Биогаз — один из наиболее перспективных для Украины альтернативных источников энергии. Инвестиции в этот бизнес составляют в среднем 2–2,5 млн евро, зато при благоприятных раскладах окупаемость в текущих рыночных условиях довольно оперативная — порядка четырех–шести лет. А при полном использовании возможностей установки (продажа излишков электроэнергии, очищенного до биометана биогаза, производимых удобрений) срок может составлять меньше двух лет. В итоге вы обретаете полную энергонезависимость и постоянный источник дохода. К тому же биогазовую станцию можно выгодно продать. За готовый проект вы получите в два-три раза больше, чем инвестировали в его строительство.
Какая от этого польза
Биогазовая установка — это комплекс по переработке сельскохозяйственных, производственных и бытовых отходов, очищающий предприятие от грязи, вырабатывающий электричество, тепло и высококачественные удобрения. После очищения биогаза получается биометан, который используют для освещения, отопления и заправки автомобилей.
Большинство животноводческих хозяйств сооружают биогазовые установки для получения электроэнергии и тепла. Из 1 куб. м биогаза при сжигании в когенерационной установке (оборудование для комбинированного производства электроэнергии и тепла), можно добыть 2 кВт/ч электроэнергии. Выход же самого биогаза зависит от вида используемого сырья. К примеру, из тонны навоза крупного рогатого скота образуется 50–65 куб. м биогаза, из различных видов энергетических растений — 100–500 куб. м. Обычно БГУ производит гораздо больше электроэнергии (примерно в 1,5–2 раза), чем нужно предприятию, соответственно, излишки можно продавать. К примеру, большая молочная ферма на 4 тыс. коров, используя биогазовую установку, производит 12 МВт электроэнергии в сутки, тогда как потребляет всего 6–7 МВт. Соответственно, 5–6 МВт можно продать. Это будет особенно выгодно, когда государство начнет принимать электроэнергию по «зеленому» тарифу. Сейчас закон о «зеленом» тарифе проходит доработку, и владельцы биогазовых станций сдают «излишки производства» по нерегулируемой (договорной) ставке. Но это все равно выгодно, поскольку себестоимость производимой на биостанции электроэнергии составляет примерно 0,10 грн. за кВт/ч, а продается она по 0,40–0,60 грн. Соответственно, владелец фермы не только обретает энергонезависимость, но и получает неплохой доход. А когда начнет действовать «зеленый» тариф, будет выгодно продавать максимум электроэнергии по высокой цене, чтобы покупать для своих нужд по низкой, как сейчас поступают в Европе.
Кстати, сама биогазовая система весьма экономна: потребляет всего 10–15% от производимой энергии зимой и 3–7% летом. А вырабатываемого ею тепла достаточно не только для обогрева коровника, свинофермы или птичника, но и для текущих хозяйственных нужд: получения пара, кипяченой воды, сушки соломы, семян, дров и пр. Возле биогазовых установок выгодно ставить теплицы — излишки тепла могут идти на поддержание нужной температуры. В себестоимости тепличных огурцов, помидоров, цветов 90% затрат — это тепло и удобрения. Получается, что возле биогазовой установки теплица может работать совершенно бесплатно, с максимально высокой рентабельностью.
Обычным навозом или другими отходами удобрять почву нет смысла — они должны «вызреть» в течение трех–пяти лет. Если вы производите биогаз, одновременно получаются уже готовые к применению удобрения — это сопутствующий продукт любой биоустановки. В обычных отходах (например, навозе) минеральные вещества химически связаны с органикой, и растения не могут их «переварить». В переброженной биомассе минералы отделены от органики, поэтому легко усваиваются. Кроме того, получается экологически чистый продукт, лишенный нитритов, семян сорняков, болезнетворной микрофлоры, специфических запахов. Как показывает практика, при использовании жидких или твердых биоудобрений урожаи увеличиваются на 40–50%. Причем расход составляет от одного до пяти тонн вместо 60 т необработанного навоза для 1 га земли.
Полученные удобрения можно использовать как для собственных целей, так и продавать. Это очень выгодный бизнес, поскольку себестоимость производства одного литра удобрений составляет максимум 10 центов при наличии линии сушки и комплектации (если не фасовать, себестоимость равна нулю), а оптовая цена на внутреннем рынке — $1. Установка, перерабатывающая 100 т навоза в сутки, позволяет производить 51 т твердых и 43 т жидких удобрений.
