у 1000кВт-ч за1мес

500-\

^00-

100

■ Элеитроэнергия, которую может дать биогазоВая устаноВна

I \ П \ Ж\ Ж \1 \Ш \Ш \Ш \IX\I \Ж Ш

Мргяиь/

1

хЛООО кВт-чза1мес 500 п

Рис. 29 Годовые диаграммы производства электрической {вверху) и тепловой (внизу) энергии с помощью установки по очистке городских стоков [3]:

/ — собственная потребность в теплоте; 2 — выход теплоты при производстве электроэнергии; 3 — выход теплоты, соответствующай собственной потребности в электроэнергии.

Полезная элеитроэнергия

Вход W0%(~500()0}

VlSXCHU-

ческая Узнергия 281^% -PtWO}

?,S%(~!3ffS)

1еплоЗая энептя В9,0°1о{~ЗЧ5С0)

Охлатоение адигателя и масла

w%t-2oaoo)

ОтработЩ \шиегазы 29% (~М501!)

..Нвсгаревшез топпива

3.0 Vо

Теплота, утилиза -рованная usnepSwt

Потери в эментро-генералюре

_____г контура

6 6,0% (-33 as о)

!.S%l~800l\\

Потери

Лзлучение

Полезная теплобая энергия

Рис. 30. Схема энергетического баланса компактной установки «Тотем» (Total energy module) автомобильной фирмы Фиат [138]. Ц!1ф-ры в скобках соответствуют тепловым эквивалентам энергии в ккал/ч.

ции небольших биогазовых установок не следует рассчитывать на снижение затрат в таких масштабах.

Фирма Фиат разработала на базе двигателя «Фиат-27» работающую на природном газе или биогазе компактную теплосиловую установку «Тотем» [138], которая вырабатывает электроэнергию (переменный ток напряжением 380 В, 15 кВт) и горячую воду (145МДж/ч, или 35 тыс. ккал/ч). Часовая потребность ее в биогазе составляет около 10 м^ что соответствует затратам в 0,113 долл. Те же самые электроэнергия и теплота, полученные первая от энергоснабжающей организации, вторая — из системы с отопительным котлом, стоили бы 0,2 долл. Разница в этих цифрах и соответствует экономии энергии.

На рисунке 30 представлена схема энергетического баланса этой компактной установки, которая имеет хорошие шансы иа использование в сельском хозяйстве.

8. Потребности сельскохозяйственных предприятий в энергии, которые могут быть покрыты с помощью биогаза

Следует различать потребности в биогазе для хозяйственно-бытовых нужд, получения продукции растение-

водства, получения продукции животноводства и для различных других видов сельскохозяйственного производства.

Наличие в хозяйстве собственного скота — не обязательная предпосылка использования биогаза, его можно получать и из соседнего хозяйства. Биогазовые установки, работающие только на растительных отходах (например, на соломе), представляются нерациональными. Из 1 кг соломы можно получить только 4,2 МДж энергии, причем не решается проблема удаления отходов. В то же время при непосредственном сжигании соломы энергии выделяется в три раза больше.

8.1. Крестьянские хозяйства ФРГ

В ФРГ имеется около 929 тыс. крестьянских хозяйств [147], насчитывающих около 3 258 300 взрослых работников и 928 тыс. детей до 14 лет. Средний состав семьи: трое-четверо взрослых (3,5) и один ребенок. В дальнейших расчетах рассмотрены четыре модельные хозяйства (табл. 17).

Таблица 17. Модельные хозяйства

Тип хозяйства

Поскольку не имеется точных статистических данных об отапливаемой жилой площади, соответствующей этим моделям хозяйств, на основе опытных данных были определены соотношения между жилой площадью и ее осиищенностью отопительными приборами. Жилая площадь одного хозяйства была выбрана на 10% большей, чем в несельскохозяйственной зоне [137].

Для хозяйства с центральным снабжением горячей водой [106], обычным для сельских районов ФРГ, можно назвать следующие значения удельного расхода энергии при использовании природного газа: 5225 МДж в

год на взрослого человека (1248 Мкал в год) и 2670 МДж в год на ребенка (638 Мкал в год).

Эти данные позволяют определить потребность модельных хозяйств в энергии и биогазе для подогрева воды (табл.18).

Таблица 18. Потребность в энергии и биогазе модельных хозяйств для подогрева воды

Для децентрализованного горячего водоснабжения [106] можно принять потребность в энергии на 16...17 % меньше. Однако в сельском хозяйстве ФРГ этот вид водоснабжения не находит широкого распространения.

Для расчета отопления помещений была выбрана наинизшая температура наружного воздуха — 15°С и длительность отопительного сезона 220 дней [106].

В сельском хозяйстве ФРГ нет четкого разграничения построек по теплотехническим качествам. По закону «Об экономии энергии в постройках» от июля 1976 г. новые отапливаемые здания должны обладать совершенной тепловой защитой. Удельная потребность их в тепле не должна превышать 116 Вт/м^ (100 ккал/(м2ч)). И.ме-ющиеся в сельских районах старые постройки обладают более высокой удельной потребностью в теплоте.

В таблице 19 приведены значения годовой потребности модельных хозяйств в тепловой энергии и биогазе для трех видов построек, различающихся по категориям теплоизоляции: I категория: соответствует теплоизоляции, при.меняе-мой в новых зданиях согласно закону об экономии энергии — удельная потребность в теплоте 116 Вт/м^ (100 ккал/(м2Х Хч));

II категория: обычная хорошая теплоизоляция — удельная потребность в теплоте 128 Вт/м^ (ПО ккал/(м2.ч));

Таолица 19. Годовая потребность модельных хозяйств в энергии и биогазе для отопления жилых домов (центральное водяное отопление с газовой топкой) с помощьк} обычного газового котла

III категория: теплоизоляция, применяемая в старых постройках — удельная потребность в теплоте 191 Вт/м^ (165 ккал/(м2.ч)).

Если использовать для отопления жилых домов газокомпрессорный тепловой насос вместо газового отопительного котла, то потребуется только около 42 % указанного количества газа (см. гл. 7).

Средняя потребность в биогазе может быть получена только путем процентного распределения годовой потребности в отоплении по отдельным месяцам [150]. В таблице 20 приведены эти значения для модельного хозяйства типа Б и категории теплоизоляции II.

Суточная потребность в энергии для приготовления пищи и кондитерских изделий при использовании кухонных плит, работающих на природном газе, исходя из ос-редненных, традиционных для ФРГ форм и обычаев (три раза в день — горячее блюдо, содержащее в среднем 12,5 МДж на чел. = 3000 ккал на 1 чел.), составляет 3,14 МДж на 1 чел. [106].

Соответствующие данные о потребности в биогазе для приготовления пищи отражены в таблице 21. Они со-

94 .

Таблица 20. Суточная потребность в биогазе для отопления жилых домов в зависимости от месяца года (тип хозяйства Б, категория теплоизоляции II)

ответствуют примерно расходу электрической энергии на эти цели [133]. Коэффициент полезного действия газа и электрического тока при приготовлении пищи примерно одинаков.

Таблица 21. Потребность в энергии и биогазе для приготовления пищи

Для работы домашних холодильников и морозильников на биогазе используются только холодильные установки абсорбционного типа, которые имеются в про-

95