Биогаз – горючая смесь газов, получаемая при разложении органических веществ в результате анаэробного микробиологического процесса (метанового брожения).
Реакция брожения происходит в специальном резервуаре, на выходе из которого получают непосредственно биогаз, а также жидкие и твердые органические удобрения. Для повышения эффективности технологического процесса современные технологии предусматривают создание специальных условий для жизнедеятельности бактерий, подобранных согласно характеристикам проекта. Химический состав биогаза представляет собой следующую смесь (доля содержания, %): метан – 50-87, углекислый газ – 13-50, а также незначительные примеси водорода, сероводорода и аммиака. После проведения операции очистки получают энергоноситель, который по физическим характеристикам является почти полным аналогом природного газа.
Сырьем для выработки биогаза может служить широкий спектр органических отходов: твердые и жидкие отходы агропромышленного комплекса, сточные воды, твердые бытовые отходы, отходы лесопромышленного комплекса, однако наиболее эффективно использование отходов животноводческих и птицеводческих ферм, предприятий АПК и сточных вод.
Базовым преимуществом этого сектора возобновляемой энергетики является доступность сырья, которое поставляется предприятию, как правило, на безвозмездной основе, что, соответственно, исключает наличие топливных затрат в структуре операционных расходов. Кроме того, спецификой технологии является территориальная гибкость размещения производства: биогазовые установки могут быть установлены практически на любом земельном участке, не требуют создания дополнительной инфраструктуры (газопроводов, линий электропередачи и др.), а также позволяют предприятию сэкономить на таких статьях расходов, как платежи за подключение к сетям и выделение мощности (в странах, активно развивающих сектор ВИЭ, подобные сборы отсутствуют).
К другим важным достоинствам биогаза относятся его технологическая гибкость ввиду широкого спектра возможного применения (как для выработки тепловой и электрической энергии, так и в качестве моторного топлива), а также стабильность выработки (при должной организации процесса логистики), в отличие от других видов возобновляемых источников энергии, наличие которых носит стохастический характер.
Основными недостатками биогазовой энергетики являются значительные удельные капитальные затраты (в расчете на единицу мощности), невысокая рентабельность проектов, а также проблемы с организацией сбыта энергии посредством централизованных сетей.
В зависимости от габаритов оборудования и вида сырья стоимость 1 кВт установленной электрической мощности биогазовой станции может колебаться в широком диапазоне – примерно от 2 тыс. до 5 тыс. евро. Однако крупные промышленные установки (более 10 МВт), использующие высокоэффективные отходы (например, сахарный жом, отходы пищевой промышленности с высоким содержанием жиров и т. д.), позволяют снизить данный показатель до уровня менее чем 2 тыс. евро/кВт, а для малых биогазовых станций, работающих на низкорентабельных видах отходов (например, навоз, КРС), он оценивается в 6-7 тыс. евро/кВт. Тем не менее по этому показателю биогазовая индустрия не является чрезмерно затратной по сравнению с некоторыми другими технологиями: для атомных и солнечных электростанций стоимость 1 кВт оценивается примерно в 3-5 тыс. евро, крупных ветропарков и угольных станций – около 2 тыс. евро. В среднесрочной перспективе на современном российском рынке наиболее конкурентоспособными станут достаточно крупные биогазовые станции стоимостью, не превышающей 1,5 тыс. евро/кВт, поскольку к 2015 г., после реализации мер по достижению равнодоходности природного газа на внутреннем и внешнем рынках, позиции традиционного сектора электрогенерации будут иметь тенденцию к ослаблению. Таким образом, для производителей соответствующего оборудования основным целевым сегментом биогазового рынка РФ будет являться сектор когенерации, представленный мини-ТЭС.
Рентабельность биогазовых установок, согласно опыту европейских стран, напрямую зависит от стабильности поставок бесплатного сырья. Что касается возможности централизованного сбыта энергии и, соответственно, получения преференций, то, при отсутствии необходимых подключений, применение биогазовых станций ограничивается лишь хозяйствующими субъектами, имеющими непрерывный производственный цикл и постоянный уровень потребления энергии, заведомо превышающий возможности биогазовой станции. С точки зрения гарантий непрерывного сбыта произведенной энергии наибольшими перспективами обладают проекты, реализованные на крупных очистных сооружениях и предприятиях пищевой промышленности. Если проект не отвечает этим требованиям, возможно применение кластерного подхода, то есть формирования единого центра утилизации сырья, поставляемого несколькими локальными предприятиями. В то же время сбыт, например, электроэнергии, наоборот, целесообразно диверсифицировать. Современные технологии компримирования и транспортировки биогаза позволяют при невысоких капитальных затратах (менее 10% суммарной стоимости проекта) создать сеть из нескольких когенерационных мини-ТЭС, работающих на биогазе и расположенных вблизи потребителя энергии.