ОПРЕДЕЛЕНИЕ РЕСУРСОВ ЭНЕРГИИ БИОГАЗА

Жамалов А.Ж, Тайырова У.

Казахский Государственный Женский Педагогический Университет

Республика Казахстан, Алматы

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РЕСУРСОВ ЭНЕРГИИ БИОГАЗА

Исходными теоретическим и практическим базисом определения энергии биогаза является количество и нормы накопления навоза домашних животных, птичий помёт, твёрдые бытовые отходы (ТБО), сельскохозяйственные отходы и осадки (шлам) сточных вод.

Физические и химические свойства биогаза зависят от содержания компонентов и от их характеристик. Основными компонентами биогаза является метан, содержание которого может составить от 50 до 80 процентов и диоксида углерода, содержание которого может достигать от 20 до 50 процентов. Теплота сгорания биогаза практически пропорциональна содержанию в нём метана и составляет от 18 до 24 МДж/м³.

Теоретические ресурсы биогаза определяется по формуле:

МДж

Где, П- поголовье скота, тыс.гол/год, - удельный годовой выход биогаза навоза МДж/тыс.гол.год, коэффициент учитывающий потери навоза при выгуле животных на пастбище.

Следует, однако, отметить, что в пригородах и больших поселках городского типа, которых насчитываются в Казахстане 246, с населением 8348тыс.человек, имеется большое количество твердых бытовых отходов (ТБО) и осадков (шламов) сточных вод.

Таблица 1

Результаты расчета выхода биогаза из ТБО и шлама сточных вод Республика Казахстан (МДж)

№ п/п	Области	Количество городов	ТБО т/год	Шлам т/год	Е_Б,Г		Всего
№ п/п	Области	Количество городов	ТБО т/год	Шлам т/год	ТБО	Шлам	Всего
1	Республика Казахстан	86	298663,0	1202409,0	7312043,0	21689515,0	29051568,0
2	Акмолинская	11	30463,6	122645,7	750285,9	2159188,5	2809474,4
3	Актюбинская	8	13738,5	55310,8	338654,1	973751,7	1312405,8
4	Алматинская	11	44799,5	180361,3	1104306,7	3175277,2	4279583,9
5	Атырауская	2	9557,2	38477,1	235585,4	677392,5	912977,9
6	Восточна Казахстанская	10	22399,7	90180,7	552153,4	1587638,6	2139792,4
7	Жамбылская	4	21802,4	87775,9	537429,3	1545301,5	2082730,8
8	Заподно Казахстанская	2	13141,2	52905,19	323929,3	93414,6	1255344,5
9	Карагандинская	11	29866,3	66132,5	736204,3	2168951,5	2905155,8
10	Костанайская	5	19413,1	78156,8	478532,9	1375953,4	185486,3
11	Кызылординская	3	8362,5	33667,5	206137,3	592718,4	798855,7
12	Мангистауская	3	2389,3	9619,3	58896,4	169348,1	228244,5
13	Павлодарская	3	13439,8	54108,4	331222,0	952583,2	690875,2
14	Северно Казахстанская	5	18815,7	75751,18	463808,8	1333616,4	1797425,2
15	Южно Казахстанская	8	47487,4	191183,0	1170565,1	1365793,8	4536360,9

Как видно из таблица 1 общее количество биогаза, получаемого из ТБО и шлама сточных вод Республики Казахстан 29051,6 тыс. ГДж/год, причем большая часть выхода биогаза(74,6%) приходится на шлам сточных вод.

Таблица 2

Годовой энергетический эквивалент всего биогазого потенциала областей Казахстана, тыс.ГДж

№ п/т	Области	Е_Б.Г
1	Республика Казахстан	79362
2	Акмолинская	7690
3	Актюбинская	4912
4	Алматинская	10409
5	Атырауская	2144
6	Восточна Казахстанская	8153
7	Жамбылская	6765
8	Заподно Казахстанская	5207
9	Карагандинская	6994
10	Костанайская	6123
11	Кызылординская	2038
12	Мангистауская	556
13	Павлодарская	3355
14	Северно Казахстанская	5138
15	Южно Казахстанская	9878

Рис.1 Годовой энергетический эквивалиент биогазого потенциала Южных областей Казахстана

Сравнительная оценка гелиоветробиогазовых ресурсов Казахстана

Сравнительная оценка возможных, технически реализуемых гелиоветробиогазовых ресурсов Республики Казахстан по областям приведена в таблице 2. Как видно из таблицы7, основная часть ресурсов приходится на долю солнечной энергии (82038%), на долю ветровой энергии приходится (17,09%), а на долю биогаза приходится лишь 0,53%.

