инженер климатолог и блоггер любитель
0,1
рейтинг
22 июля 2014 в 03:56

Биогаз из биомасс

Сегодня я расскажу о том, как в течение четырех лет мы в Томске «погружались» в биогазовую тему. В прямом и переносном смысле. Что сделано и какие дальнейшие перспективы такой технологии предлагаю обсудить совместно.

Внимание! Пост содержит материалы, которые могут быть не приятны впечатлительным людям!



Что такое биогаз?


Процесс переработки биомассы в биогаз [1] заключается в том, чтобы поместить биологические отходы (навоз, стоки очистных сооружений, пивную барду и т.п.) в ёмкости, которые называются ферментерами. Такая емкость должна быть плотно закрыта, чтобы обеспечить безкислородное брожение отходов, которые время от времени необходимо перемешивать. Температура процесса должна быть 35-55 гр.Ц. Спустя несколько недель из ферментеров начнет выделяться горючий газ — смесь метана и углекислого газа с небольшими примесями сероводорода. Этот газ называется биогаз. Концентрация метана в нем 50-60%. Если биогаз очистить от примесей и CO2 — получим биометан. Полный аналог природного газа. Процесс получения биогаза имеет свои особенности, но в целом технология достаточно простая. Так нам казалось на первый взгляд, но дьявол затаился в деталях…

Сырье для биогазового процесса

Оказывается не все сырье сразу можно использовать для переработки. Куриный помет и свиные стоки очень токсичны, поэтому требуется добавления буферных веществ, таких как силос, свежая трава или коровий навоз. Сырье не должно содержать существенных примесей тяжелых металлов, химических веществ, ПАВов. На реальных производствах активно используют антибиотики, которые явно не афишируются, но они применяются в огромном количестве. Моющие и дезинфицирующие вещества тоже способны сорвать процесс синтеза биогаза. Если совсем не использовать дезсредства — возникает плесень (фото). К дополнительным трудностям можно отнести несовершенные системы навозоудаления. В сырье постоянно встречаются гайки, гвозди, проволока и даже кирпичи. Все это способно запросто угробить фекальные насосы, мешалки или забить трубопроводы. Биогазовый процесс не любит сезонных колебаний кормления животных. Также требуется постоянный контроль режимов работы станции и контроль еще множества факторов. Ну и, конечно, русское авось. Фактор исторический, прогнозу не подлежащий. Также в России достаточно холодный климат для такой технологии. Особенно за Уралом и в Сибири. Но это еще не все проблемы…
Это впечатлительным людям читать не рекомендую
Зачем это все нужно? За все время работы над этим проектом этот вопрос мне задали сотни людей. Действительно, биогазовые технологии очень дороги, рентабельность крайне низкая, отсутствуют специалисты и добротные технологии. Все это, казалось бы, так. Но биогазовые технологии я бы не стал позиционировать как энергетические. Главный их козырь — экологическая переработка отходов с получением биоудобрений и сжигание биогаза для выработки тепла. Мы холодная страна, поэтому тепло всегда будет актуально. Сейчас наша группа ориентирована именно в эти направления. А проблема переработки отходов и экологическая ситуация вокруг крупных животноводческих комплексов в России просто катастрофическая. Небольшая справка. В Томской области (которая не является аграрной, по сравнению с тем же Алтайским краем) ежегодно выбрасывается порядка 2,6 млн. тонн отходов. image То есть примерно 5,6 тыс. тонн в сутки или 120 железнодорожных вагонов. В большинстве случаев это, так называемые, не управляемые отходы, которые заливаются в лагуны и складываются в бурты, производя нестерпимую вонь в радиусе десятков километров. Никто особо не вывозит навоз и слабо заботиться о животных. Иногда коровы стоят по брюхо в собственной фекальной жиже неделями. Я человек хоть и не сильно впечатлительный, но увидев подобное был просто в шоке. Если за дойными коровами хоть какой-то пригляд, то отбраковка скота и слабые животные стоят месяцами в надежде быть скорей забитыми на колбасу, чтобы прекратить собственные мучения. У некоторых животных сгнивают ноги до костей. Такие фото я не стал вставлять в пост. Настоятельно отговорили коллеги. Конечно, есть и образцовые хозяйства, но их крайне мало.


Слабые места биогазовой технологии


Самое слабое место в биогазовом процессе — низкая скорость переработки биомассы и качество получаемого биогаза. Процесс на самом деле неустойчивый и капризный. Из-за низкой скорости переработки требуются огромные ферментеры. Это приводит к существенным капитальным затратам на строительство станций по переработке отходов и, как следствие, такие проекты долго окупаются и требуют государственных дотаций. По пути господдержки производителей биогаза пошли все ведущие страны этой отрасли, такие, как Германия и большинство европейских стран. Форма такой поддержки реализована в «зеленом» тарифе — т.е. покупке электрической и тепловой энергии по завышенным ценам. Этот важный механизм государственной поддержки стимулировал производителей на первоначальном этапе, но позднее привел к стагнации отрасли с технической точки зрения, так как фирмы производители биогазового оборудования не особо заботились о качестве и новых технологиях. И так все покупали. Но времена меняются. Кризис отрасли будет огромен, как только меры господдержки будут свернуты, о чем уже заявили многие европейские страны, что привело к появлению множества судебных исков инвесторов [2]. Поэтому в ближайшее время я ожидаю бум предложений по продаже устаревших биогазовых технологий в Россию, где эта отрасль развита слабо, а государственные дотации будут в нее огромны. Это очень опасная тенденция, которую нельзя допустить. Рынок биогаза в России может остаться за российскими компаниями, но эти компании должны поддержать научные разработки с целью получить опережающий технический задел в биогазовой технологии. И это, в первую очередь, связано со значительным ускорением биогазового процесса. Также в России должна быть климатически адаптированная технология, которую можно использовать вплоть до Сибири.

Изобретаем велосипед заново...


