Разработка и выпуск биогазовых систем и на их основе энергоэффективных комплексов для АПК

Разработка и выпуск биогазовых систем и на их основе энергоэффективных комплексов для АПК

Аннотация: в статье проанализирована теоретическая и практическая актуальность выпуска биогазовых установок для республики. Загрязнение грунтовых вод и речных стоков отходами животноводства ухудшает общую экологическую обстановку района, повышается опасность инфекционных заболеваний. Рассмотрены основные направления широкомасштабного внедрения оборудования по переработке отходов животноводства который позволит решить большой комплекс социально-экономических и экологических проблем Республике Дагестан.

Ключевые слова: биогазовая установка, отходы животноводства и птицеводства, экология, экономика, биоудобрений, НВИЭ

Magomedovа, N.A. Development and production of biogas systems, and on the basis of energy-efficient systems for agriculture

The article analyzes the theoretical and practical relevance of production of biogas plants for the republic. Contamination of ground water and river flows animal waste degrades the overall environmental situation the area raises the risk of infectious diseases.The main directions of large-scale deployment of equipment for processing of animal waste which will resolve a large range of socio-economic and environmental problems the Republic of Dagestan. Key words: the biogas plant, livestock and poultry waste, ecology, economics, bio-fertilizers, renewable energy

Современный агропромышленный комплекс становится с каждым годом энергоемким, а также решение вопросов энергоснабжения весьма актуально для сельской местности, где необходимость нормального энергоснабжения является, прежде всего, проблемой, определяющей уровень жизни населения, включая, и миграционные процессы и т.д.

В частности, развитие частного сектора аграрной отрасли республики Дагестан, представленной в основном мелкими фермерскими хозяйствами, создание нормальных условий труда невозможно без обеспечения их энергией. В этой ситуации наиболее приемлемым выходом является развитие малой энергетики, базирующейся на нетрадиционных возобновляемых источниках энергии (НВИЭ).

Особенно перспективно комбинированное использование нескольких источников энергии, что повышает надежность энергоснабжения и уменьшает объем аккумулирующих устройств. При этом выбор варианта энергоснабжения должен производиться с учетом ряда факторов: характера производства, климатических условий, удаленности от системы энергоснабжения и т.д. Поэтому очень важна разработка типовых решений, оптимальных для конкретных условий. На территории республики функционируют более 13 птицефабрик и неучтенные мини птицефабрики индивидуальных хозяйств (таб. 2). Как установлено, в птичьем помете содержится весь спектр опасных бактерий, гельминтов и др., в том числе инфекционных (типа птичий грипп). По последним данным ученых США и Китая источником птичьего гриппа являются именно отходы. Отходы птицеводства считаются наиболее опасными после радиации.[5,6]

Все отходы животноводства и птицеводства не перерабатываются и хранятся навалом, в процессе хранения вместе с почвенными водами попадают в воды Каспия.

В сельской местности свалки находятся на берегах рек и, естественно, дождевыми потоками попадают в водные бассейны. Поэтому экологический аспект является в США причиной государственной программы по утилизации отходов, для нашей республики это еще более актуально.

В ОНИПЦ ИВТ РАН в 2001 году были созданы биогазовые установки 2-х видов:

- индивидуальные (для фермерских хозяйств и частников, от 10 голов КРС и 1000 шт. птиц);

- для птиц - животноводческих хозяйств в модульном исполнении, которые можно легко компоновать в зависимости от наличия сырья. В таблице 1 даны основные характеристики.

Магомедова Наида Абдулаевна

к.э.н., старший научный сотрудник ИСЭИ ДНЦ РАН, г. Махачкала

naida047@inbox.ru

Таблица 1

Технико-экономические характеристики биогазовых установок ОНИПЦ ИВТ РАН

Наименование Количество перерабатываемого сырья Выход Себестоимость Срок окупаемости Примечание

метан удобрения

ИБГУ > 200 кг. 10м3/куб 200 кг Газ 900 руб./1000м3 6 р/кг 1 год Стоимость 150 тыс. руб.

