Біогаз звалищ твердих побутових відходів
Основним фактором, що впливає на розміщення даного виду БЕР, є густота населення та фактор часу. Вплив першого фактору полягає у тому, що чим більшою є зосередженість населення в тому чи іншому місті, тим більшу кількість відходів вони будуть виробляти, отже, тим більшою буде потужність звалищ, що приймають ці відходи. Саме тому найбільшої уваги сьогодні, зокрема в Україні, привертають саме звалища та полігони ТПВ міст-мільйонерів. Фактор часу полягає у тому, що одиниця маси ТПВ, розміщена на звалищі, здатна виробляти метан протягом 20-25 років. Отже, значний енергетичний потенціал матимуть також і звалища порівняно невеликих міст, які експлуатуються досить тривалий час.
Кліматичний фактор у випадку біогазу звалищ ТПВ не відіграє значної ролі, тому що зовнішній шар відходів практично повністю ізолює "внутрішні" маси захоронених відходів від впливу довкілля.
У країнах Європи залежність обсягу звалищ ТПВ від густоти населення стає дедалі меншою внаслідок того, що ТПВ транспортуються на досить великі відстані (десятки та сотні кілометрів). З точки зору виробництва біогазу, створення таких значних за обсягом полігонів ТПВ є перспективним. Однак з точки зору споживання виробленої енергії це є негативним фактором, бо такі централізовані звалища створюються у значному віддаленні від населених місць. Проте відомо, що для успішної реалізації біоенергетичного проекту на основі біогазу звалищ ТПВ обов'язковою умовою є наявність споживача енергії (особливо, теплової) поблизу звалища. Саме внаслідок цього в межах енергетичних проектів нерідко створюються такі споживачі (наприклад, теплиці для вирощування квітів). Іншим виходом є створення енергетичних проектів з виробництва тільки електричної енергії, але такі проекти є менш рентабельними — теплова енергія все одно виробляється, але не споживається.
Біогаз, вироблений на звалищі, можна транспортувати на певну відстань. Це здійснюється, зазвичай, за допомогою пластикових труб. За оцінками вітчизняних експертів НТУ "Біомаса" (м. Київ), біогаз звалищ доцільно транспортувати на відстань близько 3 км від звалища.
З точки зору охорони довкілля, залучення біогазу звалищ до процесів виробництва енергії є дуже важливим, тому що основним недоліком даного виду БЕР є неконтрольованість його виробництва. На жаль, ми не можемо втручатись в анаеробні процеси, що відбуваються всередині товщі накопичених відходів. Можна лише намагатись забезпечувати необхідний склад ТПВ, що потрапляють на звалище, а також організовувати ефективні технології вловлювання виробленого біогазу.. Забезпечення необхідного складу відходів полягає у запровадженні систем роздільного збору ТПВ, у яких більшість компонентів, що не розкладаються біологічним шляхом, направляються на вторинну утилізацію. З одного боку, такі системи зменшують кількість первинних природних ресурсів, що споживаються. З іншого боку, у відходах, що направляються на захо-ронення на звалищі, збільшується частка відходів, на основі яких виробляється метан (харчові залишки). Технології вловлювання утвореного біогазу полягають у розробці ефективних систем трубопроводів та свердловин, які охоплюють весь масив захоронених відходів, а також у створенні систем ізоляції поверхні звалища, що запобігає потраплянню біогазу в атмосферу.
Біогаз з осаду станцій очищення комунальних стічних вод
Даний вид БЕР також зазнає значного впливу з боку густоти населення. Дійсно, на прикладі Харківської області, можні сказати, що більш ніж 90 % енергетичного потенціалу осаду станцій очищення комунальних стічних вод належить до станцій, що приймають стічні води обласного центру. Отже, найбільш ефективним є реалізація енергетичних проектів на станціях очищення стічних вод найкрупніших міст.
Технологія виробництва біогазу, порівняно зі звалищами ТПВ, дуже відрізняється. Процес виробництва є контрольованим, і переробці підлягає той осад, що утворюється в даний час на станції'. Отже, залежно від фактору часу у випадку біогазу з осаду стічних вод не спостерігається.
Кліматичні умови не впливають на розміщення даного ресурсу, який є повністю антропогенним. Проте температурні умови значно впливають на процес виробництва біогазу. Так, у районах з суворими зимовими температурами, проекти на основі даного виду БЕР не є рентабельними, бо необхідно посилювати ізоляцію реактору, в якому йде генерація метану. Також у цьому випадку вся теплова енергія буде йти на підтримання постійної температури у реакторі, бо бактерії, що продукують метан, є дуже вразливими до змін температури (навіть незначних).
Слід відзначити, що з просторової точки зору даний вид БЕР доцільно споживати на місці внаслідок того, що самі станції очищення стічних вод є значними споживачами теплової та електричної енергії.
