Реферат: Виробництво та використання біогазу на агро фермі попередня Інформація

ВИРОБНИЦТВО ТА ВИКОРИСТАННЯ БІОГАЗУ НА АГРО ФЕРМІ

Попередня Інформація

Цей проект пов'язаний з використанням енергії біомаси на свинофермі. В даний час на фермі є 22 тисячі свиней та 45 тисяч курей. Основною проблемою для ферми є відсутність системи по переробці відходів. Власники ферми мають серйозні наміри щодо покращення стану навколишнього середовища навколо ферми, та шукають можливість виробляти біогаз з метою зменшити витрати на енергоносії.

Крім того, власники мають іншу ферму. Вони планують побудувати іншу біогазову установку на цій фермі у разі успішного виконання проекту на першій фермі.

На відстані одного кілометру від ферми знаходиться санаторій для дітей хворих на туберкульоз. Санаторій використовує природний газ для виробництва теплової енергії для систем гарячого водопостачання та опалення приміщень.

Інвестиційні можливості

Біогаз може бути використано у двигуні внутрішнього згорання для приводу електрогенератора та для виробництва теплової енергії у той же час (Когенераційна установка).

Основні переваги пов’язані з виробництвом енергії в Когенераційній установці, використовуючи у якості палива біогаз з навозу:


Основні показники

Очікуване річне виробництво біогазу: 2 844 000 м3

Очікуване річне виробництво теплової енергії: 7 000 МВтгод

Очікуване річне виробництво електричної енергії: 6 400 МВтгод

Заміщення електричної енергії, яка закупається для потреб ферми.

Заміщення електричної енергії, яка споживається іншими об'єктами Замовника (інша агро ферма, завод по виробництву соків, бійня, офіси) та продаж надлишків електроенергії на контрактних підставах

Заміщення теплової енергії, яка закупається для потреб ферми.

Продаж надлишків теплової енергії санаторію з метою заміщення природного газу для виробництва теплової енергії для систем гарячого водопостачання та опалення приміщень.

Прибуток від продажу органічних добрив.

Звільнення від уплати за утилізацію навозу та відходів бійні.

Заощадження за рахунок звільнення від уплати екологічних штрафів.


Середні річні енергетичні потреби ферми та санаторію

Параметр

Одиниця вимірювання

Ферма

Санаторій

Теплова енергія

МВтгод

1037

3240

Електрична енергія

МВтгод

603

216


Технічне описання проекту

На фермі буде впроваджено сучасну технологію анаеробного зброджування для переробки різних сільськогосподарських відходів для виробництва біогазу. Запропонований проект включає установку біогазового реактора та когенераційної станції для виробництва електричної та теплової енергії, яка буде споживатися фермою, санаторієм та іншими об'єктами Замовника. Когенераційна станція має 835кВтел електричної та 934кВтт теплової потужності.

Основні показники пов’язані з виробництвом енергії представлені в наступній таблиці.


^ Річні енерго показники установки біогазовий реактор-когенераційна станція

Параметр

Одиниця вимірювання

Значення

Виробництво електричної енергії

МВтгод/р

6412,8

Виробництво теплової енергії

МВтгод/р

7173,1

Загальне виробництво енергії

МВтгод/р

13585,9

Загальна ефективність когенераційної станції

%

84,5

Витрати біогазу

МВтгод/р

16078

Споживання біогазу

1000 м3/р

2516,5

Доступний біогаз

1000 м3/р

2844

Надлишок біогазу

1000 м3/р

327,5

Заощадження та інші переваги

Загальна сума інвестицій у біогазовий реактор та когенераційну установку становить 1,7 мільйона євро (включаючи ПДВ). Ця сума, окрім обладнання, включає розробку проектно-кошторисної документації, будівельні роботи, та інше. Загальні заощадження від експлуатації комплексу біогазовий реактор та когенераційна установка надходять від двох джерел:

Надходження від продажу теплової енергії санаторію, продажу електричної енергії та продажу органічних добрив;

Заощадження у порівнянні з базовим варіантом (існуюча ситуація) - заощадження на закупівлях палива та електричної енергії, та за рахунок звільнення від уплати за утилізацію навозу та відходів бійні.

