Биогазовые установки в России

Серьезным и, пожалуй, определяющим стимулом для развития биогазовой энергетики должна стать поддержка на государственном уровне. Минэнерго России рассчитывает выйти к показателю 10 % энергии от альтернативных источников всех видов лишь к 2030 году.

Существует два перспективных направления в производстве биогаза в России: строительство промышленных станций и реализация модульных установок заводского производства. Первый вид биогазовых установок представляет собой модульные горизонтальные реакторы цилиндрической формы с мешалками серийного производства и поставляемые в готовом виде. Второй конструктивный вид – вертикальные реакторы, которые обычно монтируют на месте установки.

В российских условиях главное преимущество биогаза по сравнению с прочими видами ВИЭ и традиционными энергоносителями — доступность сырья, полное отсутствие топливных затрат. В 95% случаев отходы достаются предпринимателю безвозмездно. Доступность сырья определяет территориальные возможности: биогазовые установки могут быть размещены в любом районе, не требуют строительства дорогостоящих газопроводов и сетевой инфраструктуры, а также позволяют новому предприятию сэкономить на стоимости подключения к сетям и выделения мощности. При суммарном потенциале производства биогаза до 75 млрд м3 в год на Южный федеральный округ приходится 24,4 млрд м3, Приволжский — 18,3, Центральный — 12,1 млрд м3. Это выгодно отличает биогазовую энергетику от прочих возобновляемых источников. Территории их рентабельного применения, как правило, не совпадают с пунктами спроса на энергию. Биогаз дает возможность получать одновременно несколько видов энергоресурсов: газ, моторное топливо, тепло, электроэнергию. Еще одна его особенность — постоянство выработки энергии и максимальное использование установленной мощности. Весомый недостаток биогазовой энергетики — большие капитальные затраты, а также относительно узкий коридор рентабельности проектов. Стоимость 1 кВт мощности станции колеблется от 2 до 5 тыс. евро в зависимости от ее размера (чем меньше, тем дороже) и вида сырья. На больших установках (от 10 МВт), работающих на выгодных видах отходов (например, сахарном жоме, отбросах пищевой промышленности с высоким содержанием жиров), 1 кВт обходится менее чем в 2 тыс. евро (130 тыс. руб.). Малые установки (меньше 1 МВт), использующие нерентабельные виды отходов (например, навоз крупного рогатого скота), могут иметь стоимость 1 кВт свыше 6–7 тыс. евро (390-455 тыс. руб.). Средний уровень капитальных затрат большинства биогазовых станций мощностью от 2 до 5 МВт находится в пределах 3 тыс. евро (195 тыс. руб.) за 1 кВт.

С другой стороны, сопоставление биогазовой энергетики с другими ВИЭ по этому параметру показывает, что ее проигрыш неочевиден. Например, крупные атомные электростанции оцениваются в 5 тыс. евро за 1 кВт · ч. Стоимость 1 кВт ветроэлектростанций и современных угольных электростанций составляет 2 тыс. евро, солнечных станций — 5 тыс. евро. Ощутимое преимущество имеет лишь газовая генерация — около 1–1,5 тыс. евро за 1 кВт. Однако газ есть не везде, а к 2015–2017 гг. в соответствии с планами правительства РФ внутренние тарифы на него будут приведены к равнодоходному с Европой уровню, который в текущих ценах составляет не менее 240 долл. за 1 тыс. м3. Электроэнергия из такого газа окажется слишком дорогой. Неслучайно все больший спрос на биогазовые установки наблюдается со стороны собственников, работающих на природном газе когенерационных мини-ТЭС. Наконец, третья проблема заключается в необходимости гарантированного сбыта произведенной электроэнергии. При отсутствии возможности ее продажи через сеть по розничным тарифам список рентабельных био- газовых проектов ограничивается теми установками, которые имеют непрерывный цикл работы и постоянный уровень потребления энергии, заведомо превышающий мощность станции. Пока эта задача не решена, экономически эффективный биогазовый потенциал, сосредоточенный в рамках крупных источников отходов, составляет в России не более 25 млрд м3 в год.

Как показывает практика, хозяйство, владеющее биогазовой установкой, использует зачастую не более 15 % вырабатываемой энергии, поэтому большая ее часть идет на продажу.

Сегодня, несмотря на достаточно благоприятную почву, в России действующих биогазовых электростанций считаные единицы. Первый российский реактор был запущен в 2009 году в деревне Дошино Калужской области. Позднее в Белгородской области запустили биогазовые станции «Байнцуры» на базе свиноводческого комплекса, а затем «Лучки». Так же созданы Агрокомплекс «Мансурово» в Курской и Агрохолдинг «Мосмедыньагропром» в Калужская областях

ГК «Агро-Белогорье» (Белгородская обл.) Биогазовая станция «Байцуры». Строительство станции закончено в ноябре 2011 года. Станция открыта в апреле 2012 года. Это пилотный проект в рамках программы строительства сети биогазовых станций в Белгородской области суммарной мощностью 10 МВт, и его целью было создание бизнес-модели, удовлетворяющей требования кредиторов для последующего тиражирования полученного опыта. Вся энергию продается в сеть с надбавкой около 5%.

Сейчас мощность станции составляет 500 кВт, в будущем она будет увеличена до 1000 кВт. Сырьем для ее выработки являются свиной навоз (СВ – 5%) – 106м3/сут. (38 690 м³/год) и кукурузный силос (СВ – 35%) – 21 т/сут. (7665 т/год). Выход биогаза составляет соответственно: навоз – 890 м³/день (СН4 – 60%), силос – 3242 м³/день (СН4 – 52%), итого производится 4133 м³ биогаза в день.

Станция подключена коллекторами к лагунам свинокомплекса, по трубам навоз идет в приемное отделение биореактора. Силос догружается отдельно.

