Биоэнергетические кластеры способны обеспечить города энергией, решить проблемы с отходами и способствовать устойчивому развитию громад.
В урбанистической инфраструктуре содержится ряд важных компонентов, без надежного функционирования которых невозможны ни развитие, ни даже существование современного города.
Одним из таких ключевых компонентов является система водоотвода и очистки стоков. Это мощный технический и технологический комплекс, являющийся весомым центром затрат для цивилизованного города.
Однако этот центр расходов может превратиться в центр доходов. И инструмент такого преобразования – развитие биоэнергетических кластеров.
Станции очистки городских сточных вод в основном оснащены мощной системой аэротенков. Благодаря такой технологии вода очищается в полном объеме, однако образуются и неперерабатывающие отходы – сырой осадок и избыточный активный ил, который после фильтрации направляется на иловые площадки, имеющие ряд значительных недостатков.
Во-первых, его размещение требует больших площадей. Во-вторых, влага, содержащаяся в осадке сточных вод, проходя через грунт, загрязняет его, а затем попадает в грунтовые и поверхностные воды. К тому же в результате разложения избыточного ила загрязняется и воздушный бассейн.
При современном развитии технологий едва ли не наиболее перспективным методом переработки осадка сточных вод является анаэробное сбраживание с получением биогаза как локального источника энергии.
Возможность использования осадка сточных вод для производства биогаза имеет ряд преимуществ и позволяет решить немало актуальных вопросов.
Проблема накопления иловых осадков носит глобальный характер – их площадь на территории Украины составляет более 1,5 тыс. га (15 кв. км, что эквивалентно площади небольшого города или поселка), а объем накопленного осадка по состоянию на сегодняшний день превышает 150 млн. т, к которым ежегодно добавляется еще 5 млн. т новых осадков.
Проект Плана восстановления Украины предусматривает строительство комплексов получения биогаза из осадка сточных вод. Благодаря обезвоживанию ила удастся одновременно уменьшить его объемы в 5 раз и подготовить к дальнейшей термоутилизации, выработке биогаза и электроэнергии.
Следовательно, реализация инициативы позволит решить проблемы экологического характера и будет способствовать внедрению энергоэффективных решений.
Следует добавить, что в июне 2022 г. вступил в силу Закон Украины “Об управлении отходами”, который должен создать предпосылки для решения проблемы с отходами (в том числе вопрос обремененных иловых хранилищ) и подкрепит наше стремление вступить в ЕС конкретными действиями.
Европейское сообщество видит в производстве биометана и биогаза важную составляющую формирования будущего энергетического микса. Совокупное производство биогаза и биометана в ЕС в 2021 г. составило 18,4 млрд. куб. м, что составило 4,5% потребления газа в Европе, по данным Европейской биогазовой ассоциации.
Период с 2014 г. по 2021 г. сопровождался стабильным ростом количества биогазовых установок в Европе и ознаменовался переходом от использования энергетических культур к сельскохозяйственным отходам, твердым бытовым органическим отходам и, в частности, осадку сточных вод.
По состоянию на 2017 год в Европе производилось около 8% общей потребности в энергии именно из сточных вод. Согласно данным Европейской биогазовой ассоциации, в 2021 году этот показатель вырос почти вдвое по сравнению с предварительными данными – 13% потребности в сырье было покрыто именно благодаря производству биогаза (7%) и биометана (8%) из осадка сточных вод. Такие цифры свидетельствуют об успешности и перспективности развития этого направления.
Например, на практике воплощают проект по производству биогаза и тепловой энергии из осадка очистных сооружений во Франции: компания по управлению отходами и водными ресурсами Suez Groupe SAS построила завод по производству биометана на станции очистки сточных вод.
В настоящее время он поставляет в коммунальную газовую сеть 2,3 млн. м3 биометана в год и обеспечивает теплом 2500 домов Марселя.
Видя перспективность развития этого направления, замечу, что тенденция к производству биометана будет только усиливаться – он является универсальным энергоносителем, пригодным для ряда секторов, включая транспорт, промышленность, энергетику, отопление.
Это возможность частично заместить импорт газа, а также способствовать развитию местной экономики, создавая дополнительные рабочие места.
По данным НКРЭКУ, по состоянию на 01.10.2022 в Украине установлено 64 установки, которыми производится энергия из биогаза и работающих по “зеленому” тарифу. Общая электрическая мощность установок – 130 МВт, что более чем в 7 раз больше, чем в конце 2015 года (18 МВт).
В настоящее время 9 установок производят биогаз в результате анаэробной очистки промышленных сточных вод, а на одной биогаз получают из осадка хозяйственно-бытовых сточных вод.
Стоит обратить внимание на опыт Львова, в городе планируется реализовать инновационный проект в сфере водоснабжения и водоотведения “Производство биогаза из осадка коммунальных сточных вод”.
При реализации хотят применить мезофильный процесс осаждения с высокотемпературным гидролизом – инновационную технологию, способную увеличить количество биогаза на 20%, уменьшить на 30% количество ила и вдвое сократить необходимость строительства сооружений под метантенки.
Для этого благодаря финансированию ЕБРР, НЕФКО, E5P построят биогазовую ТЭЦ. Предварительно стоимость реализации проекта составит 31,5 млн. грн. Сейчас это самый большой контракт в истории “Львовводоканала”.
Инициаторы проекта строят оптимистичные прогнозы: экономия энергоресурсов составит 35 000 МВт-ч/год, а сокращение выбросов СО2 составит 17 850 т/год.
Но возможности развития производства биогаза и биометана на базе комплексов по очистке сточных вод выходят за пределы использования исключительно осадка как ресурса для такой генерации.
Обеспечив сбор и добавление других типов органических, часто высококалорийных отходов, которые создаются в городах, например, заведениями питания, а также сбор органических отходов аграрных предприятий, логистически связанных с городом, можно вывести биометановое производство на уровень регионального кластера, что способен не только обеспечить собственные технологические потребности водоотвода, но и стать основой местной энергетики города.
Текущая конъюнктура цен на природный газ и поддержка целей декарбонизации стран европейского сообщества обуславливает привлекательность развития проектов по производству возобновляемых газов, в частности, биометана.
Получение биогаза из осадка сточных вод позволит модернизировать действующие технологии и решить вопросы утилизации коммунальных отходов.
Учитывая неиспользованный потенциал использования этого ресурса в энергетических целях, власти, ученые и бизнес могут объединить свои усилия, чтобы создать предпосылки для исследования и развития этого направления.
Совместная активизация усилий – уникальная возможность создать энергоэффективную инициативу, которая будет способствовать развитию урбанистической инфраструктуры: обеспечивать потребности теплоснабжения, в то же время будет способствовать улучшению экологической ситуации и модернизации работы ЖКХ. (Валерий Безус, председатель Государственного агентства по энергоэффективности и энергосбережению Украины (Госэнергоэффективность), Экономическая правда/Энергетика Украины и мира)