^ Заощадження від встановлення біогазового реактору та когенераційної установки


Рік

2008

2009

2010

2011

2012

2013

2014

2015

^ Заощадження (€)

459 524

496 616

537 030

581 084

629 122

681 554

738 618

800 803
Також було проведено аналіз альтернативної конфігурації обладнання. Ця опція включає біогазовий реактор та котел, який вироблятиме теплову енергію для ферми та санаторію. Потужність обраного водогрійного котла дорівнює 1МВт. Загальна сума інвестицій у біогазовий реактор та котел становить 900 000 євро. (включаючи ПДВ). Ця сума, окрім обладнання, включає розробку проектно-кошторисної документації, будівельні роботи, та інше. Загальні заощадження від експлуатації комплексу біогазовий реактор та водогрійний котел становлять 217 334 євро, для року 2008.



Паливна складова ціни на теплову енергію в Україні




^ Тип палива

Одиниці виміру

Значення

Природний газ

€/Гкал

20

€/МВтгод

17,5

Деревинна тріска

€/Гкал

10

€/МВтгод

8,6

Енергетичні культури

€/Гкал

7,8

€/МВтгод

6,7

Солома

€/Гкал

9,9

€/МВтгод

8,5




Потенціал біомаси в Україні


Україна є однією з найбільш енергоємних країн у світі. В Україні споживання первинних енергоносіїв не змінювалось на протязі останніх декількох років. Первинне споживання електроенергії у 2005 році складало 143,6 Мтне (або 205,2 млрд кВт/г). Приблизно 79% від загально спожитої в Україні у 2005 році енергії було вироблено з викопного палива, такого як вугілля, нафта та природний газ.

У Європейському Союзі споживання біомаси за декілька останніх років збільшилось. Україна виявляє підвищений інтерес до відновлювальної енергії. Комітет з енергетики Парламенту України узяв на себе зобов’язання здійснювати координацію підготовки енергетичної стратегії України на період до 2030 року, яка включає розділ, присвячений відновлювальним джерелам енергії. Згідно з цією стратегією, намічена частка використання відновлювальних джерел енергії дорівнюватиме 6,6 Мтне (4,7% СПЕ) - у 2010 році і 24,6 Мтне (17,5% СПЕ) - у 2030 році. Запланована цифра для біомаси складає 1,9 Мтне (1,35% СПЕ) - у 2010 році та 6,5 Мтне (4,6% СПЕ) - у 2030 році.

Біоенергетика могла б задовольнити значну частину енергетичних потреб окремих груп населення в Україні. Це могло б посилити енергетичну безпеку та, зокрема, збільшити енергопостачання до районів з нерозвинутою енергетичною інфраструктурою. Сільське господарство, нерухоме майно і транспорт, ймовірно, можуть стати найбільшими споживачами енергії з відновлювальних джерел. Біоенергетика може запропонувати нові можливості для створення робочих місць, особливо в районах з високим рівнем безробіття. Крім того, земля, яка внаслідок забруднення стала непридатною для вирощування харчових рослин, могла б використовуватись для вирощування енергетичних культур. Розвиток біоенергетики, і взагалі сектору відновлювальної енергетики, міг би допомогти у вирішенні багатьох проблем довкілля, пов’язаних з енергетичним сектором як в Україні, так й в інших країнах.

За оптимістичними оцінками, загальний річний біоенергетичний потенціал України дорівнює 12,3 Мтне (9% загального СПЕ). Найбільш перспективними технологіями є безпосереднє спалення біомаси для виробництва тепла, виробництво біогазу з гною у великих господарствах, видобування та утилізація звалищного газу, співспалення біомаси і викопного палива для виробництва електроенергії.

