Выработка биогаза из сельскохозяйственного сырья

Energie
Выработка биогаза из сельскохозяйственного сырья –
актуальные тенденции и технологии в Германии
www.german-renewable-energy.com
Содержание доклада





Цели немецкого центра исследований биомассы
Значение биомассы как возобновляемого источника
энергии
Технологии получения биогаза
Краткий обзор основных затрат, поступлений и
факторов места размещения производства
Тенденции в Германии
Energie
Немецкий центр исследований биомассы
DBFZ
DBFZ – краткая историческая справка



«Институт энергии» основан в 1953 году  сегодня
междисциплинарный
исследовательский
институт
Собственник – Федеральное
министерство сельского
хозяйства, продовольствия
и защиты прав потребителей
Германии
6 подразделений:



Биоэнергетические системы
Биогазовые технологии
Техника термо-химических
DBFZ: Стратегические цели








Весь спектр области «Биомасса / Биоэнергия»; в центре внимания – техника
Прикладные и фундаментальные исследования вплоть до НИОКР (Научноисследовательские и опытно-конструкторские работы) в промышленности
Сочетание экспериментальных работ с теоретическими идеями
Обеспечение всей цепи добавленный стоимости от уборки урожая или от
момента предоставления биомассы в распоряжение до выработки и
предоставления в распоряжение конечного продукта или полезной энергии.
Создание национальных и международных научно–исследовательских
объединенных систем
Накопление и непрерывное расширение ноу–хау в этой области
Серьезные исследования и объективный, компетентный консалтинг в этом,
не лишенном эмоций окружении
Компетентный центр по вопросам комплекса "Энергия из биомассы" в
Германии с международной направленностью
Значение биомассы как возобновляемого
источника энергии
Ситуация в Германии – значение биоэнергии
12
240
224
11
220
Final energy from renewables, TWh/yr
200
Wind energy
Biomass
Photovoltaics
Geothermal
195
9
180
167
8
160
145
140
7
131
120
6
110
96
100
80
71
60
48
71
76
81
100
5
85
4
3
53
40
2
20
1
0
0
1975
1985
95
96
97
98
99
00
01
02
03
04
05
06
2009 г.
10
07
Proportion of total final energy, %
Hydropower
Solarcollectors
около 14 %
Ток из
биомасс
ы
Норм. пр-во
Ток из
солнечной
энергии
Норм. пр-во
Ток из
ветровой
энергии
Норм. пр-во
Ситуация в Германии
Наличие возобновляемых энергоносителей
Время (дни) в течение года
Время (часы) в течение недели
Ситуация в Германии
Биометан в сравнении с другими видами горючего на основе воспроизводимого растительного
сырья
5000
Biodiesel
4000
Bioethanol
3000
BTL (Biomass
to Liquid)
Biomethan
2000
1000
0
l Diesel equivalents / ha
Quelle:meo/FNR
Ситуация в Германии – использование сырья в биогазовых установках
NawaRo
26%
Bioabfall
14%
Massebezogener Substrateinsatz in
Biogasanlagen
(Betreiberumfrage 2008/2009)
industrielle
und landwirt.
Reststoffe
6%
Exkremente
54%
n = 168
Технологии
Схема биогазовой установки
Возобновляемые
виды сырья
Навоз
Продукты брожения
= удобрение
Орган.
отходы
Электроэнергия
Тепло
Биогаз
Технические опции для метантенков
система
Категория,
способ
непрерывные
Реактор с полным
перемешиванием
Реактор полного
вытяснения
(поршневого типа)
Жидкое (до 12 %
сухого вещества)
Полужидкое (до 40 %
сухого вещества)
периодические
Загрузка /
фильтрация
Символ
Пример
Описание
перерабатывае
мого сырья
Твёрдое, структурное,
штабелируемое, возможно
увлажение поливом
Реактор поршневого типа
Преимущества:
- Постоянный субстрат и выход
продукта
- Постоянная скорость распада
Недостаток:
- Значительные технические
издержки
Твердотопливный реактор периодического действия
Преимущества:
- Простая система
- Более низкие технические требования
(менее значительные инвестиции)
- Гарантированное время нахождения
субстрата в реакторе
Недостатки:
- Непостоянный процесс (ни
материальный, ни производственный
поток)
- Менее эффективное использование
субстрата
- Проблемы с перемешиванием
- Малые возможности для контроля за
процессом
- Потребность в большей площади из-за
невозможности укладки материала
высокими слоями
Краткий обзор основных затрат, поступлений и
факторов места размещения производства
Затраты на строительство
Затраты на строительство
зависят от:
 наличия внешнего хранилища
навоза и силосохранилища
 затрат привязки к энерго- и
теплосети
 субстрата, подлежащего
сбраживанию (установки для
удаления биогенных отходов,
как правило, дороже)
 оснащенности установки (…)
 расходов на освоение
земельного участка
Затраты на строительство
Анализировались 59 установок
Помощь государства в инвестициях - между 20 и 30 %
Производственные затраты
затраты на техобслуживание и ремонт
 затраты труда на эксплуатацию установки
 расход энергии
 потребление
средств
производства
 затраты на
сырье

