Чому генераторні установки на біогазі корисні для сільського господарства?

Виробництво електроенергії на фермі за допомогою комплектів генераторів біогазу

Перетворення гною та рослинних залишків на надійну електроенергію власного виробництва

Генератори біогазу використовують різноманітні сільськогосподарські відходи — від тваринного гною до залишків урожаю — і перетворюють їх на електричну енергію безпосередньо на місці. Це означає, що фермери більше не змушені надто полагатися на центральну електромережу, що особливо корисно для забезпечення постійним живленням обладнання, яке потребує його безперервно, наприклад, доїльних апаратів та холодильних установок. Коли ферми самостійно переробляють свої відходи замість вивезення їх стороннім підприємствам, вони економлять кошти на транспортуванні й скорочують викиди метану приблизно на 90 % порівняно з тим, що відбувається, коли відходи просто зберігаються в відкритих ямах. Двигуни, що використовуються в таких системах, здатні вловлювати від трьох чвертей до чотирьох п’ятих енергії, міститься в біогазі, а більшість установок виробляють електроенергію з ефективністю, що становить приблизно половину від показників традиційних електростанцій, що робить їх загалом досить ефективними.

Ефективність комбінованих теплоелектростанцій (КТЕС) та їх експлуатаційна стійкість

Системи когенерації (КЕС) значно підвищують ефективність, оскільки вони використовують усе надлишкове тепло — близько 30–50 % виробленої енергії — для таких цілей, як обігрів приміщень, регулювання клімату в теплицях або підтримка оптимальної температури в біогазових реакторах. Згідно з нещодавніми даними Міністерства енергетики США, наведеними в їхньому звіті за 2023 рік, КЕС можуть досягати ефективності приблизно 85 %. Це досить вражаючий показник порівняно з традиційними методами. Коли електромережі виходять із ладу під час штормів або інших аварійних ситуацій, системи когенерації продовжують працювати без перерви, саме тому багато ферм так сильно покладаються на них. Сучасні біогазові генератори, доступні сьогодні, мають модульні компоненти, що спрощують ремонт, а фермери повідомляють про час безвідмовної роботи понад 95 % за умови належного обслуговування. Крім того, оскільки двигуни зазнають меншого навантаження завдяки відновленому теплу, більшість операторів відзначають збільшення терміну служби двигунів на 15–20 років порівняно зі стандартним обладнанням.

Економічні переваги встановлення генераторної установки біогазу

Зниження витрат на енергію та заміна дизельного палива

Фермери можуть зекономити кошти на енергопостачання, перетворюючи відходи ферми на придатну для використання електроенергію за допомогою генераторів біогазу. Це означає меншу залежність від зовнішніх джерел електроенергії й усунення потреби у дорогих резервних дизельних системах. Наприклад, на молочній фермі Fair Oaks Dairy переробляють гной із приблизно 9 000 корів. За даними компанії Greengas Inc., така система щорічно замінює близько 1,5 мільйона галонів дизельного палива. А коли ці системи встановлюють як блоки сумісного виробництва тепла й електроенергії (КТПЕ), ферми, як правило, спостерігають загальне зниження витрат на енергію на 30–50 відсотків. Зниження витрат означає швидше повернення інвестицій та покращення кінцевого фінансового результату сільськогосподарських підприємств, які прагнуть стати екологічно чистими, не втрачаючи при цьому рентабельності.

Отримання доходу від відходів та скорочення витрат на добрива за рахунок біогумусу

Біогазові системи забезпечують не лише економію коштів на рахунках за енергію. Вони також створюють додаткові джерела доходу. Коли виникає надлишкова електроенергія, виробники можуть отримувати за неї виплати в рамках різних програм зеленої енергетики. У деяких штатах фермерам навіть дозволяється продавати цю електроенергію безпосередньо енергопостачальним компаніям за спеціальними договорами. Інший продукт, що утворюється в результаті роботи таких систем, — це так званий дигестат. Уявіть його як природне добриво, багате поживними речовинами. Більшість фермерів відзначають значне зменшення потреби в купівельних добривах після запровадження цього процесу — іноді до 90 %! Цей матеріал є ефективнішим, оскільки рослини легше засвоюють азот, а ризик шкідливої витоку речовин у водойми значно зменшується. Практичні дані свідчать, що ферми, які переходять на таку систему, зазвичай скорочують свої щорічні витрати на 20–40 %. Проте це не лише про економію грошей. Справа в тому, як краще поєднуються між собою різні аспекти господарювання: задоволення енергетичних потреб та управління гноєм і іншими відходами фермерського виробництва.

