Обеспечение биогазовым топливом транспортных установок с двигателями внутреннего сгорания в труднодоступных населенных пунктов Республики Саха (Якутия)

Provision of biogas fuel transport facilities with internal combustion engines in hard-to-reach settlements of the Republic of Sakha (Yakutia)

УДК 621.43

В настоящее время на территории Якутии имеется 297 труднодоступных населенных пунктов, где проживают 323 500 человек. Всем известно, что в некоторых из этих населенных пунктов отсутствуют автозаправочные станции (АЗС). Это говорит о том, что автовладельцы затрачивают дополнительное расходы для того чтобы добраться до АЗС.

И сейчас во время удорожания нефтепродуктов, для среднестатистического автовладельца наиболее экономически приемлемым является использования газа в качестве топлива для автомобиля. Также следует учесть, что двигатели внутреннего сгорания (ДВС) своими выбросами загрязняет окружающую среду, но при этом, если двигатель работает на газу, выбросов вдвое, а то и втрое меньше. Путем решения данных проблем, послужило бы использование биогазовой технологии утилизации сельскохозяйственных отходов. По своему химическому составу, биогаз напоминает природный газ и может быть применен в автотракторных двигателях внутреннего сгорания [5]. По данным Шведских и Швейцарских ученых, биогаз может использоваться в ДВС, так как по экологическим характеристикам биогаз на 75% чище дизельного топлива и на 50% чище бензина. Токсичность биогаза для человека на 60% ниже традиционного топлива. Продукты его сгорания практически не содержат канцерогенных веществ. Влияние отработавших газов двигателей, работающих на биогазе, на разрушение озонового слоя на 60…80% ниже, чем у нефтяных видов топлива [6].

Внедрение данной технологии позволит решить проблему: во-первых, загрязнения окружающей среды отходами животноводства; во-вторых, загрязнения окружающей среды выбросами автотранспорта при использовании в качестве топлива бензина или дизеля.

В данной работе рассмотрена возможность применения биогазовой технологии по переработке навоза крупного рогатого скота в труднодоступных населенных пунктов Республики Саха (Якутия) и возможность его применения.

Для того, чтобы подсчитать количество газа, которое мы сможем получить путем переработки отходов, мы использовали литературные данные. По результатам многочисленных исследований российских и зарубежных ученых, из 1 кг навоза можно получать в среднем 0,04 м3 биогаза, из навоза свиньи 0,06 м3, из птичьего помета 0,07м3 и из конского навоза 0,03 м3.  Поскольку получаемый биогаз нас интересует в качестве моторного топлива, мы взяли его эквивалентные показатели: из 1 м3 биогаза получают 0,84 л дизельного топлива и 0,74 л бензина [1].

Нами произведены расчеты по возможному выходу биогаза из отходов животноводства и переведены, согласно эквивалентных показателей на количество получаемого дизельного топлива или бензина .

Таблица 1 - Получаемый биогаз в труднодоступных населенных пунктов Республики Саха (Якутия)

Наименование района. Кол-во голов крупного рогатого скота, ед Кол-во выделяемых отходов в день, кг Выход метана в день, м3
1 Абыйский 768 27648 1105,92
2 Аллаиховский 13 468 18,72
3 Анабарский - - -
4 Булунский 72 2592 103,68
5 Верхнеколымский 280 10080 403,2
6 Верхоянский 4535 163260 6530,4
7 Жиганский 82 2952 118,08
8 Момский 674 24264 970,56
9 Нижнеколымский 15 540 21,6
10 Оймяконский 1904 68544 2741,76
11 Оленекский 85 3060 122,4
12 Среднеколымский 1776 63936 2557,44
13 Томпонсий 2803 100908 4036,32
14 Усть-Майский 1082 38952 1558,08
15 Усть-Янский 106 3816 152,64
16 Эвено-Бытантайский 814 29304 1172,16
ВСЕГО 15 009 540 324 21 612,96

Таким образом, имея возможность переработки отходов животноводства, мы по всей республике сможем получить 21 612,96 м3 биогаза в день и 7 888 730,4 м3 биогаза в год.

