Україна має великий потенціал у виробництві біогазу, проте поки що використовує його не більше ніж на 5%. Три приклади країн, у яких варто було б повчитися енергетичній незалежності.
У низці країн світу енергетика на біомасі зайняла важливе місце в енергобалансі. Наприклад, у Данії на частку енергетики на біомасі припадає понад 7% усієї енергетики, в Австрії – 12%, у Швеції – 21%, а у Німеччині – понад 24%. У цілому, в ЄС щорічно із біомаси отримують 14% загальної потреби у енергії. Європейський ринок біогазових установок оцінюється в $3 млрд, і, за прогнозами, він повинен вирости до $25 млрд уже до 2020 р. При цьому 75% біогазу виробляється з відходів сільського господарства, 17% – з органічних відходів приватних домогосподарств і підприємств і ще 8% – каналізаційних очисних споруд.
В Україні доля біоенергетики близько 3%, але потенційно «зелена» електроенергія може задовольнити усі потреби населення. Поки українські виробники зважують всі «за» та «проти» енергетичної незалежності і борються за «зелений» тариф, Agravery.com вирішив розповісти історію біогазу та як його використовують у найбільш розвинених країнах світу.
Окремі випадки використання примітивних біогазових технологій були зафіксовані в Китаї, Індії, Ассирії і Персії починаючи ще з ХVІІ століття до нашої ери. Проте систематичні наукові дослідження біогазу почалися тільки в ХVІІІ столітті нашої ери.
У 1764 році Бенджамін Франклін у своєму листі Джозефу Прістлі описав експеримент, в ході якого він зміг підпалити поверхню заболоченого озера в Нью Джерсі, США. Перше наукове обґрунтування горіння болотних газів, встановлення наявності метану в болотному газі і метанове бродіння було відкрите і досліджене у 1776 році ученим Алессандро Вольтом. Після відкриття хімічної формули метану Джоном Дальтоном в 1804 році європейськими вченими були зроблені перші кроки в дослідженнях практичного застосування біогазу.
Свій внесок у вивчення технологій біогазу зробили і російські вчені. Вплив температури на генерацію біогазу, що виділяється з органічної сировини вивчив в 1875 році відомий винахідник Олександр Попов.
Цікаво, що перша офіційно задокументована біогазова установка була побудована в Бомбеї (Індія) в 1859 році. Уже у 1895 році біогаз почав застосовувався у Великобританії для вуличного освітлення. Великий завод по виробництву біогазу був побудований в 1911 році в англійському місті Бормінгемі і використовувався для знезаражування стічних вод цього міста. Таким чином, англійські учені є піонерами практичного застосування нової технології. Уже до 1920 року вони розробили кілька типів установок для переробки стічних вод. Перша біогазова установка для переробки твердих відходів об'ємом 10 куб.м була побудована в Алжирі у 1938 році.
Створення біогазової установки в BagePalli, Індія. фото: circlesonthewater.org
У роки Другої світової війни, коли енергоносіїв катастрофічно не вистачало, в Німеччині та Франції було зроблено акцент на отримання біогазу з відходів сільськогосподарського виробництва, головним чином, із гною тварин. У Франції до середини 40-х років експлуатувалося десь 2 тис. біогазових установок, а в Угорщині існували цілі фабрики для виробництва біогазу.
Європейські установки не витримали конкуренції в післявоєнний час з боку дешевих традиційних енергоносіїв (рідкий паливо, природний газ, електроенергія) і були демонтовані. Новим імпульсом для їх розвитку стала енергетична криза 70-х років, коли почалося стихійне впровадження біогазових установок у країнах Південно-Східної Азії.
Китай є світовим лідером по впровадженню технології виробництва біогазу. Тут діє максимальна кількість біогазових установок – близько 15 млн. Сумарний випуск біогазу в країні становить 14 млрд куб. м/год. За рахунок біогазу Китай забезпечує близько 30% своїх потреб в енергоносіях. Це дозволяє країні економити до 10 млн. тонн нафти або будь-якого іншого палива. До 2020 року біогазом планують забезпечити в сільській місцевості 300 мільйонів чоловік. Відповідно до державного плану розвитку сільських та промислових біогазових станцій у Китаї заплановане щорічне збільшення кількості біогазових установок на 15%.
