовой установки 62

33

Описание отдельных установок

таивания в гаражных ферментерах составляло ок. 24 дней, причем общее время отстаивания в связи с рециркуляцией материала для затравливания составляло ок. 69 дней; по истечении этого времени остатки перебродившей массы использовались в качестве сельскохозяйственных удобрений.

На изображении 2-23 продемонстрированы данные по изменению содержания метана и производству метана в ходе эксплуатации гаражного ферментера. После загрузки гаражного ферментера содержание метана увеличивается примерно на 58% и удерживается на этом уровне в течение нескольких дней. Благодаря этому увеличиваются объемы выработки метана вплоть до 430 нм3/д. Если выработка метана снижается и достигает отметки ок. 300 нм3/д, происходит смена субстрата. Данные по выработке метана в емкости для хранения перколята, также представленные на изображении 2-23, подвержены достаточно сильным колебаниям, так как выработка метана здесь зависит от разгрузки хранилища. На изображении 2-24 приведены данные по выработке метана и общей выработке метана в гаражных ферментерах в период с 09.02.2008 по 20.03.2008. Данные по выработке метана колеблются на уровне ок. 500 нм3, причем здесь наглядно демонстрируется влияние процесса смены субстрата.

Величина коэффициента использования мощности по выработке электроэнергии БТЭЦ была очень невелика и постоянно находилась ниже отметки 90%. Средний коэффициент использования общей мощности по производству электроэнергии составлял 73% (ср. данные в таблице 2-9).

Во время рассматриваемого периода, начиная с 48 календарной недели 2007 г., внешними потребителями в среднем использовалось 46,6% от номинальной тепловой мощности установки, а малая доля производимого тепла служила для обеспечения технологического процесса. Остаток тепловой энергии не утилизировался и отводился в атмосферу через радиатор охлаждения.

Технические проблемы возникали в связи с засорением и зарастанием трубопроводов для перколята, расположенных под углом 90°. Это привело к тому, что с 35 по 43 календарную неделю 2007 г. некоторые участки массы, предназначенной для брожения, не увлажнялись и к ним не примешивались метановые бактерии. После переустройства трубопроводных линий для перколята на 44 календарной неделе 2007 г. субстратная масса вновь увлажнялась равномерно и примешивание метановых бактерий осуществлялось должным образом. Это привело к улучшению показателей разложения субстрата в гаражных ферментерах и увеличению коэффициента использования мощности по выработке электроэнергии БТЭЦ с 44 недели 2007 г. (изображение 2-25).

Сравнение данной установки с биогазовыми установками непрерывного действия представляется довольно сложным. Если рассматривать коэффициент использования мощности по выработке электроэнергии, то здесь его величина ниже среднестатистической, которая составляет 85%. Коэффициент использования мощности по выработке тепловой энергии составляет до 50%, что свидетельствует о применении хорошей концепции по утилизации тепла, благодаря передаче теплоэнергии в местную тепловую сеть для потребителей близлежащего поселка. Сбыт тепловой энергии также позитивно отражается в экономическом балансе установки (таблица 2-10).

По сравнению с другими установками непрерывного действия показатель использование субстрата с величиной удельной выработки электроэнергии ок. 1160 кВт.ч/тоСВ является очень низким. Проблемы, возникшие на линиях трубопровода для перколята, показали, что для эффективного оборота субстрата должно быть обеспеченное хорошее увлажнение субстрата достаточным количеством перколята. В гл. 3.2.10 представлена дальнейшая оценка гаражных установок периодического действия для выработки биогаза.