В Україні існує багато джерел енергії з біомаси. Паливом з біомаси є переважно відходи деревини лісової промисловості та сільськогосподарські відходи. Відходи деревини і побічних продуктів розпилювання деревини складаються з тирси, стружки, обаполів та кори. Лісосічні відходи – це крони дерев, гілки та мертві дерева, що залишаються після остаточного вирубу, а також лісосічні відходи та хмиз з молодих лісопосадок - після їх проріджування. Зазначені відходи розщеплюють або подрібнюють і доставляють на електростанції, де їх спалюють і виробляють тепло та енергію.

Сільськогосподарські відходи - це солома зернових культур, таких як пшениця, ячмінь та овес. З виробництва продукції з кукурудзи та соняшника як паливо можна використовувати стовбури та інші відходи. Солома і стовбури рубаються і використовуються як паливо подібно до деревинних відходів.

Гній також є продуктом, який можна використовувати у якості сировини для виробництва біогазу. Біогаз є газоподібним продуктом процесу анаеробного зброджування. В цьому процесі використовуються такі ресурси біомаси, як гній тварин, відходи харчової промисловості, осад стічних вод або сепаровані побутові відходи. В процесі анаеробного зброджування генерується багатий на метан біогаз та рідке добриво, яке має хороші живильні властивості.



^ Основні параметри різних видів палива з біомаси


Параметр

Тріска лісосічних відходів

^ Тріска цілого дерева

Тирса

Стружка

Вториннадеревна тріска

Солома

Вологовміст,%

50-60

45-55

50-55

5-15

15-35

17-25

Ефективна теплотворна здатність сухої речовини, МДж/кг

18,5-20

18,5-20

18,9-19.2

18,9

18-21

17,9-18,7

Ефективна теплотворна здатність отриманого продукту, МДж/кг

6-9

7-10





12-16

12,4-14,0

Насипна щільність отриманого продукту, кг/м3 насипного об’єму

250-300

250-350

250-300

80-120

150-250

80

Ефективна теплотворна здатність отриманого продукту, МВтгод/ м3 насипного об’єму

0,7-0,9

0,5-0,8

0.4-0.7

0.5

0.6-0.8

0,3-0,4

Зольність сухої речовини,%

1-3

1-2

0,4-1,1

0,4

0,4-1

5



Потенціали біомаси по областях в Україні розраховувались у цьому звіті на основі доступних статистичних даних лісового та сільського господарств за 2004 рік. Розрахунки було проведені для кожної з 25 областей України. Такий спосіб детального розрахунку дає нам можливість оцінити кожну область з точки зору її потенціалу біомаси.

Розрахунок потенціалів біомаси по областях базується на статистичних даних сільського господарства, торгівлі і лісового господарства.

Відходи деревини, які оцінюються у розрахунку, є відходами кінцевої вирубки лісу і проріджування. Загальна кількість лісосічних відходів, відходів лісообробної промисловості та дров отримана з статистичних даних .

У розрахунку припускається, що 50% загальної кількості лісосічних відходів в Україні можуть бути зібраними для використання у якості палива. Усі відходи лісової промисловості оцінюються як такі, що можуть бути використаними для палива. Дані щодо лісосічних відходів, які використані у розрахунку, наведені лише для господарств, що підпорядковані Державному комітету лісового господарства України. Державний комітет лісового господарства України здійснює управління приблизно 68,3% території, зайнятої лісом. В розрахунку також враховано потенціал решти зайнятої лісами території (31,7%.). Ми припустили, що ці 31,7% лісів мають такий же розподіл лісових ресурсів, як й територія під лісом, підпорядкована Державному комітету лісового господарства. Припускається, що запас енергії палива з деревини дорівнює 9,0 МДж/кг.

