Выводы и перспективы
Результаты данного исследования показывают, что производство биогаза в Германии представляет собой выгодную с экономической точки зрения отрасль сельского хозяйства, при условии, что техническое обеспечение установки и способ ее эксплуатации оптимальным образом согласованы со структурными свойствами субстратов, а место ее расположения выбрано с учетом эффективного обеспечения биомассой и позволяет рационально утилизировать вырабатываемый газ. Помимо наличия наименее затратных субстратов, ключом к экономическому успеху являются, прежде всего, исправная, не подверженная частым сбоям эксплуатация оборудования, полное использование потенциала субстрата, а также оптимальная нагрузка всей установки.
Сравнительный анализ 61 биогазовой установки наглядно демонстрирует, что во многих сферах можно достичь значительных улучшений, которые смогут обеспечить эффективную эксплуатацию системы и получение более высокой прибыли. Особо важное значение имеет высокий показатель числа часов работы БТЭЦ на полную мощность, предпосылками для достижения которого являются исправная эксплуатация оборудования, тшательным образом продуманный расчет параметров и размеров всех компонентов установки, а также уравновешенная структура состава субстратов.
Использование новых технологий загрузки твердых компонентов, а также зачастую не приспособленные под работу с субстратами с высоким содержанием твердых веществ устройства для перемешивания массы, в отдельных случаях приводили к неоднократному возникновению неисправностей и сооев в техническом и оиологическом ооеспечении технологического процесса. Для предотвращения возникновения простоя оборудования, который очень быстро может привести к возникновению убытков в особо крупных размерах, используемые агрегаты следует подбирать в соответствии со структурными характеристиками субстратов на основе возобновляемого сырья.
Это можно достичь за счет выбора подходящего конструкционного материала, а также таких параметров и размеров оборудования, которые приспособлены для продолжительной и безотказной работы. Те неисправности, которые часто возникали в двигателях блочных теплоэлектроцентралей и приводили к отключению оборудования, в большинстве случаев могли бы быть предотвращены благодаря их регулярному и квалифицированному техническому обслуживанию. Одновременно с этим регулярное техническое обслуживание поможет достичь высоких показателей коэффициента полезного действия на продолжительное время и снижения объемов выброса отработавших газов.
Помимо исправной и не подверженной частым сбоям эксплуатации оборудования большое значением имеет эффективное использование энергетического потенпиала используемых субстратов. Результаты расчетов выхода метана, удельной выработки электроэнергии, а также потенциала остаточного газа в остатках ферментирующей массы показывают, что величина времени отстаивания субстрата является самым важным и определяющим показателем полноты его использования. Прежде всего, в установках со сравнительно невысоким показателем времени отстаивания менее 100 дней и одноступенчатым технологическим процессом отмечается низкий показатель использования субстрата, что при открытом хранении остатков брожения еще и приводит к нежелательным и негативно влияющим на климат выбросам метана.
Так как стоимость субстратов составляет в среднем 42 % от производственных расходов, в обязательном порядке следует избегать низких значений времени отстаивания, за исключением тех случаев, когда за счет предварительной обработки субстрата ускоряется его разложение или на установке имеется хранилище для остатков брожения, оборудованное газонепроницаемым покрытием. Последнее представляется целесообразным не только в связи с увеличением доли утилизации газа и предотвращением вредных с экологической точки зрения выбросов метана, но и в связи с одновременным предотвращением появления неприятных запахов, увеличением емкости хранения газа и предотвращением попадания дождевых вод в емкость с остатком брожения.
Важной задачей при проектировании установки, решение которой позволит достичь работы БТЭЦ с оптимальной мощностью, является определение верных параметров и размеров, как ферментера, так и самой блочной теплоэлектроцентрали. Предпосылкой этому является то, что определяемый на этапе планирования спектр субстратов также будет использоваться и в ходе последующей эксплуатации установки. Результаты исследования демонстрируют, что в связи с увеличением цен на зерновые злаки этот вид сырья часто заменяется кукурузным силосом. Вследствие значительно сниженной концентрации энергии в субстрате БТЭЦ тогда будет работать с неполной нагрузкой, что обусловит снижение значения электрического КПД. Поэтому при проектировании установки следует обращать внимание на то, что при использовании субстратов с особенно высоким энергетическим потенциалом оценка их наличия и стоимости будет определена с достаточной надежностью и, по возможности, на более длительный период времени.
Экономическая оценка показала, что оплата электроэнергии по ставкам, установленным Законом о возобновляемых источниках энергии (EEG), не дает никакой гарантии экономического успеха при эксплуатации биогазовой установки. Помимо эффективного использования энергетического потенциала субстрата и высокого показателя использования блочной теплоэлектроцентралью установленной мощности по выработке электроэнергии, большую роль - как с экономической, так и экологической точки зрения - играет использование тепловой энергии. Результаты исследования показывают, что доход от продажи тепловой энергии может достичь до 20 % от всей прибыли.
В контексте дальнейшего развития производства газа разработка комплексной концепции утилизации тепловой энергии имеет центральное значение с экономической и экологической точки зрения. Только в том случае, если удастся практически полностью использовать энергию выработанного биогаза, применение возобновляемого сырья в биогазовых установках будет продолжительное время способствовать накоплению потенциала и рентабельности в сельском хозяйстве, Важную роль при этом играет возможность замены дорогостоящих минеральных удобрений остатками брожения из биогазовых установок, в результате чего, в зависимости от землепользования и управления хозяйством, можно достичь экономии вплоть до 250 €/га.
