Вартість збагачення біогазу до біометану

У вартості товарного біометану є три основні складові, а саме: а) вартість власне біогазу; б) вартість збагачення біогазу до біометану; в) вартість логістики виробленого біометану.
Власне проект з виробництва біометану буде відрізнятись від проекту виробництва електричної та теплової енергії з біогазу тим, що замість когенераційної установки на «сирому» біогазі буде функціонувати очисна установка, з допомогою якої фізико-хімічні показники такого біогазу приводяться до необхідних для подачі в мережу ПГ або для заправки транспорту. В результаті отримують збагачений біогаз, який прийнято називати біометаном.

В країнах ЄС фізико-хімічні показники біометану, в залежності від напрямку його використання, регламентуються відповідними національними стандартами, як наприклад, німецький стандарт на біометан, що подається в мережі ПГ DVGW G260/G261, європейський стандарт EN 16726:2015, а з травня 2017 року – ще й європейськими уніфікованими стандартами на біометан EN 16723-1 (для мереж ПГ) та EN 16723-2 (для транспорту). В Україні виробники біогазу можуть подавати його в газотранспортну систему (ГТС), за умови що в місці його передачі до ГТС біогаз за своїми фізико-технічними характеристиками відповідатиме стандартам на природний газ, визначеним Кодексом ГТС.

Необхідний ступінь очищення біогазу буде, з однієї сторони, залежати від якості «сирого» біогазу, а з іншої – від вимог стандарту. Це визначатиме вибір відповідної технології очистки та собівартість товарного біометану.

На сьогоднішній день існує 4 базові технології збагачення біогазу до біометану: мембранна сепарація, абсорбція (водяна, хімічна, фізична), адсорбція при змінному тиску (PSA) та кріогенна очистка. При цьому, собівартість виробництва біометану залежить більшою мірою від потужності очисної установки, меншою – від типу технології.

Рис. 1 – Питомі інвестиції в установки зі збагачення біогазу до біометану

Як видно з рисунка 1, питомі інвестиційні затрати досить близько корелюються між собою в широкому діапазоні потужностей для трьох поширених типів технологій, а саме PSA, абсорбції водою та абсорбції амінами. При невеликих потужностях очистки вигідно відрізняється мембранна сепарація, а при збільшенні потужності очистки до 900-1000 нм³/год по «сирому» біогазу різниця між вартістю різних технологій практично нівелюється і складає 1700…1850 €/(нм³/год), що в 0,9-1,2 рази відрізняється від інвестицій в когенераційну установку відповідної потужності. Таким чином, інвестиції в завод з виробництва біометану та в класичну біогазову станцію з комбінованим виробництвом електричної/теплової енергії з біогазу є співмірними.

За операційними витратами абсорбція амінами обійдеться помітно дорожче, інші технології досить добре корелюються за цим показником в широкому діапазоні потужностей (Рис. 2). При збагаченні біогазу технологією PSA собівартість виробництва 1 нм³ біометану, залежно від потужності очистки, складе від 7.6 до 14.4 євро-центів, при використанні водяного скрубера – від 7.5 до 16.8 євро-центів, амінового скрубера – від 10.3 до 19.0 євро-центів, та від 8.1 до 14.0 євро-центів – при мембранній сепарації.

Рис. 2 – Питомі операційні витрати на збагачення біогазу до біометану (1)

В перерахунку на 1 кВт∙год енергії біометану його собівартість складе 0.79-1.50 €cent/кВт∙год (PSA), 0.78-1.75 €cent/кВт∙год (водяний скрубер), 1.08-1.98 €cent/кВт∙год (аміновий скрубер) та 0.85-1.46 €cent/кВт∙год (мембранна сепарація).

На кінцевій вартості товарного біометану позначиться також вартість його компримування до необхідного тиску, одоризації, моніторингу якості, коригування теплотворної здатності, а також вартість логістики.
Повна собівартість товарного біометану, з урахуванням виду сировини для виробництва біогазу, потужності установки та вартості логістики до кінцевого споживача, може складати 340-570 €/1000 м³.

Автор: Петро Кучерук

(1)  Novakovits, P & Doczekal, C (2016) “Biomethane tool for economic analysis of biogas production, gas upgrading and utilization of biomethane”