Гибкое функционирование биогазового комплекса | AccordГибкое функционирование биогазовых комплексов

Гибкое функционирование биогазовых комплексов - залог устойчивого развития биогазовой энергетики.

Проект FLEXIZUCKER

Недостаточная способность возобновляемых источников энергии при выработке электроэнергии гибко реагировать на пиковые нагрузки - проблема, с которой хорошо знакомы как её потребители, так и производители. Исключением здесь являются биогазовые комплексы, хотя и они требуют разработки специальных концептуальных решений для быстрого реагирования на меняющееся соотношение спроса и предложения. Сложностью при этом является особенность процессов анаэробной ферментации - медленное протекание микробиологических процессов. Исследовательский проект под названием FLEXIZUCKER стал совместным детищем ученых Ульмского и Гёттингского университетов и был создан с целью сделать работу биогазовых комплексов более гибкой, а саму возобновляемую энергетику - более востребованной и конкурентноспособной.

В 2016 году в Германии часть возобновляемой электроэнергии, выработанной из биомассы, составила 8,6%. Это примерно третья часть всей электроэнергии, произведенной в этом году в Германии всеми источниками возобновляемой энергии. Однако, за несколько последних лет выработка электроэнергии из биомассы стала ощутимо возрастать, а по сравнению с 2000 годом выросла более, чем в 10 раз. В этом развитии определяющую роль играет гарантированное до 2020 года немецким Законом о Возобновляемых Источниках Энергии (EEG) стабильное вознаграждение за электроэнергию из биомассы. Однако, после опубликования последней версии EEG в 2017 году стало ясно, что поддержка старых биогазовых комплексов подходит к концу. Сегодня биогазовая энергетика нуждается в выработке новых концепций, которые позволят ей остаться конкурентноспособной даже при прекращении поддержки со стороны государства.

Одним из основных преимуществ выработки электроэнергии из биомассы, по сравнению с солнечной и ветровой энергетикой, является способность гибкой генерации. Выработка электроэнергии из возобновляемых источников энергии подвержена сильным флуктуациям со стороны производителей. Эти флуктуации не всегда коррелируют с колебаниями спроса и предложения, что часто приводит к необходимости компенсации при помощи традиционных источников энергии. В то время, как работа солнечных и ветроэлектростанций прямо зависит от непредсказуемых климатических факторов, таких как наличие солнца или ветра, выработка биогаза сравнительно хорошо контролируется количеством субстрата, загружаемого в биогазовый ферментатор.

Тем не менее, на практике стандартные биогазовые комплексы не способны достаточно быстро реагировать на колебания спроса и предложения, вследствие замедленной реакции микрорганизмов на изменение внешних условий. С другой стороны, в отличие от солнечных и ветровых электростанций, биогазовые могут вырабатывать электроэнергию стабильно и на протяжении длительных промежутков времени. Биогаз можно временно хранить и превращать в электроэнергию позднее. Благодаря этому, электроэнергия из биомассы позволяет покрывать ее нехватку в моменты пиковых нагрузок.

Проект FLEXIZUCKER - гибкое производство электроэнергии при помощи сахарной свеклы

С целью разработать эффективный метод повышения гибкости электрогенерации из биогаза, ученые университетов Ульма и Гёттингена создали совместную группу для разработки новой концепции загрузки сырья в ферментаторы биогазовых комплексов. В проекте FLEXIZUCKER для гибкой выработки электроэнергии использовался силос сахарной свеклы. Идея родилась в ходе предыдущих экспериментов, где в качестве основного субстрата использовалась силосная кукуруза. Было обнаружено, что добавление силоса сахарной свеклы приводило к неестественно быстрому росту содержания в биогазе метана.

По словам профессора Marian Kazda, этот эффект имеет огромное значение для краткосрочной адаптации количества вырабатываемой электроэнергии к потребностям энергосистемы и покрытия недостающих объемов в утренние и вечерние всплески электропотребления. Это сделало бы биогазовые проекты экономически привлекательными даже после прекращения действия зеленых тарифов.

Первая часть 3-х летнего проекта завершена. Ученые изучили зависимость между ростом содержания в биогазе метана и количеством добавляемого силоса сахарной свеклы. В настоящее группа ученых под руководством профессора Гёттингского Университета Rolf Daniels акцентировали свое внимание на изучении и понимание стоящих за этим резким ростом образования метана микробиологических процессов. "Я считаю, что это подобно тому, что происходит с человеком. Когда мы едим глюкозу, уровень сахара в крови немедленно возрастает. Возможно, подобный механизм работает и в биогазовых ферментатора, когда в корм бактериям добавляется легко доступный сахар, содержащийся в сахарной свекле", предполагает профессор Kazda . Более детально происходящие процессы должны пояснить проходящие исследования.