Биогаз и биогазови инсталации. Биодизел.


Категория на документа: Екология


- Много големи - с полезен обем на ферментатора над 1500 m³.

В зависимост от броя на ферментатор-резервоарите, биогазовите инсталации могат да се класифицират:

- Биогазови инсталации с един ферментатор;

- Биогазови инсталации с два или повече резервоари;

- Биогазови инсталации със сменни резервоари6.

За ефективното производство на биогаз от органична суровина в биогазовите инсталации трябва да се създадат оптимални условия за живот на няколко вида анаеробни бактерии при отсъствие на кислород. Образуването на биогаз преминава през четири основни етапа, първият от които е хидролиза на сложните органични субстанции (белтъци, мазнини и въглехидрати) до съставляващите ги аминокиселини, мастни киселини и гликоза. Във втората фаза, наречена ферментационна или киселинообразуваща, става разлагане на органичните киселини до по-прости киселини (оцетна, мравчена, янтарна), етанол, ацетат, въглероден диоксид (CO2), сероводород (H2S), амоняк (N3H) и водород (H2). В третия етап - ацетатобразуване, става преобразуване на киселините и алкохола в ацетат, водород и въглероден диоксид. В последната, четвърта фаза протичат два процеса на метанообразуване - ацетатът се разлага до метан (CH4), въглероден диоксид и вода, а въглеродният диоксид се редуцира от водорода до метан и вода. В зависимост от вида на органичната суровина и условията за протичане на метан ферментацията, съставът на биогаза се изменя по отношение на пропорциите на съставящите го газове. Обикновено биогазът съдържа 50-75% метан, 25-50% въглероден диоксид, 0-10% азот, 0-1% водород, 0-3% сероводород и 0-2% кислород.

Така описаните процеси, протичащи в биогазовите инсталации, представляват един от най-ефективните и екологични начини за извличане на енергия от биомаса, наред с пиролизата, газификацията, прякото и успоредното изгаряне на биомаса и естественото образуване на метан в депата. Полученият биогаз представлява калоричен горивен газ с добра енергийна стойност. За сравнение, тъй като метанът съставлява около 2/3 от биогаза и над 80-95% от природния газ, енергийната стойност (специфична топлина на изгаряне) на биогаза е 60-70% от тази на природния газ или около 7000kcal/m3, което никак не е малко за алтернативно гориво. Освен това 1m3 биогаз е еквивалентен на 0,7kg мазут и 1,5kg дърва за огрев. Казано по друг начин, енергийната стойност на биогаза е 4,5-7,5kWh/m3, на брикетите - 5,5kWh/kg , а на природния газ - 8,3kWh/m3.

5.Развитие на биогазовата енергетика

Първите биогазови инсталации са построени в Индия през 1859 г.В момента по приблизителни данни в Германия има 4000 инсталации, в Австрия - 700, в Швейцария - 300, в Корея - 30000, в Индия - 500000 и в Китай -7 милиона.

Всяка година обемът на производството на биогаз в ЕС се увеличава с около 20%. През 2007г. то достига значителен ръст - 5,9 млн. тона нефтен еквивалент. Водеща роля в тази област играе добива на биогаз от депа (49,2%). На второ място е добивът от специално отглеждани енергийни култури, следван от този в пречиствателни станции за отпадни води.

Биогазовият сектор е неравномерно развит в различните европейски държави. Днес водеща позиция в Европа в производството на биогаз заема Германия. Тя разполага с повече от половината от всички инсталации за биогаз в ЕС. По данни на Немската биогазова асоциация броят на действащите биогазови инсталации в страната е повече от 4 000. Повечето от тях имат електрически капацитет от по 500kW. Вече са в експлоатация и много обекти, в които произведения биогаз се ползва с новите приложения - като гориво за превозни средства и за свързване към газопреносната мрежа. В същото време три от шестте най-големи европейски компании в биогазовия сектор са немски с общ обем на производство от порядъка на 3,7 млн. тона. Прогнозите са до 2020 година броят на биогазовите инсталации в Германия да достигне 20 000.

