Автономное энергоснабжение небольших населенных пунктов, имеющих относительно небольшое энергопотребление, предполагает максимально рациональное использование местных энергетических ресурсов в сочетании с централизованным энергоснабжением. При таком подходе решаются сразу несколько проблем:
1. Минимизация стоимости внешних коммуникаций.
2. Минимизация централизованного энергопотребления.
3. Решение социальных проблем (создание новых рабочих мест).
4. Решение экологических проблем.
5. Решение экономических проблем.
На наш взгляд наиболее целесообразным может выглядеть использование собственных источников горючего газа, подпитывающих централизованную систему газоснабжения.
При рассмотрении данного вопроса необходимо учитывать, что малые населенные пункты имеют значительную аграрную специализацию, большей частью – животноводческую.
1. Метановое «брожение», или биометаногенез, - давно известный процесс превращения биомассы в энергию. Он был открыт в 1776г. Вольтой, который установил наличие метана в болотном газе. Биогаз, получающийся в ходе этого процесса, представляет собой смесь из 65% метана, 30% углекислого газа, 1% сероводорода (H2S) и незначительных количеств азота, кислорода, водорода и окиси углерода.
Этот газ дает пламя синего цвета и не имеет запаха. Энергия, заключенная в 28м3 биогаза, эквивалентна энергии 16,8м3 природного газа, 20,8л нефти или 18,4л дизельного топлива.
Метановое «брожение» происходит в водонепроницаемых цилиндрических цистернах (дайджестерах) с боковым отверстием, через которое вводится ферментируемый материал.
Наиболее широкое использование биогаза наблюдается в Китае и Индии, где функционируют несколько десятков миллионов небольших, малоэффективных дайджестеров.
По оценкам специалистов в КНР в год (начало 1980-х) вырабатывалось более 2,5млрд.м3 биогаза (т.е. 1,5 млн.т нефтяного эквивалента).
Наиболее совершенные установки разработаны и строятся в Израиле. Там производством биогаза с 1974г. занимается «Ассоциация киббуци индастриз» (KIA). Проведены фундаментальные исследования анаэробного брожения. В израильских установках брожение идет при температуре 55°С и выход биогаза доведен до 6,5м3 в сутки с каждого кубометра объема цистерны дайджестера (что в 10 раз превышает обычный выход). Отходы переработки, содержащие только 12% твердого вещества идут на корм рыбам.
В Израиле построено несколько довольно крупномасштабных предприятий по производству биогаза. Причем считается, что затраты на его строительство окупятся за 8 лет, если продукция будет использоваться в качестве заменителя дизельного топлива, за три года – при использовании в жилых домах и еще короче – с учетом коммерческой стоимостиотходов переработки.
В настоящее время интерес к метановому «брожению» проявляется в Западной Европе, особенно с учетом повышения стоимости топлива и стоимости утилизации сельскохозяйственных отходов.
В то же время, необходимо отметить, что дайджестеры наиболее эффективно используются в странах с теплым климатом, что приводит к практически полному отсутствию необходимости обогрева агрегатов.
2. В разных странах, в том числе и в России, производятся в небольших количествах газогенераторные установки, производящие угарный газ при неполном сгорании высокозольных твердых топлив. Эти установки позволяют перерабатывать как частично – бытовые отходы, так и целлюлозные отходы сельского или лесного хозяйства, торф, бурый уголь и т.п. При этом, в результате их функционирования можно получать: газ, деготь, сырье для строительства, удобрения и тепло.
В условиях России, с достаточно холодным климатом, целесообразно строительство комплексных агрегатов, представляющих собой сочетание дайджестеров с газогенераторами. Это позволит получать, как достаточное количество горючего газа и коммерческих продуктов из отходов переработки, так и использовать избыточное тепло газогенераторов для технологического обогрева рабочей зоны дайджестеров.
При создании и массовом использовании таких агрегатов, можно обеспечить:
1. Уменьшение необходимой подачи газа из системы централизованного газоснабжения. При этом произойдет существенное снижение стоимости подвода газопровода к населенному пункту.
2. Повышается объем свободного для экспорта природного газа.
3. Решаются проблемы, связанные с неконтролируемым загрязнением окружающей среды отходами животноводства. Уменьшается пожароопасность в местах бесконтрольного скопления горючих отходов.
4. Снижается объем закупок минеральных удобрений, создается возможность коммерческой реализации получаемых отходов.
5. Создаются дополнительные рабочие места, связанные с обслуживанием новых предприятий.
6. Улучшается качество жизни в малых населенных пунктах, что будет вести к росту привлекательности проживания в них.
Несмотря на очевидные социальные и экономические выгоды внедрения данного проекта, он требует значительных капиталовложений, которые не отличаются быстрой коммерческой окупаемостью.
В то же время, учитывая зарубежный опыт, необходимо добиться принятия государственной программы, в выполнении которой заинтересованы, как предприятия, связанные с добычей и реализацией топливно-энергетических ресурсов, так и ведомства, занимающиеся проблемами экологии и социальными вопросами.
Ю.А.Маянц