Солнечная энергетика в России Гелиоэнергетика. Использование солнечной энергии Геотермальная энергия Геотермальное теплоснабжение Мини-теплоэлектростанция на отходах

Биоэнергетические установки, производимые в России, и их краткие технические характеристики

Установка предназначена для переработки всех видов органических отходов крестьянского или фермерского хозяйства, имеющего на своем подворье до 5-6 голов крупного рогатого скота или 50-60 голов свиней, или 500-600 голов птицы, с получением газообразного топлива (биогаза) и экологически чистых органических удобрений.

В состав комплекта ИБГУ-1 входят: биореактор-метантенк вертикального типа с рабочим объемом 2 м; газгольдер «мокрого» типа объемом 3 м3; загрузочный механизм (ручная таль); лестница-эстакада; приемник для жидких удобрений на 1 м, ковш-тележка на 50 кг.

Установка ИБГУ-1 работает в полупериодическом режиме с ежесуточной загрузкой 50-200 кг органических отходов с влажностью 85 %. Температура ферментации 52-55 °С. Температурный режим поддерживается с помощью ТЭНов, вмонтированных в водяную рубашку, окружающую биореактор. Суточное потребление энергии не более 15 кВт.ч при размещении биореактора в помещении. Установка ИБГУ-1 в сутки производит от 50 до 200 кг удобрений, а также до 10-12 м3/сут биогаза, содержащего 60 % метана и 40 % углекислого газа. Выигрыш в энергии, произведенной в виде биогаза (230-276 тыс. кДж), против затраченной (59 тыс. кДж) составляет 4-5 раз. Годовой выход биогаза 3600 м, что эквивалентно замещению 2,3-2,5 т мазута. Годовой выход экологически чистых органических удобрений, не содержащих нитритов, нитратов, семян сорняков, патогенной микрофлоры и яиц гельминтов (сертификат Московской областной эпидемиологической станции), составляет 72 т при стоимости на внутреннем рынке России в 1995 г. 72 млн руб. Окупаемость установки не более 0,5 года. Применение таких удобрений в Московской, Тульской и Кемеровской областях в сезонах 1993-1995 гг. показало увеличение урожайности по разным культурам (от клубники до картофеля) в 2-4 раза.

Установка может работать в любых климатических зонах России и устанавливаться на крестьянском подворье, имеющем электроснабжение.

Опыт, накопленный при эксплуатации ИБГУ-1, и требования развивающегося рынка подобных систем позволили перейти к разработке и созданию полностью автономных биогазовых установок, не зависящих от централизованного электроснабжения.

Расчеты показали, что для биогазовых установок, работающих в автономном режиме при температуре ферментации 52-55 °С, необходимо перерабатывать не менее 500 кг отходов КРС при влажности 85 %.

АО Центр «ЭкоРос» в 1994 г. при животноводческом комплексе КРС «Поярково» АО Агрофирмы «Искра» Солнечногорского района Московской области ввел в эксплуатацию автономный биогаз, энергетический блок-модуль БИОЭН-1 по переработке отходов 20-25 голов КРС. БИОЭН-1 комплектуется из четырех биореакторов-метантенков общим объемом 8,8 м3, которые при серийном производстве будут заменены на два биореактора-метантенка общим объемом 10 м3; четырех газгольдеров "мокрого" типа общим объемом 12 м3, которые будут заменены на два газгольдера по 6 м3 каждый; биогаз-электрогенератора мощностью 4 кВт (на базе серийно выпускаемого бензоэлектрогенератора АБ-4Т/400-М2 Вяземского электромеханического завода Смоленской области, документация АО «Агродизель», Москва), агрегата отопительного газового водогрейного АОГВ-23,2-1 тепловой мощностью 23 кВт, серийно выпускаемого Жуковским машиностроительным заводом (г. Жуковск, Московской обл.); инфракрасной газовой беспламенной горелки тепловой мощностью 5 кВт с КПД 95 %, бытовой газовой четырёхконфорочной плиты.

Количество перерабатываемого сырья до 1 т/сут отходов КРС при влажности 85 %; выход биогаза – 40 м/сут; количество вырабатываемой электроэнергии 80 кВт∙ч переменного тока напряжением 220-380 В, частотой 50 Гц; количество вырабатываемой тепловой энергии в сутки 230 кВт.ч/р., что достаточно для отопления 120-140 м жилой площади; количество вырабатываемых жидких экологически чистых органических удобрений до 1 т/сут.

Затраты на поддержание оптимальной температуры ферментации 52-55 °С не более 30 % вырабатываемого биогаза в зимнее время. Выход товарного биогаза 70 %.

Окупаемость блок-модуля БИОЭН-1 по рыночной стоимости годового производства удобрений не более 0,5 года.

На семью из 5-6 чел. для бытовых нужд (приготовление пищи, горячей воды и кормов для животных) в сутки требуется не более 4-5 м3 биогаза, потребность в электроэнергии при наличии двух холодильников, двух телевизоров, 10 ламп накаливания по 100 Вт и других электробытовых приборов периодического использования в зимнее время составляет 8, в летнее – 4 кВт∙ч/сут. Для механической трехразовой дойки 25 голов КРС в сутки расходуется 8 кВт∙ч электрической энергии.

Блок-модуль БИОЭН-1 можно собирать в батареи из двух, трех и четырех комплектов для обработки отходов от 50, 75 и 100 голов КРС. Такие системы могут работать в любой климатической зоне России в любых районах, не имеющих централизованного энергоснабжения.

