ІНФОРМАЦІЙНИЙ ЗВІТ Про результати виконання досліджень, що фінансуються за рахунок коштів державного бюджету, за перше півріччя 2014 року
| [ Викачати з сервера (406.5 Kb) ] | 18.06.2014, 01:26 |
Біогаз – це горючий газ, який складається з метану, вуглекислого газу, водяної пари, азоту, кисню, водню, аміаку та сірководню (рис.1). Основним компонентом біогазу є горючий газ метан, при згорянні якого вивільняється енергія. Вміст метану в біогазі багато в чому залежить від використовуваних матеріалів і процесу бродіння.
При анаеробній ферментації відбувається розпад органічної речовини, який проходить в два етапи. На першому етапі з вуглеводів, жирів та білків утворюються основні продукти розпаду – жирні кислоти, водень, вуглекислий газ, спирти, амінокислоти, аміак. Бактерії, які здійснюють зброджування осаду, є факультативними анаеробами типу маслянокислих, протеїнових, бутилових та інших кислот.  Рис. 1 Стадії метанового бродіння та відсотковий перехід складних органічних речовин у метан На другому етапі відбувається руйнування кислот, що виділяються на першому етапі з утворенням вуглекислоти, метану, водню і окису вуглецю в невеликих кількостях. Бродіння здійснюється метановими бактеріями. В результаті виділяється біогаз, який складається з 65– 70 % СН4 (метан) та 30– 35 % СО2 (вуглекислий газ). Теплотворна здатність біогазу – 5500– 6000 кКал/м3. За сучасними поглядами анаеробне перетворення практично будь-якої складної речовини в біогаз проходить чотири стадії: 1. Перша – стадія гідролізу (розщеплення) складних біополімерних молекул (білків, ліпідів, поліцукрів, та інших) на більш прості оліго- і мономери: амінокислоти, вуглеводи, жирні кислоти та інші. 2. Друга – стадія ферментації: окиснення мономерів, що утворилися в першій стадії, до більш простих речовин – нижчих кислот та спиртів, при цьому також утворюється діоксид вуглецю і водень. 3. Третя – ацетогенна стадія, в якій утворюються безпосередні попередники метану: ацетат, водень, діоксид вуглецю. 4. Четверта – метаногенна стадія, яка призводить до одержання кінцевого продукту – метану. У біореакторі ці стадії відбуваються майже одночасно. Метаноутворювальні бактерії є більш чутливими до зовнішніх умов середовища. Вони потребують абсолютно анаеробного середовища, а також більше часу для нарощування біомаси. Основними структурними елементами схеми типової біогазової установки є (рис2): система прийому та попередньої підготовки субстратів; система транспортування субстратів в межах установки; біореактори (ферментери) з системою перемішування; система обігріву біореакторів; система відведення та очищення біогазу від домішок сірководню і вологи ; накопичувальні ємності зброженої маси та біогазу; система програмного контролю та автоматизації технологічних процесів. Сучасні біогазові установки підрозділяються на два види за технологією підготовки і бродіння сировини: «мокра» технологія (вологість бродильної пульпи порядку 85– 95 %) і «суха» (вологість пульпи близько 50– 60 %).. Процентний склад завантажуваних сумішей варіюється залежно від типу відходів. В установках кожного типу може використовуватися як мезофільне (температура пульпи близько 35°С), так і термофільне (температура порядку 50 - 55°С) зброджування сировини. Установки останнього типу відрізняє хоча і дещо більш складна конструкція метантенка і можливі великі теплові втрати з нього, але зате майже на чверть менший час зброджування.  Рис.2 Блок-схема виробництва біопалива Принципи роботи мокрих технологій добре відомі. Вони полягають в безперервному введенні невеликими порціями вихідної сировинної суміші в метантенк, де підтримується задана вологість і температура. Подача здійснюється зазвичай знизу метантенка. Одночасно з майже такою же витратою суміш бродіння виводиться з метантенка (зазвичай з його верхньої частини). Спеціальні мішалки забезпечують рівномірне розмішування присутньої суміші з основною масою. При всьому цьому важливо відзначити, що через рівномірне перемішування в виведеної пульпі завжди присутня невелика частка і свіжої сировини (обернено пропорційна обсягу метантенка). Головним критерієм сухих технологій є низька вологість пульпи в метантенку. Вона близька до природної вологості завантажуваних сировинних продуктів (до 60 %). Завдяки цьому істотно (в 1,5– 2 разу) зменшуються габарити метантенка і, відповідно, площі, займані установкою в цілому. Також