Журнал «Агротехника и технологии»
Сегодня одной из основных проблем российских агропредприятий является утилизация отходов. Чаще всего она осуществляется вблизи ферм, что приводит к окислению почв, отчуждению сельскохозяйственных земель (в России более 2 млн га заняты под хранение навоза), загрязнению грунтовых вод и выбросам в атмосферу парникового газа — метана. Поэтому за решение проблемы утилизации сельхозотходов взялись на государственном уровне. Поскольку получение биогаза возможно почти из всех видов отходов АПК, внедрение биогазовых установок позволит решить как экологические, так и энергетические проблемы, не сомневаются эксперты.
Биогазовая станция — это комплекс сложных инженерных сооружений, состоящий из устройств подготовки сырья, производства биогаза и удобрений, очистки и хранения биогаза, производства электроэнергии и тепла, автоматизированной системы управления. Во всем мире биогазовые установки используются давно и эффективно.
Биогаз — это смесь метана и углекислого газа, образующаяся в процессе анаэробного сбраживания в специальных реакторах — ферментерах, поясняет Валерий Меркулов, генеральный директор компании «БиоГазЭнергоСтрой» (Москва). После дополнительной очистки биогаза получается биометан, полный аналог природного газа, отличающийся только происхождением. Поэтому применение биогазовых технологий дает не только утилизацию отходов производства и, как следствие, отсутствие платы за их хранение, но и такие «бонусы», как бесплатный биогаз, преобразуемый в электричество и тепло, а также бесплатное экологически чистое удобрение, констатирует специалист.
Преимущества БГУ
В том, что биогазовая энергетика — надежная и экономически выгодная альтернатива магистральному природному газу и централизованному электроснабжению, не сомневается и Иван Егоров, директор биогазовых проектов компании AEnergy (Москва, строительство биогазовых станций). Построив биогазовую станцию, предприятие сразу же решает такие важные проблемы, как зависимость от растущих тарифов и возможные сбои в поставках газа и электроэнергии. Ведь с установкой станции появляется возможность получения сразу нескольких видов энергоресурсов — электроэнергии, тепла, газа, моторного топлива, перечисляет специалист.
Еще одно преимущество биогазовых станций — это улучшенная утилизация навоза (анаэробная переработка, обеззараживание и стабилизация) и возможность вносить его без выдерживания, рассказывает Сергей Перегудов, инженер компании «Биокомплекс» (Москва, переработка и утилизация отходов). На выходе из биогазовой станции получается экологически чистое органическое биоудобрение — дигестат, так необходимое нашим аграриям, поясняет специалист.
Более того, использование отходов животноводства, растениеводства, пищевой промышленности и канализационных стоков для производства биогаза может сделать предприятие собственником небольшого газового месторождения с годовой добычей от 1 до 20 млн куб. м и электростанции мощностью от 300 кВт до 10 МВт, добавляет Егоров.
Действительно, биогаз позволяет не только экономить энергоресурсы, но и решает проблему утилизации отходов, соглашается Наталья Прокопенко, генеральный директор компании «АльтЭнерго» (Белгород). Сегодня «АльтЭнерго» ведет строительство биогазовой станции для агрохолдинга «Агро-Белогорье». Мощность установки составит 2,4 МВт. «Каждый год она будет перерабатывать 26 тыс. т свиноводческих стоков, столько же кукурузного силоса и более 14 тыс. т отходов мясного производства. При этом БГУ будет ежегодно вырабатывать 8,56 млн куб. м газа, который будет перерабатываться в электроэнергию. Помимо этого на выходе из дображивателей можно будет получать богатое азотом и фосфором удобрение, более полезное, чем широко используемая сегодня органика», — уверена Прокопенко.