34

Результаты программы измерения параметров производства биогаза

3

3.1 Характеристика установок	ложенного ферментера с подключением второй фазы, включаю-
	щей горизонтально расположенную емкость, используется на пя-
3.1.1 Ход технологического процесса	ти установках (изображение 3-1). Что касается организации тех-
	нологического процесса, то здесь явно доминируют многоступен-
В связи с новым положением о предоставлении бонусов в Зако-	чатые установки, доля которых составляет 67%; лишь 33% уста-
не о возобновляемых видах энергии (EEG – принятом в 2004 г.)	новок являются одноступенчатыми. Среди многоступенчатых
предприятия, занимающиеся эксплуатацией биогазовых устано-	биогазовых установок большинство является двухступенчатыми,
вок, прилагают все усилия для того, чтобы получить технологи-	лишь 5 из них - трехступенчатые, причем БГУ 03 и 14 используют
ческий бонус за использование субстратов с особенно высоким	одну из трех фаз в качестве гидролизной фазы.
содержанием сухого вещества. В этой связи законодательством	Сравнивая показатели рабочей температуры рассматривае-
установлены ограничения, вследствие которых установки влаж-	мых установок, доминируют биогазовые установки, которые
ной ферментации не получают технологический бонус, в отличие	ориентируются на мезофильный температурный режим (82% от
от установок сухой ферментации (ср. гл. 3.2.10). В общей слож-	всего числа установок). Другие 8% биогазовых установок рабо-
ности была произведена оценка работы 16 установок сухой фер-	тают в смешанном температурном режиме, который представляет
ментации (вкл. установки периодического действия), семь из ко-	собой комбинацию из мезофильных и термофильных температур-
торых являются одноступенчатыми. Они представляют собой 28%	ных режимов. На изображении 3-2 продемонстрировано статис-
от всех установок, которые были включены в это исследование.	тическое распределение средних температурных режимов биога-
Все остальные установки - это биогазовые установки влажной	зовых установок, причем параметры рабочей температуры от
ферментации. Некоторые из этих установок используют в качест-	38–40°C характерны для более чем 30% установок.
ве сырья смеси субстратов с содержанием сухого вещества более
30% (ср. гл. 3.2.2), не получая при этом технологического бону-
са.
Как уже показал сравнительный анализ по всей Германии,	Изображение 3-1: Относительное статистическое распреде-
среди установок значительно доминируют конструкции с вер-	ление применяемых технологий (влажная или сухая фермента-
тикально расположенными системами реакторов. 82% рассмат-	ция) с дифференцированием по одноступенчатым, многосту-
риваемых БГУ оборудованы вертикально расположенными фер-	пенчатым установкам и установкам периодического действия
ментерами. На четырех установках смонтирован горизонтально	(слева); статистическое распределение используемого типа
расположенный ферментер. Комбинация из вертикально распо-	реактора (справа)

частотностьОтносительная	[%]распределения	периодич. действ.
		одноступенч.
		многоступенч.
	влажная ферментация	сухая ферментация
	Способ эксплуатации

Относительная частотность	распределения [%]
	вертик.	горизонт.	комбинация
		Система реакторов

35

Результаты программы измерения параметров производства биогаза

Относительная частотность	распределения [%]
	Рабочая температура [°C]

Изображение 3-2: Относительное статистическое распределение величин рабочей температуры биогазовых установок.

3.1.2 Размеры установок	3.1.3 Хранение газа
В данное исследование были включены биогазовые установки с	На 75% биогазовых установок хранение газа осуществляется в
общим объемом реактора от 680 до 8900 м3, что позволило расс-	головной части корпуса ферментера, а на 25% установок - в от-
матривать широкий спектр установок различного размера. 49%	дельном газохранилище. Конструктивное исполнение хранения
установок имеют объем реактора (RV) более 3000 м3, а объем	газа в ферментере распределяется следующим образом: 29% - под
реакторов других 32% установок составляет от 2000 до 3000 м3	однослойной, 43% - под двухслойной пленкой и 3% - под газо-
(изображение 3-3, слева). Таким образом, налицо тенденция к	непроницаемой пленкой и неподвижной крышей (изображение 3-
строительству крупных биогазовых установок. В связи с тем, что	4), причем на двух установках используются различные виды пле-
решение в пользу рассмотрения той или иной установки очень	ночного покрытия для ферментера и бака для дображивания.
часто принималось в зависимости от наличия смонтированных	Даже если диаграмма частоты распределения (изображение
измерительных средств на оборудовании, установки с объемом	3-7, справа) позволяет определить, что удельный объем газа в хра-
реактора менее 2000 м3 представлены в исследовании в значи-	нилище в большинстве установок колеблется в пределах от 1 до
тельно меньшей степени, чем то отмечается на практике, где до-	2 м3/кВт	эл	, различия между установками очень велики, так как
ля таких БГУ составляет более 30% от общего числа установок.	диапазон от 1 до 2 м3/кВт включает в себя увеличение объема