Чтобы действительно иметь существенные конкурентные преимущества над существующими европейскими технологиями в России необходимо создать биогазовую технологию, которая

1. На 50% увеличит скорость переработки биомассы в биогаз
2. Минимум на 15% увеличит концентрацию метана в биогазе непосредственно в ферментере вне зависимости от вида и качества сырья по сравнению с классическими технологиями
3. Как минимум не приведет к увеличению стоимости, а как максимум сократит капитальные затраты при масштабировании технологии до промышленного масштаба
4. Технология должна быть устойчива к климатическим особенностям вплоть до Сибирского региона

Это те минимальные требования, которые позволят снизить риски инвесторов и повысить конкурентоспособность и экономическую эффективность промышленных биогазовых объектов.
При этом технология должна быть интегрирована в новые проекты строительства животноводческих комплексов, так как внедрение в уже существующие по нашему мнению совершенно бесперспективно. Это, в первую очередь, связано с несовершенной системой навозоудаления, отсутствием технической инфраструктуры и специалистов соответствующего уровня. И, конечно, требуются серьезные научные исследования в биогазовых технологиях.

Научный подход к проблеме

В России существуют ряд исследовательских групп, работающих в направлении улучшения биогазовых технологий и адаптации их к российским условиям. Такую деятельность ведут, в частности, специалисты Белгородского института альтернативной энергетики [3]. Это, пожалуй, наиболее удачный пример подхода к работе по решению проблем в области возобновляемой энергетики (ВИЭ). Однако, таких примеров и научных групп должно быть больше и они должны быть объединены в некое научное сообщество, которое задает стандарты и предлагает передовые технологии с учетом мирового опыта и отечественных разработок. При этом эффективную биогазовую технологию должны сопровождать технологии

1. Пробоподготовки сырья (системы перемещивания, ультразвукового обеззараживания, стерилизации и т.п.)
2. Контролинга процесса (промышленные контроллеры, адаптированные к таким задачам, СКАДА системы и т.п.)
3. Системам и технологиям контроля состава биогаза (современные газоанализаторы, сенсоры, датчики)
4. Системы и технологии утилизации низкокалорийного биогаза (эффективные газовые котлы, бойлеры, генераторы электричества)
5. Системы экологического мониторинга
6. Системы очистки биогаза до биометана
7. Исследования и технологии использования биогазового удобрения для сельского хозяйства
список можно продолжать...


Очень перспективными на наш взгляд для российских условий является создание гибридных подходов, т.е. проектов, содержащих не только биогазовые реакторы, но и ветросолнечные системы и(или) установки отнимающие часть тепла земли (тепловые насосы). Такой подход требует создания дополнительных технологий по контролю солнечной инсоляции, ветровых характеристик и специализированного программного обеспечения. Таким образом, возобновляемая энергетика вполне способна стать драйвером многих отраслей экономики и бизнеса, ведь в России практически нет технологий, сопровождающих эту отрасль. При этом рынок ВИЭ в России огромен. Доказательством этому является пример оценки потенциала ВИЭ, о котором я писал в своей последней статье. При этом реальный масштаб потенциала этого рынка еще не оценен, что также является одной из интересных задач. Важным является подготовка специалистов биогазовой отрасли, технологов, инженеров в ВУЗах и профессиональных лицеях и колледжах ПТУ. На удивление проблематику ВИЭ начали обсуждать на высоком государственном уровне. Тенденция складывается очень благоприятная [4].

Наш скромный вклад...


В течение четырех последних лет мы ведем исследования биогазовых технологий с целью получения скоростной технологии переработки биомассы в биогаз. При этом неожиданно быстро нами были получены очень приличные результаты, которые были высоко оценены независимыми немецкими экспертами из научного сообщества Fraunhofer. Но это, возможно, тема для будущих постов, а сейчас я приглашаю вас в нашу лабораторию на 5-минутную экскурсию (видео не очень, экономим трафик))).


Не смотря на кажущуюся простоту установок в нашей лаборатории, которые сделаны своими руками из подручных материалов, на них были сделаны сотни экспериментов по исследованию биогазовых процессов. Фактические же данные по микробиологии, концентрации газов, контролингу, логгированию были получены на самом современном оборудовании, к примеру, с использованием СКР-газоанализа. Мы готовы открыто делиться нашими результатами и надеемся, что данный уникальный опыт будет полезен профильным специалистам и экспертам.

Также хочу поделиться коллекцией статей, книг, аналитики, которая накопилась за эти годы. В основном на английском архив 100 МБ

Какой биогаз в России? Холодно!

Во-первых в России не везде так уж и холодно. В большинстве южных областей европейской части России биогазовая технология будет устойчива. При этом мы также считаем, что биогазовые станции возможно строить и в сибирских условиях, но с использованием активационных биогазовых подходов, современных утеплительных материалов, добавок в исходное сырье региональных энергетических культур, к примеру, для Томской области клеверного силоса, который отлично взращивается даже в северных районах области. Также такие объекты могут быть в гибридном исполнении и иметь резервный источник тепла на случай крайне сильных морозов. Да, простые твердотоплевные котлы на дровах или угле на всякий случай. Ничего зазорного в этом нет, к тому же пик холодов и аномалии в погоде должны сопровождаться переходом установок в режим сбережения энергии системами контролинга, которые должны быть связаны с системами оперативных метеонаблюдений. БОльшая проблема (на наш взгляд) утилизировать биогаз летом, когда тепла не надо, как зимой, а газа огромное количество. Здесь также имеется простор для развития технологий, в частности, производства «холода» летом для хранения сельскохозяйственной продукции, замораживания ягод, грибов, дикоросов и т.д. Или наоборот — наладить бизнес по варке полуфабрикатов, выпечке хлеба, сушке леса и так далее. Простор для бизнес-размышлений огромен.

Используемые ссылки
[1] Биомасса как источник энергии. Издательство МИР, 1985 г.
[2] О проблемах «Зеленого тарифа»
[3] Белгородский институт альтернативной энергетики www.altenergo-nii.ru/science
[4] Протокол заседания Президиума совета при Президенте РФ
Как Вы оцениваете перспективы биогазовых технологий в России?

Проголосовало 1623 человека. Воздержалось 347 человек.

Только зарегистрированные пользователи могут участвовать в опросе. Войдите, пожалуйста.