Кстати, биогазовые станции могут помочь обеспечить электроэнергией и теплом не только сельхозпредприятия. Россия ежегодно накапливает до 300 млн т органических отходов в сухом эквиваленте: 250 млн т в сельскохозяйственном производстве и 50 млн т в виде бытового мусора, приводит данные Меркулов. Эти отходы могут быть сырьем для производства биогаза. Потенциальный объем ежегодно получаемого биогаза может достигать 90 млрд куб. м, что составляет почти 8 млн МВт электричества и 9,5 млн МВт тепла. А это почти четверть ежегодного потребления электроэнергии Москвой — крупнейшим мировым мегаполисом, восклицает специалист. Что уж говорить о том, что благодаря применяемой технологии переработки биомассы в биогаз становится возможным полное обеспечение агропромышленного комплекса автономной системой энергоснабжения, говорит он.
К тому же биогазовая станция — экологически чистое предприятие, добавляет Сергей Чернин, президент компании «БиоГазЭнергоСтрой» (Москва). Благодаря внедрению биогазовых станций не происходит загрязнения водного и воздушного бассейнов в районе агропромышленного предприятия, не загрязняется почва и грунтовые воды. При этом аграрии могут использовать получаемые на этих станциях готовые органические удобрения, не содержащие семян сорняков, а стало быть, необходимость применения дорогостоящих минеральных удобрений и гербицидов отпадает, убежден специалист. Кроме того, строительство станций приводит к уменьшению санитарно-защитной зоны вокруг предприятия. Если сегодня рекомендуемая СЗЗ, к примеру свинофермы на 100 тыс. голов, — 12 км, то после строительства биогазовой станции она составит всего 300 м, сравнивает Чернин. Еще одно преимущество биогазовой установки — обеззараживание органических отходов животноводства и птицеферм. После их внесения на поля у аграриев появляется возможность выращивать настоящую экологически чистую продукцию, доволен специалист.
В огромной пользе экологической составляющей этой технологии уверена и Прокопенко. Переработка органических отходов позволяет предотвратить выбросы метана в атмосферу, а ведь он в 20 раз быстрее способствует образованию парникового эффекта, чем углекислый газ, напоминает она. Рациональное использование метана — один из лучших краткосрочных способов остановить глобальное потепление, делает вывод специалист.
БГУ в действии
Как видно, биогазовые станции обладают массой достоинств. Тем не менее сегодня в России работают всего две установки: на Мосводоканале (Курьяновские очистные сооружения) и в хозяйстве «Мосмедыньагропром» (Калужская области, г. Медынь, 960 голов КРС). Еще две установки строятся в Белгородской области на базе агрокомплексов, говорит Егоров из AEnergy.
По его словам, наличие столь малого количества агрокомплексов, установивших биогазовые станции, объясняется тем, что после возведения установки хозяйство может столкнуться с проблемой излишков энергоресурсов. В то время как у предприятий пищевой промышленности и водоканалов другая ситуация: им, наоборот, необходимо большее количество энергии, а это выгодно и с точки зрения сбыта продукции БГУ, и с точки зрения ее скорейшей окупаемости, считает директор биогазовых проектов. Поэтому AEnergy совместно с партнерами предпочитает работать с водоканалами и предприятиями пищевой промышленности, считая их более выгодными клиентами. «Наша группа компаний завершает проектно-изыскательские работы по нескольким крупным объектам (мощностью от 1 Мвт и выше). Еще с 20 заказчиками [информация пока закрытая] мы находимся на стадии переговоров», — делится планами Егоров.
Однако с ним не согласен Меркулов из «БиоГазЭнергоСтроя». Электрическая мощность биогазовой станции в Калужской области составляет 320 кВт электроэнергии, а тепловая — 460 кВт. Производимое станцией количество биогаза позволит сэкономить 2500 МВт электроэнергии в год, подсчитывает специалист. К тому же в ближайшее время на базе молочно-товарной фермы «Мосмедыньагропром» планируется запустить производство мясной продукции. Электроэнергия и тепло, вырабатываемые биогазовой станцией, будут полностью потребляться убойным и перерабатывающим цехом, уверен генеральный директор. «Станция построена в непосредственной близости к молочно-товарной ферме, поэтому сырьем для установки в первую очередь выступают органические отходы КРС, а также отходы кормового стола и силос, — поясняет он. — Но в принципе перерабатываться может любая органическая масса, в том числе и побочные органические продукты производств».