Відходи сільського господарства, для яких виконувався розрахунок, включають солому озимих та ярових культур, стовбури і початки кукурудзи, лушпиння та стовбури соняшника. Якщо говорити про солому, то вона використовується для таких цілей, як корм та підстилка для тварин. Та солома, що використовується для згаданих цілей, віднімалась від загальної кількості соломи. Припускається, що з кількості соломи, що залишається, 30% можна заощадити для використання у якості палива. Крім того, частина стебел кукурудзи використовується для інших цілей. Припускається, що 30% від решти стебел кукурудзи використовується для палива. Припускається, що 50% від решти кукурудзяних стебел можуть бути використані для виробництва енергії. Припускається, що 100% соняшникового лушпиння і 80% стебел соняшника використовуються для палива .

У розрахунку припускається, що гній використовується для виробництва біогазу. З гною лише 62% доступні для анаеробного зброджування

Найбільшим потенціалом біомаси володіють Одеська (0,64 Мтне), Дніпропетровська (0,56 Мтне), Полтавська (0,51 Мтне), Кіровоградська (0,49 Мтне), Запорізька (0,44 Мтне), Донецька (0,43 Мтне), Харківська (0,41 Мтне) області. Ці області покривають 47,8% загальних ресурсів біомаси. Вони розташовані у західній і південній Україні, для яких характерною є інтенсивна сільськогосподарська діяльність. У цих областях відходи сільського господарства становлять більше 79% загальних ресурсів біомаси.

Також великі ресурси біомаси є у Миколаївській (0,40 Мтне), Київській (0,38 Мтне), Херсонській (0,32 Мтне), Чернігівській (0,31 Мтне) та Винницькій (0,29 Мтне) областях. Ці області складають 23,4% загального потенціалу біомаси. Згадані області є також важливими сільськогосподарським зонами. Частка відходів сільського господарства в цих областях більше ніж 71% від загальної кількості ресурсів біомаси.

Великим є потенціал відходів деревини (лісова, деревообробна промисловість) у Житомирській (0,12 Мтне), Закарпатській (0,09 Мтне), Київській (0,073 Мтне), Львівській (0,062 Мтне), Харківській (0,058 Мтне) та Сумській (0,048 Мтне) областях. Ці області складають 46,7% загального потенціалу біомаси в Україні. Вони розташовані переважно у західній і північній Україні, де є ліси і підприємства лісової промисловості. Частка деревини від загального потенціалу біомаси в цих областях дорівнює від 58,7 до 14,3%.

Найбільший потенціал гною у Львівській (0,039 Мтне) та Донецькій (0,039 Мтне) областях.



^ Потенціал біомаси України, за типами біомаси.

Тип біомаси

Кількість

Частка біомаси, доступна для виробництва енергії

^ Кількість біогазу (лише для гною)

НТЗ

Енергетичний потенціал біомаси




кт

(вологих)

%

кт

(вологих)

Мм3

МДж/кг

Мтне

(вологих)

Сільське господарство:

 

 

 

 

 

 

- Озимі і ярові культури/солома

23797,11

30

7139,13




15,7

2,6782

- Стовбури кукурудзи

9866,13

50

4933,06




13,7

1,6149

- Початки кукурудзи

11,31

50

5,66




14,7

0,0020

- Лушпиння соняшника

431,21

100

431,21




15,4

0,1590

- Стовбури соняшника

4575,17

80

3660,13




13,7

1,1982

Гній:



















- Велика рогата худоба

33976,58

62

21065,48

849,15

20,0

0,4626

- Свині

6037,78

62

3743,42

143,11

20,0

0,0780

- Вівці/кози

1007,29

62

624,52

26,54

20,0

0,0145

- Коні

2207,72

62

1368,79

58,17

20,0

0,0317

- Домашня птиця

2590,88

62

1606,35

150,52

20,0

0,0820

Деревина:



