Александр Мягков @Uris
карма
75,7
рейтинг 0,1
инженер климатолог и блоггер любитель
Реклама помогает поддерживать и развивать наши сервисы

Подробнее
Реклама

Самое читаемое

Комментарии (114)

  • –5
    Технология, может, и интересная, но в России перспектив нет. Коррупция загубит любые начинания. Прошу добавить соответствующий пункт в голосовалку.
    • +18
      Думал добавить, но не стал. Смешивать политику и технологию бессмыслено. Хотя вопрос коррупции здесь значительный, я согласен.
      • +10
        Внутренняя политика часто рубит на корню годные технологические решения даже в коммерческих организациях — что уж говорить о государстве. Этот риск надо учитывать.
        • +6
          Знаю человека, который, наткнувшись на серьёзное сопротивление своему технологическому решению со стороны руководства компании, просто плюнул, уволился, основал свою фирму и за 10 лет набрал рынка больше, чем у старой компании сейчас. Это, конечно, не в каждой сфере возможно, но в ряде сфер IT-деятельности — вполне.
          • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
            • 0
              Я не совсем точно выразился. Это было не технологическое решение, а идея по реализации продукта. По тогдашнему (да и по действующему ныне) российскому законодательству идеи не патентовались. Более того, идея была выработана не по служебному заданию. Так что правовых оснований для засуживания не было никаких. Да и человек был по образованию юристом и хорошо знал, что предлагал.
    • +25
      Любые начинания губит не коррупция, а диван, с которого так лень оторвать свою пятую точку и начать что-то делать. Коррупция — лишь оправдание.
      • –14
        Оооо, типичные представители определенной когорты пошли: «оторвись от дивана», «а что ты сам сделал», «жалуйтесь в контролирующие органы» и т.д. Думал Хабр вам не интересен ибо тут думающие люди собрались.
        • +3
          Т, е., Вам интересно думать, а не делать?
        • +11
          Ох уж это определение «думающие люди»… Под него можно подвести любых мерзавцев.
          • –1
            Куда там мерзавцам до победивших коррупцию «вставанием с дивана».
            • +4
              Возможно, я не уловил вашу мысль… Какая связь между моим и вашим сообщениями?
            • +2
              А кто сказал, что победил коррупцию «вставанием с дивана»?
          • 0
            То есть вы имеете ввиду «интеллигенцию»? Воистину пропащие люди.
            • 0
              Вспоминаем Конфуция с его неприятием подмены смысла слов. Имею ли я в виду «интеллигенцию»? Это смотря, как ее самую определять. И мой ответ вы поймете, в зависимости от того, как ее определяете вы.
              Не могу ничего сказать про интеллигенцию, но имел в виду я тех, кто делит людей на «мы» и на «быдло». Причем «мы» — это, разумеется, «прогрессивные», «современные» и «думающие». Так и хочется спросить: «вы это сами так решили или вам кто-то об этом сказал?
              • 0
                Ну вот господин Обломов и Пьер Безухов типичные представители.
        • +4
          Правда, иногда я получаю письма типа такого:

              Привет Тёма!
              Интересно пишешь.
              Только боишься признать, что Путин - ху#ло и все Правительство -
              жулики и воры. Почему так боишься, вон Антон Носик правду-матку рубит,
              а ты вроде здравомыслящий человек, от чиновников не зависишь?
          
              Женя


          Не важно, где живет Женя — в Германии или на Украине. Важно, что он умеет писать по-русски, и доверяет свою судьбу кому-то в Кремле. Женя считает, что Путин что-то решает в его жизни. Женя ждет, что завтра с Путиным что-то случится (или не случится).

          Такие Жени объявляют, что Путин — ху#ло, и на этом их борьба заканчивается. Они ждут, когда появится президент — не ху#ло, а депутаты — не жулики и не воры. До этого момента они парализованы.

          Совершенно по#уй, кто сидит в Кремле — путин или хуютин. Жизнь не зависит от того, кто сидит в Кремле. Если ты не умеешь варить хороший кофе, Путин не поможет. Если у тебя в подъезде насрано, это не Путин насрал (среднестатистически). Если у тебя руки растут из жопы, и ты не понял, как продавать свой труд в Европе, то причем тут Путин-то, б#ять? При чем тут Кремль? При чем тут все правительство России вместе со всеми своими е#анутыми депутатами и сотрудниками?

          Это ты му#ила.

          Они, может, тоже му#аки, но на тебя это никак не влияет. Ты му#ила сам по себе.

          И если ты хочешь хоть что-нибудь в своей жизни изменить, начни заниматься своей жизнь сам, не ждя, что кто-то тебе поможет.

          tema.livejournal.com/?skip=20
          В кои-то веки полностью согласен с Тёмой. Символы # всюду вставлены мной.
          • +2
            Заминусуют вас. И меня заминусуют, потому что я тоже согласен.
            • –1
              Возможно заминусуют, хотя, на самом деле, мысль настолько тривиальная, что я не знаю как её можно не понять.
      • 0
        Сколько амбициозных проектов было зарублено именно в кабинетах чинушей, поскольку им ЭТИ проекты совершенно невыгодны. Это равносильно тому, что Вы ВНЕЗАПНО решите поставить себе домой газовый обогреватель, чтобы не платить энную сумму за едва теплые батареи отопления и за обогрев хронически отсутствующей горячей воды. Если Вы живете в частном доме — это проще. Но если у Вас квартира, пусть даже частная, Вам надо получить разрешение на проведение работ, разрешение у теплоснабжающей организации, разрешение у газоснабжающей организации и вплоть до подписей соседей, что они не против торчащей из Вашего окна трубы.
        Пока не дадите мзду, Вам в каком-то из кабинетов в установке личного котла гарантированно откажут, поскольку за обогрев воды Вы платите круглый год (даже если купаетесь раз в неделю), а так будете платить только по факту за расход газа и воды.

        Аналогично и с различными проектами, только в еще большем масштабе.
        • +16
          Сколько амбициозных проектов было зарублено именно в кабинетах чинушей
          Сколько?
          Примеры, факты. На техническом ресурсе хотелось бы видеть обстоятельное изложение, а не выводы на эмоциях. Поэтому, если есть информация, поделитесь, пожалуйста.
          • 0
            Если логично подумать.
            Допустим, Вы — инвестор и перед Вами дилемма, какой проект проинвестировать — поставить 10 газодобывающих станций или 10 биогазовых установок. Что бы Вы выбрали? Газодобывающие станции, которые принесут гарантированный многомиллиардный доход или биогазовые установки с «золотым» газом на выходе?

