Не трудно догадаться, почему анаэробное сбраживание (AD) настолько популярно среди фермеров в разных секторах сельского хозяйства: от животноводства и производства молочных продуктов до выращивания овощей. В настоящее время более 400 заводов анаэробного сбраживания вырабатывают свыше 500 МВт энергии, однако, по данным ADBA*, потенциал для всей Великобритании оценивается в 80 ТВт-ч метана (что соответствует 30 % общего спроса на газ в стране).
Технология анаэробного сбраживания позволяет использовать в качестве сырья навоз, отходы сельскохозяйственных культур и сточные воды, обеспечивая ферме дополнительный источник дохода, а также увеличивая разнообразие выращиваемых культур и, во многих случаях, предлагая прибыльную форму утилизации отходов. Она способна обеспечить фермерские хозяйства теплом и электроэнергией (например, для высушивания сельскохозяйственных культур). Дополнительная электроэнергия может быть продана в национальную энергетическую сеть. Кроме того, ценным конечным продуктом сбраживания является дигестат, который можно использовать как биоудобрение.
Хотя все заводы, независимо от масштаба, могут воспользоваться указанными выше преимуществами технологий анаэробного сбраживания, не все из них способны добиться максимально возможной эффективности работы. В связи с недавними изменениями в схемах государственной поддержки возобновляемых источников энергии в Великобритании важно убедиться, что каждая единица доступной мощности используется надлежащим образом, а не расходуется впустую. Должны быть учтены все источники: от очевидных (например, биогаз или комбинированные модули тепловой и электрической энергии — ТЭЦ), до менее очевидных, таких как повторное использование тепла ТЭЦ для улучшения процесса. Необходимо досконально изучить их и использовать, по возможности, максимально.
Лучше всего провести такой анализ как можно раньше, на этапе планирования. Это позволит выбрать соответствующее оборудование и спроектировать установку с учётом оптимальной компоновки. Безусловно, это идеальная ситуация. Но есть вероятность того, что менеджеры ферм и операторы установок вполне могут увеличить общую эффективность практически любого существующего завода анаэробного сбраживания, если будут помнить о следующих ключевых соображениях.
При заказе или подборе оборудования следует помнить, что даже небольшое увеличение эффективности может принести значительную выгоду в масштабах всего срока эксплуатации установки. Например, повышение производительности блока генерации электроэнергии мощностью 500 кВт на 0,25 % может принести выгоду более 7000 фунтов стерлингов за весь срок службы установки при текущих оптовых ценах на электричество.
Аналогичным образом, уменьшение объёма дигестата, производимого на заводе, предоставляет и другие преимущества, такие как сокращение требуемого для хранения места (снижение капитальных затрат) или снижение требований к транспортировке и перемещению (снижение эксплуатационных расходов). Например, уменьшение количества полевых работ при сохранении того же уровня питательных веществ в почве существенно увеличивает рентабельность собранного урожая.
Если в технологическом процессе ещё не предусмотрели предварительный нагрев исходного сырья, необходимо оценить, насколько это может увеличить тепловой КПД биореактора. В то же время, если предварительный нагрев уже применяется, следует подумать о возможности повторного использования тепла от другого источника. Скорее всего, оно будет дешевле (и более «зелёным»), чем энергия, полученная специально для этой цели. Аналогичным образом, пастеризация дигестата с использованием рекуперации тепла устраняет необходимость установки дополнительного источника тепла, такого как котёл для биомассы, который может добавить к стоимости проекта сотни тысяч фунтов.
Многие присутствующие на рынке системы пастеризации просто теряют использованное тепло. Системы HRS повторно его используют, что делает их на 70 % более эффективными, чем традиционные пастеризаторы типа «тепловая рубашка». Это тепло можно повторно использовать не только в самой системе, но и на любой другой операции технологического процесса (например, при повышении концентрации дигестата), либо вывести в отопительные контуры для фермерских коттеджей, складов и зданий для содержания скота.
Вдобавок к этому, в системах HRS с несколькими резервуарами используются четырёхуровневые температурные датчики в каждой ёмкости: три в нижней части и один в верхней части. Благодаря такому решению резервуары могут быть заполнены до половины своей ёмкости, если спрос на дигестат или его расход снизятся, обеспечивая непрерывное и гибкое производство дигестата. Без этих датчиков система была бы «медленной». Пришлось бы ждать полного заполнения резервуаров, что потребовало бы больших затрат тепла, а также привело бы к замедлению производства или даже остановке системы и её перезапуску.
Сегодня особую важность приобретает возможность оперативного контроля на всех этапах технологического процесса. Выбор системы пастеризации или повышения концентрации со встроенным программным обеспечением для отслеживания производственных параметров подчеркнёт качество биоудобрения для потенциальных клиентов, и одновременно позволит сократить время и затраты, связанные с ручным ведением учёта и соблюдением требований.
Компания HRS Heat Exchangers сотрудничала с несколькими фермами, на всех этапах помогая им в строительстве заводов анаэробного сбраживания, начиная с первоначального технико-экономического обоснования и заканчивая поставкой дополнительного оборудования для уже имеющихся установок. Как показала практика, можно уменьшить количество отходов и в то же время увеличить рентабельность и эффективность завода анаэробного сбраживания, что, в свою очередь, реально отражается на итоговых финансовых показателях и служит отличным экологическим дополнением к фермерскому бизнесу, несмотря на неоднозначность государственной политики.
*ADBA – Ассоциация анаэробного сбраживания и биоресурсов. Цифры по состоянию на октябрь 2015 г.
Автор: менеджер по международным продажам HRS Heat Exchangers Мэтт Хейл (Matt Hale)