		эл
		хранения газа в два раза. Таким образом, величины объемов хра-
	Изображение 3-3: Относительное статистическое распреде-	нения газа, накапливание которого необходимо при простое
		БТЭЦ, или, при негативных показателях выработки газа, для обес-
	ление размеров реактора (слева) и установленной мощности
		печения БТЭЦ сырьем в нужном количестве, в рассматриваемых
	по выработке электрической и тепловой энергии (справа) в
		установках очень разные. Обессеривание газа осуществляется в
	рассматриваемых биогазовых установках

Относительная частотность	распределения [%]	Относительная частотность	распределения [%]
		Общ. объем реактора [1000 м³]

электр.

тепл.

Установленная мощность [кВтэл]

36

Результаты программы измерения параметров производства биогаза

Относительная частотность	распределения [%]
	Однослойная	Воздухоопорное	Газонепроницаемая	Подушкообразный	Пленочный мешок	Хранилище
	пленка	двойное пленочное	пленка под	резервуар из пленки	в силосе	с двойн. мембр.
		покрытие	неподвижной
		Пленочное покрытие	крышей		Внешнее хранилище
			Типы газовых хранилищ

Изображение 3-4: Относительное статистическое распределение рассматриваемых биогазовых установок относительно типа газового хранилища; две установки использовали для ферментера и емкости для дображивания различные пленочные покрытия

Относительная частотность	распределения [%]
	Ферментер	Внешн.
	Отсутствует	Биологич.	Адсорбция	Осаждение
		Обессеривание газа

Изображение 3-5: Относительное статистическое распределение биогазовых установок в отношении обессеривания газа. На биогазовых установках гаражного типа обессеривание газа не проводится.

основном биологическим методом путем подачи воздуха в голов-	гом простое БТЭЦ, рекомендуется использовать систему обессе-
ной части ферментера (изображение 3-5). Конструктивно иден-	ривания газа и в биогазовых установках гаражного типа.
тичные установки 53 и 55 оборудованы внешним устройством для
обессеривания газа. Процесс биологического обессеривания осу-
ществляется в отдельном подушкообразном резервуаре из плен-	3.1.4 Утилизация газа
ки с соответствующей поверхностью для колонизации бактерия-
ми из твердого остатка брожения после сепарации.	Статистическое распределение установленной электрической
Для биологического обессеривания на некоторых установках	мощности БТЭЦ приведена на изображении 3-3 (справа). Две био-
используются соли железа или активированный уголь. На биога-	газовые установки имеют мощность ниже 100 кВтэл. Речь идет об
зовых установках гаражного типа обессеривание газа не прово-	установках БГУ 11 и 61. Более 40% установок, участвующих в
дится. Однако измерения величины H2S в БГУ 61 и 62 показывают	программе измерений, имеют установленную мощность порядка
содержание H2S более 450 ппм. В среднем показатели содержания	500 кВтэл. Дополнительно к этому проводилась оценка трех уста-
H2S составляли 167 ппм (БГУ 61) или 267 ппм (БГУ 62). В целях	новок мощностью свыше 1000 кВтэл и одной установки с мощ-
предотвращения возникновения неисправностей, а также при дол-	ностью более 2000 кВтэл. В сравнении с базой данных небольшие

37

Результаты программы измерения параметров производства биогаза

]

