где G —цена биогаза, марки ФРГ за 1 м^; К—годовые затраты, марки ФРГ; Л —стоимость установки, марки ФРГ; X — доля постоянных затрат, % от А (амортизационные расходы, уплата процентов, издержки на ремонт и техническое обслуживание, страховые взносы);

L — годовые расходы на оплату труда, марки ФРГ;

Л1—общий годовой выход газа, м^;

в — удельные затраты на средства производства (потребность в электроэнергии для привода насосов и т. п.), марки ФРГ на 1 м^;

и — годовая экономия минеральных удобрений, марки ФРГ;

Z—годовые дотации от государства, марки ФРГ; N — годовой выход полезно используемого газа, м^. Расчет можно вести на все предприятие в целом, но также исходя из соображений целесообразности, в удельных показателях на 1 усл. гол. ПН. В отношении отдельных элементов расчета отметим следующее:

X. Доля постоянных затрат принимается равной 10 %, в том числе: 5%—амортизационные отчисления (срок службы 20 лет), 3,5%—уплата процентов, 1,5% — издержки на ремонт, техническое обслуживание и страховые взносы; А. Стоимость установки принимают равной 1 ООО... 5 000 марок ФРГ на 1 усл. гол. ПН. В эту стоимость не входит стоимость резервуара для последующего хранения биошлама, а учитывается стоимость лишь навозоприемника с насосом, поскольку последний необходим и при обычном способе утилизации жидкого навоза; L. В основу расчета положена почасовая оплата труда— 12 марок ФРГ за 1 ч и трудоемкость контроля, обслуживания и т. д., равная 0,025 ч на 1 усл. гол. ПН в сутки, что соответствует 108 маркам ФРГ на 1 усл. гол. ПН в год. Эту цифру следует уточнять в зависимости от поголовья животных. В принципе необходимо добиваться того, чтобы установка работала практически без обслуживания. Мы пока не располагаем точными данными по изменению данного критерия в зависимости от вида и размеров установки;

I

200300

Объем реактора,

400

Рис. 35. Потребность в теплоте цилиндрического реактора в зависимости от его объема с учетом потерь теплоты при промывании [24] (по Розеггеру):

а — общая потребность в теплоте; б — теплота, идущая на подо:-рев; в—потерн теплоты.

M/N. Под общим годовым выходом газа понимают фактически полученное его количество. Однако часть газа обычно используют для поддержания оптимальной температуры брожения (в противном случае реактор следует обогревать за счет посторонних источников энергии), а остальная часть представляет собой полезно используемое его количество. Потребность в теплоте для обогрева реактора зависит от размеров последнего и теплоизоляции. Величину потребности в теплоте для реакторов ранее сооруженных установок определил Розеггер [93] (рис. 35). При соответствующей теплоизоляции и для малых реакторов эту величину можно уменьшить на 30% от общего выхода биогаза (теплоизоляция реактора — пятисантиметровый слой пенополиуретана — стоит сегодня около 40 марок ФРГ за 1 при общей площади 400 м^). Значения М и N получают, исходя из суточного выхода навоза 5 кг сухого органического вещества на 1 усл. гол. ПН и полезно используемого количества биогаза 0,2...0,6 на 1 кг сухого органического вещества. Для ориентировочного расчета и определения цены биогаза этих данных достаточно. В действительности же

выход газа, доля его, идущая на покрытие собственных иотребностей установки в теплоте, а также полезно используемое количество газа в расчете на 1 кг сухого органического вещества в течение года непостоянны, а зависят, например, от времени года;

в. Удельные затраты на собственные производственные нужды можно предварительно оценить лишь весьма приближенно; они в значительной степени зависят от технологии процесса, кроме того, отсутствуют какие-либо точные данные о них. В ранее применявшихся установках эти затраты составляли 0,2 кВт-ч на 1 м^ биогаза. Коммунальные установки для очистки сточных вод с несколько другой целевой направленностью расходуют 0,5 кВт-ч на 1 м^ газа. Однако эта цифра представляется очень высокой для современных сельских биогазовых установок. Соответствующие затраты для них оцениваются в 0,05...0,1 кВт-ч на 1 м^. При среднем тарифе 0,15 марки ФРГ за 1 кВт-ч стоимость 1 м^ биогаза увеличивается примерно на 1 пфенниг ФРГ (в = 0,01);

и. Сельскохозяйственные предприятия во всевозрастающем масштабе вынуждены нести расходы по охране окружающей среды, практически на устранение запахов. Если хозяйство, исходя из своего месторасположения, вынуждено прибегать к расходам на охрану окружающей среды, можно ориентироваться только на обычно принятые затраты на аналогичные мероприятия, например на сооружение герметичных навозохранилищ, предотвращающих распространение запахов во время хранения (9 марок ФРГ на 1 усл. гол. ПН в год), и на аэрацию навоза для этой же цели перед внесением его в почву (14...21 марка ФРГ на 1 усл. гол. ПН). В сумме эти затраты оцениваются примерно в 25 марок ФРГ на 1 усл. гол. ПН в год.

