На сегодняшний день в связи с систематическим удорожанием традиционных видов топлива, возникает острая необходимость использования альтернативных источников энергии, одним из таких видов является биогаз, который генерируется в больших объёмах на полигонах твёрдых коммунальных отходов.
Ключевые слова: биогаз, ТКО, отходы, биоэнергетика
Согласно официальным данным министерства статистики, в 2021 году на территории Российской Федерации обслуживается более одной тысячи полигонов твердых коммунальных отходов. По теоретическим расчетам, суммарная эмиссия которых составляет более одного миллиарда м 3 в год. Расчетного объёма генерируемого биогаза хватит для обеспечения теплогазоснабжением населением целого города.
В случае установки и регулярного обслуживания современной системы сбора биогаза на полигоне ТКО, а также опираясь на морфологию обслуживаемых отходов, можно спрогнозировать состав и средний объём метана в год. Так, на основании математической и графической модели типового полигона отходов, расположенного в средней полосе России, мы получим ежегодный объём топлива, получаемого с одного полигона отходов, около миллиона м 3 в виде горячего газа метана.
В качестве использования полученного биогаза, помимо собственных нужд полигона, были рассмотрены и предложены следующие варианты:
— Использование биогаза в качестве топлива для газовых двигателей или газовых турбин с целью получения электроэнергии и поставки её в городские сети;
— Доведение содержания метана в биогазе (обогащение) до 94–95 % с последующим его использованием в газовых сетях общего назначения;
— Подача генерируемого продукта на промышленные объекты с высоким энергопотреблением, с целью снижения стоимости конечной продукции предприятий;
— Установка и обслуживание вблизи полигона отапливаемых сельскохозяйственных теплиц, для выращивания продукции, в последствии круглогодичное снижение стоимости продукции на территории, обслуживаемой полигоном.
На примере последнего варианта, был рассчитан бизнес-план, согласно которому 8 тепличных установок полностью окупятся в течение 15 месяцев, и уже со второго года эксплуатации будут приносить доход около 18 миллионов рублей
Расчет эффективности установки сельскохозяйственных теплиц и обеспечения их электроэнергией и газоснабжением от полигона ТКО:
Комплексное влияние различных факторов на удельный выход биогаза (по разработкам АКХ им. К. Д. Памфилова) по данным отражается в уравнении:
где, Qt — объем биогаза (м3/т ТБО) за период t;
Go= 1,868Сак(0,014Т + 0,28);
Сак — активный органический углерод, кг/т ТБО;
Т — температура тела полигона, °С;
k — постоянная разложения отходов, равная отношению C/N;
t — продолжительность периода выхода биогаза, годы;
W — влажность отходов, %.
Qt=1,58 млрд.м3
Объём метана, генерируемого полигоном ТКО
VСH4=1,58 млрд × 0.45 (процент содержания метана в биогазе)
— 30 % (поправки на утечки) = 497 700 000 м3
Расчетная стоимость установки оборудования: 28 000 000 рублей
Окупаемость подачи метана на сельскохозяйственные теплицы (на примере выращивания помидоров)
— Общий урожай в год около 160 тонн.
— Оптовая средняя цена 60 рублей за килограмм.
— Доход составит 160 000 * 60 = 9 600 000 ₽
Рентабельность тепличного бизнеса составляет 50 %.
Установка 8 сельскохозяйственных теплиц:
— Расчет общего годового дохода:
1. 9 600 000 (стоимость 1 теплицы) * 8 = 76 800 000 ₽
— Общий годовой доход с учетом амортизации:
2. 76 800 000 * 0,75 (фонд оплаты труда, хоз расходы и т. д.) = 57 600 000 ₽
— Окупаемость капиталовложений на установку теплиц:
3. 57 600 000 — (8 * 4 500 000) = 21 600 000 ₽
— Прибыль с учетом затрат в первый год:
4. 21 600 000 – 25 000 000 = -3 400 000 ₽ (первый год)
— Прибыль с учетом затрат во второй год:
5. 21 600 000 – 3 400 000 = 18 200 000 ₽ (второй год)
Результаты полученных исследований являются предпосылкой для использования общего биогазового потенциала полигона, что первостепенно важно для энергоэффективного использования биогаза, а также принятия решений по снижению эмиссии биогаза в атмосферу.
Литература:
- Болдин, С. В. Энергосберегающие технологии использования биогаза в когенерационных установках / С. В. Болдин, Н. Т. Пузиков // Вестник Нижегородского государственного инженерно-экономического института. — 2011. — Вып. 2. — С. 43–44.
- Вайсман Я. И., Вайсман О. Я., Максимова СВ. Управление метаногенезом на полигонах твердых бытовых отходов. Пермь, 2003. 231 с.
- Абрамов Н. Ф., Вайсман Я. И., Максимова СВ. [и др.]. Рекомендации по расчету образования биогаза и выбору систем дегазации полигонов захоронения твердых бытовых отходов. М.: Госстрой РФ, 2003. 27 с.