эл

Установленная мощность [кВт

БГУ 61

БГУ 11

БГУ 41

БГУ 21

БГУ 05

БГУ 63

БГУ 37

БГУ 13

БГУ 50

БГУ 33

БГУ 35

БГУ 57

БГУ 58

БГУ 26

БГУ 32

БГУ 39

БГУ 42

БГУ 40

БГУ 29

БГУ 19

БГУ 54

БГУ 07

БГУ 03

БГУ 38

БГУ 30

БГУ 23

БГУ 25

БГУ 14

БГУ 06

БГУ 20

БГУ 34

БГУ 44

БГУ 48

БГУ 59

БГУ 49

БГУ 10

БГУ 36

БГУ 09

БГУ 02

БГУ 01

БГУ 17

БГУ 22

БГУ 53

БГУ 55

БГУ 12

БГУ 43

БГУ 51

БГУ 52

БГУ 15

БГУ 62

БГУ 16

БГУ 18

БГУ 24

БГУ 04

БГУ 45

БГУ 08

БГУ 31

БГУ 27

БГУ 28

БГУ 56

БГУ 47

Изображение 3-6: Установленная мощность по выработке электроэнергии на биогазовых установках

установки в диапазоне мощностей до 250 кВтэл представлены ско-	смонтирована одна БТЭЦ, а другие 50% БГУ имеют 2 или 3 БТЭЦ.
рее недостаточно. Как это уже было отмечено при описании по-	Данные по удельному рабочему объему демонстрируют,
казателей объемов реакторов, это связано с частично недостаточ-	сколько рабочего объема имеется в наличии на 1 кВт установлен-
ным обеспечением установок измерительными средствами.	ной электрической мощности. Здесь показания по установкам на-
Бросается в глаза тот факт, что установленная тепловая мощ-	ходятся в диапазоне от 1,0 до 13,1 м3 раб. об./кВт (БГУ 47 и БГУ
	эл
ность БТЭЦ не намного превышает ее электрическую мощность.	19) (изображение 3-7, слева). Частота распределения указывает
Хотя и на большинстве установок отмечается более высокая теп-	на основную группу установок с показателями от 4 до 6 м3 раб.
ловая мощность при 500 кВттм, чем при 300 кВттм, тепловая мощ-	об./кВтэл, в которой находится 36% всех БГУ. Здесь следует от-
ность в диапазоне 250 кВттм также находится в таких же пределах.	метить тенденцию к эксплуатации установок с небольшим рабо-
Это свидетельствует о том, что уже на заводе-изготовителе на	чим объемом на 1 кВт установленной мощности, что должно спо-
БТЭЦ установлен такой тепловой КПД, величина которого рав-	собствовать достижению высокой эффективности при эксплуата-
на электрическому или ненамного превышает его.	ции оборудования.
На изображении 3-6 представлен обзор установленных элект-	Использованию тепловой энергии, получаемой при выработ-
рических мощностей всех биогазовых установок в порядке воз-	ке электроэнергии, придается все более важное значение (см. изоб-
растания, что позволяет получить представление об очень широ-	ражение 3-8). 7% установок применяют тепло только для самой
ком спектре установок, рассматриваемых в рамках программы.	биогазовой установки, все остальные БГУ используют вырабаты-
БГУ 49 и 56 представлены на диаграмме с пониженным показа-	ваемую тепловую энергию дополнительно для отопления част-
телем мощности, равном соответственно 500 и 1300 кВтэл, хотя в	ных домовладений или хозяйственных комплексов расположен-
рамках запланированного расширения уже установлены мощнос-	ных рядом сельскохозяйственных предприятий. 30% установок
ти в 747 и 2112 кВтэл, которые в настоящий момент еще не ис-	обеспечивают теплом также и внешних потребителей. Прежде
пользуются.	всего речь идет о расположенных поблизости жилых домах, суш-
На рассматриваемых установках осуществляется эксплуата-	ке древесины, лекарственных трав и осадков сточных вод. БГУ
ция 96 БТЭЦ, среди которых 53 оснащены газовыми и 43 - газо-	20, 36, 47, 53, 56 и 62 запитывают вырабатываемым теплом мест-
жидкостными двигателями. Это свидетельствует о тенденции к	ную сеть теплоснабжения или подают его на нужды обществен-
использованию газовых двигателей. С одной стороны, это объяс-	ных учреждений. БТЭЦ биогазовой установки 07 находится на
няется таким размером установок, при котором применение газо-	расстоянии 500 м от деревни, и получаемая тепловая энергия от-
вых двигателей считается целесообразным, а с другой стороны,	водится в местную сеть теплоснабжения. Степень утилизации вы-
газовые двигатели используются и на оборудовании с установлен-	рабатываемой тепловой энергии будет представлена в гл. 3.2.8.5.
ной электрической мощностью от 180 кВт. Таким образом, предп-
риятия, занимающиеся эксплуатацией биогазовых установок, ста-
новятся независимыми от использования запального топлива, раз-	3.2 Эксплуатационные характеристики
витие стоимости которого оценить довольно сложно. Как прави-
ло, применяются только газовые (60% всех установок) или только	3.2.1 Оборот субстрата
газожидкостные двигатели (30% всех установок). На 6 установ-
ках (10%) используются оба типа двигателей. Количество уста-	В зависимости от различных размеров рассматриваемых биога-
новленных БТЭЦ варьирует от 1 до 3, причем на 50% установок	зовых установок общие показатели годового оборота субстрата