Поступления

Доход от выработки
электроэнергии через (либо) :
оплату за подачу в сеть
замещение более дорогого собственного
потребления (чем выше и соразмернее, тем
лучше)
 поступления от прямой продажи



Поступления от тепла:
соразмерное потребление тепла,
особенно летом
 издержки теплопроводности
 альтернативные издержки на отопление


Поступления от утилизации
отходов:
дополнительные затраты на
обслуживание
 отсутствие дополнительных затрат на
транспортировку
 в определенных случаях более строгие
экологические нормы для установки

Издержки производства в Германии
Анализировались 59 установок
Помощь государства в инвестициях - между 20 и 30%
Важные факторы успеха

Оптимальный выбор места размещения
биогазовой установки имеет
решающее значение для ее успешной
эксплуатации
низкие затраты на субстрат /
отсутствие таких затрат,
 постоянный в течение года спрос на
тепло и электроэнергию по
максимально возможной цене и при
условии высокой долгосрочной
платежеспособности потребителей


Оптимальный выбор технологии
(оборудования.)
Надежность оборудования (выдержить
ли оно 20 лет?),
 Эффективность способа (достигает ли
выбранный способ брожения
максимальное добычие биогаза из
данного субстрата?),
 Высокий уровень бесопасности,
 Современный уровень упраления и
коммуникации.


Хорошо обученный персонал,
Тенденции в Германии
Ситуация в Германии – тенденции
4,500
2009 г.
1,600
> 500 kWel
1,400
> 70 - 500 kWel
≤ 70 kWel
3,500
1,200
Number of plants [-]
installed el. power [MWel]
3,000
1,000
2,500
800
2,000
600
1,500
400
1,000
200
500
0
0
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
Installed electrical power [MWel]
4,000
4.734
установ
ок 1.810
Мвтэл
Ситуация в Германии – тенденции

Актуальная
привести
к конкретным
Times Newдискуссия
Roman 28должна
pt, Times
New Roman
28 pt,
требованиям к воздействиям биогазовых установок на
Times New Roman
окружающую
среду 28 pt:
Снижение реально возникающих выбросов (CH4, N2O, NH3); при
необходимости - увязывание сокращения выбросов парниковых
1. газов
Times сNew
Roman 20
pt: Times New
Roman
20 pt, Times New Roman 20
системой
разрешений
или
вознаграждений
pt.
 Например: герметичное попокрытие резервуаров на хранение
жидкого удобрения
 Условие постоянства в предоставлении биомассы
2. Times New Roman 20 pt: Times New Roman 20 pt, Times New Roman 20
Ясныеpt.законодательные и технические условия приведут


к значительному увеличению доли установок по
выработке биогаза
Ситуация в Германии – тенденции
Инновационное использование биогаза – подача в сеть природного газа

32 биогазовых установок с
подачей биометана в общую
газовую сеть


Плининг (при Мюнхене) = первая
установка с подачи биометана в сеть
(2006 г, 2,0 Mвтэл)
Высокие издержки на
выработку биогаза, по
качеству, равному природному
газу, требуют больших
вложений (пока выгодно только
для больших установок: от 2
Mвтэл)
Ситуация в Германии – тенденции




Стимулы для использования
жидкого навоза покажут на
практике свое влияние на
строительство установок
Высокие цены на субстрат
неизбежно приводят к
необходимости внедрения
эффективных установок
За этим следует очень
значительное повышение
доли экспорта установок /
компонентов и услуг
компаний-производителей
Немецкое правительство
Energie
Спасибо за внимание
Немецкий центр исследований биомассы
Torgauer Straße 116
D-04347 Leipzig
www.dbfz.de
Тел.
+49 (0)30 – 4759 6699 11
Контакт:
Ларс Клинкмюллер
Lars.Klinkmueller@dbfz.de