Павел Северилов - Биогаз для чайников

Второе заблуждение – это то, что биогазовая установка якобы может представлять какую-то опасность для окружающих. Конечно, абсолютно безопасной ее назвать нельзя так же, как и любое другое техническое устройство. Но реактор БГУ не может взорваться от высокого давления, потому что относительное давление в нем не превышает сотых долей атмосферы. Биогаз в газгольдере не может взорваться, потому что он не смешан с воздухом, и, даже если каким-то чудом внутри газгольдера проскочит искра, она ничего не сможет зажечь. В выходном шламе из реактора нет болезнетворных бактерий, нет яиц глистов и всхожих семян сорняков. Высушенный и измельченный в муку шлам даже применяют в качестве кормовой добавки для скота. Утечка биогаза в проветриваемом помещении или на открытом воздухе не приведет к отравлению или удушью окружающих, так как биогаз быстро улетучится в воздух.

Третье заблуждение – это то, что пищевых отходов и стоков туалета обычной семьи хватит для обогрева частного дома. Если бы все было так чудесно просто, то энергетические компании не правили бы миром. В дальнейших главах будет показано, сколько биогаза можно получить из определенного количества сырья и почему. Но фактически, биогазовая установка – это сельскохозяйственная техника, ибо только в сельском хозяйстве и пищевой промышленности может возникать достаточное количество органических отходов для того, чтобы экономически оправдать целесообразность их переработки методом анаэробного брожения.

Четвертое заблуждение – это то, что из полученного в малой биогазовой установке биогаза можно будет выработать электроэнергию, получить тепло для обогрева дома и топливо для заправки автомобиля. Да, теоретически все это возможно. И практически все это делают, но только на больших промышленных биогазовых установках. Устройство, которое позволяет получить из биогаза электрическую и тепловую энергию, называется когенератор. Бывают газопоршневые и газотурбинные когенераторы. Первые сделаны на базе двигателей внутреннего сгорания, вторые – на базе газотурбинного двигателя. Промышленно выпускаемые когенераторы рассчитаны на большие объемы потребляемого биогаза и на большие генерируемые электрические мощности. Из 1 м3 биогаза можно выработать до 2,3 кВт*ч электрической энергии. А модели промышленных когенераторов обычно начинаются с электрических мощностей в 50 кВт. То есть, в сутки такой когенератор при работе на номинальном режиме потребляет 50*24/2,3=522 м3 биогаза. Малые же биогазовые установки обычно в сутки выдают 5-50 м3 биогаза. Удельная стоимость серийно выпускаемых когенераторов составляет от 500 до 2000 USD за 1 кВт электрической мощности. В продаже в некоторых странах можно найти газопоршневые генераторы резервного электропитания малой мощности. Некоторые из них способны работать на биогазе. Но они не рассчитаны на круглосуточную работу без перерывов, имеют малый мотогресурс и не вырабатывают тепловую энергию. Также обычно у них пониженный КПД, то есть из 1 м3 биогаза они выработают менее 2 кВт*ч электроэнергии.

Тепло для обогрева дома получить можно, но не всегда и при условии хорошей теплоизоляции этого дома. Надо помнить, что теплотворная способность биогаза составляет около 2/3 теплотворной способности природного газа, поэтому для обогрева биогаза надо в 1,5 раза больше, чем природного газа.

Для автомобиля с бензиновым двигателем после дополнения специальными системами можно применять в качестве топлива метан. Обычно природный газ (состоящий более, чем на 90% из метана) сжимают до давления 200 атм и заполняют баллоны. Один или несколько таких баллонов размещается в автомобиле, двигатель которого работает на таком топливе. Биогаз же имеет гораздо большее количество примесей, чем природный газ. Поэтому под него нужно специально настраивать двигатель внутреннего сгорания. Также биогаз невозможно напрямую сжать до 200 атм из-за высокого содержания углекислого газа. В первой главе я не зря указал характеристики углекислого газа. При таком давлении углекислый газ затвердеет. А если ограничиться сжатием до 5 атм, то в баллоны поместится слишком маленький запас топлива. А задача очистки биогаза от углекислого газа (доведение до состояния «биометана») очень непростая и недешевая. Промышленные устройства очистки рассчитаны на большие перерабатываемые объемы и стоят многие сотни тысяч USD.

Пятое заблуждение – это когда люди считают, что достаточно выкопать яму, укрепить стенки, загерметизировать свод и засыпать в эту яму навоз, траву и листья, и выделяемым биогазом можно будет всю зиму отапливать жилище. Мнение такое не возникло на пустом месте, а базируется на гуляющих в сети Интернет картинках китайских/вьетнамских/индийских/африканских биогазовых установок ямного типа и бредовом сочинении какого-то журналиста про якобы успешный вышеописанный опыт где-то в России. Всем страждущим следует обратить внимание, что все реально эксплуатирующиеся биогазовые установки ямного типа находятся в странах с теплым климатом. Никто не слышал о миллионе установок, ну хотя бы в Турции? А ведь там уже относительно тепло!

Дело в том, что простые установки в виде армированной ямы в земле практически никак не теплоизолированы от грунта, в котором они расположены. В большинстве случаев грунт этот влажный. Поэтому почти всегда грунт является хорошим проводником тепла. А температура грунта в таких странах, как Украина, Белоруссия, Россия на глубине более 1 м круглый год составляет около 100C. Выше я написал, что психрофильный режим начинается с 150C. А реально заметный выход биогаза в психрофильном режиме начинается после достижения субстратом температуры 200C. В описанных выше теплых странах грунт обычно прогрет на глубину несколько десятков метров до температуры 20-300C. Поэтому, если в этих странах грунт действует, как бесплатный нагреватель, то в наших широтах грунт действует, как холодильник. Даже если подогревать субстрат, то из-за высокой теплопроводности грунта мы будет просто греть окружающий грунт.

4. Кому это нужно.

Вопрос несколько риторический. Возможно, надо было бы спросить: «Кому это можно?» Но нельзя давить энтузиазм в зародыше. Поэтому здесь я опишу, кому, в первую очередь, есть смысл подумать о создании и эксплуатации биогазовой установки.

Ответ достаточно простой. Думать об анаэробной переработке органического сырья следует тому, у кого это сырье образуется регулярно, дешево и в достаточных количествах. Почти наверняка при этом существует проблема утилизации такого сырья, потому что очень часто это сырье представляет собой опасность для окружающей среды. Решение задачи утилизации этого сырья сразу же минимизирует затраты или вообще избавляет от затрат на такую утилизацию. Это первая и главная причина для создания биогазовой установки. Второй побудительной причиной является энергия, которую можно получить в процессе анаэробного брожения органического сырья. Обычно этот фактор выносят во главу угла. Ну и третье – это получение из вредных для экологии органических отходов чрезвычайно полезного органического биоудобрения.