Электроэнергетические аспекты применения биогазовой технологии
проект

Электроэнергетические аспекты применения биогазовой технологии

В последние годы существенно возрос интерес предпринимателей, инвесторов и общественности к биоэнергетике, базирующейся на воспроизводимых биологических ресурсах. При этом более перспективным направлением признается получение электроэнергии из  отходов животноводства и растениеводства, а также ТБО и канализационных стоков. В условиях стремительного роста цен на энергоресурсы заинтересованность в таких проектах вполне понятна и логична, ведь в государствах Центральной и Южной Европы подобные электростанции с большим успехом используются уже более двух десятилетий. Массовое внедрение малых тепловых электростанций, соизмеримых по мощности с нагрузкой конкретных потребителей, позволит оптимизировать потребление электроэнергии внутри регионов. Технологии малой энергетики постоянно совершенствуются, предлагая все новые возможности для удовлетворения нужд человечества.

Предпосылки роста рынка производства электроэнергии из биогаза  связаны с:

• развитием сельскохозяйственного комплекса и пищевой отрасли, а следовательно, с увеличением отходов АПК;
• ростом тарифов на энергоресурсы, темпы которого сродни европейским;
• появлением механизмов сервисных контрактов в правовом поле;
• ростом цены подключения к энергосети;
• нормативным ужесточением экологического права.

Среди развивающихся стран распространено производство энергии и тепла с помощью переработки отходов на небольших биогазовых установках. Около 16 миллионов хозяйств по всему миру используют энергию для освещения, обогрева и приготовления пищи, производимую в биогазовых установках. В настоящее время в Германии построено около 4200 биогазовых установок, которые производят около 1600 МВт электрической энергии и тепла.

Я бы хотел,     более подробно остановится на процессе получения электроэнергии с помощью биогазовых установок.

Перед Вами представлена принципиальная схема биогазовой установки

В общем случае она состоит из:

колодца для биомассы, насоса, биогазового реактора, газгольдера, газовой горелки, когенерационной установки.

Жидкие биоотходы перекачивается на биогазовую установку насосами. Твердые отходы доставляются по транспортерной ленте, грузовиками или другим способом. Жидкие отходы попадают не прямо в реактор, а в предварительную емкость. В этой емкости происходит гомогенизация массы и подогрев (иногда охлаждение) до необходимой температуры. Твердые отходы сгружаются в емкость с жидкими отходами и перемешиваться с ними.  

Из емкости гомогенизации биомасса поступает в реактор (ферментатор). Реактор является газонепроницаемым, полностью герметичным резервуаром из кислотостойкого железобетона.

Эта конструкция теплоизолируется слоем утеплителя. Внутри реактора поддерживается фиксированная для микроорганизмов температура. Температура в реакторе мезофильная (30−41 °С). В отдельных случаях применяются реакторы с термофильным режимом (около 55 °С). Всей системой управляет система автоматики. Система контролирует работу насосной станции, мешалок, системы подогрева, газовой автоматики, генератора.

Биогазовая установка комплектуется когенерационной установкой.  Когенерация - это термодинамическое производство двух или более форм полезной энергии из единственного первичного источника энергии.

На слайде представлены сравнительные характеристики системы с раздельным производством тепла и электричества и когенерационной установки.  

С уверенностью можно сделать вывод, что система, где наряду с генерацией электрической энергии осуществляется утилизация тепла, гораздо эффективней. Полный КПД в ней может достигать 90 %.

Принцип работы когенерационной установке достаточно прост.

Биогаз сохраняется в емкости для хранения газа − газгольдере. Где выравниваются давление и состав газа. Из газгольдера идет непрерывная подача биогаза в газовый или дизель-газовый теплоэлектрогенератор. Здесь уже производится тепло и электричество. Один кубический метр газа дает 2 кВт⋅ч электрической и 2 кВт⋅ч тепловой энергии.

Единственной особенностью использования биогаза для когенерационных  установок  является  замена горелок. Так как  по сравнению с другими газами биогазу нужно меньше воздуха для возгорания.

Одним из способов решения этой задачи применить специально разработанные щелевые подовые горелки для сжигания биогаза. При разработке конструкции горелок учтены специфические особенности горения биогаза (малые пределы устойчивости пламени и т. д.). Они могут работать в широком диапазоне режимов эксплуатации котла с расходом биогаза от 160 до 318 м3/ч. Горелки изготовлены из специальных сталей, имеют съемные сопла, которые не подвержены сероводородной коррозии, а также имеют специальные устройства для стабилизации пламени.

Из представленной схемы работы когенерационной установки, работающей на биогазе можно сделать вывод что, она прекрасно сочетает такие характеристики, которые недавно считались практически несовместимыми: высочайшую эффективность использования топлива, более чем удовлетворительные экологические параметры, а также автономность систем когенерации. Ограниченность доступа к электрическим сетям не только сдерживает развитие существующих сельскохозяйственных предприятий, но и ограничивает развитие новых сельскохозяйственных производств. Внедрение биогазовых установок способно решить эти проблемы как в регионах с энергодефицитом, так и в регионах со слабым развитием сетевой инфраструктуры.
Использование биогаза как топлива по сравнению с использованием природного газа экологически более предпочтительно из-за меньшего содержания в продуктах сгорания соединений серы, азота, углекислого газа, золы. 

Биогазовая энергетика – надежная и экономически выгодная альтернатива магистральному природному газу и централизованному электроснабжению, Значение этих факторов будет возрастать по мере роста тарифов на газ и электроэнергию.

В рамках разрабатываемой Министерством энергетики РФ системы государственной поддержки развития возобновляемой энергетики предполагается введение надбавки к цене оптового рынка электроэнергии для производителей электроэнергии из биогаза в размере 1,83 руб. за кВтч. и компенсация технологического присоединения к электросетям. Эта система в будущем может стимулировать развитие сетевой генерации, продажи произведенной из биогаза электроэнергии на оптовом и розничном рынке.

Когенерационная установка на биогазе –  это решение сразу нескольких проблем:

1. Получение  альтернативного вида топлива  - биогаза, автономного источника электроэнергии, получение тепла, защита окружающей  среды

Спасибо за внимание!