По словам Меркулова, при проектировании БГУ планировалось, что она будет рассчитана на вырабатываемый объем отходов фермы (пропускная способность по исходному сырью на станции составляет 120 куб. м в сутки), привлечение дополнительных ресурсов не предполагалось. Однако, по мнению специалиста, возможным является и переработка органического мусора. «Но это вопрос не сегодняшнего дня», — замечает генеральный директор.
Эта станция — пилотный инвестиционный проект, полностью выполненный за счет строящей компании. «За время строительства и эксплуатации станции (начала свою работу в ноябре 2009 года) были привлечены крупнейшие специалисты в области энергетики и микробиологии, научные сотрудники ведущих институтов РАН и произведена полная адаптация немецкой технологии к российским условиям, — рассказывает Меркулов. — В результате путем усовершенствования технических и технологических узлов мы смогли добиться бесперебойной работы станции в экстремальных климатических условиях: при зимних температурах, достигающих -40°С, и летних, доходящих до +40оС». Специалист убежден, что это уникальный пример возможностей оборудования биогазового комплекса в работе при абсолютном минимуме и колебаниях температур.
По словам Меркулова, сегодня его компания полностью готова к тиражированию подобных проектов. Их стоимость зависит от множества параметров, таких как объем и состав перерабатываемого сырья, требуемые объемы производства тепловой и электрической энергии
Построенная на территории его хозяйства описываемая выше биогазовая станция обеспечивает энергоресурсами животноводческий комплекс на 1,8 тыс. голов КРС. «Инициатором строительства станции именно у нас выступило правительство Москвы, поскольку мы единственное хозяйство, производящее 50 т молока в сутки, имеющее 10 тыс. га земли и объединяющее шесть хозяйств района, — говорит гендиректор. — Основной задачей было обеспечить московские школы и детские дошкольные учреждения экологически чистой продукцией».
Поскольку это пилотный проект, на станции отрабатываются все технические моменты, например, подключение к единой энергетической системе, рассказывает Пучков. Кстати, в РАО ЕЭС не рады появлению конкурентов, замечает он. В необходимости БГУ для всех аграрий не сомневается. «В связи с увеличением тарифов на электроэнергию сельхозпредприятия поставлены в жесткие условия. К примеру, в нашем хозяйстве работают 800 человек (фонд заработной платы составляет 12 млн руб./мес.). В то же время за электроэнергию мы вынуждены платить 6 млн руб./мес. Вот и получается, что работаем мы только на электроэнергию», — расстроен Пучков. Теперь же, после установки биогазовой станции, его хозяйство будет платить за нее РАО ЕЭС меньше, поскольку один животноводческий комплекс обеспечен своей электроэнергией. Директор хозяйства надеется, что БГУ будут построены на всех комплексах «Мосмедыньагропрома», как и было запланировано ранее.
Биогазовая установка агрохолдинга «Агро-Белогорье» будет ежегодно вырабатывать 19,5 млн кВт электроэнергии и 17,2 тыс. Ккал тепла. «Объектов с подобными объемами производства альтернативной энергии в нашей стране еще нет», — утверждает Прокопенко из «АльтЭнерго». Именно эта компания является заказчиком строительства биогазовой станции в «Агро-Белогорье». По словам гендиректора, на реализацию проекта планируется потратить около 500 млн руб. (установка должна окупиться за шесть лет). Льготную кредитную линию агрокомпании открыл Сбербанк при содействии администрации Белгородской области.
Вся выработанная установкой электроэнергия будет поступать в сети «Белгородэнерго» и распределяться между потребителями, продолжает Прокопенко. А для рационального использования тепла в хозяйствах самого «Агро-Белогорья» его руководство собирается запустить очередной непрофильный проект — тепличный комплекс, который обеспечит жителей Белгородской области овощами и зеленью. Культуры планируется выращивать в Прохоровском районе, неподалеку от строящейся биогазовой станции. Таким образом, теплицы, площадь которых составит около 1 га, будут обеспечены постоянной подачей тепла. Но пока новый проект находится на стадии разработки, сообщает специалист.