Такое соотношение между ресурсами рассматриваемых видов ВИЭ отражает тот факт, что ветровая энергия и биогаз, получаемый из органических отходов, являются по существу вторичными, производными от солнечной энергии, которая участвует и в образовании конвективных потоков атмосферы, вызывающих ветер, а также в реакциях биосинтеза, результатом которой являются органические вещества растительного и животного происхождения, и в конечном итоге, их отходы в виде навоза.[7].

Необходимо отметить, что в отличие от солнечной и ветровой энергии, ресурсы которой достаточно равномерно распределены в пределах всей площади Республики, ресурсы биогаза сосредоточены в определенных местах на достаточно ограниченных площадях. Следует также отметить, что технологии преобразования различных видов ВИЭ в наиболее широко используемые потребителями тепловую и электрическую энергию, как правило, предполагают достаточно эффективное и экономичное получение лишь одного из этих видов энергии. Так, например, солнечная энергия уже в настоящее время легко преобразовывается в тепловую энергию в различного вида солнечных системах горячего водоснабжения и отопления. В то же время, преобразования солнечной энергии в электрическую энергию в настоящее время еще недостаточно экономично не только по сравнению с ТЭР, но и с другими ВИЭ.

Поэтому, каждый из рассматриваемых ВИЭ имеет преимущественные области использования, в зависимости от специфики его распространения, существующих технологий и оборудования для преобразования и особенностей потребления тепловой и электрической энергии.

Таблица 3

Сравнительная оценка возможных технически реализуемых гелиоветробиогазовых ресурсов по областям Республики Казахстан, млн ГДж/год

Технические реализуемые ресурсы	Вид энергоресурса
Технические реализуемые ресурсы	Солнечная	Ветровая	Биогаз	Итого
Республика Казахстан	12543,6	2603	79,4	15226,0
Акмолинская	645,2	191	7,7	843,9
Актюбинская	1408,3	144	4,9	1557,2
Алматинская	1060,5	25	10,4	1095,9
Атырауская	670,4	176	2,1	848,5
Восточна Казахстанская	1281,3	62	8,1	1351,4
Жамбылская	722,6	43	6,8	772,4
Заподно Казахстанская	650,4	86	5,2	741,6
Карагандинская	1951,6	522	6,9	2480,5
Костанайская	810,4	310	6,1	1126,5
Кызылординская	1092,3	72	2,0	1166,3
Мангистауская	825,1	385	0,5	1210,6
Павлодарская	373,3	169	3,4	545,7
Северно Казахстанская	402,3	238	5,1	645,4
Южно Казахстанская	603,2	33	9,8	646,0

Рис.2. Годовые гелиоветробиогазывые энергетические ресурсы по областям Республики Казахстан

Вывод

Обобщены аналитические зависимости определения теоретического и технического потенциала энергии биогаза региона. При этом:

а) предложены формулы определения теоретического потенциала биогаза, полученного из навоза (помёта) различных животных и птиц, твёрдых отходов и шлама сточных вод.

б) технический потенциал навоза (помёта) равен сумме годового выхода биогаза с учётом потери навоза при выгуле животных, а ТБО и осадков сточных вод с учётом годового выхода биогаза и содержание метана в биогазе.

Литература

1.Шишкин Н.Д. Системы автономного тепло и электроснабжения фермерских хозяйств с использованием нетрадиционных возобновляемых источников энергии. Известия АПЕ №1 81-84 с.

2. Денисенко Г.И. Возобновляемые источники энергии. Киев. 1986-148 с.

3. Даффи Дж., Бекман У. Тепловые процессы с использованием солнечной энергии.М.Мир 1977.-420с.

4. Сейткурбанов и др. Проблемы использования энергии солнца, ветра и биомассы 1991.№2. 36-44 с.

5. Панцхава Е.С. Биогазовые технологии и решение проблем биомассы «Парникового эффекта России». Теплоэнергетика. 1999.№2. 30-39 с.