Энергетические растения — эффективное сырьё для БГУ | AccordЭнергетические растения - эффективное сырьё для БГУ

Энергетические растения - эффективное сырьё для биогазовых комплексов

Ландшафт анаэробной ферментации в Германии и других странах ЕС, состоящий первоначально из небольших фермерских биогазовых станций, за последние 20 лет претерпел существенные изменения. В Германии это произошло благодаря щедрым зеленым тарифам и неоспоримому приоритету при стимулировании возобновляемых источников энергии. 
Это происходило благодаря принятым в Германии в 2004 и в 2009 годах законам по возобновляемой энергетике. Кроме того, начиная с 2000 года в ЕС была введена дополнительная субсидия за выращивание энергетических растений, чтобы компенсировать фермерам их затраты и в качестве инструмента предотвращения перепроизводства продуктов питания. 
Энергетические растения включают кукурузу, зеленую массу зерновых растений, сахарную свеклу и траву. 

Результатом стал бум строительства биогазовых станций и рост их установленной мощности. В одной только Германии на протяжении восьми лет - с 2004 по 2012 год - количество анаэробных предприятий, в которых сырьем выступали энергетические растения, выросло на 6500 единиц. 

Почему энергетические растения столь привлекательны в качестве сырья для биогазовых станций? Причина заключается в том, что они обеспечивают намного более высокую эмиссию биогаза, чем отходы животноводства, а технология их выращивания хорошо отработана. Это, в свою очередь, позволяет фермерам стать независимыми от сезонных колебаний цен на сельхозпродукцию. 

Имевшие место в Германии изменения закона о возобновляемой энергетике 2014 и 2017 года полностью изменили ситуацию. Начиная с 2017 года новым и существующим анаэробным станциям нужно конкурировать с другими электростанциями на биомассе при помощи тендерных процедур. 
Как прямое следствие, такие виды сырья, как энергетические растения, мгновенно стали намного менее экономически выгодны. Поэтому операторы биогазовых станций ищут сейчас другие, более экономически выгодные, виды сырья. 

Подъем, наблюдающийся за последние годы, вызван более высоким уровнем профессионализма в сельском хозяйстве, а также более высокими стандартами и техническими требованиями к поставляемому на рынок биогазовых станций оборудованию. 

В ход все больше идут навоз и трава. Травяной силос хорошего качества дает хороший выход биогаза, порядка 150 кубических метров из тонны, что не на много ниже, чем из кукурузного силоса (200 кубических метров). 

Трава и навоз в качестве сырья биогазовых комплексов, если их хорошо отсортировать и подготовить, дают различные финансовые и практические преимущества, по сравнению с энергетическими растениями. Чтобы наиболее полно извлечь пользу из травяного силоса, его качество не должно уступать используемому для кормления молочных коров. Трава должна быть свеже - срезанной, очищенной от веток и частиц пластика и металла и доступна в количествах, достаточных для силосования или прямой загрузки в анаэробный реактор. 

Сбор небольших отдельных количеств травы отличается от уборки силосной кукурузы логистикой, что требует заключения долгосрочных контрактов на поставку с отдельными, более крупными владельцами (аэропорты, стадионы, гольф-клубы и т.п.) 
В отдельных случаях наблюдаются ограничения на источник происхождения субстрата. В отдельных странах, например в Германии, трава, скошенная по обочинам дорог, считается отходом и может перерабатываться только в отдельных, специально лицензированных анаэробных станциях. 

Большим преимуществом рынка скошенной травы, по сравнению с кукурузным и зерновым, является то, что, он располагается локально и не требует больших транспортных расходов. Фермер или оператор могут пользоваться этими дешевыми субстратами прямо со своего или соседних фермерских хозяйств. 
Еще одним преимуществом служит то, что цикл питательных веществ становится замкнутым и коротким. 

В 2015 году в Германии в качестве сырья биогазовых станций использовалось только 12% травяного силоса и 1% ландшафтной травы, по сравнению с 73% кукурузного силоса. 

Давайте разберемся, почему же анаэробная ферментация, такой инновационный и эффективный метод утилизации биомассы, не использует траву в качестве недорогого и энергоемкого источника сырья. 
И каковы препятствия на пути ее использования в качестве ко-субстрата навоза? 

Одна из самых больших проблем при использовании травы - это содержание загрязняющих веществ, таких как песок и почва. Промывка и осаждение - эффективный метод подготовки сырья, но достаточно дорогой. 
Присутствие песка и почвы обуславливает большое содержание абразивных материалов и вызывает преждевременный износ систем загрузки, насосного оборудования и мешалок. Ферментатор приходится более часто открывать и чистить, чтобы удалять включения с днища ферментатора. 

Поскольку трава и твердый навоз - материалы с высоким содержанием волокон, это приводит к образованию плавающей корки, что делает неизбежным их интенсивное перемешивание. 
Более высокие затраты на предварительную подготовку и текущее обслуживание требуют более высоких начальных инвестиций и операционных расходов по сравнению с другими видами сырья. 

Перед силосованием свежую траву нужно подвергать механической обработке, чтобы сделать процесс последующей ферментации более стабильным.Чтобы добавлять большее количество травы ((до 50% общего количества), ее следует измельчать на кусочки до 2 и менее сантиметров длиной, уменьшая тем самым проблемные моменты. связанные с перекачкой, засорением и перемешиванием. 

Высокое содержание в сырье травы и навоза может также привести к биологическим проблемам: высокое содержание аммония в ферментаторе может вызвать подавление активности бактерий и, как следствие, к уменьшению или полному прекращению эмиссии биогаза. 

Что можно сделать для того, чтобы производство биогаза из навоза и травы стало более привлекательным? 
Прежде всего, нужно сделать упор на разъяснении тройного эффекта по уменьшению эмиссии парниковых газов, который достигается при их ферментации: 
* за счет переработки навоза 
* за счет замещения ископаемых видов топлива 
* За счет производства органических удобрений взамен минеральных и экономии расходуемой при их производстве энергии 
Кроме того, было бы целесообразно предусмотреть специальную компенсацию за использование в сырье определенного содержания травы. 
В этом случае трава и навоз будет оставаться достаточно привлекательными субстратами биогазовых станций взамен различных пищевых культур.