Развитие биогазовых технологий и возможности переработки

органических отходов предприятий Украины для производства

биогаза

Матвеев Ю.Б.

НТЦ БиомассаИТТФ НАН Украины

Второй международныйENERGY INDUSTRY FORUM

.30 июня 2011, Киев

2

Почему биогаз? Основные способы производства и возможные виды сырья для производства биогаза/биометана

Тенденции развития биогазовых технологий в Европейском Союзе и мире в целом. Существующие биогазовые проекты в сельском хозяйстве, промышленности и

муниципальном хозяйстве Украины Потенциал производства биогаза из отходов растениеводства, животноводства и

пищевой промышленности в Украине. Возможности производства биогаза с учетом эффективного использования

потенциала сельскохозяйственных земель в Украине Описание возможных сценариев развития биогазовых технологий в Украине Технико-экономические показатели биогазовых установок (БГУ):

– БГУ фермерского типа как очистные сооружения;

– производство товарной электроэнергии с использованием зеленого тарифа

– производство биометана в качестве заменителя природного газа.

Почему украинские фермеры не устанавливают БГУ? Несколько заключительных замечаний о барьерах, перспективах, разработке

стратегии развития, необходимости определения целей и методах их достижения.

Структура презентации

3

Альтернативы производства биогаза/биометана

Биогаз – смесь метана (СН4) и углекислого газа (СО2)

Биогазовые технологии – активно чистые, производство возобновляемого источника энергии и переработка отходов

4

Что можно переработать в биогаз?

Навоз, помет Растительные остатки при уборке урожая (ботва, некондиционный

урожай) Солома зерновых Садовые отходы (трава, обрезки кустов, некондиционный урожай) Фруктовые выжимки Солодовая и хмелевая дробина Свекольный жом Спиртовая барда Осадки сточных вод Сточные воды предприятий мясо-молочной промышленности Жировые флото-шламы Жировые отходы цехов забоя животных Кукуруза на силос, мискантус, сорго, клевер и др. Пищевые отходы консервных заводов Водная растительность Сточные воды картонно-бумажных предприятий Абсорберы и фильтры органических загрязнений Листва

5

Сырье для производства биогаза/биометана

Отходы сельского хозяйства (животноводство и растениеводство)

Отходы пищевой промышленности (жидкие и твердые) Муниципальный сектор

– Органическая фракция ТБО– Сточные воды– Свалки и полигоны ТБО

Энергетические культуры– Силос кукурузы, зерновые, смешанная зеленая масса

Биомасса с высоким содержанием лигноцеллюлозы

6

Потенциал производства биотоплив в сельском хозяйстве

7

Производство биогаза в ЕС (2007)

Полигоны ТБО

Сточные воды

Другие отходы

- С/х биогаз

- Централизованные биогазовые станции

- метанизация ТБО

- промышленные отходы

1 т. н.э =1233 м3 ПГ

7

8

Примеры технологических решений (1)

9

Примеры технологических решений (2)

10

Примеры технологических решений (3)

11

Примеры технологических решений (4)

12

Существующие проекты БГУ в сельском хозяйстве Украины

Предприятие Год запуска

Поголовь

е

Сырье Кол-во,

т/сутки

Объем Реак-тора,

м3

Про-цесс, мезоф/термоф

Эл. Мощ-ность, кВт

Техно-логии,

производ.,

страна

Свиноферма комбината «Запорожсталь», Запорожье

1993 8000-10000

Свиной навоз

20-22 595 М Bigadan Ltd”

(Дания).

Свиноферма корпорации Агро-Овен, Еленовка, Днепропетр. обл.

2003 15000 Свиной навоз, орг.

Отходы

80 2 х 1000

М 180 BTG (Гол-

ландия

С/х компания «Элита», Терезино, Киевская обл.

2009 1000 навоз (90% КРС+10%

св)

60 1500 М 250 LIPP, Герма-

ния

Ферма КРС «УМК», В.Круполь, Киевская обл.

2009 4000 +

2000

Навоз КРС, силос кукурузы

(план)

400 3 х 2400 + 1000

М 625 + 330

Зорг, Украина, Герма-

ния

Коньячный заводг. Вознесенск, Николаевская обл.

2010 --- Силос кукурузы

10 1200 М 125 Зорг, Украина, Герма-

ния

13

Существующие проекты БГУ в промышленности и муниципальном хозяйстве Украины

Предприятие Год запуска Сырье Кол-во сырья

Про-цесс,

мезоф/термоф

Техно-логии,

производ., страна

Бортническая станция аэрации 1965 Сточные воды 25 000 м3/час

Т Украина

Львовский полигон ТБО 2008 ТБО 8 млн т М/Т Украина

ОАО «Рубежанский картонно-тарный комбинат»

2011 Сточные воды 250 м3/час М Европа/ Украина

Мариупольский полигон ТБО 2009 ТБО 2.5 млн т М/Т Украина

Лужанский спиртзавод 2009 Сточные воды - Т Украина

14

Потенциал строительства БГУ в животноводстве (2008)

