Комбинированные геотермально-биогазовые энергетические системы

В обычных биогазовых энергоустановках по переработке органических отходов до 30% полученного биогаза расходуется на собственные нужды для поддержания необходимого в реакторах температурного режима. В предлагаемой комбинированной технологии для поддержания таого режима используется термальная вода, что позволяет весь полученный биогаз использовать для получения электроэнергии и тепла. Кроме того, в такой технологии геотермальные скважины эксплуатируются круглогодично в непрерывном режиме, что способствует улучшению экономических показателей геотермального производства. В геотермально-биогазовых энергосистемах для получения электроэнергии успешно можно использовать термальные воды температурой 80-100С, которые считаются малопригодными в технологиях бинарных ГеоЭС. Одним из важных направлений исследований является изучение влияния микрокомпонентного и минерального состава термальных вод на процесс переработки органических отходов, что позволит подбирать оптимальный химсостав вод, способствующий максимальной интенсификации сбраживания отходов и наибольшему выходу биогаза из единицы продукции. Предложена комбинированная технология освоения гидрогеотермальных ресурсов и биомассы, позволяющая вне зависимости от климатических условий в непрерывном режиме эксплуатировать геотермальные скважины и с высокой эффективностью утилизировать отходы биомассы. Биогазовые установки ИБГУ-1 и БИОЭН-1, выпускаемые в России, можно успешно внедрять в регионе для утилизации органических отходов. Масштабная реализация технологий на основе таких установок позволит одновременно решить ряд проблем: санитарно-экологическую (ликвидация и обеззараживание отходов); энергетическую (получение биогаза и, следовательно, теплой и электрической энергии); агрохимическую ( получение высокоэффективных органических удобрений); социальную ( улучшение условий труда и быта населения, увеличение урожайности сельскохозяйственных культур при сокращении применения химических удобрений). Передовыми являются технологии переработки биомассы, основанные полностью на ВИЭ, где тепло и электроэнергия, используемые при переработке, получены от возобновляемых энергоресурсов. Одним из них является комбинированная технология переработки органических отходов с использованием геотермальной энергии (рис. 1). Термальная вода от добычных скважин поступает в геотермальный центральный тепловой пункт (ГЦТП), из которого часть воды подводится в резервуар для приготовления сырья и в биореакторы (метантенки) для поддержания в них необходимого температурного режима, остальная высокотемпературная вода направляется в блок комбинированной геотермально-парогазовой электростанции (ГПЭ). В резервуаре за счет термальной воды производится увлажнение органических отходов, далее сырье подается в метантенки. В метантенках происходит процесс анаэробного сбраживания органических отходов при термофильном режиме. Образующийся биогаз из метантенков скапливается в газгольдерах, откуда направляется в газотурбинную установку (ГТУ) для сжигания. В блоке ГПЭ термальная вода используется только для нагрева низкокипящего рабочего тела до температуры испарения при соответствующем давлении. Испарение и перегрев рабочего агента осуществляется за счет отработанных выхлопных газов, поступающих из ГТУ. Отработанная термальная вода из блоков конверсии биомассы и ГПЭ поступает на насосную станцию для закачки по нагнетательным скважинам в материнский пласт. В зависимости от мощности энергосистемы и температуры термальной воды в технологическую схему могут быть включены блоки, потребляющие низкопотенциальное тепло отработанной воды (подпочвенного обогрева грунта, рыборазводный и др.).