            Допустим, Вы — нефтегазовый магнат. Вдруг вылезает мелочь с амбициями: «Вот, посмотрите, у меня проект биогазового генератора, который позволит в полной мере обеспечить газом небольшой сельский поселок. Занимает площадь такую-то, потребляет энергии столько-то, стоимость получаемого кубометра газа такая-то. Помимо вырабатываемого газа продукты переработки являются отличным биоудобрением».
            Вы тут же достаете калькулятор, прикидываете, сколько газа у вас будет недопродано за год (а таких сельских поселков в РФ немало, и что будет, если в каждом из них будет стоять по генератору биогаза?) и рвете на себе волосы, не?
            • +1
              Смотря с какой стороны подойти. Чтобы газифицировать некий объект или группу оных, надо проложить трубу. Это проектные работы, выкуп/изъятие/аренда земли, строительство — сумма немалая. Если есть возможность поставить биогазогенератор и драть небольшую абонентскую плату за обслугу, это получится гораздо дешевле: меньше доход, но и значительно меньше вложения. Учитывая количество таких мест, куда трубу проложить крайне дорого, совокупный доход может быть вполне приличным при совокупных расходах как на одну трубу.
            • +4
              Это не очень похоже на примеры и факты, правда?
        • +2
          Далеко не на всякий проект нужен какой-то контакт с чиновниками (обязательные формальности вроде регистрации предпринимательской деятельности не в счёт). Если начинаешь с малого, им это и не может быть интересно. И тем лучше: меньше чиновного внимания — меньше будут под ногами путаться и мешать. А действительно амбициозный проект, требующий административного ресурса, лучше начинать уже с некоторыми своими ресурсами и опытом, полученными на сравнительно мелких делах.
          • 0
            В статье упоминалась господдержка… а это — непаханое поле для чинуш всех рангов.
        • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
    • +8
      Ох, ну зачем же так фатально? В России множество начинаний, уникальных и интересных проектов реализовываются в настоящее время. Многие из них в близких областях к тематике статьи.

      Множество примеров успешных проектов и постоянные новости есть на сайте «Сделано у нас» www.sdelanounas.ru/ Так же крупные Российские проекты можно найти на сайте ruxpert.ru/

      Так что «разруха в головах, а не в клозетах», как говорил один известный профессор. Точнее то, что реальные проекты освещаются мало, тогда как информация о коррупции и прочих махинациях раздувается до невозможных пределов.

      Автору спасибо!
    • 0
      А она тут причем? Согласования по установке?
  • +2
    Интересно, почему в сельском хозяйстве биогаз почти не используется. У многих животноводческих хозяйств отходы просто лежат и гниют, хотя с таким же успехом могли бы лежать в биогазовой установке. Тем более есть готовые решения.
    • +1
      Вот и нам интересно)
    • +3
      Технологии не дошли до деревень и сёл (я говорю про обычных людей). Там попросту не знают о такой возможности и даже никогда не задумывались. Основное применение и, пожалуй, единственное — это удобрение.
      • 0
        Интересно, хватит ли биоотходов некоего хозяйства сразу и на удобрение, и на газ.
        • 0
          Результат переработки удобрение. Хватит не хватит зависит от площади.
  • +3
    Довольно давно, Профессор Сергей Валентинович Гусаков где-то на ферме между Питером и Москвой запустил генератор работающий от компостных газов, и вроде даже он отлично работал.

    Что-то мне подсказывает, что там все было сильно проще и эффективнее, возможно без побочных продуктов.

    И вообще цель должна оправдывать средства, если есть простая и дешевая технология позволяющая использовать компост для получения электроэнергии, то сами фермеры ее внедрят без вопросов.

    дисклаймер: я не имею 100% подтвержденной информации о данной работе Сергея Валентиновича, данные сведения ко мне попали из уст одного из его колег.
    • +3
      Вот и я про тоже. В России вполне возможно развить нормальные технологии в этом направлении. Более того, еще в 1920 году метантенки использовали в СССР, а англичане приезжали перенимать опыт. Таких людей как этот профессор много, но они как городские сумасшедшие, которых никто всерьез не воспринимает. А это не правильно. Но все-же одного энтузиазма мало. Нужен хороший научный подход, а таких людей приглашать в эксперты и беречь по возможности и поддерживать.
      • +1
        Так Сергей Валентинович живет и здравствует, более того, без проблем находится в социальных сетях.
        Я же не просто так дал конкретного человека, который возможно сможет помочь.
        Вам бы с ним пообщаться по данному вопросу.
        • +1
          Уже изучаем его работы. Свяжемся обязательно!
      • +1
        Газ, добытый из навоза, скорее всего получается дороже, чем газ, приходящий от Газпрома по трубе. Пока это так, никакого развития технологии в рыночных условиях не будет.
        • +6
          К сожалению, даже в России не везде есть эта самая труба.
  • +3
    А сколько корова даёт молока биогаза?
    Если взять одну среднестатистическую корову, сколько биогаза/энергии от ее отходов можно получить за сутки/месяц? Или допустим от коровника на 500 голов?
    • +23
      Дойная здоровая корова с нормальным питанием выдает (помимо молока) 35-45 литров биомассы (навоз и моча) в сутки. Из тонны такого вещества, т.е. от 30 коров можно получить 50-60 куб. м биогаза. Поголовье из 500 коров при условии сбора всей биомассы дает 900-1100 м3 биогаза. 1 м3 биогаза эквивалентен 3,5 кВт тепловой энергии (при концентрации 55% метана) или 600 мл. дизельного топлива. Т.е. в сутки ферма из 500 голов дает энергетический эквивалент минимум в полтонны солярки
      • +1
        полтонны солярки это с учетом EROEI 1.3 уже?
      • 0
        То бишь одна корова — один литр солярки (~30 руб.) в день.