БИОЭ 1000 кг 40м3 Или 80 кВт/с электроэнергии 220 кВт/с тепловой 1000 кг Газ 800 руб./1000м3 0,5 года 500 тыс. руб

В проекте не учтены: экологическая составляющая по утилизации вредных отходов, по оценке около 1 тыс. рублей за утилизацию 1 тонны птичьего помета. Увеличение урожайности при использовании биоудобрений по сравнению с навозом более чем на 30%.[1-4]

Учет вышеуказанных составляющих увеличивает экономическую эффективность биогазовых систем.

Производственные испытания с 2001 года показали простоту обслуживания, экономичность и надежность установок, и прошли экономическую экспертизу.

В Республике работают 2 комплекса по переработке органических отходов птицеводства и животноводства:

-Сергокалинский район ГУП им. Х. Магомедоваой, ООО «Биотехнологии» с выпуском 2 тонны биоудобрений и 3000 м3 биогаза в сутки.

- Каякентский район ООО «Флора» 1 тонна удобрений и 1500 м3 биогаза.

Налажен выпуск биоустановок для индивидуальных фермерских хозяйств в модульном исполнении. Все разработки ФОИВТ РАН.

Для демонстрационного проекта на основе тепличного хозяйства г. Махачкалы или пригородного подсобного хозяйства разработано технико-экономическое обоснование.[5]

Исходящие данные: 16 гектаров площади, из них 6 га - тепличное хозяйство и 10 га-поля по выращиванию кормов.

-100 голов коров стойлового содержания;

- минизавод по переработке молока

- мини ТЭЦ на биогазе

Технологическая схема работы комплекса такова:

Отходы животноводческой фермы и тепличного хозяйства поступают в биореактор, после метанового брожения получаем биогаз (метан), который поступает в когенерационную установку (которая дает, одновременно, электроэнергию и тепловую с коэффициентом полезного действия - 90%, при максимально существующих 60-70%).

Вырабатываемое тепло идет на поддержание температуры биореактора и отопления теплицы и/или коровника. Удобрения, полученные в биореакторе, идут для теплицы и/или поля, на 1 га полей достаточно 1 тонны удобрений, и 10 тонн на 1 га тепличного хозяйства.

Молочная продукция поступает на минизавод через тепловой насос, который охлаждает молоко до 50С, а полученное тепло идет на отопление коровника. Создание такого хозяйства и его эксплуатация позволит усовершенствовать отдельные узлы и даст возможность тиражирования во многих регионах России. Экономический эффект более 500 тыс. руб. в год прибыли (энергетической части и реализации продукции). В данном проекте наиболее долго окупаемым является покупка КРС или птицефабрики, остальные компоненты составляют менее 20% от стоимости проекта и, как ранее показано, окупаются через 1 год.

Строительство такого комплекса перспективно на базе имеющегося тепличного хозяйства, так как это дает организовать замкнутый цикл производства, и он должен быть опытно-показательным.

Следующий вариант-это строительство таких комплексов на базе существующих птицеферм и крупных животноводческих хозяйств, с вовлечение земельных угодий для выращивания кормов, с использование биоудобрений и биокормов (В12), которые мы можем получить в биореакторе.[7]

Таблица 2.