D. Точными данными о дополнительной прибыли, получаемой по сравнению с использованием обычного жидкого навоза, мы пока не располагаем. Гофман [41] приводит следующие цифры средних потерь при хранении: твердого навоза — 25% сухого вещества и 33% азота; обычного жидкого (бесподстилочного) навоза соответственно — О и 15%. Ес-

ли использование питательных веществ увеличивается на 15%, то получаем прибыль примерно 1,2 марки ФРГ на 1 м^ биошлама и 19 марок ФРГ на 1 усл. гол. ПН в год. Z. Здесь не следует учитывать субсидии на капитальное строительство. В каждом конкретном случае необходимо прибавлять непосредственно к стоимости установки (см. рис. 34) субсидии из расчета на 1 усл. гол. ПН. Цена биогаза определяется исходя из минимальной стоимости установки. Как.видно из рисунка 24, биогаз должен стоить не более 0,24 марки ФРГ за 1 м^ с учетом 35% стоимости за эксплуатацию цистерн, если им хотят заменить котельное топливо, которое можно приобрести сейчас по цене около 0,3 марки ФРГ за 1 л. На рисунке 34 показано, что это можно получить при самом оптимистичном расчете и только при очень высоком выходе полезно используемого газа и очень низкой стоимости установки. Стоимость установки свыше 1500 марок ФРГ на 1 усл. гол. ПН вряд ли может быть приемлемой без дотаций. Эти дотации можно назвать лишь ориентировочно, но они должны послужить исходным пунктом для будущих исследований. Следует обратить внимание на то, что это справедливо лишь для того случая, когда весь полученный биогаз (за вычетом необходимого расхода на нужды установки) будет действительно использован (рис. 31...33), иначе фактическая цена газа значительно возрастет.

Влияние изменения отдельных элементов расчета на цену биогаза представлено на рисунке 36, причем только для выхода газа 0,2 м^ на 1 кг сухого органического вещества. Изменяются, например:

—годовая доля постоянных затрат до 12 % (в результате уменьшения срока службы или увеличения доли затрат на техническое обслуживание);

—годовые затраты на оплату труда до 72 и 216 марок ФРГ на 1 усл. гол. ПН;

—удельные затраты на собственные производственные нужды до 0,02 марки ФРГ на 1 м^.

Из вышесказанного ясно, как сильно колеблется цена биогаза и как важно, с другой стороны, знание точных данных, характеризующих особенности рассматриваемой технологии.

^ 2/t

О ?<7i7(? WOO то ЧООО 5000 6000 Стоимость установки,маркиФРГна fу сл. гол

Рис. 36. Цена биогаза в зависимости от стоимости установки длл выхода полезно используемого биогаза га=0,2 на I кг сухого органического вещества при изменении отдельных элементов расчета.

Доля постогнных затрат, %

Годовые затраты на оплату труда, марок ФРГ на 1 усл. гол. ПН

Удельные затраты на средства производства, марок ФРГ на 1 м

10 (а) 10 (б) 10 (в) 12 (г) 12 (<5)

0,01 0,01 0,01 0,02 0,02

S — без учета воздействия на окружающую среду.

Итоги и перспективы

В первой части своей работы мы привели систематический обзор современного состояния научных знаний о технологии метанового брожения с обобщением наиболее существенных западногерманских и зарубежных литературных источников. Было указано такл<е на пробелы в наших знаниях по этому вопросу.

Во второй части подробно рассмотрены основные точки зрения, важные для оценки экономичности сельской биогазовой установки. Для этой цели были подобраны главным образом качественные и количественные данные о хранении биогаза, подготовке его к применению, а также о его использовании в сельскохозяйственном производстве. Путем составления баланса получения и расходования газа для трех модельных хозяйств с биогазовьши установками и теоретического расчета

экономичности последних была сделана попытка дать читателю четкое представление об основных трудностях практической эксплуатации установки наряду с обеспечением надежного выполнения ею своей технической функции. Речь идет о двух главных трудностях: весьма неустойчивом преимуществе в экономичности по сравнению с сегодняшней стоимостью других видов энергии и сложностью обеспечения устойчивого баланса между производством и потреблением биогаза.

С точки зрения современного состояния науки сооружение и эксплуатация биогазовых установок для всех имеющихся в ФРГ размеров хозяйств технически вполне выполнимы. Однако предварительно определить экономичность таких установок невозможно из-за того, что не хватает данных о минимальных затратах на сооружение установки и ее эксплуатацию. Эти данные должны быть получены при максимальном использовании техники в типичных для сельскохозяйственного производства условиях с учетом размеров хозяйств. Очевидные преимущества биогазового метода по сравнению с аэробным разложением сельскохозяйственных отходов, в особенности отходов животноводства, с точки зрения требований охраны окружающей среды все еще не поддаются количественной оценке, поскольку отсутствуют систематические исследования в этом направлении.

Выход газа и его энергетический потенциал могут колебаться в широких пределах, поскольку они очень сильно зависят от вида, состава и состояния имеющихся исходных материалов, а также от характера процесса брожения и управления им. Кроме того, биогазовая установка, которая должна иметь высокий энергетический КПД, требует создания постоянных и соответствующих используемому составу субстрата оптимальных условий производства в отношении количества загружаемого органического вещества, времени брожения, температуры процесса и перемешивания сбраживаемой массы. Чем выше требования, предъявляемые к КПД бногазовой. установки, тем больше затраты на ее техническое оснащение. Поэтому биогазовые установки могут быть экономичными в эксплуатации только при очень большой вместимости реактора.

При определении экономичности ориентируются на современную цену котельного топлива, поскольку главным образом этот вид топлива подлежит замене на био-