Биогаз – метан из отходов сельского хозяйства, промышленности, коммунального хозяйства, из свалок и других источников. Опыт Канады показывает огромные перспективы производства биогаза, которое способно производить много энергии и попутно решать проблемы экологии. Мы предоставляем читателям краткое изложение доклада «Отчет о рынке биогаза в Канаде в 2020 году» (Canadian 2020 Biogas Market Report), выпущенного Канадской ассоциацией биогаза (Canadian Biogas Association).
Общие данные
Сегмент производства биогаза – негромкое достижение Канады. Более 270 биогазовых проектов в настоящее время работают по всей Канаде, производя надежную и чистую энергию для общин, ферм, домов и предприятий.
В 2020 году сектор произвел 6 миллионов гигаджоулей энергии в виде возобновляемого природного газа (RNG), 260 миллионов куб. м биогаза для производства тепла и прямого использования, а также обеспечил получение 196 мегаватт чистой электроэнергии.
Преимущества биогаза: экологические и экономические
Биогаз – это возобновляемое топливо, используемое для производства тепла, электроэнергии и заправки транспорта. Он широко используется во всем мире для утилизации таких материалов, как отходы и остатки сельскохозяйственного и промышленного секторов, сепарированные органические вещества из муниципальных источников, осадки сточных вод и навоз скота.
Растет интерес к автономным установкам, которые расщепляют органическое вещество в бескислородной среде для создания биогаза путем анаэробного сбраживания. Биогаз можно доработать до параметров природного газа, такой биогаз называется возобновляемым природным газом (RNG). Он может быть закачан непосредственно в магистраль природного газа и использован везде, где применяется природный газ.
Преимущества биогаза и анаэробного сбраживания
Биогаз обладает важными экологическими преимуществами, одним из которых является значительное сокращение выбросов парниковых газов (ПГ). Биогазовые проекты помогают сократить выбросы парниковых газов двумя способами:
• Улавливая метан (в 21 раз более мощный ПГ, чем углекислый газ (CO2), в соответствии с GHG (Greenhouse Gas Protocol), выделяемый из органических отходов на свалках и навозохранилищах, который в противном случае был бы выброшен в атмосферу, ускоряя вызванное человеком изменение климата; и
• Путем использования метана как источника возобновляемой энергии, который может предоставить энергию, ныне получаемую из угля, нефти, дизельного топлива или природного газа. Это может быть в форме прямой подачи RNG в систему подачи природного газа, замены дизельного топлива или путем выработки электроэнергии из биогаза.
Во время анаэробного сбраживания и процесса доработки биогаза до RNG также вырабатываются полезные побочные продукты. Извлекаются питательные вещества, которые могут быть использованы для замены синтетических удобрений. От метана отделяется био-CO2, который может быть далее использован или захоронен.
Помимо выгод от сокращения выбросов парниковых газов, биогазовые проекты предлагают ряд других важных экологических преимуществ, в том числе:
• Стабилизация питательных веществ;
• Сокращение применения коммерческих удобрений;
• Защита качества воды;
• Уменьшение запахов;
• Улучшенное качество воздуха;
• Сохранение ценного пространства свалки.
Производство биогаза также обеспечивает ряд взаимосвязанных экономических выгод для ферм, предприятий и общин, включая:
• Диверсификация доходов за счет продажи возобновляемых источников энергии и органических отходов;
• Создание рабочих мест;
• Высококачественный сброженный осадок для повышения урожайности почвы;
• Экономия затрат и/или доходов для фермеров, муниципалитетов или компаний по управлению отходами, которые владеют биогазовыми установками;
• Экономия подстилки для животноводческих ферм;
• Потенциальные кредиты на выбросы углекислого газа.
Обзор рынка: Ключевые регионы и отраслевые тенденции
Благодаря растущей глобальной осведомленности об изменении климата, настоятельной необходимости сокращения выбросов парниковых газов и спросу на более устойчивые методы управления отходами системы производство биогаза является небольшой, но растущей отраслью в Канаде. Биогазовые установки все чаще рассматриваются в качестве непосредственных решений проблем, затрагивающих местные общины и предприятия.