Полезный отпуск электроэнергии в год, по нашим оценкам, составит 3,7 млн. кВт/ч на первом этапе реализации проекта с увеличением до 7,4 млн. на втором. Что касается тепловой энергии, то полезный отпуск в год на первом этапе составит 1600 Гкал и впоследствии, на втором этапе, он возрастет до 3200 Гкал. Объем реализации удобрений при этом составит 19 100 м³/год.

Инвестиции в проект составили 160 млн. руб., и окупить затраченные средства планируется в течение 7 лет.

ГК «Агро-Белогорье» (Белгородская обл.) Биогазовая станция «Лучки». Проект реализован компанией «Альт-Энерго», работающей в структуре ГК «Агро-Белогорье». В реализации используется оборудование, поставляемое компанией Big Dutchman Agro.

Годовой объем выработки составляет 19,6 млн кВт/ч электроэнергии, 18,2 тыс. Гкал тепловой энергии и 66,8 тыс. тонн органических удобрений.

Каждый год установка будет перерабатывать 14 600 тонн отходов мясоперерабатывающего завода («МПЗ Агро-Белогорье»), 26 000 тонн свиноводческих стоков, 1800 тонн канализационных отходов в виде шлама, 26 000 тонн силоса.

Все компоненты сырья (кукурузный силос порядка 39–40%, примерно 40% жидкого свиного навоза и мясные отходы) поступают в приемные резервуары. Отходы МПЗ поставляются автотранспортом, а жидкий навоз – по трубопроводу напрямую от селекционно-генетического центра.

Еще один продукт ферментации – биологическое удобрение – собирается в специализированных хранилищах. В дальнейшем эта богатая азотом и фосфором биомасса (процент сухого вещества порядка 5–7%) выкачивается в цистерны и вносится на поля нашего агрохолдинга. В перспективе компания намерена дополнить этот комплекс линией по изготовлению удобрений, которые собирается продавать. Кроме того, планируется строительство тепличного комплекса, который будет отапливаться за счет тепловой энергии, полученной на биогазовой станции.

По приблизительным подсчетам к настоящему времени сумма инвестиций в проект превысила 10 млн евро. В будущем ожидается, что плановая прибыль составит примерно 80 млн. руб. ежегодно.

Агрокомплекс «Мансурово» (Курская обл.). Постройка биогазовой станции в холдинге была запланирована изначально. Во-первых, потому, что концепция компании заключается в создании инновационного предприятия, в том числе и в вопросах энергосбережения. Во-вторых, наличие большого поголовья поставило нас перед проблемой утилизации отходов.

Продолжается работа по изучению удачного опыта внедрения биогазовых установок и тесно сотрудничаем с немецкой компанией Verbio, которая является одним из ведущих поставщиков биотоплива и единственным промышленным производителем биодизеля и биоэтанола в Европе. Идея состоит в том, чтобы продавать полученный на установке биогаз. Это можно сделать при поддержке компании, транспортирующей газ, в том числе в Европу.

Агрохолдинг «Мосмедыньагропром» (Калужская обл.) КРС «Романово». Биогазовая станция с расчетной емкостью 600 кВт.

Навоз из коровника самосплавом отправляется в лагуну, а оттуда перекачивается насосом в биогенератор (две емкости по 1000 м³), где идет выработка биогаза, который затем поступает в когенерационную установку, и уже там производится электроэнергия. Высвобожденная электроэнергия возвращается на ферму, а полученные в результате разложения биогуматы, содержащие 0,15% фосфора и столько же калия, становятся ценными удобрениями и отправляются на наши поля. Использование таких удобрений, к примеру, под кукурузу, позволяет сэкономить до 20% минудобрений.

Установка, рассчитанная на снабжение электричеством всего комплекса, работает только наполовину и электрифицирует ближайшие к ней животноводческие помещения и работу всех включенных в установку систем (шнеки, насосы и т.д.).

Себестоимость производства биогаза составляет около $25–30 за 1000 куб. м, очищенного — $30–40.

Лидером по производству российского биогаза в ближайшие годы останется Белгородская область: уже намечено строительство трех новых станций, а в более дальней перспективе в регионе планируется разместить более 100 биоэнергетических комплексов. По расчетам скоро 10 % всей российской электроэнергии будет производиться биореакторами белгородчины.

Поскольку большая часть органических отходов приходится на агропромышленный комплекс, то развитие биогазовой энергетики наиболее перспективным видится именно в сельской местности нашей страны. В настоящее время в России биологическая масса преимущественно рассматривается как источник убытков: ежегодный ущерб от отходов АПК оценивается ежегодно в 450 млрд руб. Между тем биогаз – это не просто экологически безопасный и дешевый вид энергоносителя. С помощью биогазовых технологий достигается и ряд положительных побочных эффектов, актуальных для российского села.

Во-первых – решение проблемы переработки биоотходов и вопрос загрязнения водоемов. На этапе очистки стоков (коммунальных и животноводческих) удаляется до 90 % органических соединений.

Во-вторых, получение высокоэффективных удобрений в процессе эксплуатации биогазовых станций. При анаэробной переработке сельскохозяйственных отходов биомасса разделяется на органическую и минеральную составляющие, и в результате на выходе мы имеем качественные азотно-фосфорные удобрения (для сравнения: при утилизации отходов путем компостирования сохраняется лишь до 40 % азота). Стоит отметить, что Россия отличается очень низким показателем по использованию удобрений – в среднем 50 кг/га, в то же время в западноевропейских странах эта величина составляет около 500 кг/га. Поэтому потребность в дополнительном производстве удобрений в нашей стране – до 600 млн тонн в год, и удобрения, полученные в процессе работы биогазовых установок, помогут решить эту проблему.