38

Результаты программы измерения параметров производства биогаза

Относительная частотность	распределения [%]			Относительная частотность	распределения [%]
	Удельн. рабочий объем [м3раб.об./кВт	эл	]		Удельн. рабочий объем газ. хранилища [м3/кВт	эл	]

Изображение 3-7: Относительное статистическое распределение биогазовых установок по величине удельного рабочего объема (слева) и объему хранения газа (справа)

Относительная частотность	распределения [%]
	только БГУ	Хозяйственные	Прочие виды	Утилизация внешними
		постройки/частный дом	использования	пользователями (местная сеть
			(например, осушка)	теплоснабжения / продажа)
		Использование тепла

Изображение 3-8: Относительное статистическое распределение по использованию тепловой энергии на рассматриваемых биогазовых установках. На некоторых установках отмечались различные виды использования теплоэнергии. Каждое значение относится к числу всех установок. Утилизация внешним потребителям включает в себя продажу тепла расположенным поблизости домовладениям, а также передачу тепла в тепловую сеть. Под “прочим использованием” подразумеваются, прежде всего, сушильные установки (древесина, лекарственные травы и т.д.)

колеблются в широком диапазоне значений от ок. 1000 т/г или 2,3	Очень разные массовые доли использования органических
т/д (БГУ 61) до 36000 т/г или 100 т/д (БГУ 12, изображение 3-9).	удобрений в сырье, на что указано на изображении 3-9, наглядно
БГУ 12 имеет самый большой показатель оборота, за ней следует	демонстрирует изображение 3-10. Совершенно очевиден тот факт,
установка 10 с оборотом сырья ок. 80 т/д. БГУ 12, доля навозной	что самые большие объемы органических удобрений используют-
жижи в сырье которой составляет 80%, имеет такую же установ-	ся на установках северо-восточного региона (БГУ 01 - БГУ 14),
ленную электрическую мощность, как, например, БГУ 15, на ко-	что объясняется наличием в этом регионе крупных аграрных
торой доля навозной жижи составляет всего 5%, что явно свиде-	структур. Показатель доли использования органических удоб-
тельствует о крайне различных величинах концентрации энергии	рений установками других регионов остается на уровне значи-
в субстратных смесях.	тельно ниже 50%. Такие установки, которые вообще не исполь-
На диаграмме частоты распределения оборота субстрата вы-	зуют органических удобрений, являются одновременно установ-
деляются группы установок с небольшим и очень большим коли-	ками, получающими технологический бонус за применение тех-
чеством загрузки субстрата. Диапазон оборота субстрата свыше	нологии сухой ферментации при выработке биогаза.
19000 тонн в год представлен только биогазовыми установками	Другая такая же по величине группа установок (13%) - это
с большой долей органических удобрений в сырье (изображение	БГУ, в которых доля использования органических удобрений сос-
3-10).	тавляет до 10% или которые практически не используют этот вид

39