По данным на 2016 год количество автомобилей в личной собственности граждан Республики Саха (Якутии) имеет следующий вид (табл 2).

Таблица 2 - Количество автомобилей в личной собственности граждан в труднодоступных населенных пунктов Республики Саха (Якутия).

Наименование района. Количество автомобилей.
1 Абыйский 909
2 Аллаиховский 610
3 Анабарский 784
4 Булунский 1 883
5 Верхнеколымский 946
6 Верхоянский 2 551
7 Жиганский 950
8 Момский 919
9 Усть-Майский 1 634
10 Нижнеколымский 978
11 Оймяконский 1 984
12 Среднеколымский 1 683
13 Оленекский 724
14 Томпонсий 2 917
15 Усть-Янский 1 394
16 Эвено-Бытантайский 463
ВСЕГО 21 329

Если считать, что в среднем годовой пробег автомобиля составляет примерно 15 000 км в год и затраты бензина на 100 км равны 10л, то один автомобиль затрачивает около 1 500л. топлива в год. При этом затраты одного автомобиля на бензин АИ-92 в год составят 76 500руб.  Исходя из этих данных можно вычислить затраты по каждому району (табл.3).

Таблица 3 – Годовые затраты автотранспорта на бензин

В труднодоступных населенных пунктов Республики Саха (Якутия)

Наименование района. Затраты на бензин, тыс.л Затраты в тыс. руб.
1 Абыйский 13 636 69 539
2 Аллаиховский 915 46 665
3 Анабарский 1 176 59 976
4 Булунский 2 825 144 049
5 Верхнеколымский 1 419 72 369
6 Верхоянский 3 827 195 151
7 Жиганский 1 425 72 675
8 Нижнеколымский 1 467 74 817
9 Оймяконский 2 976 151 776
10 Оленекский 5 344 272 569
11 Среднеколымский 2 5245 128 749
12 Момский 1 086 55 387
13 Томпонсий 4 376 223 151
14 Усть-Майский 8 219 419 144
15 Усть-Янский 2 091 106 642
16 Эвено-Бытантайский 695 35 420
ВСЕГО 76 722 2 128 079

Структура поголовья скота по категориям хозяйств в труднодоступных населенных пунктов Республики Саха (Якутия) показывает, что основная часть приходится на мелкие и частные хозяйства и по всей республике составляет 23 745 хозяйства. При этом, если данные хозяйства начнут использовать биогазовую технология переработки отходов, то смогут получить дополнительное топливо для нужд хозяйства в виде биогаза.

Установка биогазовых станций в труднодоступных населенных пунктов Республики Саха (Якутии) позволит не только улучшить экологическую обстановку путем  снижения уровня загрязнения окружающей среды отходами животноводства, но и  путем использования биогаза в качестве моторного топлива, что значительно снизит выбросы выхлопных газов двигателем внутреннего сгорания.

Нами предложено внедрение биогазовых станций в районах с достаточным количеством отходов животноводства для переработки в установках, которое предусматривает собой получение достаточного количества биогаза.

Использование метана, вместо бензина позволит также сократить расходы на топливо для автовладельцев, поскольку в год пробег автомобиля составляет примерно 15 000 км. Затраты газа на 100 км равны 11,5л, из этого мы получаем, что в год один автомобиль тратит 1 725, если учесть, что средняя стоимость метана составляет 17 руб. получим затраты одного автомобиля на метан в год, которые составят 29 325руб. Зная количество автотранспорта в каждом районе можем вычислить затраты по каждому району (табл.4).