Ресурсы (потенциалы) биомассы отходов Республики Дагестан

Отходы Валовый потенциал Технический потенциал Экономический патенциал

тыс.т/год тыс. т.у.т. /год тыс. т.у.т. /год тыс. т.у.т. /год

Всего в том числе: 17833,44 1417,81 1348,71 558,80

Твердые бытовые отходы 1004,80 201,00 142,00 86,00

Осади сточных вод 245,00 17,60 7,50 7,50

Птицеводство 256,80 17,70 17,70 7,40

Животноводство : 15729,80 932,40 932,40 335,50

в том числе

Крупный рогатый скот 9395,10 400,60 400,60 69,70

Свиноводство 370,00 15,80 15,80 7,80

Мелкий рогатый скот 5964,70 516,00 516,00 258,00

Растениеводство В том числе: 521,84 222,50 222,50 95,79

Зерновые (солома, стебли) 336,60 168,30 168,30 84,15

Картофель 71,60 20,60 20,60 1,44

Овощи 101,40 29,20 29,20 5,80

Сахарная свекла

подсолнечник 12,24 4,40 4,40 4,40

Перерабатывающая промышленность В том числе: 75,20 26,61 26,61 26,61

Маслобойная 0,80 0,41 0,41 0,41

Сахароварение

Мукомольно-крупенная 64,00 22,50 22,50 22,50

Спиртовая

Мясопереработка 10,40 3,70 3,70 3,70

Стоимость удобрения в ряде случаев связано с большими затратами на транспортировку и недостаточной их эффективности. В этой ситуации острота проблемы во многом может быть снята внедрением наиболее перспективной и наиболее отработанной технологии биологической конверсии -анаэробного разложения животноводческих отходов, что позволяет решить ряд вопросов экономического, экологического и социального характера:

обеззараживание отходов, так как на многих животноводческих и птицефермах республики остро стоит вопрос хранения и удаления навоза с территории ферм. Длительное хранение навоза связано с заражением почв и сточных вод различными инфекционными бактериями и концентрацией в них тяжелых металлов;

получение высокоэффективных органических удобрений для использования в сельском хозяйстве и витаминизированных кормовых добавок; получение качественного топлива - биогаза;

Себестоимость удобрения - около 50 долл/т (аналогичные удобрения за рубежом стоят 250-350 долл/т). Получаемое удобрение в результате переработки отходов животноводства содержит в высококонцентрированном виде все необходимые компоненты (азот, фосфор, калий, макро и микроэлементы) и ауксины-стимуляторы роста в соотношениях, оптимальных для растений, а также активные биостимуляторы, повышающие урожайность в два и более раза (1-3 тонны удобрения эквивалентны 80 - 100 т навоза). Экологически чистые жидкие и сухие органические удобрения не содержат патогенной микрофлоры, яиц гельминтов, нитратов и нитритов, фекальных запахов.

В России в настоящее время, несмотря на большой спрос, не имеется серьезного предложения такого класса удобрений. Особенно остра эта проблема в Дагестане, где практически нет плодородных земель. Поэтому реализация проекта явится началом формирования маркетингово рынка высококачественных органических удобрений не только в Дагестане, но и на Северном Кавказе.[4-7]

Литература:

1. Магомедова Н. А., Цапиева О.К., Ресурсы и эффективность использования солнечной энергии в Республике Дагестан // Санкт-Петербург, Политехника-2008г. С- 122. ISBN 5-7325-0431-1

2. Амадзиев А.М., Магомедова Н.А., Цапиева О.К. Концепция использования солнечной энергии // Сатурн 2009 г. г. Махачкала 14,6 пл.

3. Магомедова Н.А. Возобновляемая энергетика как фактор устойчивого развития региона (на примере РД)// журнал Финансы и кредит Региональная экономика: теория и практика - Москва 2009г, №43-0,9п.л.

4. А.Б. Алхасов Возобновляемая энергетика. Москва. Физматлит 2010г.

5. RESEARSH TECHART 2010 г.

6. Фортов В.Е., Попель О.С. Возобновляемые источники энергии в России, труды II Международной конференции. «Возобновляемая энергетика: Проблемы и перспективы» Махачкала 2010 г.

7. Магомедова Н.А. Стратегия привлечения возобновляемых энергоресурсов в развитие потенциала энергетики как составная часть инновационной политики региона // Вест. Махачкала. РППЭ, , 2011г. №1. Ст.87-91.

8. Багомедов М.А. Проблема снижения издержек обращения в Республике Дагестан// Вопросы структуризации экономики, ISSN 1813-3528, 2011, №1, с. 6-12