Аналіз соціальної та енерго- і природозбережної ефективності реалізації біогазової технології

Abstract

Розвиток ринку біогазу в Україні очікувано дозволить замістити 2,6…18 млрд м3 природного газу на рік, сприятиме посиленню енергетичної безпеки країни, створенню нових робочих місць, економічному розвитку регіонів, дозволить покривати пікові навантаження в електромережі, утилізувати відходи рослинництва, а також деякі відходи харчової промисловості. Біогазові технології належним чином вписуються в доктрину ООН сталого розвитку суспільства. Цикл одного з них стає початком другого циклу. Завдяки цьому досягається практично повна безвідходність і інтенсифікація виробництва на достатній відстані від меж динамічної рівноваги екосистеми. Такий комплексний підхід, з погляду експертів ООН, коли відходи і побічні продукти одного виробництва виступають в якості сировини або напівфабрикатів для другого, зможе повністю вирішити проблему сталого розвитку суспільства Проаналізовано основні складові ефекти (продукти) біогазової технології: соціально-екологічний, агротехнічний (біодобриво), енергетичний. Сформульовано ексергетичний метод комплексної оцінки ефективності біогазової технології. Запропоновано узагальнену функціональну схему біогазової технології. Проаналізовано ефективність різних варіантів утилізації виробленого біогазу, разом з тим і використання теплогенераторів безпосереднього спалювання, двигунів внутрішнього згорання, паротурбінних, газотурбінних та мікротурбінних установок, систем тригенерації, а також технологій отримання біометану та додавання його в мережі газопостачання. За результатами досліджень виявлено раціональні варіанти утилізації біогазу для біогазових установок різних типорозмірів. Встановлено групи факторів впливу на процеси метаногенезу у біогазових установках. Проаналізовані фізичні фактори впливу на інтенсивність процесу зброджування. Запропоновані технічні та організаційні рішення щодо підвищення ефективності біогазових установок.

The development of the biogas market in Ukraine is expected to allow to replace 2.6… 18 billion m3 of natural gas per year, which will enhance the country’s energy security, create new jobs, economic development of the regions, allow to cover peak loads in the electricity grid, utilize plant waste, as well as some food industry waste. Biogas technologies are properly integrated into the UN Doctrine of Sustainable Development. The cycle of one of them is the beginning of the se-cond cycle. This results in virtually complete waste-free production and intensification of production at a sufficient distance from the dynamic ecosystem equilibrium boundaries. Such a comprehensive approach, from the point of view of UN experts, when waste and by-products of one production act as raw materials or semi-finished products for another, will be able to completely solve the problem of sustainable development of society The main constituent effects (products) of biogas technology are analyzed: socio-ecological, agrotechnical (biofertilizer), energy. The exergy method of complex estimation of efficiency of biogas technology is formulated. A generalized functional diagram of biogas technology is proposed. The effectiveness of different options for utilization of biogas produced, including the use of direct combustion heat generators, internal combustion engines, steam turbine, gas turbine and microturbine installations, triggering systems, as well as technologies for biomethane production and its addition to the gas supply net-work are analyzed. According to the results of the research, rational variants of biogas utilization for biogas plants of differ-ent sizes have been identified. Groups of factors of influence on the processes of methanogenesis in biogas plants have been established. Physical factors of influence on the intensity of the fermentation process are analyzed. Technical and organizational solutions for improving the efficiency of biogas plants are proposed.

Развитие рынка биогаза в Украине ожидаемо позволит заменить 2,6...18 млрд м3 природного газа в год, бу-дет способствовать усилению энергетической безопасности страны, созданию новых рабочих мест, экономи-ческому развитию регионов, позволит покрывать пиковые нагрузки в электросети, утилизировать отходы растениеводства, а также некоторые отходы пищевой промышленности. Биогазовые технологии должным образом вписываются в доктрину ООН устойчивого развития общества. Цикл одного из них становится нача-лом второго цикла. Благодаря этому достигается практически полная безотходность и интенсификация про-изводства на достаточном расстоянии от границ динамического равновесия экосистемы. Такой комплексный подход, с точки зрения экспертов ООН, когда отходы и побочные продукты одного производства выступают в качестве сырья или полуфабрикатов для второго, сможет полностью решить проблему устойчивого развития общества. Проанализированы основные составляющие эффекты (продукты) биогазовой технологии: социально-эколо-гический, агротехнический (биоудобрение), энергетический. Предложен эксергетический метод комплексной оценки эффективности биогазовой технологии. Предложена обобщенная функциональная схема биогазовой технологии. Проанализирована эффективность различных вариантов утилизации производимого биогаза, в том числе использование теплогенераторов непосредственного сжигания, двигателей внутреннего сгорания, паротурбинных, газотурбинных и микротурбинных установок, систем тригенерации, а также технологий полу-чения биометана и добавления его в сети газоснабжения. По результатам исследований выявлено рациональ-ные варианты утилизации биогаза для биогазовых установок различных типоразмеров. Установлены группы факторов влияния на процессы метаногенеза в биогазовых установках. Проанализированы физические факто-ры влияния на интенсивность процесса сбраживания. Предложенные технические и организационные решения по повышению эффективности биогазовых установок.