Природоохоронний аспект проблеми, окрім питання зменшення емісії парникових газів (тут енергетичні проекти відіграють, безумовно, позитивну роль), порушує також питання утилізації збродженого відстою стічних вод як сільськогосподарського добрива. ,Так, можливість використання збродженого осаду як органічного добрива в сільському господарстві є одним з найбільш значних факторів, що обумовлюють розвиток використання технології анаеробного зброджування на станціях очищення стічних вод. На прикладі Франції як однієї з країн з розвиненою галуззю зброджування осаду стічних вод розглянемо структуру поводження з осадом:
50-60 % використовуються як органічне добрива;
20-25 % вивозяться на звалища ТПВ;
15-20 % спалюються на сміттєспалювальних заводах.
У 2000 році в сільському господарстві використано 66 % осаду стічних вод, в 2002 р. — 62 % зі збільшенням частки ОПСВ, щопідлягають спаленню. Порівняння з даними за 1976 рік, говорить про те, що частка ОПСВ, що була використана як добриво, збіль^ шилась з 20 до 62 % у 2002 році відповідно, а обсяги ОПСВ, що були відправлені на спалювання, зменшились, відповідно, з 20,2 до 15%.
Безпосереднє ж використання органічних добрив на основі комунальних вод не є оптимальним внаслідок малого вмісту живильних елементів, які до того ж мають низьку рухомість, тобто низьку доступність рослинам. Але найбільш важливою, на наш погляд, проблемою, що була виявлена під час дослідження можливостей використання осаду стічних вод як органічного добрива, є вміст важких металів. Одним з основних джерел цього забруднення є промислові стічні води, що нерідко скидаються до міської каналізаційної мережі.
Прикладом неспроможності використання стічних вод у сільському господарстві внаслідок значного їх забруднення можна відзначити ситуацію на Бортницькій зрошувальній станції (БЗС), яка знаходиться у Київській області, де здійснювалось використання стічних вод для зрошування. Ця зрошувальна система на даний момент є найбільшою в Україні. Але у 2000 році стічні води міста були замінені на Дніпровську воду, бо полив ними був заборонений санепідемстанцією.
Відходи тваринництва
За характером розміщення за територією, відходи тваринництва є більш рівномірними, на відміну від біогазу звалищ ТПВ та осаду стічних вод, які мають значні "піки" поблизу великих міст та значення, близькі до 0, на решті території.
Основний вплив на характер розміщення відходів тваринництва за територією мають 2 фактори: тяжіння до територій з розвиненою галуззю рослинництва, яка виступає сировинною базою для тваринництва, і тяжіння до великих міст, які виступають ринком збуту виробленої тваринницької продукції.
Кліматичні умови впливають у такий спосіб: Вплив на розвиток рослинництва: чим більш сприятливими будуть умови для його розвитку, тим більшою буде харчова база для тваринництва. Проте необхідно відзначити, що у північних та західних областях України, де рослинництво є менш розвиненим, тваринництво все одно характеризується високими показниками, що свідчить про можливість переключення цієї галузі сільського господарства на інші види кормового забезпечення.
Аналогічно технології виробництва біогазу на основі осаду комунальних стічних вод, генерація біогазу потребує високоякісної термоізоляції та витрат тепла на підтримання постійної температури у реакторі.
У світовій практиці просторовий аспект використання відходів тваринництва виражається у 2-х стратегіях розвитку: німецькій та датській. Перша з них характеризується використанням відходів тваринництва в місцях їх утворення або накопичення (для потреб тих самих господарств, в яких ці відходи буди утворені), друга — створенням централізованих біоенергетичних установок, які споживають відходи одразу кількох фермерських господарств. Німецька модель характеризується великими питомими капіталовкладеннями, внаслідок чого є ефективною лише у випадку стимулювання розвитку біоенергетики з боку держави, що характерне для Німеччини (та Австрії), або за сприятливих кліматичних умов, коли не виникає потреба метантенків складної конструкції (Італія).
Датська модель характеризується трьома принциповими перевагами порівняно з німецькою: 1) зменшення питомих капіталовкладень завдяки збільшенню одиничної потужності установки; 2) можливість когенерації (вироблення як теплової, так і електричної енергії одночасно); 3) можливість коферментації (ефекту значного збільшення питомого виходу біогазу внаслідок одночасного використання кількох видів БЕР у метантенку).
Зазначені просторові стратегії можна розповсюджувати й на інші види БЕР, які можна використовувати в технологіях метанізації.
Для території України найбільш доцільним є створення централізованих енергетичних установок. Відстань транспортування відходів тваринництва в країнах Західної Європи становить до 50-60 км. На нашу думку, для умов України ця відстань буде значно.меншою — близько 10 км, що вже надасть змогу істотно збільшити одиничну потужність встановлюваних енергетичних проектів.