В «Мосмедыньагропроме» также планируют окупить установку в течении 5-6 лет. «При условии полной реализации получаемых продуктов (тепла, электроэнергии и высокоэффективных органических удобрений) срок может быть сокращен. А при достаточном внимании государства к развитию альтернативной энергетики и введению так называемых «зеленых тарифов», имеющих место в Европе, Китае и с недавнего времени в Белоруссии, срок окупаемости может сократиться до 2-3 лет», — не сомневается Меркулов.
Оборудование: наше или импортное
Для успешной эксплуатации БГУ большое значение имеет применяемое на них оборудование. Так, по словам Меркулова, при строительстве биогазовой станции в Калужской области использовались импортные комплектующие. Сборка основных технологических узлов и запуск в эксплуатацию производились российскими специалистами. При этом основное оборудование (ферментеры, когенерационные установки) производится компанией «БиоГазЭнергоСтрой» и имеет все необходимые сертификаты, подчеркивает Меркулов.
А поставщиком оборудования для белгородской биогазовой установки стала немецкая фирма Big Dutchman Agro, которая является основным партнером «Агро-Белогорья» на протяжении многих лет.
Егоров из AEnergy считает, что российских промышленных биогазовых установок не существует, а есть лишь кустарные разработки. «Для производства промышленных установок в нашей стране нет металла, способного выдержать агрессивную среду внутри ферментера в течение 20-25 лет нормативного срока работы биогазового комплекса. Черная сталь не подходит, здесь нужна нержавейка или эмалированная сталь. Также нет адекватного по качеству оборудования для работы ферментера, когенераторов
Недостатки и альтернатива
Безусловно, у биогазовых станций есть и недостатки. По мнению Перегудова из «Биокомплекса», возведение установки — это большие капиталовложения и долгосрочный период окупаемости. А Егоров из AEnergy полагает, что экономическая эффективность биогазовых проектов достигается при условиях, которые выполняются далеко не всегда. «Должна быть гарантия потребления предприятием всей произведенной на биогазовой установке электроэнергии. Как правило, это возможно в случае с водоканалами, предприятиями пищевой промышленности, отчасти птицефабриками, но агрокомплексы (например, хозяйства, выращивающие КРС и свиней) не могут обеспечить выполнения этого условия», — не сомневается специалист.
Кроме того, необходима гарантия бесплатной поставки сырья для рентабельной работы станции, предупреждает Егоров. Впрочем, в России с обилием отходов это условие почти всегда соблюдается, замечает он. В Европе же, наоборот, собственники БГУ вынуждены конкурировать за сырье, покупать его у фермеров за €10-12/т, подвозить на большие расстояния, выращивать силосную кукурузу. Все это не лучшим образом сказывается на рентабельности европейских станций. Но в нашей стране такой проблемы нет, уверен специалист. К тому же сегодня в России стоимость БГУ составляет от €1,5 до 5 тыс. за кВт установленной мощности, а в Европе она на 20-30% больше, сравнивает Егоров. «И все же биогазом могут заниматься только те предприятия, у которых есть необходимое количество отходов и потребность в энергии в объеме не менее 500 кВт/час. Для мелких же и средних предприятий установки не выгодны», — констатирует специалист.
Тем не менее Чернин уверен, что в ближайшие годы БГУ должны появиться в каждом агрохозяйстве. Ведь несмотря на то, что при разработке технологии специалисты ориентировались на немецкий опыт, она полностью адаптирована к российским условиям. К тому же биогазовая станция позволит обеспечить энергоресурсами не только само хозяйство, но и соседнее агропредприятие и населенные пункты. При этом себестоимость электроэнергии не превысит 90-95 коп./кВт без учета амортизационных расходов, а цена органического удобрения будет не выше 1 тыс. руб./т, прогнозирует Чернин.
