Об инвестиционных перспективах биогазовых станций промышленного масштаба мы уже писали, а в этой статье поговорим о проектах малой мощности, которые представляют уникальное решение для потребителей, сталкивающихся с проблемами доступа к сетевым энергоресурсам и высокой стоимости моторного топлива.
Уменьшение мощности и рост рынка
До последнего времени значимым препятствием развития биогазовой энергетики были высокие удельные капитальные затраты для установок малой мощности и, как следствие, узкий коридор рентабельности проектов. Установки большой мощности обходятся дешевле в расчете на тонну перерабатываемых отходов, но сталкиваются с проблемой дефицита сырья, а в замкнутых энергосистемах – сбыта энергии или топлива. Удельный уровень капзатрат малых установок при использовании европейского оборудования (биореакторов, насосов, мешалок, систем очистки газа и т.д.), как правило, не выдерживает критики.
Сегодня с нашим участием компанией LANDCO разработано эффективное решение этой проблемы — новое поколение биогазовых реакторов, в производстве которых применяются недорогие комплектующие исключительно российского производства, что снижает валютные риски и срок окупаемости проекта.
Изначально технология была отработана на лабораторном уровне. Важнейшей частью технико-экономического обоснования (ТЭО) является монтаж и запуск мини-ферментеров — опытно-промышленной биогазовой станции. Такая станция позволит рассчитать реальный выход биогаза, скорректировать коммерческое предложение и параметры окупаемости и гарантировать определенный уровень технико-экономических показателей, а также снизить риски. Мини-ферментер является уменьшенной копией промышленного биогазового комплекса.
В ходе создания мини-реакторов и моделирования разных условий в нем была создана и успешно испытана новая технология LANDCO. В ее основе лежит запатентованный процесс метанизации, основанный на сокращении времени разложения органики при повышенной температуре (55-60 С) и давлении (3-4 бар). Это позволило сократить концентрацию аммония в субстрате, повысить устойчивость процесса разложения сырья в биогаз, обеспечить его обезвреживание от всех возможных патогенных составляющих и получить более высокое содержание метана (до 75%).
В отличие от зарубежных аналогов, данное решение имеет невысокие удельные капитальные затраты. Например, установка по переработке 1,5 тонн отходов в сутки производительностью 30-40 тыс. куб. м биогаза в год (в зависимости от вида сырья) оценивается в 5,5-6 млн рублей – «под ключ», включая блок по производству газомоторного топлива или когенерационный блок в качестве опций. Небольшой размер такой установки (объем биореактора составляет всего 20 м3, а размер участка для размещения всего комплекса 15х6 м) определяет территориальную гибкость и быстроту реализации такого проекта, минимальные сроки проектирования, изготовления и доставки малых реакторов.
Невысокие капитальные затраты, а также скромный объем потребления сырья или отходов позволяет существенно расширить рыночный потенциал биогазовой отрасли за счет потребителей с малым уровнем электрической и тепловой нагрузки:
- Удаленных объектов, в том числе расположенных в зонах локальной дизельной генерации
- Фермерских хозяйств, не подключенных к сетям газоснабжения
- Ритейл-сетей, сталкивающихся с проблемой утилизации органики и выделения сетевой мощности
- Станций по переработке и сортировке ТБО
Малый биореактор как источник автономного газоснабжения и денежной экономии
Для новых и растущих малых сельхозпредприятий главной предпосылкой создания биоустановки является экономия за счет отказа от подключения к газовым сетям.
Даже если в непосредственной близости от потребителя есть газопровод низкого давления перед ним встает необходимость длительного и забюрократизированного процесса подключения, включая услуги местной газовой службы по прокладке газопровода, строительству ГРПШ (газораспределительного шкафа), проектированию, врезке и подключению к газовой магистрали. Стоимость подключения может составлять значительную часть стоимости биореактора, длительность — более года.Помимо прямой экономии на подключении к природному газу, малая биоустановка представляет значительную косвенную экономию – за счет приобретения удаленного от сетей и более дешевого земельного участка для размещения будущего хозяйства.
Негазифицированные территории – главный рынок сбыта малых реакторов. В этом случае экономику проекта следует сравнивать с системами автономной газификации. Однако использование пропан-бутановой смеси в таких системах намного более опасно, а ее стоимость с учетом доставки постепенно приближается к нефтепродуктам и намного превышает себестоимость биогаза.
Малый биореактор как источник газомотороного топлива и роста экономики
Именно замещение сжиженного нефтяного газа, а также нефтепродуктов в структуре потребления может стать главной статьей выручки проекта малой биогазовой установки, особенно в тех случаях, когда ее владелец располагает автопарком сельхозтехники или грузовых автомобилей, а ближайшая заправочная станция находится на большом удалении.
Биогаз завоевывает все большую популярность в качестве альтернативного источника моторного топлива: 1 м3 биогаза эквивалентен 0,6 л бензина или дизтоплива. Чтобы исходный биогаз использовать в качестве моторного топлива, необходимо его очистить до состояния биометана, т.е. удалить излишки СО2 и другие примеси.
Биометан, во многом, соответствует природному газу, прежде всего, по процентному содержанию метана СН4, доля которого в нем колеблется от 95 до 98% от общего объема. В настоящее время в Финляндии, а также других ЕС приняты амбициозные программы по замещению природного газа произведенным из биогаза биометаном.
Биометан, как моторное топливо, имеет высокую теплоту сгорания 50-55 МД/кг и октановое число — 110, что превышает аналогичные характеристики бензина, которые, соответственно, равны 44 МДж/кг и 72-85. По сравнению с нефтяными моторными топливами биометан имеет более высокую детонационную стойкость, что позволяет в двигателях внутреннего сгорания снижать концентрацию вредных веществ в отработанных газах и уменьшать количество отложений в двигателе.
Ввиду отсутствия жидкой фазы масляная пленка с цилиндров двигателя не смывается, износ деталей цилиндропоршневой группы уменьшается в два раза и, соответственно, возрастает надежность и долговечность двигателя. Анализ результатов исследований токсичности газобаллонных автомобилей, проведенных за рубежом, показывает, что при замене бензина на биометан выброс токсических составляющих (г/км) в атмосферу города снизился: по оксиду углерода в 5-10 раз, углеводородам — в 3 раза, окислам азота — в 1,5-2,5 раза, ПАУ — в 10 раз, дымности — в 8-10 раз, в зависимости от типа автомобиля.
Полностью подготовленный биометан для заправки автомобилей может компримироваться (сжиматься) компрессорами природного газа для заправки баллонов автомобилей, тракторов и другой подвижной техники. Газобаллонное оборудование автомобиля, работающего на биометане, полностью соответствует оборудованию автомобиля, работающего на природном газе. Данное обстоятельство позволяет, в случае необходимости, производить их равноправную замену.
Распространение государственной поддержки подобных проектов за их счет включения в программы развития газомоторного топлива и сельского хозяйства может дать мультипликативный экономический эффект. Размещение производства биореакторов возможно на любом небольшом заводе металлоконструкций, каких много в каждом регионе страны: это повысит занятость населения, поможет развитию опытно-конструкторской и производственной базы. Переход на биометан сократит убытки сельхозбизнеса от резкого роста цен на моторное топливо. Сокращение же спроса на нефтепродукты высвободит дополнительные объемы нефти для экспорта и за счет пошлин обеспечит бюджет дополнительными поступлениями.