Най-голямата инсталация за производство на биогаз е в Германия - Швандорф, Бавария. Тя преработва годишно 85 хиляди тона растителна суровина в 16 млн. m3 екологично чист енергоносител. Биогазът се включва в мрежата за природен газ. В сравнение с други инсталации за биогаз от подобен мащаб, размерът на необходимото пространство за отглеждането на суровини е намален 3 пъти в резултат на нов вид ротация на културите, което не само ще спомогне за освобождаване на обработваема земя, необходима за производство на храни, но също така ще увеличи плодородието чрез подобряване на качеството на почвата.

Други лидери в биогазовия сектор в ЕС са Австрия, Дания, Швеция и Англия. В Австрия броят на биогазовите инсталации се е увеличил от около 170 през 2004г. до повече от 340 през 2005 година и почти 600 през 2006 година. По-голямата част от инсталациите са с мощност от 100 до 500kW. До септември 2006 година са били в експлоатация 62 депа за производство на сметищен газ, 134 инсталации преработващи канализационни утайки, 350 инсталации за биогаз и когенерация, 25 инсталации за анаеробно третиране на промишлени отпадъци и 15 инсталации за разлагане на общински биоотпадъци7.

6.Перспективи за развитие на биогазовия сектор в България

Резултатите от сравняване на биогазова и фотоволтаична система при реализиране на 1000kW електрическа мощност са следните: биогазовата инсталация изисква 4 000 декара площ (тук са включени и земите за производство на царевица за силаж), произведената електроенергия е 8 300 000kWh годишно, а инвестицията е 3 млн. евро, докато за фотоволтаиците са нужни 25 декара, произведената електроенергия е 1 400 000kWh годишно, а инвестицията е 4,5 млн.евро. Това категорично поставя преработката на биомаса и органични отпадъци в инсталации за биогаз заедно с фотоволтаичните системи сред основните възможности за производство на енергия от възобновяеми енергийни източници за страната ни. Още повече, че биогазовата инсталация дава не само електро и топлоенергия, а и алтернативно гориво, като заедно с това редуцира отпадъците и емисиите на метан и въглероден диоксид.

През последните години се наблюдава съживяване на интереса към производство на биогаз в България. Работи се по редица проекти, както частни така и общински, за които се очаква значително да подобрят условията в общините и конкурентната способност на производителите. В края на 2009г. беше пусната в действие когенерационна инсталация в софийската пречиствателна станция за отпадни води "Кубратово". Тя използва биогаз, получен при преработка на утайките, за производство на електрическа и топлинна енергия. Досега биогазът, който се отделя в процеса на гниене на утайките на пречиствателната станция, се изгаряше, без да се оползотворява. Неговият състав е около 68% метан, 30% въглероден диоксид и 2% други газове. В действие са 3 когенератора, като всеки генерира 1063 kW електрическа и 1088 kW топлинна енергия.

Инсталацията на биогаз в депо Братово, Бургас печели сериозно външно финансиране още в проектната си фаза и има за цел извличане на биогаз от сметище за твърди битови отпадъци за производство на електрическа и топлоенергия, за битови нужди и за изгаряне на опасни медицински отпадъци.

През 2008 година започна изграждане на инсталация за биогаз в Попово. Като суровини за производство на биогаз ще се използват растителни и животински отпадъци от близки предприятия. Планира се биогазът да се трансформира в електроенергия или да се направи метан-станция. По аналогичен начин ще работи и инсталацията за биогаз край село Джулюница, община Лясковец. Тя ще преработва торове от животновъдството. Българска месопреработвателна компания през 2009 година инвестира 7 млн. евро за изграждане на инсталация за производство на биогаз и електричество в Силистра.