Если дополнить биоустановку системой обогащения биогаза, можно получить биометан — газ, аналогичный природному по ГОСТовским стандартам. Его можно использовать для освещения, отопления, заправки машин. Себестоимость производства биогаза составляет всего $25–30 за 1000 куб. м, а уже очищенного — $30–40. Очищенный биогаз можно очень выгодно продавать. Газовые трейдеры выкупят его по цене $200–250 за 1000 куб. м на 10 лет вперед (цена природного газа с растаможкой составляет сейчас $350 за 1000 куб. м).
Но этим польза от БГУ не исчерпывается. Биостанции также решают проблему очистки и утилизации, что зачастую составляет существенную часть расходов предприятия. Благодаря биогазовым установкам на ферме никогда не будет вони и жижи. Поскольку навоз сразу же идет в дело и его не приходится собирать, хозяйству требуется гораздо меньше лагун. Затраты на строительство навозных отстойников — вынужденная мера и выброшенные на ветер деньги. А сделав вложение в биогазовую установку, вы экономите средства и эффективно используете земельные площади. Причем строительство биогазовой установки актуально не только для новых животноводческих хозяйств, но и для уже существующих. Ведь обычно старые лагуны переполнены, а их ремонт выливается в круглую сумму. Более того, при использовании обычных отстойников, свалок и лагун фильтрат (жидкость, загрязненная органическими и неорганическими веществами) часто попадает в грунтовые воды, отчего болеют люди и животные, а санэпидемстанция выписывает предприятию огромные штрафы. Используя систему очистки, можно навсегда забыть об этих проблемах.
Производство биогаза не только гарантирует прибыль, но и улучшает экологию: позволяет предотвратить выброс метана в атмосферу. В процессе разложения навоза выделяется метан, способствующий образованию парникового эффекта в 21 раз больше, чем углекислый газ. Свою позитивную экологическую функцию исполняют и биоудобрения, они позволяют снизить применение химических аналогов, а также сократить нагрузку на грунтовые воды. Что немаловажно, наличие биогазовой установки позволяет уменьшить санитарную зону (расстояние от предприятия до жилой территории) с 500 до 150 м. Во многих случаях цена вопроса экологии часто сопоставима с самим существованием предприятия.
Кому выгодно строить
Прежде всего биогазовые установки стоит строить сельскохозяйственным предприятиям: крупным свинофермам, фермам молочного крупного рогатого скота (КРС), птицефабрикам. Если при строительстве нового животноводческого хозяйства не устанавливать биогазовую установку, придется протягивать газопровод, линию электропередачи, устанавливать резервные дизель-генераторы и строить лагуны. За эти деньги можно построить БГУ под ключ. А экономия капитальных затрат составит в этом случае более 30% от стоимости биогазовой установки.
В списке наилучших сырьевых источников для БГУ также тепличные хозяйства, мусороперерабатывающие предприятия, коммунальные структуры и городские очистные сооружения. Реальную пользу могут получить спиртовые, биоэтаноловые, пивоваренные и сахарные заводы, мясокомбинаты, изготовители дрожжей, молокозаводы, хлебобулочные комбинаты, заводы по производству чипсов и переработке картофеля, производители соков и консервов, виноделы, рыбные цеха и прочие структуры.
Если у вас нет отходов, но большие земельные площади, для производства биогаза есть смысл выращивать энергетические культуры: силосную кукурузу, многолетние травы и пр. Себестоимость будет выше, чем при использовании навоза ($70–80), зато из одной тонны растительного сырья получается как минимум в три раза больше биогаза, чем из коровьего навоза.
Также биогазовая установка может стать отдельным бизнесом по переработке отходов. Но в этом случае вы становитесь зависимы от заказчиков услуг. Поэтому стоит инвестировать в проект лишь при наличии долгосрочных контрактов на услуги по очистке и утилизации.