Екологічні переваги генераторних установ на біогазі в сільськогосподарських операціях

Захоплення метану, зниження парникових газів та кліматично орієнтоване землеробство

Генераторні установки на біогазі запобігають вивільненню метану в атмосферу з лагун для тваринних відходів та інших матеріалів, що розкладаються. Метан у дійсності приблизно в 28 разів шкідливіший для клімату, ніж вуглекислий газ. Коли ферми захоплюють цей біогаз і спалюють його, вони перетворюють те, що було б серйозною екологічною проблемою, на придатну для використання енергію. Цей процес може скоротити викиди парникових газів приблизно на 60 % для ферм, що беруть у ньому участь. На кожну тону тваринних відходів, яка проходить через систему, щорічно уникнуто викидів, еквівалентних приблизно 2,5 тонни CO₂. Такі скорочення допомагають відповідати різним стандартам кліматично орієнтованого землеробства та полегшують виконання регуляторних вимог, зокрема тих, що встановлені в програмі AgSTAR Агентства з охорони навколишнього середовища США (EPA).

Контроль запахів, зниження патогенів та відведення органічних відходів

Анаеробне зброджування природним чином зменшує неприємні запахи, оскільки розкладає запашні жирні кислоти та сполуки сірки. Випробування показують, що це може знизити рівень неприємних запахів приблизно на 80 відсотків порівняно з простим зберіганням відходів у відкритих резервуарах. Коли ми підтримуємо високу температуру протягом тривалого часу — приблизно від 50 до 60 °C — більшість шкідливих бактерій також гине. Понад 90 відсотків небезпечних мікроорганізмів, таких як E. coli та Salmonella, зникають, а разом із ними — стійкі яйця паразитів. Крім того, замість того щоб відправляти всі ці органічні матеріали на полигони або допускати їх потрапляння в водні системи й забруднення останніх, анаеробне зброджування перетворює поживні речовини на форму, яку рослини дійсно можуть засвоїти. Це допомагає запобігти вимиванню нітратів у наші водні джерела й загалом зберігає здоров’я локальних водозборів.

Дигестат: стійкий побічний продукт, що покращує родючість ґрунту

Те, що виходить із біогазових генераторів, — це не просто відходи, а справжнє цінне органічне добриво, яке перетворює те, що в іншому разі було б викинуто, на корисний для ґрунту матеріал. Рідкий залишок цього процесу містить від 60 до 80 відсотків азоту, який рослини можуть безпосередньо засвоювати, а також помітні кількості фосфору й калію. Фермери, які переходять на використання цього продукту замість звичайних мінеральних добрив, часто спостерігають покращення росту культур на 10–30 відсотків. Крім того, ґрунт поступово стає кращим: він краще утримує воду й має поліпшену загальну структуру. Одна з головних переваг полягає в тому, що процес анаеробного збродження знищує всі шкідливі бактерії та неприємні запахи, притаманні сирому гною, тож отриманий продукт набагато безпечніший для внесення на поля й не викликає занепокоєння щодо забруднення. Більшість фермерів виявляють, що можуть застосовувати цей дигестат за допомогою наявного обладнання, що дозволяє їм економити кошти, які інакше йшли б на дорогі комерційні добрива. Після кількох сезонів регулярного використання дигестату вміст гумусу в ґрунті зростає, а його стійкість до посухи покращується приблизно на 70 відсотків порівняно з традиційними методами. Це робить дигестат важливою складовою сучасних аграрних практик, що працюють у злагоді з природою, а не проти неї.