DOI 10.57112/22022-37

УДК 621.31

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БИОГАЗОВЫХ УСТАНОВОК ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ В АПК АЛТАЙСКОГО КРАЯ

Бабенко Алексей Александрович

Сташко Василий Иванович

Аннотация:

В данной статье рассмотрены проблемы энергетики Алтайского края. Производство электроэнергии осуществляется исключительно станциями типа ТЭЦ и удовлетворяет потребность лишь на 60 %. Недостающее количество энергии поступает из соседних регионов. Произведен анализ путей решения данных проблем и с учетом специфики региона предложено использовать альтернативные источники энергии. Алтайский край является аграрным регионом и обладает большим ресурсным потенциалом для производства биогаза и дальнейшем его использовании для производства электроэнергии и тепла. В качестве примера произведены расчеты энергетического потенциала крупнейшего свиноводческого комплекса. Расчеты, произведенные в работе, показали, что применение биогазовой установки на свиноводческом предприятии позволяет удовлетворить потребности в электроэнергии на 100 % и в тепле на 7 %.

Ключевые слова: биогаз, субстрат, анаэробное сбраживание, отходы сельского хозяйства, биогазовая установка.

В последнее время потребность в электроэнергии из года в год стремительно растет. Это обусловлено расширением производства, развитием строительства, увеличением потребления населения и потребностью в энергетической независимости от соседних регионов. Выработка электроэнергии в Алтайском крае составляет примерно 60 % от потребления. Недостающее количество энергии поступает из энергосистем ближайших регионов по сетям 220-500 кВ. Другой важной проблемой является производство электроэнергии исключительно тепловыми станциями типа ТЭЦ, использующими в качестве топлива уголь, природный газ, мазут и др. Доля угля в общем объеме использованного топлива составляет около 90 %, доля природного газа – около 2 %, остальное – доля прочих видов топлива, включая мазут. Все энергоресурсы, а также недостающее количество электроэнергии, в Алтайский край поставляется из Кемеровской, Новосибирской областей, Красноярского края и Республики Казахстан.

Исходя из этого, острой проблемой в крае встает вопрос дополнительного производства электроэнергии из альтернативных источников.

Алтайский край является самым крупным аграрным регионом России. По объёмам производства зерна край входит в первую пятёрку регионов страны, а зерновое поле Алтая самое большое в России. Также здесь развито животноводство. Поголовье крупного рогатого скота во всех категориях хозяйств края составляет порядка 700 тыс. голов [1].

Использование биогазовых установок для утилизации сельскохозяйственных отходов, а также получения электричества и тепла, является актуальным и рациональным решением проблем энергетики и экологии Алтайского края.

Биогазовая установка представляет собой комплекс оборудования и устройств, предназначенный для переработки биоотходов путем анаэробного сбраживания в биогаз [2].

Рисунок 1 – Биогазовая установка

Производительность биогазовой установки зависит от типа и объема используемого субстрата, от режима работы биореактора (ферментера). В таблице 1 приведены среднестатистические данные.

Таблица 1 - Выход биогаза, при анаэробном сбраживании различных видов сельскохозяйственных отходов

Для точных расчетов берутся показатели, полученные опытным путем для каждого конкретного случая.

Рассчитаем на основе таблиц энергетический потенциал крупнейшего в Алтайском крае свиноводческого комплекса производительностью 64000 голов в год. Если в среднем одна свинья в день производит 5 кг отходов жизнедеятельности, то все поголовье – 320 тонн.

Таблица 2 – Данные, использованные при расчете

1. Количество навоза, производимое в год: 320⋅365=116 800 тонн

2. Содержание сухого вещества: 116 800⋅0,05=5 840 тонн

3. Содержание сухого органического вещества: 5 840⋅0,8=4 672 тонны

4. Выход биогаза: 4 672⋅550=2 569 600 нм³

5. Количество метана: 2 569 600⋅0,65=1 670 240 нм³

6. Эквивалентная электроэнергия: 1 670 240⋅9,97=16 652 293 кВт⋅ч

(Удельная теплота сгорания метана: 9,97 кВт⋅ч/ нм³; 35 900 кДж/ нм³; 8 600 ккал/нм³).

Таблица 3 – Энергоемкость технологических процессов производства свинины на предприятии мощностью 64 тыс. голов в год

Сравнивая полученные при расчете показатели с данными таблицы 3 [4,5,6], можно сделать вывод о целесообразности применения биогазовой установки.

16 652 293 - 14 546 064 = 2 106 228 кВт⋅ч – излишки вырабатываемой электроэнергии (или 211 256,65 нм³ метана).

Для удовлетворения нужд предприятия в тепле требуется:

24,984⋅10⁹ : 8 600 = 2 905 116,28 нм³ метана.

Таким образом, излишками метана можно частично удовлетворить потребность предприятия в тепле в отопительный период, в летний период – можно генерировать избыток электроэнергии в централизованную электрическую сеть.

Заключение.

Расчеты, произведенные в работе, показали, что применение биогазовой установки на свиноводческом предприятии позволяет удовлетворить потребности в электроэнергии на 100 % и в тепле на 7 %. Однако расчеты основываются на среднестатистических данных ближе к нижней границе диапазона значений и носят грубый характер. Многие факторы не были приняты во внимание. Например, отходы бойни, которые тоже являются субстратом. Кроме того, при проведении мероприятий по энергосбережению предприятия, а также по увеличению энергоэффективности биогазовой установки, можно добиться существенного экономического эффекта.

Список используемой литературы

1. Совершенствование механизма государственной поддержки субъектов молочно-продуктового подкомплекса региона (на примере Красноярского края) : автореф. дис. на соиск. учен. степ. д-ра экон. наук : специальность 08.00.05 «Экономика и управление народным хозяйством (экономика, организация и управление предприятиями, отраслями, комплексами. АПК и сельское хозяйство)» / Овсянко Лидия Александровна; [Федер. гос. бюджет. образоват. учреждение высш. образования «Новосиб. гос. аграр. ун-т»].

2. Водянников, В. Т. Экономика сельской энергетики : учебник / В. Т. Водянников . – Москва : Колос-с, 2020 . –360 с. – (Учебники и учебные пособия для студентов высших учебных заведений) . – ISBN 978-5-00129-118-3.  – URL: https://lib.rucont.ru/efd/325215 (дата обращения: 11.09.2022).

Информация об авторах

Сташко В. И. – к.т.н., доцент, Бабенко А. А. – студент группы 8Э(з)-11, ФГБОУ ВО «Алтайский государственный технический университет им. И. И. Ползунова», РФ, Алтайский край, г. Барнаул.

-