Оборудование
Выбор оборудования для производства биогаза в Украине не так уж широк, очевидно, ввиду того, что этот бизнес пока находится на этапе становления. Наиболее известные мировые брэнды — немецкие. Это Schmack, EnviTec Biogas, Biogas Nord, Lipp. Самое дорогое оборудование производит Schmack: стоимость биогазовой станции под ключ составляет 4 млн евро за 1 МВт. Biogas Nord, EnviTec Bio-gas, Lipp — это средний ценовой сегмент (3–3,5 млн евро). Украинско-швейцарский брэнд Zorg предлагает биоустановки за 2,5–2,7 млн евро (собираются по немецкой технологии из немецких компонентов). Во всех случаях комплектующие для биогазовых станций используются одинаковые. На цену влияет в основном престижность брэнда. Кроме того, каждая компания закладывает в стоимость свои внутренние издержки (зарплата персонала, инженерные разработки и т. п.). Из всех упомянутых компаний представительства в Украине имеют лишь две: Zorg (Киев) и EnviTec Biogas (Буча, Киевская обл.). В Украине биогазовые установки не производятся, осуществляется только их проектирование и сборка.
Как правило, в стандартный комплект биогазовой установки входят емкость гомогенизации (где сырье смешивается в однородную массу), загрузчик сырья, реактор, мешалки, газгольдер (для хранения биогаза), газовый водогрейный котел, насосная станция, сепаратор, бак для удобрений, система контроля и безопасности. Такая установка выдает только биогаз и удобрения. Для комбинированного производства электроэнергии и тепла нужна когенерационная установка (плюс 30% от цены стандартной комплектации под ключ). Так, если стандартный объект обойдется в 2,1 млн евро, то БГУ, дополненная когенерационной станцией, — 2,8 млн евро.
Мощность электростанции БГУ зависит от масштабов сырьевой базы, выработки биогаза, потребности предприятия в электроэнергии и размера инвестиций. Она варьируется от 1 кВт (бытовые установки) до нескольких десятков МВт. Наиболее рентабельными являются станции средней и большой мощности — от 500 кВт. БГУ, оснащенные такими станциями, быстрее окупаются. Конечно, чем выше мощность электростанции, тем дороже объект. Так, проект в 300 кВт обойдется в 1 млн, 600 кВт — 1,8 млн, в 1 МВт — 2,5 млн, 5 МВт — 5 млн евро.
Биогазовая станция — это модульная установка, мощность которой при необходимости можно наращивать. Для этого просто добавляют дополнительный реактор (плюс 30% от суммы общих инвестиций). Это удобно развивающимся хозяйствам, увеличивающим поголовье скота, расширяющим площади посевов и т. п. При строительстве биогазовой установки им не придется брать проект «на вырост», а просто на определенном этапе добавить еще один или несколько реакторов.
Возможна комплектация биогазовой установки также линией сушки и фасовки удобрений (плюс 25%). Твердые удобрения пакетируются, а жидкие разливаются в бутылочки по 0,3, 0,5 или 1 л.
Для производства биометана установка оснащается системой очистки (плюс 25–30% от базовой комплектации). Она позволяет производить очистку биогаза до состояния биометана (полного аналога природного газа с концентрацией метана в пределах 90–97%). После очистки газ может использоваться как моторное топливо для заправки автомобилей либо подаваться в общую систему газоснабжения.
Биогазовой установкой управляет система автоматики, контролирующая работу насосной станции, мешалок, системы подогрева, газовой автоматики, генератора. Для компьютерного контроля процесса достаточно всего двух-трех человек, работающих посменно. Причем после двухнедельного обучения на установке может работать любой специалист. Это дополнительные преимущества БГУ, позволяющие экономить на зарплате персонала. В некоторых случаях затраты на обслуживание биогазовой установки берет на себя подрядчик. Он оплачивает работу операторов и плановый уход (замена масла, фильтров, ремонт лопастей мешалок и пр.).
Сырье
Современные технологии позволяют перерабатывать в биогаз любые виды органического сырья. Это навоз, птичий помет, зерновая и меласная послеспиртовая барда, свекольный жом, отходы рыбного и забойного цеха (кровь, жир, кишки и пр.), бытовые отходы. Используются также отходы молокозаводов (соленая и сладкая молочная сыворотка) и предприятий по производству соков (фруктовый, ягодный, овощной жом, виноградная выжимка), технический глицерин от производства биодизеля из рапса. Можно производить биогаз из отходов переработки картофеля (очистки, шкурки, гнилые клубни и пр.), различных энергетических культур (силосной кукурузы, рапса, подсолнечника, овса, сахарной и кормовой свеклы вместе с ботвой, зерновых), а также травяного силоса, смеси клевера с другими травами и пр.