Он также напоминает, что биогазовые установки в комплексе с когенерационной установкой позволят животноводческим фермам забыть про штрафы за неутилизацию отходов. Кроме того, наличие БГУ в хозяйстве позволит исключить огромные затраты на оплату подключения к централизованным сетям, обеспечит бесперебойность электро- и теплоснабжения собственного производства, снизит ущерб от нестабильной подачи электроэнергии, аварийного выхода из строя оборудования, а также поможет получить более экологичный энергоноситель и снизить тем самым антропогенную нагрузку на экосистемы. В результате за счет сокращения затрат на покупку тепловой и электрической энергии, получения высокоэффективного органического удобрения и экологически чистой продукции растениеводства и животноводства в хозяйстве возрастает прибыль, делает выводы Чернин.
С точки зрения утилизации отходов альтернативы биогазовым станциям нет, не отрицает Егоров. Но с энергетической точки зрения альтернативой БГУ является выработка электроэнергии из природного газа. При этом газовые электростанции стоят дешевле (около €900/кВт мощности). «Но газ есть не везде, к тому же с 2014 года ожидается переход на европейские цены, а это приведет к росту топливных затрат, — рассуждает специалист. — В то время как биогазовое сырье достается бесплатно». По его мнению, прочие возобновляемые источники энергии также проигрывают биогазу в конкуренции. Например, ветер и солнце есть не всегда, да и электростанции этого типа отличаются низким коэффициентом использования мощности и сроком окупаемости от 5 до 15 лет по сравнению с 2-5 годами у биогазовых установок, говорит Егоров.
В том, что строительство биогазовых станций позволит решить проблемы экологии, утилизации биологических отходов, а также дороговизны электроэнергии, тепла, газа и органических удобрений, уверен и Алексей Аманов, генеральный директор УК «Русские фермы». Он не сомневается, что подобные станции смогут обогревать и обеспечивать электроэнергией теплицы, животноводческие комплексы и населенные пункты. «Когда я был генеральным директором молочно-животноводческого комплекса «Рождество», мы планировали строительство подобной станции у себя в хозяйстве. Но кризис внес серьезные поправки в наши планы. Потому от идеи БГУ пришлось отказаться», — сожалеет он. Однако такие установки аграриям просто необходимы, особенно сегодня, когда непрерывно растут тарифы на энергоресурсы, считает Аманов. Если государство будет субсидировать в той или иной форме строительство станций, то обеспечение аграриев БГУ реально, уверен специалист. В противном же случае реализация проекта проблематична. «Сегодня у сельхозпроизводителей по известным причинам нет ресурсов на эти цели, поэтому они продолжают закапывать биоотходы где попало до тех пор, пока какая-нибудь зараза не вылезет наружу, не заразит скот, болезнь не перейдет в эпизоотию, а эпизоотия — в эпидемию с многочисленными человеческими жертвами, — негодует Аманов. — На одном из последних совещаний, посвященных вопросам экологии, Путин на всю страну озвучил страшную цифру загрязнения территории страны — 15%. Так что перезревшая проблема и важнейшая задача развития БГУ и биоэнергетики в целом — это прежде всего государственная задача. Здесь мы на десятки лет отстаем от передовых стран, создавших целую биоэнергетическую отрасль и далеко продвинувшихся в этом направлении».
Преимущества производства биогаза
Отсутствие платы за утилизацию
Бесплатный биогаз
Бесплатное электричество
Бесплатное тепло
Бесплатное удобрение
Правительство в курсе
На Президиуме Госсовета Р. Ф. под руководством президента Дмитрия Медведева, который проходил в Мурманске в 2010 году, был заслушан доклад о мерах по ускоренному развитию мясного животноводства как приоритетного направления обеспечения продовольственной безопасности страны. В частности, было сказано, что ситуация по утилизации биологических отходов в животноводстве и перерабатывающей промышленности катастрофическая: за последние 10 лет в России сохранились только 32 утильзавода. По итогам Госсовета президент поручил правительству уделить особое внимание утилизации биологически опасных отходов на базе передовых отечественных и зарубежных ресурсо- и природосберегающих технологий.
