Жизнь после начала энергоголода (часть 2)

После предыдущего поста прозвучали аргументированные вопросы - "и сколько такое "новое" сельское хозяйство принесет добавочной энергии"?

Я попробую на примере, используя справочную литературу и опыт реализованных проектов ответить на этот вопрос.

В качестве наглядности повторю картинку из предыдущего поста, что бы было проще ориентироваться.

Начну с ЛПК.

Примем типовой проект ЛПК с объемом переработки древесины 150 000 кубометров в год.(Heinola SL 100, Финляндия).

Линия круглопильная, как следствие количеств отходов будет порядка 50%. На ленточнопильных меньше, но они дороже в эксплуатации.
Линия произвдительностью 150 000 - 300 000 кубометров в год.

Примем производительность по минимуму - 150 000 кубов в год. Отходы будут составлять 75 000 кубов в год, в виде опилок, щепы, коры и прочей фигни.

Потребление электроэнергии такой линии учитывая автоматизированную сортировку, подачу на пиление, окоривание, транспортеры отходов, потребности самой линии, комбинированная сортировка пиломатериала и сушильные камеры составит 3-3,2 мВт.(источник - непосредственно Heinola, не сочтите за скрытую рекламу)

ТЭЦ на биомассе потребляет отходы ежедневно. По этому в день получается 75 000/365 дней 205 кубов отходов.8,6 куба в час. 

Переведем в тонны. Кубометр сосны весит (взял среднее) 540 кг. Т.е. в час имеем 4,6 тонны отходов древесины с пиления.

Предположим что нам для нормального функционирования необходима ТЭЦ на 5 мВт. Для примера возьмем действующую ТЭЦ на биомассе Ульм (Дуйсбург, Германия). Потребность в топливе (мин/ ном./ макс)  5,8/7,5/12,8 тонн в час. У нас 4,6 тонны. Не хватает даже для минимальной. (Меньше ТЭЦ рассматривать не будем, потом объясню почему). 

Недостаток можно восполнить перерабатывая на месте отходы от валки леса. Это составляет порядка 50% (вершина, ветки, пни и корни) источник "Комплексное использование древесины" Никишов В.Д.

Т.е. имеем дополнительно 150 000 кубов на лесосеке в виде всякого мусора и пней. Которые перерабатываются на месте. Допустим 20% у нас уйдет в отходы от отходов, останется 120 000 кубов.

120 000 кубов/365 дней /24 часа = 13,7 куба в час дополнительно, т.е. 7,7 тонны в час. Итого 4,6 тонны с лесопилки + 7,7 тонны с участка = 12,3 тонны в час.Чего уже достаточно для работы ТЭЦ в режиме максимальной мощности. Естественно круглые сутки в таком режиме она работать не будет, так что еще остается некий остаток.

Можно сделать вывод, что ТЭЦ может обеспечить электроэнергией себя и остается 1,8 мВт на другие цели.

Тепловую. энергию считать не будет, т.к. ее вырабатывается в избытке (по ссылке ТЭЦ Ульм2 есть параметры), по этому вопросы отопления теплицы, УЗВ и вопросы охлаждения (чиллер) не стоят в принципе, как бы еще не потребовалась утилизация тепла. Но у нас есть овощехранилища, где надо поддерживать температурный режим, сушилки для продуктов переработки и силосная башне, которая так же требует подогрева. Имею подозрения что при должном системном подходе всю тепловую энергию возможно будет применить без бесхозной утилизации. (я извиняюсь, но тепловую энергию просчитывать не буду) Кстати биореактор тоже надо подогревать что бы процесс не тормозился.

Для справки - Если увеличить вырубку еще на 7 тонн (20 тонн в час) то можно выйти на ТЭЦ с уровнем выработки электроэнергии 20 мВт (источник). Что вполне возможно, т.к. за санитарные вырубки берутся с большой неохотой подрядчики и перестоявшего/больного леса очень много. (сожалею что потерял аэрофотосъемку лесозаготовительных участков в Финляндии, на ней очень наглядно показан уровень отношения и переработки леса по огромнейшему количество дорог).

