В условиях резкого роста цен на энергию фермеры активнее ищут новые источники топлива. Например, биогаз и другие виды биотоплива позволяют утилизировать навоз и сельскохозяйственные отходы, одновременно генерируя электричество, тепло и удобрения. При этом ферма становится более энергонезависимой: собственная установка снижает затраты на электроэнергию и газ, а лишний биогаз можно продавать. Кроме того, переработка отходов соответствует принципам ESG и снижает экологическую нагрузку (уменьшаются выбросы метана и других парниковых газов).
Сырьевые ресурсы и выход биогаза
Прежде всего, навоз крупного рогатого скота и прочих животных – основное сырьё для фермы. В частности, примерные выходы биогаза из навоза разных видов:
- Коровий навоз: 30–50 м³/т (≈60–100 кВт·ч/т);
- Свиной навоз: ~40–60 м³/т;
- Птичий помет: ~50–80 м³/т;
- Конский навоз: ~20–30 м³/т.
Кроме того, растительные остатки (солома, силос, очистки корнеплодов) также пригодны для производства биогаза. В частности, из 1 т пшеничной соломы можно получать порядка 150–200 м³ газа (метан ≈55%), а силосная кукуруза и энергетические культуры — около 250–300 м³/т сухого вещества. Таким образом, даже зерновое хозяйство без крупного скота способно получать энергию из полевых остатков.
Выход биогаза зависит от технологии ферментации и влажности сырья. Таким образом, ферментеры при оптимальной температуре (35–55 °C) и хорошем перемешивании обеспечивают выпуск газа с долей метана ≈50–60%. Соответственно, 1 м³ биогаза эквивалентен ≈6 кВт·ч электроэнергии, поэтому ферма с 100 головами КРС может ежегодно вырабатывать десятки тысяч кубометров газа и сотни тысяч кВт·ч энергии. При этом на выходе процесса остаётся осадок — биогумус. Более того, он отличается более высокой концентрацией питательных веществ: содержание азота и других макроэлементов примерно в 3–4 раза выше, чем у исходного навоза. Благодаря этому на 1 гектар достаточно внести около 1–5 т биогумуса вместо 60 т обычного навоза, при этом урожайность может возрасти в 2–4 раза.
Оборудование и процесс производства биогаза
Биогазовая установка представляет собой систему оборудования для анаэробного сбраживания органики. Ключевые элементы включают:
- Приёмный бункер с измельчителем: подготовка сырья (навоз, растительные остатки) — измельчение и смешивание с водой.
- Биореактор (ферментер): герметичная ёмкость с перемешиванием и подогревом до 35–55 °C, где происходит сбраживание биомассы и образование метана.
- Газгольдер: накопитель биогаза (резиновый или жёсткий резервуар), поддерживающий стабильное давление.
- Когенератор (газопоршневая установка): превращает метан в электричество и тепло. Обычно применяется газопоршневой генератор с КПД ~40–45%.
- Система подготовки газа: осушение и очистка (удаление сероводорода) для защиты оборудования.
- Автоматизированный контроль: датчики температуры, давления и система управления обеспечивают стабильный процесс без постоянного участия оператора.
Таким образом, установка перерабатывает поступающие органические отходы в биогаз. Газ сразу подаётся на генераторы, а оставшееся тепло используется для отопления ферм и горячего водоснабжения. В результате фермер получает два вида энергии (электричество и тепло) и органическое удобрение (биогумус) без дополнительных затрат.
Твердые биотоплива из отходов
Помимо газообразного топлива, отходы фермерства применяются для производства твердых биотоплив. Например, солому и опилки прессуют в пеллеты и брикеты. Такие гранулы имеют теплотворность порядка 3,5–4,0 кВт·ч/кг и могут использоваться в котлах вместо угля или дров. Прессование биомассы требует специального оборудования: сушилки (для снижения влажности до ≈15%) и грануляторы/прессформователи. Эти биотоплива горят экологично, не образуя токсичной золы. Кроме того, ферма может сочетать производство биогаза с выработкой пеллет для своих нужд или продажи.
Расчет окупаемости проекта
Окупаемость биогазовой установки складывается из нескольких компонентов дохода и экономии:
- Выработка электроэнергии: продажа или собственное потребление (для сельхозпотребителей действуют льготные тарифы ≈3,8–4,5 руб/кВт·ч).
- Тепловая энергия: экономия на отоплении за счёт использования тепла когенерации.
- Биогумус: замена минеральных удобрений. Ценность органического удобрения эквивалентна десяткам тонн навоза.
- Госсубсидии: государство компенсирует до 50% капитальных затрат, фермеры могут получить грант или льготный кредит.
- Снижение расходов на утилизацию: затраты на вывоз и хранение навоза резко сокращаются.
Благодаря этим факторам типичный срок окупаемости – несколько лет. Так, один расчёт показал: установка для фермы с 900 КРС (инвестиции ≈45 млн руб.) окупилась бы примерно за 5–7 лет при учёте выручки от электроэнергии и тепла, а с учётом стоимости получаемого удобрения срок сократился до ≈2,5 года. Без учета удобрений период удлиняется почти вдвое. В целом установка на сотни тонн сырья в сутки может вернуть инвестиции за 3–5 лет. В частности, более мелкие комплексы (несколько десятков голов скота) обычно окупаются за 5–8 лет за счёт экономии на энергии и удобрениях.
Примеры фермерских проектов
Практика подтверждает экономическую привлекательность биогаза. Например, расчёты показывают: свиноферма на 10 000 голов может получать порядка 70 млн руб. в год за счёт выработки энергии и удобрений из навоза. Аналогично, крупные молочные фермы (несколько сотен коров) уже используют биореакторы, существенно снижая затраты на электричество и газ и улучшая почву биогумусом. Кроме того, существуют мобильные установки для небольших хозяйств, перерабатывающие навоз прямо на месте.
Например, ферма с 300 коровами вырабатывала около 15–20 тыс. м³ газа в месяц (≈400 тыс. м³/год) и генерировала более 400 тыс. кВт·ч электроэнергии в год. При нынешних тарифах это даёт прибыль в несколько миллионов рублей ежегодно, что подтверждает рентабельность проекта. В целом биогазовые установки становятся всё более распространёнными в регионах с интенсивным животноводством (Поволжье, Сибирь, Урал, Северо-Запад). Там, где цены на энергию традиционно высоки, инвестиции в биогаз особенно оправданы.
Энергетическая независимость и устойчивость (ESG)
Биогаз вписывается в мировой тренд устойчивого развития. Во-первых, фермеры уменьшают выбросы парниковых газов: метан из навоза превращается в энергию, а не попадает в атмосферу. Во-вторых, снижается загрязнение окружающей среды: отходы аккуратно перерабатываются, а не остаются на свалках. В-третьих, хозяйство становится менее зависимым от внешних цен на энергоносители. Особенно это важно для дальневосточных и северных регионов, где доставка газа и угля дорога.
Кроме того, возвращая питательные вещества в почву, фермер способствует продовольственной безопасности. Биогумус повышает плодородие, увеличивая урожайность зерновых (в том числе пшеницы и кукурузы). Таким образом, сочетание традиционных сельхозтехнологий и современных биореакторов делает ферму энергонезависимой и экологически чистой.
В результате биогазовые установки на фермах не только сокращают расходы на электроэнергию и удобрения, но и делают производство более эффективным и стабильным. При текущей поддержке государства такие проекты в российских условиях являются крайне перспективными и выгодными.
https://stroyagropro.ru/article/biogaz-biotoplivo/
https://t.me/stroyagropro_ru