        Ну и стандартный камент про киловатт-часы.
  • +15
    На данный момент в Украине на одном из сахарных заводов происходит реализация подобного проекта. Сырье — свекловичный жом и навоз с близлежащего агрокомплекса. Газ будет использоваться для производства пара для техпроцессов завода и паровой турбины с генератором. Расчетная мощность (5,4 МВт).
  • 0
    Первый вопрос, кокой EROI процесса?
    Второй вопрос, зачем это все нужно, если уже есть фактически замкнутый реакторный цикл в Белоярской АЭС. А впереди ещё более мощные проекты типа БРЕСТ, ПРОРЫВ.
    • +4
      Первый вопрос, кокой EROI процесса?

      Пока насколько помню близок к 1.3

      Второй вопрос, зачем это все нужно, если уже есть фактически замкнутый реакторный цикл в Белоярской АЭС.

      Этот проект нужен, не для получения энергии, а для утилизации отходов в первую очередь. И если это еще с нулевым энергетическим балансом, так вообще отлично.
    • +1
      С Белоярском не стоит торопиться, там квт-ч пока получается дороже, чем на обычных АЭС. Купить обычный свежедобытый уран, разбодяженый конверсионным плутонием (МОХ), сейчас оказывается дешевле, чем перерабатывать отходы/необогащённый уран.
      Ну это в общем нормально, так как технология пока слишком сырая, фактически, экспериментальная.
      У индусов, кстати, очень интересная технология, там длительность кампании равна сроку существования реактора. Как с ГЭС — один раз построил и оно генерирует.
      • 0
        Вы же понимаете что такое конверсионный плутоний? Это огромное количество энергии которое в него вбухано в 60-х годах. Его запасы не бесконечный, ВОУ-НОУ все и больше не будет, фактически про конверсионный плутоний можно забыть. Про индусов ничего не слышал кроме того что мы им реакторы строим.
        Реакторы серии БН не будут существовать отдельно, будет симбиоз обычных реакторов и БН или БРЕСТ, ПРОРЫВ, того что готовят им на замену.
  • +2
    EROI нормальный, даже в худшем сценарии событий и морозе промышленная станция вырабатывает энергии больше, чем идет на поддержку биологического процесса. При этом никто не сравнивает АЭС с биогазовыми проектами. Зачем? Как я пишу в статье — это технология экологическая в бОльшей степени, нежели энергетическая. И это уже не плохо! И, как я понимаю, отработанное ядерное топливо от АЭС не органическое биоудобрение, а несколько иное по сути вещество…
  • 0
    Сделать open-source для постсоветского пространства, чтобы получить примеры эксплуатации. А для запада продавать знания и опыт.
    • +1
      Да пожалуйста! Не проблема, тем и занимаемся!
    • –6
      Ну и чего нового вы продадите западу? Разве что, Канаде — больше нигде такого климата и нет. А в более мягком всё давно освоено и работает.
      • +4
        Я так понимаю, что господа минусующие на живьём, на практике биогазовых установок не видели.

        Диванная партия :)
  • +5
    Любопытная статья, хоть и в некотором объёме — изобретение велосипеда.

    Я тоже поимел некоторый опыт работы с биогазом: сейчас мы доделываем автоматику на новой биогазовой установке и, параллельно, поддерживаем автоматику на двух существующих. Технология — фрицы (они по этой части если и не впереди планеты всей, то в лидерах точно).
    Отделение углекислоты от метана у нас не практикуют — энергозатратно. Собственно, биогаз тем и отличается от чистого метана, что это смесь метана и углекислоты в пропорции около 60% к 40%. Жгут его в газовом дизеле (Caterpiller), адаптированном под биогаз. Ну и газгольдер, в силу климата (Израиль) выглядит несколько иначе :) А приёмная ёмкость (2 на вашей схеме) заглублена в землю для удобства слива.
    БОльшая проблема (на наш взгляд) утилизировать биогаз летом, когда тепла не надо, как зимой, а газа огромное количество. Здесь также имеется простор для развития технологий

    В Израиле, да и прочих странах с климатом теплее российского, очевидно, эта проблема ещё острее :) Вот только это совершенно не проблема: газ сжигают в газовом дизеле, дизель крутит генератор, генератор отдаёт электричество в сеть. В России, конечно, такой вариант заведомо нерентабелен из-за энергетиков и их бюрократически-вымогательских заморочек.
    А тут даже котёл-утилизатор на выхлопе не ставят. А вот тепло от системы охлаждения используют — для пастеризации биомассы перед тем, как она попадёт в реактор.
    • 0
      Не исключаю ближайшего положительного изменения ситуации по вводу электричества в сеть. Ссылка [4] поста содержит поручения по проработке вопроса. Однако это будет возможно только в том случае, если будут применены сертифицированные технологии, объект генерации введен в эксплуатацию и Ростехнадзором поверен. Никто самоделки и кулибинщину не пустит в сеть. И это правильно. Никакой коррупции может и не быть. Даже поддержать могут, так как в отдаленных районах той же Томской области напряжение в сети 170-190 Вольт, жалобы жителей непрерывны, суды идут один за одним. А вокруг несколько хозяйств с 1100 коров поголовья и отвалы навоза. Говорю авторитетно. Сам объехал почти всю область. Все видел лично.
      • +6
        Вы говорите авторитетно с позиции человека, знающего толк в биогазе.
        Я вам скажу (пусть и не очень авторитетно) с позиции человека, который ввёл в строй (само собой, не единолично) больше 150 МВт мощностей генерации в России и с относительно скромным (на этом фоне) опытом в Израиле :)

        Крупные электроустановки и кустарщина — вещи несовместимые. Если у вас будет параллельная работа с сетью — у вас обязательно будет синхронизация и всё прочее.

        С одной стороны, местные власти заинтересованы, и очень. И всячески вас поддержат. Но их поддержка разобьётся об энергетиков. Для параллельной работы с сетью (т.е. выдачи электроэнергии) они вам выкатят весьма суровые условия. Которые основаны на документах федерального уровня, а их никто не поспешит пересматривать ради вас.