Възможностите на България за производство на биогаз са в изграждане на биогазови инсталации за преработка на отпадъци от малки ферми и общини, за преработка на битови и индустриални отпадъци, за извличане на сметищен газ от депа на малки и големи населени места и за преработка на утайки от градски пречиствателни станции за битови отпадни води. От икономическа гледна точка най-подходящо е да се изграждат биогазови инсталации с ко-генерационни системи. Очаква се в страната ни именно те да се използват най-масово. Местата с по-голяма гъстота на населението предоставят по-големи шансове за внедряване на биогазови инсталации, преработващи твърди битови отпадъци и отпадни води. Аграрните райони пък предполагат по-масово производство на биогаз от селскостопански отпадъци. За сега всяка година у нас неизползвани остават големи количества отпадъци от различни растителни култури - 1 709 808 т/г царевични стъбла, 762 000 т/г слънчогледови стъбла, 40 000 т/г тютюневи стъбла и над 600 000 други растителни отпадъци. Годишните количества тор от фермите са над 300 000 т суха маса и от тях може да се генерира 325 GWh електроенергия годишно. Събираемите количества сметищен газ от депата на по-големите градове в страната са приблизително 38 млн.m3 годишно с енергиен потенциал 16 100 тона нефтен еквивалент годишно. По последни данни на научни изследвания и изчисления, общия потенциал на България за производство на биогаз от отпадъци от селско стопанство, хранително вкусова промишленост и отпадни води е 24 923 GWh.

7.Биодизел

През 1934г. Лесотехническият факулет на Софийския университет реализира най-мащабния в Европа проект за производство на рапично масло, което се използва в 2000 внесени от Германия агрегата за селското стопанство. Сега от рапица и други селскостопански култури, наричани енергийни, се произвежда биодизел8.

Биодизелът представлява смес от моноалкилни (метилни или етилни) естери, получени чрез трансестерификация на растителни или животински масла. В този смисъл, биодизелът е гориво, произвеждано от възобновяеми източници. Най-често използваните суровини са: рапично, слънчогледово, соево или палмово масло, както и отпадно олио от заведения за обществено хранене.

Наред с биоетанола, биодизелът е едно от основните течни биогорива в наше време. Напоследък усилена научно-изследователска работа се провежда и по отношение на така наречените биогорива от второ поколение - например течните горива, получавани от твърда биомаса (BTL) - чрез газификация на биомасата и реакцията на Fischer-Tropsch за получаване на въглеводороди от въглероден оксид и водород, но това вече е различна технология и така синтезираното дизелово гориво носи друго наименование - BTL дизел.

Основната суровина за производството на биодизел са растителните масла и животинските мазнините, както и използвани мазнини. Екологичните ефекти могат да се търсят в следните направления:

* използване на първична биомаса (енергийни земеделски култури); сурови нерафинирани растителни масла - те се добиват от семената и плодовете на маслодайните растения. Техническите култури като суровини за биогорива могат да се отглеждат и на замърсени и засолени почви, тъй като това не влияе на произведените от тях горива. Освен това за отглеждането на соята, слънчогледа и други маслодайни култури, от които се добива биогориво, са необходими по-малко торове, следователно замърсяването е по-малко. Важно е да се отбележи, че показателите на земеделските култури зависят от географския район, слънчевото греене, температурата и валежите.

* използване на вторична биомаса и органични отпадъци - отпадък от ресторанти и заведения за хранене, битов сектор, хранително-вкусовата промишленост. Ежегодно у нас се изхвърлят хиляди тонове кухненска мазнина, която е проблем за опазване на околната среда, тъй като замърсява почвата и водите. Основен недостатък на тези суровини от екологична гледна точка е необходимостта от допълнително пречистване и обработка.



Сподели линка с приятел:





Яндекс.Метрика
Биогаз и биогазови инсталации. Биодизел. 9 out of 10 based on 2 ratings. 2 user reviews.