Качество сырья характеризуется влажностью (чем она ниже, тем лучше), выходом биогаза и содержанием в нем метана (чем выше, тем лучше). В среднем из тонны навоза крупного рогатого скота получается 50–65 куб. м биогаза с содержанием метана 60%, из различных видов энергетических растений — 150–500 куб. м с 70% метана. Максимальное количество биогаза —1300 куб. м с содержанием метана до 87 % — можно получить из животного жира.
При использовании биотехнологий для переработки отходов животноводческих и птицеферм, предприятий АПК вы всегда обеспечены сырьем и его несложно собрать. Биогазовые установки на навозе — самые простые по конструкции. Микроорганизмы, участвующие в процессе брожения, попадают в навоз уже из кишечника животных, поэтому их не нужно добавлять к отходам для ускорения процесса разложения (как, например, в случае с некоторыми видами растительного сырья). Также не нужно оснащать установку реактором гидролиза (как с птичьим пометом).
Одна дойная корова дает в сутки от 30 до 70 кг навоза. Из 1 т навоза КРС можно получить 60 куб. м биогаза. Биогазовая установка будет экономически эффективной для ферм с поголовьем от 300–400 дойных коров. Одна свиноматка с 20–24 поросятами дает в день приблизительно 14,5 кг навоза. Свинья на откорме весом от 30 до 110 кг обеспечивает в среднем 3,5 кг. Из 1 т свиного навоза выходит 65 куб. м биогаза.
Птичий помет также является хорошим сырьем для биогазовой станции. Свежий помет несушек, цыплят и бройлеров при клеточном содержании дает выход биогаза 130–140 куб. м с тонны. Помет с подстилкой, убираемый раз в 35–40 дней, обеспечивает около 80 куб. м биогаза с тонны. Хороший потенциал имеют и другие отходы животноводства. Например, продукты бойни обеспечивают 300 куб. м биогаза.
Альтернативной базой для производства биогаза и удобрений является растениеводство. В Европе из 15 тыс. биогазовых станций половина работают на кукурузном силосе. В Австрии кукурузу для БГУ выращивают даже в горах. И с каждым годом площадей под энергетические культуры становится все больше. Если у предприятия нет отходов, но есть большие земельные площади, растениеводство может стать весьма эффективным источником сырья. С точки зрения выхода газа практически все зеленые растения в свежем или силосованном виде дают высокие результаты. Силосная кукуруза на сегодняшний день — один из наиболее эффективных видов растительного сырья для переработки. Она дает хороший урожай с гектара и большой выход газа с 1 т (220 куб. м). Затраты на производство кукурузы относительно невелики, а техника для ее посева, уборки и дальнейшей обработки есть практически в каждом хозяйстве. Хорошая альтернатива кукурузе — свекла. Из 1 т ботвы получается 200 куб. м биогаза. Тонна разных видов трав дает 250 куб. м биогаза.
В Европе практикуются так называемые энергетические севообороты, когда одна энергетическая культура сменяется другой, что позволяет собирать зеленую массу два раза в год, подавлять рост сорняков и значительно экономить средства предприятия. Также выращивают по две культуры на одном поле одновременно, например кукурузу и подсолнечник или кукурузу и просо, что позволяет увеличить содержание питательных веществ в силосе и стабилизировать урожайность в засушливые годы. Эти технологии вполне реально применять у нас — хозяйства будут всегда обеспечены качественным высококалорийным сырьем. Причем разные культуры могут в реакторе смешиваться: во многих случаях это дает даже более эффективные результаты, чем при использовании одного вида сырья.
Что немаловажно, при выращивании энергетических культур вы не тратите деньги на удобрения, поскольку сами же их и производите. Но у всех видов растительного сырья есть один недостаток: нужно вкладывать средства в их выращивание и уборку. Соответственно, себестоимость производства биогаза из них выше (в среднем в два раза), чем из навоза. Опять же, силос, подсолнечник, свеклу, сухую траву и пр. в холодное время нужно где-то хранить.