спрощується технологія оперування з більш густою пульпою і знижуються витрати на логістичні операції з нею. Собівартість «сухої» біогазової установки в цілому нижче, ніж «мокрої». Однак ринкова вартість таких установок поки вище нового продукту на ринку біогазу. На відміну від своїх попередників сучасні промислові біогазові установки в європейських країнах не робляться великими і зазвичай розраховані на потужність вироблюваної електроенергії до 0,5– 2 МВт. Це обумовлено, головним чином, причинами скорочення логістичних витрат і внутрішньою державною енергетичною політикою: підвищення регіональної енергобезпеки завдяки розосередженню енергоустановок. Попри величезний досвід з приводу очистки природнього газу від домішок, системи очистки біогазу від вуглекислого газу до недавнього часу мали дуже обмежене застосування. На даний момент є багато інноваційних технологій (деякі широко використовуються в інших галузях) і вже зараз мають приклади промислового застосування :1) водні скрубери (Water scrubers); 2) адсорбція зі змінним тиском (PSA); 3) очищення амінами (Amine gas treating); 4) мембранні фільтри; 5) хімічні фільтри.  Рис.3 Варіанти інтенсифікації виробництва біогазу Потенційна ємність ринку біогазових установок в Україні є значною і в перспективі основним обладнанням для виробництва біогазу виступатимуть, насамперед, великі когенераційні біогазові установки, встановлені в аграрних підприємствах. Результати оцінювання можливостей отримання енергії з біомаси в Україні підтверджують, що потенціал виробництва біогазу зі станцій аерації та інших очисних споруд складає 0,2 млн. т у. п. на рік, зі звалищ побутових відходів – 0,3 млн. т у. п. на рік, з органічних відходів сільського господарства – 1,6 млн. т у. п. на рік. Отже, очікується, що в перспективі аграрні підприємства стануть головною сировинною та виробничою базою для отримання біогазу в Україні. У рамках проекту технічної допомоги уряду Нідерландів Україні за участю голландської компанії BTG, НТЦ „Біомаса”, „УкрНДІагропроект” було споруджено біогазову установку в ТОВ „Агро-Овен” (с. Єленівка Магдалинівського району Дніпропетровської області), споруджена установка дає змогу отримати 3300 куб. м біогазу, 30 кВт теплової та 150 кВт електричної енергії на добу. В ТОВ „Зорг Україна” споруджено три біогазові установки потужністю 0,4–1,0 МВт електричної та теплової енергії у Київській, Харківській і Херсонській областях. У ТОВ „Українська молочна компанія” (с. Великий Крупіль Згурівського району Київської області) функціонує біогазова установка із комбінованим виробництвом електроенергії і тепла потужністю 625 кВт з можливістю розширення до 950 кВт, яка переробляє відходи тваринницького комплексу з поголів’ям 4 тис. корів. В цілому на даний час побудовано та у стадії завершення знаходяться 7 об’єктів із виробництва біогазу з відходів тваринництва у Дніпропетровській, Київській, Одеській, Харківській, Херсонській областях та в Автономній Республіці Крим. На нашу думку, в Україні з її аграрною орієнтацією практично по всій території є перспективним створення та використання невеликих установок для отримання біогазу безпосередньо в фермерських господарствах та сільських подвір’ях з використанням порівняно невеликих об’ємів органічних відходів. Такі установки здатні повністю задовольнити потреби в енергії цих господарств. В даному випадку анаеробний розклад відходів проходить в порівняно невеликому реакторі, що відповідає об’ємам біовідходів певного господарства. Такий шлях впровадження і розповсюдження біогазової енергетики для України, на наш погляд, є найбільш швидким та дешевим, що дозволить помітно покращити якість життя в сільських місцевостях віддалених від мереж природного газу. Зокрема для АПК та українського села в цілому необхідність використання альтернативних джерел енергії диктується незадовільним рівнем централізованого енергопостачання. Об’єкти АПК та інші сільські енергоспоживачі розосереджені на великих територіях і саме тому їхнім потребам відповідає децентралізована енергетика та її комбінація з централізованою. Забезпечення природним газом з центральної мережі газопроводів складає на сьогоднішній день лише 12– 14 % сільського населення та об’єктів АПК. Документи у форматі .docx .pdf подані у архіві з додатком таблиці Інформаційного звіту | |
| Переглядів: 1123 | Завантажень: 263 | | |
| Всього коментарів: 0 | |