Таблица 4 - Затраты метана в труднодоступных населенных пунктов Республики Саха (Якутия) в год

Наименование района. Используемый метан, тыс.л. Затраты, тыс.руб.
1 Абыйский 1 568 26 656
2 Аллаиховский 1 052 17 888
3 Анабарский 1 352 22 991
4 Булунский 3 248 55 219
5 Верхнеколымский 1 632 27 742
6 Верхоянский 4 400 74 808
7 Жиганский 1 639 27 859
8 Кобяйский 4 852 82 491
9 Нижнеколымский 1 687 28 679
10 Оймяконский 3 422 58 181
11 Оленекский 6 146 104 485
12 Среднеколымский 2 903 49 354
13 Момский 1 249 21 231
14 Усть-Майский 9 451 160 672
15 Усть-Янский 2 405 40 879
16 Эвено-Бытантайский 799 13 578
ВСЕГО 47 805 812 713

Как нами ранее было подсчитано  затраты одного автомобиля на бензин АИ-92 в год составят 76 500руб. При этом, при переводе автомобиля на газовое топливо – метан, мы получили разницу в  70 920 рублей.

Литература

  1. Друзьянова В.П., Петров Н.В. «Цеолит и перспективы его использования при очистке биогаза». Новосибирск. 2013.-18с.
  2. Получение биогаза из навоза [Электронный ресурс] // Биореакторы и газольдеры. – Вологда. – Режим доступа : http://vologda.doski.ru/poluchenie-biogaza-iz-navoza-bioreaktory-i-gazgoldery-msg1105663.htm. – 12.05.2014 (дата обращения 30.03.2013).
  3. Биогаз, получение биогаза, производство биогаза, использование биогаза, технология биогаза. [Электронный ресурс] // Вiteco. - Режим доступа http://agrogold.ru/biogaz,_poluchenie_biogaza,_proizvo. 02.2013.
  4. Адлер, Ю.П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий / Ю.П. Адлер, Е.В. Макарова, Ю.В. Грановский. – Изд. 2-е. – М.: Наука, 1976. – 280 с.
  5. Определение вязкости жидкости методом Стокса. / сост.: С.С. Никулин, А.С. Чех. – Тамбов : Изд-во ГОУ ВПО ТГТУ, 2011. – 12 с. – 100 экз.
  6. Лаврухина О.С. Стимуляторы выработки биогаза / О.С. Лаврухина // Современные научные исследования и инновации. 2012. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://web.snauka.ru/issues/ 2012/05/13035). Лойцянский, Л.Г. Механика жидкости и газа / Л.Г. Лойцянский. Л.:Гостехиздат, 1950. – 676 с. (дата обращения 09.09.2015).

 References

  1. Druzyanov V. P., Petrov N. In. "Zeolite and its potential application in the purification of biogas". Novosibirsk. 2013.-18s.
  2. The production of biogas from manure [Electronic resource] // Bioreactors and gasholder. – Vologda. – Mode of access : http://vologda.doski.ru/poluchenie-biogaza-iz-navoza-bioreaktory-i-gazgoldery-msg1105663.htm. – 12.05.2014 (accessed 30.03.2013).
  3. Biogas, biogas, biogas production, biogas utilization, the technology of biogas. [Electronic resource] // Вiteco. - Access mode http://agrogold.ru/biogaz,_poluchenie_biogaza,_proizvo. 14.02.2013.
  4. Adler, Yu. p. Planning of experiment in search of optimum conditions / Yu. p. Adler, E. V. Makarova, Yu. V. Granovsky. – Ed. 2-E. – M.: Nauka, 1976. – 280 p.
  5. Determination of viscosity of a liquid by Stokes method. / sost.: S. S. Nikulin, A. S. Czech. – Tambov : Publishing house GOU VPO TGTU, 2011. – 12 s – 100 copies.
  6. Lavrukhin, O. S. Stimulators of biogas / O. S. Lavrukhin // Modern scientific researches and innovations. 2012. [Electronic resource]. Mode of access: http://web.snauka.ru/issues/ 2012/05/13035). Loitsyansky, L. G. fluid and gas Mechanics / L. G. loitsyansky. L.:Gostekhizdat, 1950. – 676 p. (accessed 09.09.2015).