При цьому країна експортує як сам біогаз, так і двигуни на базі цього палива у більш ніж 20 країн світу. За думку експертів, при збереженні поточних темпів зростання біогазової промисловості Китай вийде у світові лідери по виробництву біогазу вже до 2020 року.
Слід сказати, що дані про перші біогазові установки в Китаї відносяться до початку XVI століття до н.е. Однією із перших біогазових компаній світу стала фірма Santou Guorui Biogas Lamp Company, що була заснована Луо Гуорі у 1920 році.
фото: i.ytimg.com
Спроби розвитку біогазової енергетики Китай зробив ще в 1958 році, коли з'явилася програма комплексного використання біогазу для утилізації гною і поліпшення санітарних умов на селі. У 1970-х рр., за сприяння уряду, в сільських районах Піднебесної стали з'являтися установки переробки каналізаційних стоків, що отримали назву «китайський купол». Вони прості у використанні, тож китайські фермери будують та експлуатують їх самостійно. Конструкція не має ніяких рухомих деталей, а сировина рухається по її самотьоком. Сьогодні подібні установки на 6-8 кубометрів виробляють біогаз, що забезпечує 80% потреб родини з чотирьох людей для приготування їжі та побуту.
На думку експертів, причиною китайського «біогазового феномену» є збалансована система державної підтримки. Починаючи з 2003 року у країні діяла «Національна програма розвитку сільської біогазової енергетики» – масштабний проект, що покликаний збільшити кількість родин, які використовують біогаз. До 2005 року таких біогазових реакторів у Китаї нараховували більше 10 млн. Щорічно вони виробляли близько 7,3 млрд куб.м. біогазу.
Розвиток біогазової енергетики закріплено як пріоритет у законодавчих актах та планах розвитку країни на подальші десятиріччя. Йдеться, в першу чергу, про реформування традиційного устрою, створення додаткової інфраструктури та згладжування диспропорцій у рівні соціально-економічного розвитку між селом та містом. Біогазова програма – свого роду «зелена революція» по-китайськи. Наприклад, овочі, вирощені без використання хімічних добрив (які замінюються відходами від виробництва біогазу), коштують в середньому на 30% дорожче, і вважаються екологічно чистими.
Біогазова установка в Китаї. фото: pronedra.ru
Крім малих фермерських установок, в Китаї працюють 40 тис. великих і середніх біогазових станцій і 24 тис. біогазових очисних реакторів для обробки міських побутових відходів. Тільки у 2010 році було побудовано 4000 великих біогазових станцій, що функціонують на основі відходів тваринницьких ферм. За статистикою Мінсільгоспу Китаю, енергія з біогазу надходила на 40 млн. ферм, що складає 33% від усіх існуючих китайських фермерських господарств.
За останні 11 років влада Китаю витратила на розвиток виробництва біогазу в сільських місцевостях 21,2 млрд. юанів. Китайські фермери заробили на виробництві та використанні біогазу за цей час 8,8 млрд. юанів. Прикметно, що лише у 2010 році китайська влада в рамках цільового бюджетного асигнування вклала у сектор 800 мільйонів юанів. На ці кошти придбано 200 тисяч біогазових установок для забезпечення біогазом мільйона тибетських селян.
Розвиток цього виду діяльності покращив інвестиційний клімат в регіонах та вплинув на соціальну сферу. Сьогодні біогаз використовується як в школах, дитячих садах, інших соціальних об'єктах, так і на фермах і у приватних будинках. Слід додати, що на підготовку кадрів з біоенергетики китайський уряд щорічно витрачає понад $100 млн.
Зараз в Європі лідируючу позицію по виробництву біогазу займає Німеччина (більше половини всіх установок). При цьому, тільки 7% виробленого цими підприємствами біогазу надходить в газопроводи, решта – використовується для потреб виробника. У перспективі 10-20% використовуваного в країні натурального газу може бути замінено біогазом.
Більшість працюючих біогазових установок використовують енергетичні культури і гній якості основного субстрату. Кількість сільськогосподарських біогазових установок становить близько 10 000. Іще приблизно 92 заводи утилізують біологічні відходи, зокрема муніципальні тверді побутові відходи. Близько 1 700 заводів працюють на каналізаційних очисних спорудах.
