Современный мировой опыт производства и применения биогаза

На сегодняшний день биогазовые технологии стали стандартом очистки сточных вод, переработки отходов во многих странах мира.

Мировой рынок биогаза имеет стойкую тенденцию к увеличению. США, Европейский союз, Китай, Индия, Бразилия являются лидерами по производству биогаза. Постепенно разворачивают деятельность в данном направлении страны ближнего зарубежья.

Европейский союз (ЕС)

В ЕС принят «закон о мусорных свалках», согласно которому ужесточается контроль над деятельностью лиц, ответственных за хранение и переработку мусорных свалок в связи с их вкладом в парниковый эффект. Поэтому производство «лендфилл-газа» выделяется в особую статью. В ЕС также существует особый запрет на вывоз органических отходов на свалки.

В таких странах, как Швеция, Финляндия, Австрия, в которых государство стимулирует использование биогаза (государство выкупает электроэнергию по «зеленому тарифу»), на долю производства энергии из него приходится 15-20%. Биогаз идет на производство тепла и электричества.

Швеция как один из последовательных адептов экологически сберегающих технологий создала в 2005 году первый в мире поезд на биогазе. Он приводится в движение двумя двигателями, работающими на биогазе (такие же силовые установки установлены и на 779 шведских автобусах).

По данным 2005 г., в Швеции работало 233 завода по производству биогаза. В январе 2007 г. сдан в эксплуатацию крупный завод в Норрчепинге. Это уникальный для Швеции завод, построенный компанией «Шведский биогаз». Он использует в качестве сырья обмолотки и отруби (поставляются фермами) и остаточные продукты от производства биоэтанола. Первая очередь производит свыше 1,5 млн. нм3 в год, а в перспективе – 4 млн. нм3.

Уже сейчас 5% шведского транспорта переведено на биогаз. Предусмотрены многочисленные льготы для экологически чистых транспортных средств, в том числе работающих на биогазе.

Германия относится к числу лидирующих стран по производству биогаза. В ней функционируют более 400 биогазовых установок по переработке сельскохозяйственных отходов с объемом метантанка 600–800 м3. В конце 90-х годов в Германии было построено 8 централизованных биозаводов (их суммарная емкость составляла 190 тыс. м3). Имеются прогнозы, согласно которым эта страна может за счет биогаза закрыть 11% общего потребления газа. Ее потенциал производства энергии из биогаза к 2020 г. оценивается в 112 млн. тонн биомассы, что позволит выработать энергию 39,8 кВт×ч/год.

Сходные цифры по биогазовому потенциалу приводятся для Франции: 251 млн. тонн биомассы – 42,7 кВтч/год, для Великобритании: 155,4 млн. тонн биомассы – 26,3 кВтч/год. Хорошие перспективы здесь и у италии, испании, Нидерландов, Дании, Бельгии, австрии, Швеции.

В Великобритании на правительственном уровне принято решение о переводе 40% котельных на биогаз, для чего в течение пяти лет ежегодно будет выделяться по 10–20 млн. фунтов стерлингов.

США

В США производство биогаза поддерживается законодательно на федеральном уровне и уровне штатов. Приняты соответствующие программы, активен бизнес. имеется закон 2002 Farm Bill. В США регулируется также деятельность, связанная с мусорными свалками. Согласно «United States Clean Air Act» (1987) и главе 40 Кодекса федерального регулирования («Code of Federal Regulations») собственникам мусорных свалок предписано оценивать количество выделяющихся неметановых органических веществ (НМОВ). Если количество выделяемых НМОВ превышает 50 тонн в год, то собственник обязан собирать «лендфилл-газ» (от англ. «landfill» – «мусорная свалка») и, как правило, сжигать. Отдаленность мусорных свалок делает экономически невыгодным производить электричество из биогаза.

Существенным моментом является тщательная проработка финансовых вопросов. Для этих целей служат федеральные программы и программы штатов, в которых используются механизмы выделения грантов, займов, налоговых кредитов («tax credit») и освобождения от налогов, прогрессивной системы оплаты («productive incentives»).

Имеется федеральная программа по биогазу AgSTAR, субсидируемая Федеральным агентством по защите окружающей среды, Министерством сельского хозяйства и Министерством энергетики, а также многие другие программы, финансируемые их федеральных источников.

На уровне практически всех штатов приняты программы по биогазу, на которые выделяются большие средства. Так, например, в штате Калифорния действует Self-Generation Incentive Program, на которую в 2004 году было выделено 100 млн. долларов. В этом же штате функционируют еще 3 программы по биогазу (в том числе California’s Dairy Power Production Program – DPPP) с общим финансированием более 15 млн. долларов. На региональную программу штатов Мичиган, Миннесота, северная и Южная Дакота, Висконсин, сформированную в 1999 г., было выделено 16 млн. долларов на 19 проектов по возобновляемой энергии, из них 7 – по биомассе.

Биогаз дает 8% электрической энергии, произведенной из возобновляемого сырья в США (данные 2006 г.). Лендфилл-газ в 2005 г. составлял 24% от всего количества метана (его производили более 350 заводов).

Больше всего биогазовых фермерских установок находится в Калифорнии, Пенсильвании, Висконсине и Нью-Йорке.

Приведенные данные свидетельствуют о широкомасштабной поддержке производства биогаза в СШа.