        С другой — можно рискнуть и попробовать работать автономно. Это повлечёт за собой регулярные перебои (остановки будут регулярно) и от кровопийства со стороны энергетиков полностью не избавит: энергонадзор, ПУЭ, ПЭЭП и прочее никто не отменял. Если захотите работать автономно, но иметь подключение к сети в качестве резерва — это почти тот же самый геморрой, что и в первом случае.

        Короче — успехов :)

        PS пока писал этот коммент, успел прерваться на пробежку в подвал, а то снаряды рвутся почти над головой… :(
        • 0
          Оффтоп, конечно, но всмысле «снаряды рвутся почти над головой»? Вы о чём?
          • +2
            Вы читаете по диагонали? ;)

            В комменте, на который вы ответили, есть слово «Израиль». Посмотрите новости ;)
            • 0
              Заметил слово «Израиль», но сразу подумалось об Украине — здесь сейчас покруче…
              • 0
                У нас уже поспокойнее. Побузили и остыли. На время…
          • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
          • +1
            Человек в Израиле… там это в данный момент таки происходит.
        • 0
          Если захотите работать автономно, но иметь подключение к сети в качестве резерва — это почти тот же самый геморрой, что и в первом случае.

          Да ладно, почему? Из-за синхронизации? А нужна она? Я имею ввиду вариант, когда на входе в поселок стоит аппарат, который выбирает откуда подавать энергию — из генератора, если он работает и хватает мощности или из сети. Сбой синхронизации раз в пару часов разве является проблемой?
          Или там проблемы с резкой непрогнозируемой нагрузкой?
          • 0
            Потому, что если вы подключены к сети и у вас есть своя генерация — энергетиков не волнует, как вы намерены этим пользоваться.
            Налицо факт, что ваша генерация может работать параллельно с сетью и выдавать в сеть энергию. Это не техническая, это разрешительно-бюрократическая проблема.

            Насчёт синхронизации. Вы себе представляете, что такое рассинхронизация? или несинхронное включение? ;)
            Это, в сущности, двойное короткое замыкание. Если защита не отработает, то будет у вас генератор внутреннего сгорания и выгоревший распределительный щит :)
            • 0
              Нет, почему параллельно? Как в ибп сделано, сеть вырубается, подключается свой генератор. Как-то же там делают малое время переключения, что оно не мешает никому. Про синхронизацию — я имел ввиду, что при этом период синусоиды оборвется и начнется с нуля.
              • 0
                параллельно — потому, что конструкция силового щита позволит включить генератор параллельно с сетью.

                Я же написал — технически всё просто, никаких проблем. Проблема в заградительной бюрократии. Это логике и техническому обоснованию не поддаётся и со мной спорить (и доказывать мне что-либо) бесполезно. Хотите пободаться — это к чиновникам. В случае успеха это будет неоценимая польза для всех :)
    • 0
      То есть, ваша система фактически не снижает выброс парниковых газов в амосферу?
      • 0
        Моя система — это автоматика, система управления. Биогазовая установка этой проблемы не решает, но позволяет извлечь пользу из распада органики.
        • 0
          Я не имел в виду, что система лично Ваша, это вполне понятно из контекста. Просто стало любопытно, что сфокусированные на экологии немцы продвигают технологию, которая, по сути, замещает в итоговых выбросах метан углекислым газом, никак не влияя на изначальный уровень последнего.

          В описываемой в статье системе хлореллу хотя бы культивируют на этой углекислоте.
          • +1
            Ок, по порядку.

            1. Картинка наверху слегка утопична и малореалистична. В частности, тем, что выделять из биогаза отдельно метан и углекислоту довольно затратно энергетически. При том, что биогаз сжигается, на выходе получается углекислота, вода и некоторое количество примесей. Можно культивировать хоть хлореллу, хоть что другое — куда потом получившуюся биомассу девать? Обратно в реактор? Это просто перпетуум мобиле :) Короче, чтобы что-то делать — надо, чтобы это было куда девать :)
            2. У этой конторы первую установку делали в 2005 году. Вторую и новую, третью, они копируют — с учётом масштабов и некоторых других особенностей, пожеланий и прочего.
            • 0
              На схеме рядом с культиватором хлореллы какие-то мешки нарисованы. Может, биомассу девают в них? :)
              • +1
                Может. А мешки — на склад? И вместо залежей говна получаются залежи мешков на складе :))

                Ещё раз: я не технолог говноперерабатывающего производства :) Я автоматчик. Что-то мне подсказывает, что с этого сырья можно ещё немного пенки снять, но как это можно сделать — я не вникал. Подозреваю, что главная ценность этих хлорелл — кислород, который они выделяют в процессе фотосинтеза.
                • 0
                  В общем, да: хлорелла связывает углекислый газ, выделяет кислород, ещё из неё можно сделать что-нибудь полезное.
                • 0
                  Ее в комбикорм добавляют.
      • 0
        Метан, который получается при разложении органики, в 21 раз больше задерживает тепло у Земли. Т.е. 1 кубометр метана даёт парникового эффекта как 21 кубометр углекислого газа.
        Извлекая биогаз из отходов, мы можем этот самый метан сжечь до угглекислого и угарного газа, тем самым уменьшив парниковый эффект.
        Думаю, тут ещё важно учитывать, что разлагаться отходы будут в любом случае. Завези их на свалку или в реактор. Так что по итогу, как раз таки с экологической точки зрения, такая система всё же снижает выбросы парниковых газов.
  • +4
    Вообще, мне (для себя лично) любопытно, насколько осуществимо и оправданно сделать мини-биогазовую установку в частном доме из говна и палок малыми затратами и подручными средствами, для того же отопления. Я так понимаю, что ваши экскрементальные экспериментальные :) установки имели примерно такие масштабы?
    • +7
      Если у вас, к примеру, 5-7 коров, 2-3 свиньи, пару десятков кур и усадьба в 200 кв.м — этого вполне хватит вам для отопления дома, варки пищи, подогрева холодной воды даже лютой зимой. Установка вам обойдется примерно в 200 тысяч. Вам понадобятся две емкости по 5 кубов. Обвязка, насосы, контроллер, газголтер — все покупное. Если руки растут нормально и есть предпринимательская жилка — можно организовать бизнес по продаже биоудобрений, так как это сделали мы. За сезон мы с небольшой установки продаем на 300 тысяч удобрений. Но это не профильный бизнес. Мы ученые. Просто стали сливать удобрение в бутылки и продавать, так как 200 литров в сутки сливать жалко в канализацию. Удобрение пользуется оглушительным спросом! 253636.ru Пишите в личку или asm@li.ru проконсультируем!
      • 0
        Спасибо, но у меня интерес больше теоретический (пока)…
        Даже если дойдёт до практики, вряд ли я обзаведусь таким богатым хозяйством :)

