Мировой опыт снижения расхода энергоресурсов

на биоконверсию навоза в биогаз

Интерес к использованию биомассы в качестве источника энергии вызван тем, что:

1. Биомасса постоянно возобновляется;

2. Энергия, запасённая в биогазе может храниться и использоваться в течение длительного времени и конвертироваться в различные виды топлива;

3. В ряде регионов биотопливо является экономически более выгодным или основным видом энергии;

4. Биогаз является источником экологически чистой энергии. При его использовании не образуются вредные газообразные оксиды серы. Не меняется баланс углекислого газа в биосфере.

Себестоимость производства биогаза может быть значительно снижена, если биогазовые установки будут применяться в технологических линиях утилизации навоза на фермах. В этом случае анаэробное сбраживание навоза с получением биогаза может рассматриваться как альтернативный или дополнительный метод обработки.

В США придают большое значение производству биогаза из навоза: во-первых, в энергетическом аспекте; во-вторых, в связи с тем, что из всего объёма ежегодно образующегося на животноводческих фермах навоза, экономически проблемного для переработки в биогаз, примерно половина приходится на интенсивные производственные системы (крупные откормочные комплексы и площадки КРС, промышленные свиноводческие и птицеводческие комплексы).

В животноводстве Германии ежегодный выход навоза составляет в настоящее время 200 млн. т, в том числе 70 млн. т в жидком виде. Необходимость утилизации всего объёма навоза в условиях ограниченных сельскохозяйственных площадей и повышенных требований к охране окружающей среды ставят перед специалистами и фермерскими хозяйствами задачу по разработке метода полного обеззараживания навоза и приготовления из него высококачественного органического удобрения. В последние годы в стране возобновились интенсивные разработки метода анаэробного метанового сбраживания жидкого навоза. По подсчёту немецких специалистов, при анаэробной обработке такого объёма навоза в биогаз, можно получать энергию, равную 4% общенациональной потребности.

В сельском хозяйстве Японии ежегодно образуется 56,5 млн. т навозных стоков. С переходом на интенсивное производство животноводческой продукции при современном уровне технологии специалисты считают экономически целесообразным перерабатывать всю навозную массу для получения биогаза в объёме 1,7 млрд. м³ (что приравнивается к экономии 1 млн. т нефти).

Россия располагает значительными потенциальными возможностями производства биогаза из навоза сельскохозяйственных животных. Ежегодно на животноводческих фермах страны образуется 665 млн. т навоза, из каждой тонны которого после обработки в биогазовых установках можно получать от 10 до 20 м³ биогаза с теплотворной способностью 5600-6300 ккал/м³.

Объёмы различных видов навоза и навозных стоков на фермах России, которые могут быть использованы для производства биогаза, составляют 408,5 млн. т в год с общим содержанием сухих веществ 34,6 млн. т, энергетический потенциал этого навоза – 6025 млн. м³ биогаза в год, а его использование для технологических нужд ферм обеспечит экономию 4,3 млн. т жидкого условного топлива.

В Республике Беларусь действуют пока только две такие установки. Первая - в СПК «Федорский» Столинского района, где возведён крупный комплекс по откорму КРС и внедрена импортная система, превращающая жидкий навоз в твёрдую фракцию. Здесь даже высвобождающуюся воду используют вторично – для смыва. Вторая – на племптицезаводе «Белорусский» (БелЗОСП), что в Заславле Минского района, где возведён биогазовый энергетический комплекс стоимостью около 6850 млн. руб., и где внедрены самые современные технологические разработки по получению альтернативного вида энергии. По мере совершенствования технологии время окупаемости таких установок в республике планируется сократить с пяти лет до трёх. На Международном научно-практическом семинаре в октябре 2008 года, проведённого на базе данного хозяйства, было обращено внимание следующих специалистов: Министерства природных ресурсов и охраны окружающей среды, Государственного комитета по науке и технологиям, Департамента по энегоэффективности Госстандарта, областных Комитетов по сельскому хозяйству и продовольствию облисполкомов, на необходимость применения современных биогазовых энергетических установок в различных регионах Беларуси.

Пути снижения расхода энергоресурсов на удаление и переработку навоза заключаются в том, что удаление его из помещений и транспортировка в навозохранилище - энергоёмкий процесс, составляющий около 30% общих энергозатрат на фермах. Выбор технических средств, способов уборки и транспортировки навоза зависит от технологии содержания животных, их типа кормления и способа утилизации навоза. Эти факторы также оказывают существенное влияние на количество получаемых органических удобрений и величину энергозатрат для вывоза и внесения на поля этих удобрений. В табл. 14.5. приведены энергетические показатели различных технологий уборки и удаления навоза из животноводческих помещений и его транспортировки на поля.

Таблица 14.5. Энергетические показатели удаления навоза на ферме КРС, приходящиеся на 1 т прироста живой массы

Данные таблицы показывают, что наиболее энергозатратной технологией удаления навоза является гидравлическая самотёчно-сплавная система уборки навоза, требующая наиболее существенных расходов электроэнергии (145 кВт ч) и ГСМ (352 кг) на 1 т прироста живой массы КРС. Это связано с большим удельным выходом жидкого навоза высокой влажности.

Сравнительно высокие затраты труда (72 чел.-ч/т) наблюдаются при удалении навоза скребковым транспортёром. Они обусловлены необходимостью ручной уборки навоза из станков и ручным внесением подстилки.

Незначительными затратами характеризуется механическая система навозоудаления при содержании животных на периодически сменяемой подстилке. Для свиноводческих сельскохозяйственных предприятий также применимы указанные технологии и их сравнительный анализ приводит к аналогичным выводам.

В связи с указанным, в последние годы многие хозяйства республики реконструируют животноводческие помещения и отдельные фермы по содержанию КРС и свиней для группового содержания их, с использованием периодически сменяемой или глубокой подстилки. Это в значительной мере обеспечивает снижение энергозатрат и повышает рентабельность таких предприятий.

Для небольших свиноводческих предприятий и фермерских хозяйств наиболее перспективны такие технологии содержания свиней, как система Энви-Стим, где реализуется принцип компостирования навоза в станках без замены подстилки до полутора лет, содержание свиней на наклонных (самоочищающихся) полах.

В птицеводстве, при производстве мяса бройлеров с точки зрения экономии энергоресурсов напольное содержание цыплят более предпочтительно, чем клеточное. Так, удельный расход электроэнергии, приходящейся на 1 т живой массы, за цикл выращивания при клеточном содержании бройлеров на 30-35% больше, чем при напольном. Применение в новом клеточном оборудовании ленточного помётоудаления позволяет на 30-40% удешевить этот процесс.

До 300 кг условного топлива на каждую тонну вырабатываемого продукта позволяет экономить технология переработки птичьего помёта в органически-минеральное удобрение.

Эффективным способом утилизации навоза является применение БГУ. Полученный биогаз может быть использован для отопления производственных помещений.