Китай

В Китае первые биогазовые установки появились в зажиточных хозяйствах в 1940-х гг. С 1970-х гг. ведется серьезная исследовательская работа по биогазовым установкам при поддержке правительства. На сегодняшний день Китай мировой лидер по внедрению технологий производства биогаза в сельских районах. Более 31 млн. семей пользуются биогазом, эта цифра постоянно растет. Типичная китайская установка имеет объем около 6-8 м3, производит 300 м3 газа в год и стоит примерно $200-250. С 2002 года правительство инвестирует в развитие биогазовых установок ежегодно около 200 млн. долларов. Примерно 50% стоимости установки компенсируется государством.

К концу 2006 года в Китае действовало 17 млн. биогазовых установок с годовым производством 6,5 млрд. м3, что позволяет заменять около 10 млн. тонн условного топлива и обеспечивать им 50 млн. человек.

В настоящее время ставится задача достичь к 2020 году уровня 25 млрд. м3 биогаза в год, что даст возможность обеспечить им 300 млн. человек. Кстати, к этому же времени в Китае планируется потреблять ежегодно 10 млн. т биоэтанола и 2 млн. т биодизеля.

Индия

В Индии еще в 1859 году была построена биогазовая установка в колонии больных проказой для переработки жидких и твердых отходов. В 1970-х гг. при государственной поддержке произошел рост количества установок. В данный момент в стране работает около 3,7 млн установок, с развитием отрасли правительство предоставляло субсидии для их строительства и эксплуатации, обучения фермеров, открытия и работы сервисных центров.

Ближнее зарубежье

В Украине пока большие преференции в области биотоплива отдаются биодизелю и биоэтанолу. Производство биогаза не поставлено на высокий уровень, несмотря на большой потенциал, который отмечали представители Европарламента.

Казахстан проявляет интерес к данной проблеме, однако дальше пилотных и демонстрационных проектов пока дело не идет. Имеется инициатива Карагандинского областного экологического музея, который с 2000 года выполняет проект, профинансированный Глобальным экологическим фондом в рамках Программы развития ООН и фондом HIVOS (Нидерланды).

Республика Беларусь имеет собственный проект, принятый на уровне Правительства РБ. Он осуществляется под эгидой Программы развития ООН (Глобальный экологический фонд). В качестве прототипа взята готовая программа с проработанной документацией Федеральной земли Штирия ФРГ. Курируют этот проект специалисты из Германии и Австрии.

Грузия также имеет свою программу развития биогаза, которая разработана американскими специалистами.

В Кыргызстане разрабатывается государственная научно-техническая программа «Биоэнергетика», в рамках которой формируется направление, связанное с производством биогаза.

Россия

Начиная с 1940-х гг., в СССР проводились исследования биогаза. В 1948-1954 гг. была разработана и построена первая лабораторная установка по утилизации навоза от десяти коров, обеспечивавшая выход 1 м3 газа с 1 м3 реактора. Однако технология не получила широкого распространения. В связи с энергетическим кризисом в середине 1970-х гг. интерес к энергосберегающим технологиям возрос и в 1981 году при Госкомитете по науке и технике была создана специализированная секция по программе развития биогазовой отрасли, но из-за отсутствия материального обеспечения, многие мероприятия по освоению технологии анаэробной переработки биомассы так и не были реализованы. Тем не менее, было создано несколько установок опытного характера. Крупнейшим центром по разработке установок был Запорожский конструкторско-технологический институт сельскохозяйственного машиностроения. Завод построил 10 комплектов оборудования, однако, после распада страны из десяти установок три остались на Украине и в Белоруссии, пять — в Средней Азии, две — в России. Единственная установка, которая эксплуатировалась в Белоруссии, вырабатывала 400-500 куб.м газа в сутки из 50 куб.м навоза.

В настоящее время интерес к биогазовым установкам растет, чему способствует высокая стоимость энергоресурсов и удобрений, но слабая информированность и недостаточное финансирование со стороны государства не способствует распространению оборудования.

На территории России продуцируется до 14-15 млрд. т биомассы. По результатам исследований Института энергетической стратегии РФ общее количество органических отходов агропромышленного комплекса России в 2005 г. составило 225 млн. т (в расчете на сухое вещество).

Есть сведения, что в РФ работают 20 установок для получения биогаза на небольших фермах (до 30 голов крупного рогатого скота). Еще как пример приводят метантенк объемом 65 м3, установленный в 2002 г. в агрохозяйстве луховицкого района Московской области. Действуют и индивидуальные биогазовые установки на 50–200 кг органических отходов в день, позволяющие получать 2,5–12 м3 биогаза. Проявляют себя бизнес-структуры, предлагая на рынок небольшие биореакторы на 10–15 голов крупного рогатого скота (типа комплекса БУГ-1).

Между тем известно, по данным 90-х годов, что в российском животноводстве и птицеводстве образовывалось около 150 млн. тонн органических отходов. Были проведены расчеты, согласно которым можно получить из них около 60 млрд. м3 метана, при сжигании которого может быть выработано 190 млрд. кВт×ч электроэнергии. Кроме того, при этом вырабатывается 140 млн. тонн удобрений, отличающихся от навоза наличием связанных азота и фосфора, дегельминтацией, деконтаминацией микробами, семенами сорняков и другими полезными свойствами.

Есть прогнозы, что в России имеется потенциал для ежегодного производства биогаза в объеме 90 млрд. м3. Для этого могут послужить 300 млн. тонн органических отходов в сухом эквиваленте, из них: 250 млн. тонн – в сельскохозяйственном производстве, 50 млн. тонн – в виде бытового мусора.