        Кроме того, я плохо представляю себе приготовление пищи на этом газу. Во-1, у него существенно меньше (по сравнению с метаном) теплотворная способность. Во-2, душок для кухни не очень подходящий :)

        PS про контроллер. Выше я писал — на моей шее висит автоматика 3-х крупных биогазовых установок. Эту часть я могу сделать самостоятельно :)
        • 0
          Газ не будет пахнуть при горении. Калорийность у него, конечно, ниже, но это не проблема. Будет просто больше расход. От сероводорода его очень эффективно очищает небольшая емкость с железными опилками. Размером с кастрюлю для домохозяйства на пару лет хватит. Потом прокалить на свежем воздухе — и опять фильтр готов)))) Опять же это все кустарщина. Вот вам и пример того, что нужны технологии. Так купил фильтр, поставил — и работает. Про контроллер молча аплодирую. (Скажу вам по секрету все мои установки в лаборатории обслуживают контроллеры тоже собственного производства на ардуино)))))
          • 0
            Для большего расхода нужны другие форсунки. Думаю, даже больше, чем под пропан-бутан.

            Идея с фильтром интересная :) У нас это целая отдельная установочка, в принцип работы не вникал.

            Насчёт контроллера аплодисменты не вполне уместны: автоматика — это моя специальность, да и алгоритмы не я изобретал. Работал с говном, с пищёвкой, с химией, с энергетикой и с холодильными системами, с пневматикой и Ex оборудованием (взрывозащита).
            Поэтому, рекомендую вам самоделки оставить и остановиться на готовых промшленных системах управления, коих полно: Siemens, Schneider Electric, General Electric, Allen-Bradley, ABB и т.д. Из тех, что помельче — Wago, Beckhoff. Это менее бюджетно, но снимет с вас изрядное количество геморроя по сопряжению с датчиками/исполнительными механизЪмами, связи, визуализации и архивированию. И что особенно ценно — по сопровождению. Надёжность промышленной автоматики априори повыше, чем у самоделок :) Даже для экспериментальной установки вполне реально сделать систему управления с относительно гуманным бюджетом. Короче, если есть вопросы — обращайтесь. Могу проконсультировать и поучаствовать в разработке :)
            • 0
              Каким образом вы боретесь с взрывоопасностью небольших установок? С промсистемами всё понятно-специалист пожарник входит в штат сотрудников.
              • +2
                Во-1, это не наши установки, мы подрядчики. Во-2, «наши» установки крупные. Пожарный (как и пожарник) в штат не входит и это не его профиль — бороться со взрывоопасностью. Где положено применяется оборудование с требуемой степенью взрывозащиты — это раз. В помещении находится только генератор — всё остальное на улице — два. Помещение генератора имеет принудительную приточную вентиляцию — три. Суть приточки не только в охлаждении, но и в наддуве забортным, невзрывоопасным воздухом. Такой способ распространён в качестве взрывозащиты в силу дешевизны и называется Ex p.

                PS Пожарник — это погорелец. Огнеборец — это пожарный ;)
  • –4
    А Вы не думали, что это может наоборот негативно повлиять на экологию?
    • +8
      А вы не думали, что если фекальные массы не перерабатывать, то это еще значительно сильнее негативно влияет на экологию?
    • 0
      Об этом подумано до нас. В Израиле, например, хозяин биогазовой установки хоть и зарабатывает на отданной в сеть электроэнергии, но дополнительно имеет небольшой доход именно за утилизацию этого добра.
      • 0
        Продумано.
        • 0
          Ну и удобрения продаёт, само собой :) Но основной доход — это электричество.
    • 0
      Если технология соблюдается — негативного влияния не будет.
  • +1
    Была в Разрушителях легенд серия про биогаз. Показывали образцовое американское хозяйство, где навоз сливался в большой бассейн, накрытый тентом. Для нашего климата, действительно, всё несколько сложнее.

    Изображенная в статье схема откровенно пугает — на ней газовое хозяйство в 4 раза больше коровников. Вот если бы всё размесить в подвале стойла, и использовать только для отопления, то и затрат немного (если закладывать на этапе строительства), и теплопотери меньше, и труб практически не требуется.
    • 0
      Собственная биогазовая установка оправдана только для достаточно крупного хозяйства. На практике биогазовая установка обслуживает несколько хозяйств в радиусе около 50 км. У такой установки газгольдер размером с планетарий, да и реакторы не остают :)

      image
      • 0
        Это, действительно, так
  • +2
    Очень все это интересно. У дяди моего есть конюшня небольшая, 6 голов лошадей. Все отходы жизнедеятельности просто сваливаются в котлован :(. Газа нет, топит дровами. Если бы были внятные мануалы как получить хотя-бы небольшую эффективность, но стабильные процесс — цены бы этим материалам не было бы. Сырье, фактически, дармовое. Полагаю это практически везде так, мало кто рассматривает отходы как сырье.
    • 0
      Простейший процесс в статье описан. По сути, он практически ничем не отличается от производства бражки, только сырьё другое, его больше и соответственно ёмкость тоже. А лучше две рядом: в одной идёт процесс, вторую чистишь/заполняешь, плюс ещё они для ускорения процесса друг дружку немного подогревают. Для сбора продукции (газа) нужна отдельная тоже герметичная ёмкость. Обязателен контроль давления внутри ёмкостей, чтобы не рвануло. Ну и с огнём по тем же причинам аккуратнее надо.
      • +1
        Как бы и да, но при производстве бражки сырье тщательно обрабатывается и отбирается. Здесь же в качестве сырья менее предсказуемый «продукт». Соответственно и разброс параметров другой и условия. Все это может повлиять на рабочую культуру вплоть до ее вымирания. Так что тут все сложнее, похоже.
        • +1
          Насчёт менее предсказуемого продукта — это точно. У нас на одну из установок привозят откровенно драконий навоз — с камнями и прочей дрянью. Так там насосы — расходный материал :)
          • 0
            Надо бетононасос ставить!
    • 0
      Тонкостей, конечно, немало, в т. ч. и опасных. Самому если делать, то на свой страх и риск.
  • 0
    А вот в эту сторону не думали? www.jouleunlimited.com/why-joule
    Joule has engineered microbes that harness the sun’s energy to convert carbon dioxide and water directly into ethanol or hydrocarbon fuels. When housed in bioreactors in sunny areas and at full-scale production, the company says, these photosynthetic organisms can produce 15,000 gallons of diesel or 25,000 gallons of ethanol per acre per year. The process offers an advantage over making biofuels from corn or cellulose, because growing those materials requires large amounts of arable land. It’s also an improvement over using photosynthetic algae to make biofuel precursors, as some other companies do, because those chemicals must then be processed to make fuel.