Всего Количество установок

8715

2783

11210

288

Объем < 200 m3

Объем > 200 m3

Мощность КГУ < 200 kW

Мощность КГУ > 200 kW

15

Оценка потенциала производства биогаза в Украине

Тип предприятия

Основные виды отходов

Содержание сухих

веществ,

%; ХПК, г/л

Всего пред-

приятий

Всего обра-зуется

отходов,

млн. т/год

Потенциал производства

биогаза,

млн. м3/год

Фермы КРС Навоз 10-12 % 5,734 20.5 719

Свинофермы Навоз 7-10 % 6,515 4.7 180

Птицефабрики Помет 25-30 % 861 2.9 326

Пивоваренные заводы

Дробина пивная 20-25 % 50 1.4 171

Сахарные заводы Жом свекольный 10-12 % 184 6.5 216

Спиртовые заводы Барда 6-8 % 82 4.5 180

Переработка молока/ производство сыра

Сточные воды

Молочная сыворотка

1-6 г/л

6-7 %

300

0.9

2.5

90

Энергетические плантации

Силос кукурузы 20-35 %842 тыс. га (18 % свободных

площадей)1610

Всего 43,9 3492

16

Сценарии использования с/х земель

Общая площадь – 27.1 млн гаСвободная площадь – 3.9 млн га

17

Потенциал получения биогаза для различных сценариев, млн м3 СН4

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

Base Scenario 298,5 393,7 1885,6 0,0 2577,9

Scenario #1 (a) 369,8 435,3 2260,4 0,0 3065,5

Scenario #1 (b) 398,1 463,3 2523,5 0,0 3384,9

Scenario #2 (a) 347,2 415,1 2129,9 504,5 3396,7

Scenario #2 (b) 373,6 441,8 2375,8 845,0 4036,3

Scenario #3 373,6 441,8 2375,8 4073,1 7264,3

Scenario #4 440,0 405,6 2766,8 4073,1 7685,5

Crops Food Industry Animal Husbandry Energy Crops Total

186.9 млн тонн н.э. (8 500 млн м3 СН4)

Общий потенциал получения биогаза с учетом использования с/х земель

19

Возможные варианты развития биогазовых технологий

1. Проектирование и строительство очистных сооружений животноводческих предприятий на базе анаэробного сбраживания. По желанию заказчика предусматривается использование многокомпонентных субстратов для увеличения выхода биогаза с использованием на собственные нужды предприятия

2. Проектирование и строительство крупных биогазовых комплексов, сбраживание силоса кукурузы или другой зеленой массы:

с последующим производством и продажей электроэнергии по зеленому тарифу с последующим получением биометана и использованием с качестве заменителя природного газа

20

Простота конструкции и надежность работы

Оптимальная степень автоматизации технологических процессов

Возможность интенсификации процесса анаэробной очистки жидких навозных стоков с увеличением выхода биогаза путем добавления растительных ко-субстратов

Выработка электрической и тепловой энергии

Возможность получения жидкой и твердой фракций органических удобрений

Возможность использования твердой фракции перебродившего навоза в качестве подстилочного материала

Возможность использования жидкой фракции перебродившего навоза на технологические нужды фермы

Проектирование и строительство фермерских биогазовых установок

21

Технико-экономические показатели биогазовых установок (вариант 1)

Параметры Ед. изм I II III

Поголовье свиней Гол. 4500 10000 20000

Расчетный объем метантенка м³ 1350 2700 4100

Расход навоза т/сут. 33,8 75 150

Расход кукурузы т/сут. 6,8 15 30

Площадь под выращивание силоса кукурузы

га 82 183 365

Период удержания в метантенке сут. 28 28 28

Расчетный выход биогаза м³/сут 1210 2690 5380

Расчетная мощность КГУ кВтэл 100 220 440

Инвестиции тыс. евро 580 850 1 290

Тариф на э/э (ЗТ, К=2.6) Евро/кВт*ч 0.14 0.14 0.14

Стоимость силоса кукурузы Евро/т 14.30 14.30 14.30

Простой период окупаемости лет Н.о. 9.0 6.3

22

Производство э/э из биогаза с использованием силоса кукурузы

Параметры Ед измерений I II

Инвестиции млн Евро 89.8 56.3

Установленная мощность МВтэ 28.7 21.2

Удельная стоимость Евро/кВт 3124 2645

Тариф на э/э (ЗТ К=2.6) Евро/кВт*ч 0.14 0.14

Стоимость ЕСВ Евро 8 8

23

Производство биометана с использованием силоса кукурузы

Параметры Ед измерений I II

Инвестиции млн Евро 79.8 51.8

Стоимость биометана Евро/1000 м3 183 123

Стоимость природного газа* Евро/1000 м3 400 400

Стоимость ЕСВ Евро 8 8

24

Почему украинские фермеры не устанавливают БГУ?

Большие инвестиции при относительно длинных периодах окупаемости

Низкая банковская активность при недостатке собственных финансовых ресурсов

Несформированный рынок– Зеленые тарифы не работают для биогаза

– Потенциальные проблемы с подключением к сетям

– Неопределенность стимулов – переработка отходов или производство энергии

– Киото протокол после 2012 года?

Отсутствие государственной поддержки Отсутствие стратегии развития ВИЭ на уровне государства

– Стратегия необходима, поскольку производство энергии не фермерский бизнес

25

Заключительные замечания

Проблема внедрения биогазовых технологий не является технической, существуют законодательные, организационные и финансовые барьеры

Что нужно делать? Разработка стратегии развития

Разработка моделей развития с учетом вариантов использования имеющегося потенциала

Определение приоритетов Внутренний рынок/экспорт Продовольствие/энергия

Определение целей, обязательных для исполнения (например, 2020 – 10%, 2030 – 20%)

Определение механизмов достижения целей Зеленые тарифы, целевое финансирование, улучшение

инвестиционного климата, налоговые каникулы, действенное экологическое законодательство и др.

Контроль за выполнением

26

Спасибо за внимание

Yuri MatveevE-mail: mtv@biomass.kiev.ua

www.biomass.kiev.ua

Тel./Fax: +38 (044) 223 55 86p/o box 66, Kiev, 03067

Ukraine