В то время как биогазовые и RNG установки существуют в каждой провинции по всей стране, большая часть роста рынка биогаза определяется государственной политикой, правилами и программами в нескольких ключевых провинциях, в частности в Британской Колумбии, Квебеке и Онтарио.
Ранее внедрение биогаза в Канаде было сосредоточено на его использовании для производства электроэнергии. За последние пять лет произошел сдвиг с резким увеличением числа биогазовых проектов, производящих RNG.
С 2020 года биогаз, вырабатываемый сельскохозяйственными и промышленными системами анаэробного сбраживания, очистными сооружениями и системами производства газа из материала свалок, используется для выработки электроэнергии, тепла, дорабатывается до RNG.
Ряд федеральных и провинциальных политических решений, нормативных актов и программ сыграли значительную роль в формировании нынешнего рынка. Ниже приводится краткое изложение этих инициатив. Также отмечаются инициативы, которые в настоящее время рассматриваются правительством:
• Ценообразование на углерод;
• Стандарт чистого топлива;
• Государственное финансирование и финансовая поддержка;
• Программы по возобновляемому природному газу;
• Провинциальные мандаты на возобновляемый природный газ;
• Участие в борьбе с изменением климата;
• Инициативы по работе с органическими отходами.
Конечное использование биогаза
| — генерация электроэнергии — доработка до стандарта RNG — тепло и прямое использование — сжигание |
Снимок рынка: объекты, сырье и конечные рынки
По состоянию на ноябрь 2020 года количество действующих биогазовых установок в Канаде составляло 279. На рисунках показано общее количество установок по типу и местоположению объектов по всей стране. Это включает в себя:
• 45 сельскохозяйственных объектов, обычно расположенных в сельской местности и перерабатывающих органические материалы, полученные в результате одной или нескольких сельскохозяйственных операций, а также органические материалы из продуктовых магазинов или ресторанов (например, остатки жироуловителей);
• 9 промышленных объектов, которые, как правило, больше чем сельскохозяйственные объекты, и перерабатывают отходы промышленного сектора, а также широкий спектр бытовых и органических материалов. Эти объекты, как правило, обрабатывают большие объемы материала;
• 18 производственных очистных сооружений, которые перерабатывают органические остатки, связанные с производственными операциями (например, пивоварни, заводы про производству и переработке сыра, мяса, картофеля);
• 108 муниципальных WWTF (waste water treatment facility – установка очистки сточных вод), которые перерабатывают осадок сточных вод с анаэробным сбраживанием в рамках процесса их очистки;
• 99 систем улавливания свалочного газа (LFG, Landfill Gas), которые улавливают биогаз с крупных свалок через ряд скважин и труб.
Действующие биогазовые установки в Канаде
Проекты биогаза и RNG в Канаде
Перспективы рынка: Потенциал биогаза в Канаде
Хотя производство биогаза в Канаде за последние десять лет выросло в геометрической прогрессии, анализ показывает, что большая часть потенциала биогаза в Канаде остается неиспользованной. За последние несколько лет был проведен ряд исследований для расчета доступных ресурсов биогаза по всему миру, в том числе и в Канаде. Самое последнее исследование, проведенное по заказу Министерства природных ресурсов Канады и завершенное в марте 2020 TorchLight, оценивает региональную доступность сырья для RNG. Исследование установило, что реально доступно 155 ПДж энергии биогаза, что эквивалентно 100 крупным гидроэлектростанциям.
С существующих биогазовых проектов в настоящее время выпускает 6 PJ в виде RNG, 260 млн. куб м биогаза для производства тепловой энергии и непосредственного употребления и 196 МВт электрической мощности. Это говорит о том, что в настоящее время Канада использует всего лишь около 13% доступного энергетического потенциала биогаза.