    Или дизель разделять, наоборот сложнее?

    Культуры не отбираете никак? Я имею в виду селекцию. В примере по ссылке вроде бы даже генетически-модифицированные бактерии
    Думаю, что это может серьезно увеличить кпд и улучшить «устойчивость» процесса.
    • +1
      Штамм действительно культуральный. Однако говорить о прямой геномодификации как это принято в научном смысле здесь не приходится. Микробиологи, которые нам помогали, смотрели в первую очередь патогенность штамма и евгеникой получили агломерат из нескольких групп микроорганизмов в симбиозе с грибковыми культурами. Что само по себе нас удивило. Штамм самостоятельно дал нам устойчивую прибавку в качестве газа до 10%. Геномодификация — перспективное дело для блокирования антибиотиков. Это тоже мы обсуждали с микробиологами. В этом направлении есть куда двигаться!
      • 0
        А чему вы удивились?

        Я работал (уже больше 10 лет назад :) автоматчиком на одном маленьком химическом заводике :) Что характерно — технология была разработана (если не ошибаюсь) совместно с фрицами и одна из двух установок была полной копией аналогичного заводика в Германии :)

        Суть производства — получение (моно)акриламида из нитрила акриловой кислоты (НАК) путём биокатализа. Т.е. тоже был специальный штамм микроорганизЪмов, которые кушали НАК и гадили акриламидом. На выходе получался водный раствор акриламида с концентрацией до 40% (примерно) и с минимумом побочных примесей. После фильтрации — вообще чистый раствор акриламида. Даже по меркам немцев это был очень хороший результат.

        А насчёт выхода биогаза я разговаривал с с нашими заказчиками, которые эти установки эксплуатируют. С их слов, если исходный материал подержать в реакторе подольше, то выход газа будет больше — это с одной стороны. С другой — выход газа постепенно снижается. Поэтому получается неоправданно массу в реакторе передерживать, выгоднее после определённого порога выхода газа старую массу слить и закачать новую.
  • +9
    >… и даже кирпичи.

    Ну вы поняли.
  • +2
    Подтверждаю слова автора. Вонь в Октябрьском районе Томска стоит жуткая!
    Что-то надо решать с «неуправляемыми» отходами.
    • +1
      Приятно встретить томича. Хотя на Хабре их не мало, что приятно. Вонь действительно приличная. Летом особенно.
  • +1
    Нужна готовая технология для внедрения, типовая.
  • +2
    Я несколько лет назад летал к товарищам в небольшой город Черняховск Калининградской области, до войны это был немецкий город Инстербург. Там мне товарищ показывал местные достопримечательности, и среди них был разрушенный в войну бомбой газгольдер (такой большой бетонный бассейн, который был накрыт куполом, а бомба купол разрушила и со времён войны всё так и стоит). Для чего немцам был нужен этот газгольдер? Оказывается, туда свозили органические отходы со всего города и получавшиёся газ пускали в дело, а именно на освещение улиц. Когда я там был, кое-где в городе сохранились забытые всеми довоенные газовые фонари. О как!

    Так раз немцы, используя технологии вековой давности, успешно перерабатывали органику в газ, неужели мы не сможем? Конечно, надо разработать типовую технологию (или наладить производство уже готовой) и внедрять, и таким образом повышать энергоэффективность хозяйств!
    • +2
      вот просто великолепный отзыв и буквально дает силы и желание двигаться дальше. Спасибо.
  • +1
    На плакате у вас «система навоза удаления» (навозоудаления?), «экскрементов подготовка» (,?), «Метан» (метан?), «Углекислота» (углекислота?), «орашение» (орошение?), «гидропоники применяется» (,?).
    • 0
      великолепно. Я только сам заметил. Спасибо. Картинку делали на заказ и видимо дизайнеры не в ладах с русским языком. Поправим. Правда по традициям Хабра ошибки в личку пишут, но все равно спасибо.
      • +1
        Раз уж в дело вступили граммар-наци, то и я чуть-чуть поправлю.
        №9 на рисунке — это не газогенератор, а энергоблок :)
        • +1
          Раз уж написал про газогенератор, придётся сказать и «Б» :)

          Несколько лет назад я ударно поработал на внедрениях газотурбинных электростанций, познакомился с тем, как это работает. Когда увидел газовый дизель на биогазовых установках, даже удивился немного — почему не турбина? Мощности (от 2 МВт) уже вполне достаточно, чтобы поставить газотурбинный двигатель. А причины довольно простые. Для работы турбины газ подавать надо под достаточно высоким давлением (около 30 атмосфер), а биогаз плохо сжимается из-за большого количества углекислоты в нём. Вдобавок, углекислота снижает калорийность топлива. В общем, чтобы поставить турбину, надо разделить метан с углекислотой и поставить дожимной компрессор. Всё вместе получается неоправданно по затратам.
  • +1
    Как подготовить навоз для метатенка — пропустить его через земляных червей! так еще и белковый прикорм для коровок получаем и навоз сразу в перегной!
  • +1
    В молдавских селах такое давно уже работает.
  • +1
    Странно, что никто до сих пор не вспомнил биореактор им. В. С. Луговского.

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.