Большинство видов сырья можно смешивать. Различие состоит лишь в способах его подачи. Для твердых видов — это шнековые загрузчики, для жидких — приемные резервуары с насосной станцией. Так что если вы планируете использовать разные виды биомассы, стоит укомплектовать станцию обоими типами загрузки.
Как ускорить окупаемость
Чтобы проект вышел «в ноль» в короткие сроки, нужно выбрать самое дешевое сырье, перерабатывать максимальный объем отходов, использовать все возможности биоустановки, потреблять и продавать продукты производства.
Оптимальный вариант по сырью — коровий и свиной навоз. Такие установки самые дешевые по конструкции и простые в эксплуатации, а для переработки биомассы не требуются дополнительные модули. Но из-за невысокой калорийности навоза есть смысл устанавливать биогазовые станции лишь на базе крупных хозяйств. Малые установки будут очень долго окупаться, приносить невысокий доход, да и сырья для производства биогаза может быть недостаточно. Придется либо его специально закупать, либо параллельно с разведением коров и свиней выращивать какие-нибудь сельхозкультуры. Но это дополнительные расходы, да и не всегда в распоряжении животноводческого хозяйства имеется для этого достаточно земли. Экономически целесообразно устанавливать биогазовую установку на свинокомплексах с 10 тыс. голов (500 свиноматок).
Основная сложность использования птичьего помета — необходимость двухстадийной технологии производства: он не перерабатывается в биогаз в обычном реакторе. Для этого требуется установить реактор гидролиза, позволяющий контролировать уровень кислотности (чтобы бактерии не погибли из-за повышения содержания кислот и щелочей). Дополнительный модуль приводит к 30%-ному удорожанию биогазовой станции. Помет можно перерабатывать и по обычной одностадийной технологии, но смешивая его с другими видами сырья, например с навозом или силосом (на 2 т помета 1 т силоса). Кроме удешевления капитальных затрат смешивание дает повышенный выход газа и электроэнергии.
Сделать работу биогазовой установки максимально эффективной помогут катаболические (разрушающие) энзимы — природные протеины, ускоряющие разложение органических веществ. Они повышают выход биогаза на 20–30% без увеличения объемов исходного сырья, предотвращают образование корки на поверхности биомассы в реакторах, увеличивают теплопроводность сырья и экономят тепловую энергию на его подогрев. Энзимы уже успели положительно себя зарекомендовать на биогазовых станциях в Германии. Стоимость энзимов — 32 евро за 1 кг. Их расход составляет примерно 100 г на 1 т органического сухого вещества.
На чем бы биогазовая установка ни работала, ее стоит дополнить когенерационной станцией. Если даже хозяйству не нужна электроэнергия, ее можно продавать по высокой цене (особенно это будет выгодно после вступления в силу «зеленого» тарифа). Чтобы станция была выгодна, ее мощность должна составлять не менее 500 кВт. Так, установка в 5 МВт выйдет «в ноль» примерно за два-три года, в 1–2 МВт — за четыре–шесть лет, в 300–500 кВт — за шесть-семь лет.
Если полученное тепло направить в теплицу, то она будет работать практически бесплатно и это тоже станет источником прибыли. Соответственно, вложенные в БГУ средства быстрее вернутся. Хорошие деньги можно сделать на удобрениях, особенно если поставить упаковочную линию и продавать их не только на внутреннем рынке, но и на экспорт. Настоящая золотая жила — производство биогаза. Кроме всего прочего, какую бы установку вы ни использовали, не придется платить за утилизацию отходов и освободившаяся сумма тоже пойдет в карман.
Биогазовая установка базовой комплектации (производит только биогаз и удобрения), перерабатывающая порядка 300 т навоза в сутки, окупится не раньше, чем через 9–10 лет. Модель с когенерационной установкой (часть тепла которой идет на нужды теплицы) — за пять-шесть лет. Продажа удобрений снизит сроки до двух лет. Если же вы будете продавать еще и биогаз, сроки окупаемости могут составить меньше года.
Источник: Энергономика |