В итоге имеем - 1,8 мВт избыточной энергии.

УЗВ с объемом производства 100 тонн рыбы в год потребляет порядка 350 кВт (чисто насосы, фильтры и автоматика). Источник - компания, которая занимается проектированием и строительством УЗВ. остается 1,45 мВт. Предположим 450 кВт можно пустить на ЖКХ. Если примем среднее потребление дома в 10кВт, то в состоянии обеспечить 45 домов.

Оставшийся 1 мВт пустим на теплицу. К сожалению познания в тепличном хозяйстве у меня не глубокие, но принято считать (от бедра) 1 мВт на 1 гектар площади. Где основные затраты электроэнергии идут на лампы досветки. Учитывая последние подтвержденные данные, возможно сократить потребление в 2 раза либо с той же мощностью увеличить в два раза площадь теплицы. Источник.

 Т.е. теплицу все таки можно обеспечить теплом и электроэнергией, вопрос ее площади оставим проектантам. 

В качестве приятного дополнения - Выделяемый СО2 от сжигания древесины тоже можно пустить в дело - "подкормка растений", что увеличивает рост на 30-40% растений. В общем с размерами теплицы можно "поиграть".

Биогаз.

К сожалению реального опыта в стране мало. Самый большой проект в хозяйстве "Лучки" Белгородской области. 

Данные возьмем с нее. 

Установленная мощность 2,4 МВт
Выработка электроэнергии 19,6 млн кВтч 
Выработка тепловой энергии 18,2 тыс. Гкал 
Получение органических биоудобений 66,8 тыс. м³ 
Переработка 73,4 тысячи тонны сырья  
(в том числе 31 тыс. тонн свиноводческих стоков и 14,6 тыс. тонн отходов мясопереработки)

Данных о количестве выхода биогаза я не нашел, по этому воспользуюсь справочной литературой.

В частности 31 тыс тонн свиноводческих стоков даст - 31 000 тонн * 20 м3/т (жидкий навоз) = 620 000 кубометров биогаза. с содержанием метана 60%. Дополнительно 14 600 тонн отходов мясопереработки *100 м3/т (ориентировочно) = 1 460 00 кубометров биогаза.

В источнике "Лучки" указано что перерабатывается больше каких то отходов, возможно подстилка/силос. Выяснить это нет возможности.

Имеем из того что удалось вычислить - 2 080 000 кубометров биогаза в год.

Для ориентировочной оценки можно принять данные опыта эксплуатации 30 автобусов в Краснодаре - 1 234 047 м3 газа в год при общем пробеге 1 848 232 км. Выглядит оптимистично, но делать какие то выводы воздержусь, т.к. лесозаготовительная техника видит асфальт только в радужных снах, какое плечо так же неизвестно и количество техники тоже пока не прикидывал. Извиняюсь, но это отнимает много времени. В любом случае это только расчетные данные, суровая реальность может оказаться совсем не радужной и получить объективные данные можно только опытным путем. Так же как и по количеству заготовки леса, т.к. данные взяты справочные, а в реальности влажность леса варьируется от времени года, как следствие и ее вес.

З.Ы. Небольшое дополнение - Если количество биогаза будет превышать потребность автохозяйства то его можно так же сжигать, получая электроэнергию и тепловую энергию. Для тех кто ратует за то что биогаз содержит примеси СО2 - его можно чистить, например в холодной воде СО2 растворяется, а метан нет. Учитывая что у нас переизбыток тепловой энергии, то чиллером можно охлаждать воду и прогонять через нее биогаз. Хотя есть и более продуктивные методы. Я выдал тот вариант который уже "есть под рукой".

Что бы не устраивать чат и не плодить темы, буду в эту дополнять какие то расчеты.

В коментах прозвучал вопрос - А сколько будет стоить кВт*ч?
Конкретно ответить не могу, но нашел Расчет сравнительной эффективности котлов на различном виде топлива "Ковровские котлы".

У меня лично нет подозрений в фальсификации. Из расчета видно что отходы (щепа/дрова/по опилкам нет, но где то рядом) в 2-3 раза дешевле традиционных ТЭЦ (газ/уголь/мазут)