Прибавить биогазу: «Росатом» делает ставку на биоэнергетику

Госкорпорация заключила ряд соглашений по строительству биогазовых станций (БГС) на базе сельскохозяйственных комплексов. Это поддержка нового курса на развитие отечественной биоэкономики, нацпроект которой стартует в 2025 году. Так, к 2030 году планирует достигнуть свыше 150 МВт установленной мощности БГС с ежегодной выручкой более 8,5 млрд рублей.

Госкорпорация активно развивает направления возобновляемой энергетики, включая биогазовые реакторы, с 2022 года. Сегодня компания «Росатом Сервис» строит сеть биогазовых станций в Московской, Калужской, Тверской, Белгородской и Владимирской областях, в Бурятии и Казахстане. 

В преимуществах технологии разбираемся вместе с экспертами — профессором Института инженерных систем и энергетики Красноярского государственного аграрного университета Мариной Барановой и доцентом кафедры техносферной и экологической безопасности Сибирского федерального университета Людмилой Кулагиной.

Технологии

Биогазовая станция (БГС) — это комплекс по переработке сельскохозяйственных отходов (навоз, помет, жмых, шелуха и проч.) с дальнейшим производством удобрений и биогаза. А биогаз — возобновляемое топливо, которое содержит в себе около 60% метана и 40% других газов, главным образом углекислого.

За основу производства биогаза взят естественный процесс брожения, который происходит, например, в болотах или в пищеварительных трактах животных, в частности в коровьем рубце. Органическое вещество разлагается (ферментируется) при помощи бактерий в безвоздушной среде. В результате образуется метан с высокой энергетической ценностью, а также жидкие отходы, которые можно использовать для удобрения почв, и дигестат — твердый остаток, основа для производства органоминеральных удобрений.

Стандартная БГС состоит из нескольких ключевых компонентов: приемный бункер, мешалка, анаэробный реактор, система сбора и очистки биогаза, энергетическая установка и система вывода и утилизации остатков. Такая установка имеет сразу несколько видов полезной выработки: она производит газ, тепло и электричество.

Рентабельность

БГС решают несколько задач, говорит Людмила Кулагина, в их число входят безопасная энергогенерация вблизи животноводческих комплексов; электрификация сельхозпредприятий и ферм; повышение производительности комплексов натурального хозяйства; снижение издержек на отопление, переработку и хранение биоотходов и проч. 

«Экономическая привлекательность биогазовых станций заключается в экономии на утилизации отходов, независимости от колебаний цен на энергоносители, низких эксплуатационных расходах и диверсификации источников дохода. Доход получают не только от продажи электроэнергии, но и от продажи дигестата как удобрения», — поясняет эксперт.

«Совершенствование инфраструктуры, повышение уровня государственных субсидий, оптимизация технологических процессов и создание устойчивых рынков для конечной продукции могут значительно повысить вероятность успешной комплексной эксплуатации БГС», — комментирует Марина Баранова.

Объемы переработки

Ежегодно в российском агропромышленном комплексе накапливается более 300 млн тонн навоза и помета. Около 40% этих отходов не используется и хранится в специальных хранилищах. 

Переработка всех сельскохозяйственных биоотходов в стране может обеспечить выработку электроэнергии, сравнимую с показателями энергосистем крупных регионов России. «С увеличением числа БГС произошел рост объемов переработки органических отходов. В 2020 году переработали около 1,5 млн тонн органических отходов, что является значительным шагом к решению проблемы их утилизации», — говорит Людмила Кулагина. 

Страны Европейского союза ежегодно производят до 138 млн тонн биоотходов, и менее 40 млн тонн биоотходов перерабатывается и превращается в компост и дигестат. По данным Европейского агентства по окружающей среде, в Евросоюзе к 2030 году планируется увеличить переработку органических отходов до 60% от общего количества. Сегодня на территории ЕС действует порядка 20 тыс. установок по производству биогаза и биометана. Так, к 2030 году в странах Евросоюза планируют производить 35 млрд кубометров биометана в год. В таких странах, как Германия и Австрия, БГС уже стали привычной практикой, что приводит к значительному сокращению отходов на свалках и уменьшению выбросов парниковых газов.

«Самая большая биогазовая станция сегодня находится в Германии. Ее годовая производительность по биогазу — 46 млн кубометров (10 тыс. м³/ч). Этого достаточно, чтобы произвести 160 млн кВт·ч электроэнергии или 180 млн кВт·ч тепла в год. Этой энергии хватает для обеспечения 50 тыс. домашних хозяйств, то есть небольшого города», — приводит пример Марина Баранова.

Экология

Биогазовые установки едва ли не единственный способ улучшить экологическую ситуацию в агропромышленном комплексе, считают эксперты. При анаэробной переработке отходов животноводства снижаются выбросы парникового газа, потому что снижается потребление ископаемых видов топлива, таких как бензин, уголь, дрова.

«Переработка навоза снижает выбросы в атмосферу парникового газа — метана. Использование 1 м³ биогаза вместо 1,3 кг дров снижает выбросы углекислого газа на 2,6 кг, а бензина — около 1,6 кг на 1 м³. Таким образом, можно добиться глобального снижения выбросов на 13,2 млн тонн метана в год, что составляет около 4% всех антропогенных выбросов», — говорит Баранова. 

Полученные удобрения можно использовать для восстановления нарушенных земель, предотвращения почвенных эрозий и повышения урожайности растений.

Эксплуатация

Биогазовые технологии позволяют масштабировать установки от маленьких (индивидуальных) до крупнотоннажных. В Китае, например, биореакторы активно используют в сельскохозяйственном транспорте, очистных городских сооружениях, в быту. Есть практика установки БГС в домах. А суммарный выпуск биогаза в КНР составляет 14 млрд м³ в год.

В России, считает Людмила Кулагина, возможность бытового использования БГС в домашних хозяйствах представляется перспективной, однако для ее реализации необходим ряд условий. Поддержка со стороны государства, развитие образовательных инициатив и создание благоприятной нормативно-правовой среды могут способствовать тому, чтобы биогаз стал доступным и эффективным источником энергии для населенных пунктов, где преобладают органические отходы.