Возможный потенциал RNG
Отходы Целлюлозных заводов • 3%
Свалки • 21%
Навоз скота • 13%
Твердые органические отходы/Сточные воды • 6%
Городская органика • 4%
Отходы Целлюлозных заводов • 3%
Растительные остатки • 53%
Барьеры на пути развития биогаза и RNG в Канаде
Несмотря на бесчисленные преимущества биогаза существует ряд препятствий для реализации полного потенциала биогазовой энергетики в Канаде. В то время как некоторые из них являются общими для всех биогазовых проектов, другие уникальны для конкретных производств.
Барьеры на пути инвестиций и развития биогаза и RNG
| Риск | |||||
| Низкий | Низкий | Средний | Средний | Высокий | Самый высокий |
| Финансирование проектов | Технологические проблемы | Муниципальные и провинциальные согласования | Подключение к трубопроводам и согласования с регуляторами и провинциальными коммуникациями | Сырье и надежность поставок | Политическая неопределенность |
Основным препятствием для роста и развития сектора биогаза является слабая или неопределенная политика. Изменение приоритетов влияет на финансирование проектов, допустимые риски и обязательства девелоперов. Динамичный и неопределенный ландшафт политики/регулирования затрудняет производителям биогаза/RNG поиск необходимых инвестиций. Сильные политические сигналы, такие как принятая стратегия или мандат по биогазу/RNG, необходимы для создания надлежащих условий для утверждения проектов на федеральном, провинциальном и муниципальном уровнях.
Другие препятствия на пути развития биогаза и RNG в Канаде включают:
• Высокие капиталовложения и долгосрочные эксплуатационные расходы;
• Рыночная конкуренция за сырье;
• Логистические барьеры, связанные с подключением к сетям;
• Непоследовательная или обременительная система взаимодействия с властями или их непоследовательная политика;
• Отсутствие финансовой поддержки;
• Социокультурные заблуждения или недостаточная осведомленность.
Десятилетие биогаза в Канаде
В последнее десятилетие, 2011-2020 годы, в Канаде наблюдался огромный рост производства биогаза. Движущей силой этого роста изначально была политика поддержки проектов по преобразованию биогаза в электроэнергию в Онтарио, за которой последовал рост спроса на RNG в Британской Колумбии, Квебеке и растущий интерес в Альберте.
При наличии правильных рыночных сигналов и политики Канада могла бы эффективно использовать в восемь раз больше чистой энергии из биогаза. При использовании этого потенциала, который включает в себя все, начиная от сельского хозяйства, ресурсов биогаза из лугов и болот в Квебеке до свалочного газа в Онтарио и муниципальных отходов в Британской Колумбии, и всего, что между ними, сектор биогаза способен стимулировать экономический рост в каждом регионе Канады. Биогаз также способен обеспечить значительное сокращение выбросов парниковых газов, помогая Канаде достичь своих амбициозных целей в области климата на 2030 и 2050 годы.
Большинство сигналов указывают на то, что 2020-е годы станут еще более впечатляющим десятилетием для роста производства биогаза в Канаде. В 2030 году мы могли бы оглянуться назад на десятилетие, когда Канада увеличила производство биогаза в геометрической прогрессии. Ресурс есть, коммерчески проверенный и готовый к использованию.
Чтобы преодолеть барьеры, стоящие перед сектором биогаза, и полностью реализовать потенциал Канады в области биогаза, потребуются четкие рыночные сигналы и согласованная политика между федеральными и провинциальными правительствами.
Давайте применим щедрость Канады в отношении сельскохозяйственных, муниципальных и других органических отходов. Вместо того, чтобы выпускать метан в атмосферу, где он опасно ускоряет изменение климата, давайте превратим наши органические отходы в экономически ценную, замкнутую энергетику с нулевыми выбросами. Есть 279 успешных канадских проектов, которые уже показывают путь, и мы не можем дождаться, чтобы увидеть, что принесет следующее десятилетие.