- Лісосічні відходи

878,70

50

439,35




9,0

0,0945

- Відходи лісової промисловості

475,60

100

475,60




9,0

0,1023

- Дрова

2149,20

100

2149,20




9,0

0,4622

^ Потенціал сільського господарства, Мтне

5,6523

Потенціал гною, Мтне

0,6687

^ Потенціал деревини, Мтне

0,9648

Загальний потенціал біомаси, Мтне

7,2858




^ Загальний потенціал біомаси України по областях



ОБЛАСТЬ

Потенціал сільського господарства

Потенціал гною

^ Потенціал деревини

Загальний потенціал біомаси




Мтне 1

%

Мтне

%

Мтне

%

Мтне

%

КРИМСЬКА

0,1310

2,32%

0,0185

2,77%

0,0102

1,05%

0,1597

2,19%

ВІННИЦЬКА

0,2202

3,90%

0,0317

4,75%

0,0390

4,04%

0,2909

3,99%

ВОЛИНСЬКА

0,0407

0,72%

0,0346

5,17%

0,0437

4,53%

0,1190

1,63%

ДНІПРОПЕТРОВСЬКА

0,5335

9,44%

0,0261

3,91%

0,0045

0,46%

0,5640

7,74%

ДОНЕЦЬКА

0,3817

6,75%

0,0387

5,79%

0,0064

0,66%

0,4268

5,86%

ЖИТОМИРСЬКА

0,0543

0,96%

0,0320

4,79%

0,1229

12,74%

0,2092

2,87%

ЗАКАРПАТСЬКА

0,0520

0,92%

0,0185

2,76%

0,0904

9,37%

0,1609

2,21%

ЗАПОРІЗЬКА

0,4247

7,51%

0,0166

2,49%

0,0011

0,11%

0,4424

6,07%

ІВАНО-ФРАНКІВСЬКА

0,0089

0,16%

0,0224

3,35%

0,0447

4,63%

0,0760

1,04%

КИЇВСЬКА

0,2741

4,85%

0,0320

4,78%

0,0725

7,51%

0,3785

5,20%

КІРОВОГРАДСЬКА

0,4424

7,83%

0,0191

2,86%

0,0310

3,21%

0,4926

6,76%

ЛУГАНСЬКА

0,1433

2,53%

0,0194

2,91%

0,0255

2,64%

0,1882

2,58%

ЛЬВІВСЬКА

0,0216

0,38%

0,0391

5,85%

0,0621

6,44%

0,1228

1,68%

МИКОЛАЇВСЬКА

0,3764

6,66%

0,0142

2,13%

0,0064

0,66%

0,3970

5,45%

ОДЕСЬКА

0,5850

10,35%

0,0373

5,58%

0,0172

1,78%

0,6395

8,78%

ПОЛТАВСЬКА

0,4536

8,02%

0,0372

5,57%

0,0194

2,01%

0,5102

7,00%

РІВНЕНСЬКА

0,0488

0,86%

0,0261

3,90%

0,0407

4,22%

0,1156

1,59%

СУМСЬКА

0,1221

2,16%

0,0216

3,22%

0,0480

4,98%

0,1917

2,63%

ТЕРНОПІЛЬСЬКА

0,0474

0,84%

0,0254

3,79%

0,0185

1,92%

0,0913

1,25%

ХАРКІВСЬКА

0,3208

5,68%

0,0287

4,29%

0,0581

6,03%

0,4077

5,60%

ХЕРСОНСЬКА

0,2859

5,06%

0,0228

3,41%

0,0149

1,55%

0,3237

4,44%

ХМЕЛЬНИЦЬКА

0,1085

1,92%

0,0356

5,32%

0,0262

2,72%

0,1703

2,34%

ЧЕРКАСЬКА

0,3210

5,68%

0,0289

4,32%

0,0456

4,73%

0,3955

5,43%

ЧЕРНІВЕЦЬКА

0,0338

0,60%

0,0144

2,16%

0,0534

5,53%

0,1017

1,40%

ЧЕРНІГІВСЬКА

0,2206

3,90%

0,0277

4,14%

0,0626

6,48%

0,3108

4,27%

УКРАЇНА

5,6523

100%

0,6687

100%

0,9648

100%

7,2858

100%




^ Частка різних видів біомаси по областях

ОБЛАСТЬ

Потенціал сільського господарства

Потенціал гною

^ Потенціал деревини

Загальний потенціал біомаси

 

