Потенціал біогазової технології на Вінниччині

Abstract

Проаналізовані методи отримання енергії з біомаси. Зазначено, що біогазові технології невдовзі стануть обов’язковим елементом тваринницьких, агропереробних, харчових та інших підприємств. Встановлено, що заміна викопного палива на поновлювальні джерела енергії має економічні, екологічні та соціальні переваги. Проаналізовані складові комплексного ефекту біогазової установки. Проведено аналіз статистичної інформації та оцінено динаміку зміни поголів’я сільськогосподарських тварин у Вінницькій області. Систематизовано групи факторів, які впливають на інтенсивність вироблення біогазу та його якість, а саме біологічні, фізичні, хімічні та організаційно-технологічні. Проаналізовано вплив різних типів сировини, вказано на раціональне їх співвідношення з урахуванням підвищення виходу біогазу, покращення його якості, вказані критерії, за якими слід підбирати сировину для біогазових установок. Увага приділена процесам сумісного зброджування тваринницьких відходів з рослинною сировиною, вказані ефекти збільшення виходу біогазу під час коферментації. Сформульована модель річного потенціалу біогазової технології, на основі якого розроблено річний потенціал Вінниччини. Враховано поголів’я в тваринництві станом на 01.05.2020 року, обсяги виробництва цукру з цукрового буряку та спирту у за 2019 рік. Встановлено потенціал виробництва біогазу з відходів тваринництва, цукрового та спиртового виробництва. Визначено енергетичний ефект біогазової технології, що включає вироблення висококалорійного енергоносія, теплової і електричної енергії при його утилізації. Енергетичний потенціал біогазової технології достатній для покриття потреб в теплоті та електроенергії Вінниччини за основними видами економічної діяльно-сті. Визначено економічно доцільний потенціал за рекомендаціями Біоенергетичної асоціації України. Запропоновані технологічні рішення для підвищення ефективності біогазової установки, а саме повернення в технологічний процес біогазової установки рідкої фази (фракції) в кількості 10…50 % від одержаної з відпрацьованого субстрату, що дає можливість зекономити до 70 % свіжої води за умов стаціонарного з визначеною періодичністю завантаження біореактора. Запропоновано метод визначення комплексного ефекту біогазової технології на основі розрахунку енергетичного ефекту і врахування експертних оцінок щодо співвідношення енергетичного, економічного та еколого-соціального ефектів. Вказано, що такий метод оцінювання комплексного ефекту дозволяє зробити висновок про доцільність проведення детального техніко-економічного аналізу майбутньої біогазової установки за конкретних умов.

Methods of obtaining energy from biomass are analyzed. It is stated that biogas technologies will soon become a mandatory element of livestock, agro-processing, food and other enterprises. It has been established that the replacement of fossil fuels with renewable energy sources has economic, environmental and social benefits. The components of the complex effect of the biogas plant are analyzed. The analysis of statistical information is carried out and the dynamics of change of livestock in Vinnytsia region is estimated. Groups of factors influencing the intensity of biogas production and its quality are systematized, namely biological, physical, chemical and organizational-technological. The influence of different types of raw materials is analyzed, their rational ratio is indicated taking into account the increase of biogas yield, improvement of its quality, the criteria according to which raw materials for biogas plants should be selected are indicated. Attention is paid to the processes of joint fermentation of livestock waste with vegetable raw materials; the effects of increasing the yield of biogas during cofermentation are given. The model of annual potential of biogas technology is formulated, on the basis of which the annual potential of Vinnytsia region is developed. The livestock as of 01.05.2020, the volumes of sugar production from sugar beet and alcohol in 2019 are taken into account. The potential of biogas production from livestock waste, sugar and alcohol production has been established. The energy effect of biogas technology, which includes the production of high-calorie energy, heat and electricity during its utilization, is determined. The energy potential of biogas technology is sufficient to cover the heat and electricity needs of Vinnytsia region for the main types of economic activity. The economically feasible potential has been determined according to the recommendations of the Bioenergy Association of Ukraine. Technological solutions to increase the efficiency of the biogas plant are proposed, namely the return to the technological process of the biogas plant liquid phase (fraction) in the amount of 10… 50 % of the obtained from the spent substrate, which saves up to 70 % of fresh water at stationary loading intervals bioreactor. A method for determining the complex effect of biogas technology based on the calculation of the energy effect and taking into account expert assessments of the ratio of energy, economic and environmental and social effects is proposed. It is indicated that this method of estimating the complex effect allows drawing a conclusion about the expediency of conducting a detailed technical and economic analysis of the future biogas plant under specific conditions.

Проанализированы методы получения энергии из биомассы. Указано, что биогазовые технологии вскоре станут обязательным элементом животноводческих, агроперерабатывающих, пищевых и других предприятий. Установлено, что замена ископаемого топлива на возобновляемые источники энергии имеет экономические, экологические и социальные преимущества. Проанализированы составляющие комплексного эффекта биогазо- вой установки. Проведен анализ статистической информации и оценена динамика изменения поголовья сельскохозяйственных животных в Винницкой области. Систематизированы группы факторов, влияющих на интенсивность выработ- ки биогаза и его качество, а именно биологические, физические, химические и организационно-технологические. Проанализировано влияние различных типов сырья, указано на рациональное их соотношение с учетом по- вышения выхода биогаза, улучшение его качества, указаны критерии, по которым следует подбирать сырье для биогазовых установок. Внимание уделено процессам совместного сбраживания животноводческих отходов с растительным сырьем, приведены эффекты увеличения выхода биогаза при коферментации. Сформулирована модель годового потенциала биогазовой технологии, на основе которого разработан го- довой потенциал Винницкой области. Учтено поголовье в животноводстве по состоянию на 01.05.2020 года, объемы производства сахара из сахарной свеклы и спирта взяты за 2019 год. Установлен потенциал производ- ства биогаза из отходов животноводства, сахарного и спиртового производства. Определен энергетический эффект биогазовой технологии, включая выработку высококалорийного энерго- носителя, тепловой и электрической энергии при его утилизации. Энергетический потенциал биогазовой тех- нологии достаточен для покрытия потребностей в теплоте и электроэнергии Винницкой области по основ- ным видам экономической деятельности. Определен экономически целесообразный потенциал по рекомендаци- ям Биоэнергетической Ассоциации Украины. Предложены технологические решения для повышения эффективности биогазовой установки, а именно воз- вращение в технологический процесс биогазовой установки жидкой фазы (фракции) в количестве 10 ... 50 % от полученной из отработанного субстрата, что позволяет сэкономить до 70 % свежей воды в условиях стацио- нарного с определенной периодичностью загрузки биореактора. Предложен метод определения комплексного эффекта биогазовой технологии на основе расчета энергети- ческого эффекта и учета экспертных оценок соотношения энергетического, экономического и эколого- социального эффектов. Указано, что такой метод оценки комплексного эффекта позволяет сделать вывод о целесообразности проведения детального технико-экономического анализа будущей биогазовой установки в конкретных условиях.