Особенности ИБГУ-1 и БИОЭН-1 (табл. 5.1) состоят в том, что они предназначены для серийного производства, в полной заводской готовности. Монтаж ИБГУ-1 занимает не более 2-3 дней, монтаж БИОЭН-1-7-10 дней. Выход на рабочий режим обеих систем 3-5 суток. Процесс непрерывный, легко прекращается и возобновляется.

Биогазовая установка «блок-модуль 2-4-ИБГУ-1». Блок-модуль 2-4-ИБГУ-1 – это батарея, собираемая из 2, 3 или 4 комплектов ИБГУ-1, имеющая общую механизированную систему загрузки сырья. Такой комплекс может обрабатывать отходы от 10 до 20 голов КРС или от 100 до 200 голов свиней, или от 1000 до 2000 голов птицы. К таким системам могут быть подключены биогаз–электрогенераторы и/или биогаз–тепло-генераторы, что превращает их в автономные системы.

 Рис. 5.1. Схема биогазовой установки


Таблица 5.1

Технические

показатели

Газогенераторные

установки

Биогазовые

установки

200 кВт

600 кВт

ИБГУ-1

БИОЭН-1

1

2

3

3

Сырье

Опилки, щепа, хлысты, дрова, твердые бытовые отходы, торф, солома, стебли, лузга, лигинин

Отходы КРС, мелкого рогатого скота, лошадей, верблюдов, свиней, пушных зверей, птицы: кур, уток, гусей, индюшек; фекалии, растительные остатки, твердые бытовые отходы

Влажность

допустимая

Не более 60 %

Не менее 85 %

Количество перерабатываемого сырья

80 кг/ч (с. в.)

200 кг/ч

(60 % вл.)

240 кг/ч (с. в.)

600 кг/ч

(60 % вл.)

200

кг/сут

1000 кг/сут

Тип производимого топлива

«Синтез-газ» или

«генераторный газ»

Биогаз

Биогаз

Состав топлива

Моноокись углерода

(угарный газ), водород,

метан, следы углеводородов

Метан 60 %

С02 40 %

Метан 60 %

СО2 40 %

Теплота сгорания топлива

10 500-16 700 кДж/ м3 (при нормальных условиях)

21 000-25 100 кДж/ м3 (при нормальных

условиях)

Количество

вырабатываемого топлива (энергии)

Тепловой

200 кВт.ч

Тепловой

600 кВт.ч Электрической

180 кВт. ч

10 м3/сут

40 м3/сут

80 кВт∙ч (э.)

230 кВт∙ч (т.)

Мощность

электрогенератора

200 кВт

4 кВт

Мощность

теплогенератора

200 кВт

600 кВт∙ч

23,2 кВт

Окончание табл. 5.1

1

2

3

Затраты топлива (энергии)

на собственные нужды

установки

4 кВт.ч (э.)

30 кВт.ч (э.) или 15 % вырабатываемой электроэнергии

15 кВт∙ч/сут

30 % от вырабатываемого биогаза

Режим работы

Автономный

Электрозависимый, ТЭН 2 кВт

Автономный

Температура процесса

1 200 °С

1 200 °С

52-55 °С

52-55 °С

Размер отапливаемой площади

3 000 мг

200-квартирный дом

120-140 м2

Дополнительно

производимые продукты

Зола

Зола

Жидкие экологически

чистые органические

удобрения

Окупаемость

2-2,3 г

2,5-3 г

0,5 г 

0,5 г

Норма применения удобрений

1-3 т на 1 га в год

Повышение урожайности

1,5-4 раза по разным

культурам

Фирма-разработчик

АО «Энерготехнология»,

г. Санкт-Петербург

АО Центр «ЭкоРос»,

г. Москва

Фирма-изготовитель

АО «Энерготехнология»

АО Центр «ЭкоРос», АО «Стройтехника - Тульский завод», АО «Юргинский машиностроительный завод», АО «Заволжский авторемонтный завод»

Комбинированный автономный блок-модуль биогаз-ветросолнеч-ной теплоэлектростанции (КАБМ БВС ТЭС). КАБМ БВС ТЭС предназначен для обеспечения всех производственных нужд фермы КРС на 100 голов или свинофермы на 1 000 голов, или птицефермы на 10 000 голов в тепловой и электрической энергии и возможного аккумулирования энергии в виде сохраняемого биогаза при использовании ветроэлектрогенераторов и станции солнечного теплоснабжения.

В состав КАБМ БВС ТЭС входят: биогазовая теплоэлектростанция мощностью не менее 10-15 кВт (электрических) и не менее 60 кВт (тепловых), ветроэлектрическая станция мощностью не менее 16-32 кВт, станция солнечного теплоснабжения мощностью 2 300 л воды в сутки с температурой не менее 60 °С. Комплектация станции по просьбе заказчика может меняться.

КАБМ БВС ТЭС перерабатывает в сутки до 3 т отходов при влажности не менее 85 % и вырабатывает в сутки: до 180 м3 биогаза или до 330 кВт/час электрической энергии, или до 990 кВт/час тепловой энергии.

Окупаемость КАБМ БВС ТЭС при всех вариантах комплектации составит не более 1,0-1,5 лет при условии, что вырабатываемая энергия для производителя будет бесплатной, т. к. покрывается стоимостью реализуемых удобрений.

Контрольные вопросы к главе 5

Что такое биогаз?

Ваши представления об энергии биомассы.

Объясните метановое брожение.

Как используется биомасса в Вашем регионе и в России для производства энергии?

Представьте схему биогазовой установки.

Мини-ТЭЦ на отходах.


Использование водной энергии земли