Мтне

%

Мтне

%

Мтне

%

Мтне

%

КРИМСЬКА

0,1310

82,06%

0,0185

11,58%

0,0102

6,36%

0,1597

100,00%

ВІННИЦЬКА

0,2202

75,68%

0,0317

10,91%

0,0390

13,41%

0,2909

100,00%

ВОЛИНСЬКА

0,0407

34,22%

0,0346

29,07%

0,0437

36,71%

0,1190

100,00%

ДНІПРОПЕТРОВСЬКА

0,5335

94,58%

0,0261

4,63%

0,0045

0,79%

0,5640

100,00%

ДОНЕЦЬКА

0,3817

89,43%

0,0387

9,07%

0,0064

1,49%

0,4268

100,00%

ЖИТОМИРСЬКА

0,0543

25,96%

0,0320

15,31%

0,1229

58,74%

0,2092

100,00%

ЗАКАРПАТСЬКА

0,0520

32,30%

0,0185

11,49%

0,0904

56,21%

0,1609

100,00%

ЗАПОРІЗЬКА

0,4247

96,00%

0,0166

3,76%

0,0011

0,24%

0,4424

100,00%

ІВАНО-ФРАНКІВСЬКА

0,0089

11,66%

0,0224

29,50%

0,0447

58,84%

0,0760

100,00%

КИЇВСЬКА

0,2741

72,40%

0,0320

8,45%

0,0725

19,14%

0,3785

100,00%

КІРОВОГРАД

0,4424

89,82%

0,0191

3,88%

0,0310

6,30%

0,4926

100,00%

ЛУГАНСЬКА

0,1433

76,14%

0,0194

10,33%

0,0255

13,53%

0,1882

100,00%

ЛЬВІВСЬКА

0,0216

17,56%

0,0391

31,86%

0,0621

50,58%

0,1228

100,00%

МИКОЛАЇВСЬКА

0,3764

94,81%

0,0142

3,58%

0,0064

1,61%

0,3970

100,00%

ОДЕСЬКА

0,5850

91,48%

0,0373

5,83%

0,0172

2,69%

0,6395

100,00%

ПОЛТАВСЬКА

0,4536

88,91%

0,0372

7,30%

0,0194

3,80%

0,5102

100,00%

РІВНЕНСЬКА

0,0488

42,19%

0,0261

22,59%

0,0407

35,22%

0,1156

100,00%

СУМСЬКА

0,1221

63,71%

0,0216

11,25%

0,0480

25,04%

0,1917

100,00%

ТЕРНОПІЛЬСЬКА

0,0474

51,98%

0,0254

27,77%

0,0185

20,25%

0,0913

100,00%

ХАРКІВСЬКА

0,3208

78,70%

0,0287

7,04%

0,0581

14,26%

0,4077

100,00%

ХЕРСОНСЬКА

0,2859

88,34%

0,0228

7,04%

0,0149

4,61%

0,3237

100,00%

ХМЕЛЬНИЦЬКА

0,1085

63,74%

0,0356

20,88%

0,0262

15,38%

0,1703

100,00%

ЧЕРКАСЬКА

0,3210

81,17%

0,0289

7,30%

0,0456

11,54%

0,3955

100,00%

ЧЕРНІВЕЦЬКА

0,0338

33,30%

0,0144

14,21%

0,0534

52,50%

0,1017

100,00%

ЧЕРНІГІВСЬКА

0,2206

70,96%

0,0277

8,91%

0,0626

20,13%

0,3108

100,00%

УКРАЇНА

5,6523

77,58%

0,6687

9,18%

0,9648

13,24%

7,2858

100,00%





Потенціал сільського господарства (солома, стебла кукурудзи, початки кукурудзи, соняшникове лушпиння і стебла) по областях.








Потенціал біогазу з гною по областях.










Потенціал біомаси з деревини по областях України




1 НТЗ (нижча теплотворна здатність) нафтового еквіваленту палива дорівнює 41,85 МДж/кг