Завод Maabjerg Bioenergy застосовує п'ять фільтрів-відстійників. Фото: gea.com
Серйозним фактором, який вплинув на впровадження біогазових установок в Європі є зростання цін на імпортовані енергоносії, пов'язані з ними політичні ризики і подальша державна підтримка біогазової енергетики. Підтримка полягає в тому, що держава зобов'язана викуповувати електроенергію за «зеленим тарифом», що стимулює появу нових підприємств.
У перспективі, при оптимальному використанні біогазу в Німеччині електрикою, з цього виду палива можна буде постачати 12 млн домогосподарств. Уже зараз вироблених з біогазу електроенергії і тепла достатньо приблизно для 500 тис. приватних будинків і квартир.
Оскільки німецький федеральний закон про поновлювані види енергії надає сприятливі передумови для використання біомаси, вигідним для виробництва біогазу виявилося обробіток так званих «енергетичних рослин», таких як кукурудза і жито.
Тож цілком закономірно, що три з шести найбільших європейських компаній в біогазовій галузі – німецькі: Strabag Umweltanlagen GmbH, Schmack Biogas AG, Biotechnische Abfallverwertung – із загальною кількістю 280 заводів і обсягом виробництва близько 3,7 млн т.
Не так давно у Швандорфі (Баварія) було запущено найбільшу в Європі установку з виробництва біогазу, яка буде щорічно виробляти з 85 тис. т рослинної сировини 16 млн куб. м екологічно чистого енергоносія. Установка є спільним проектом E.ON і компанії Schmack AG і буде працювати виключно на місцевій сировині – кукурудзі, силосі з трави і вторинній продукції рослинництва. Продукція нової біогазової установки буде надходити в газову мережу цієї компанії у вигляді природного біогазу (біогазу, доведеного до рівня природного). Компанія очікує, що до 2030 року природний біогаз буде покривати близько 10% споживання природного газу в Німеччині, що дорівнює споживанню газу приблизно в 5 млн домогосподарств.
Ринок біогазу в США розвивається значно повільніше, ніж в Європі. Наприклад, незважаючи на наявність великої кількості ферм, на території країни діє всього близько 200 біогазових заводів, які працюють на сільськогосподарських відходах. Приблизно 80% всіх біогазових проектів в США базуються на молочно-товарних фермах, використовуючи гній великої рогатої худоби для вироблення енергії. Загальна потужність всіх установок на таких фермах наближається до 60 МВт.
Більшість біогазових проектів США концентрується в штатах Нью-Йорк, Пенсильванія, Вермонт і Вісконсин. Однак вони охоплюють лише незначну частину від 8000 господарств, в яких можна було б впровадити виробництво біогазу. Так, за підрахунками американських фахівців, в середньому, стадо з 1000 корів може забезпечити паливом близько 250 КВт генеруючих потужностей, тож потенційні можливості всіх господарств США з генерації енергіїв з біогазу сягають 1600 МВт.
Серед всіх американських штатів виділяється Вермонт. Утворене в 2002 році найбільше державне комунальне підприємство Central Vermont Public Service вже поставило 47 млн. кВт/год електроенергії, виробленої «коров'ячими електростанціями» приблизно 3% зі своїх 160000 клієнтів.
Серед клієнтів, які віддають перевагу таким постачанням, не лише індивідуальні домовласники, що становлять більшу частину споживачів, але також 200 виробничих об'єктів. У загальній структурі енергетичного балансу комунального підприємства частка біогазової енергії перевищує 10%. При цьому на біогаз переробляється приблизно п'ята частина всього коров'ячого гною в Вермонті.
Фермери штату можуть купувати біогазові установки практично за половину вартості з урахуванням всіх грантів і преференцій. Тим не менше, покупка реактора, здатного переробити відходи стада в 1000 голів обійдеться більш ніж в $1 млн. При існуючих цінах на енергію, половину з свого 20-річного терміну експлуатації установка буде повертати витрачені кошти і тільки потім можливе отримання прибутку.
Альтернативний на сьогоднішній день спосіб використання біогазу - його очищення, доведення до існуючих комерційних стандартів, і поставка споживачам через газопровід. Принципову можливість такої технології продемонструвала фірма Agri-Waste Energy з Міннесоти. Agri-Waste Energy має намір «брати гній в оренду», платити фермерам за витягнутий біогаз і повертати перероблений компост для використання в якості добрив.
© ООО "Агро Онлайн", 2025, support@agro-online.com | Оферта