СБОР СВАЛОЧНОГО ГАЗА В СВЕТЕ КИОТСКОГО ПРОТОКОЛА

Левицки Р., Куадрат С., Уитворт Ж., Биогас Технолоджи Лимитед, Соутры, Великобритания

Управление отходами и углерод. Управление отходами неразрывно связано с состоянием углерода в природе. Исследования и политика в области изменения климата сосредоточены на выбросах в атмосферу парниковых газов, генерируемых промышленными предприятиями и особенно полигонами ТБО и мусорными свалками. Разницу между двумя последними видами объектов определяют уровень инженерной подготовки места долгосрочного складирования отходов и технология управления ими. В рамках Киотского протокола, нацеленного на ограничение выбросов парниковых газов, существуют два механизма, благодаря которым можно развивать проекты по сбору и использованию биогаза на полигонах ТБО во всех странах, ратифицировавших протокол, — механизм чистого развития (МЧР) и механизм совместного осуществления (МСО). Они делают возможным инвестирование капитала более развитых стран и передачу передовых технологий практически по всему миру. Биогас Технолоджи — одна из первых в мире компаний, которая начала использовать эти возможности в начале 2000-х годов. В настоящее время выполнены почти двадцать проектов в разных странах. Они касаются как сбора и утилизации свалочного газа, так и других источников метана (угольных шахт, спиртовых и сахарных заводов).

Технические аспекты МЧР/МСО. Технические аспекты проектов управления свалочным газом — выбор и оценка полигона, теоретическая модель производства биогаза, выбор вида инфраструктуры и оборудования, проектирование, внедрение, технологический запуск, эксплуатация системы, сбор, обработка и предоставление данных для получения карбонных кредитов — свидетельств сокращения выбросов (ССВ).
Административные аспекты МЧР/МСО. Административные аспекты включают заключение контракта с владельцем полигона, осуществление процедур и подготовку документов, требуемых правилами Исполнительного комитета проектов МЧР и МСО, регистрацию проекта в соответствующей национальной организации и международном комитете, валидацию и периодическую верификацию проекта, сбор и обработку данных и, наконец, подачу данных и документов на утверждение ССВ. После утверждения и получения положительного решения наступает реализация ССВ. Весь этот процесс длится несколько месяцев, а нередко и свыше года.

Оценка потенциала полигона. Оценка потенциала полигона осуществляется поэтапно. Вначале нужно получить данные — физические характеристики полигона, состав отходов, некоторые эксплуатационные параметры — для проверки и подготовки к моделированию. Уточнение данных может занять значительное время, так как не все полигоны (особенно в развивающихся странах) обладают достоверной информацией. Данные собирают по стандартной форме для облегчения их обработки и возможности сравнения потенциала газообразования разных полигонов. Масштабные карты, различная документация, снимки полигона повышают качество оценки.

Теоретическая модель. Собранные данные используют для расчета образования биогаза согласно теоретической модели. Чем они точнее, тем более достоверны результаты моделирования. Существует множество разных моделей, среди которых модель Агентства охраны окружающей среды США (US EPA) признана Исполнительным комитетом и используется наиболее часто. Однако Биогас Технолоджи применяет свою, используемую более 20 лет модель Фельга для проверки результатов, полученных посредством других моделей.

Экономические соображения. Биогазовый потенциал, равный ССВ и их стоимости, сравнивают с капиталовложением в данный проект, стоимостью эксплуатации системы и обслуживания проекта (МЧР/МСО). При положительном итоге проект поступает на утверждение и внедрение.
Посещение полигона. Во время посещения полигона уточняют некоторые начальные данные путем опроса операторов, сравнивают карты с действительным состоянием инфраструктуры. Существует совокупность данных, которые невозможно включить в форму или модель. Иногда визит на полигон может изменить решение о внедрении проекта.

Проект системы дегазации. Начальная схема системы управления биогазом, созданная для моделирования, тоже проверяется на месте. Ее уточнение необходимо для детальной разработки, усовершенствования модели, внутреннего утверждения и подсчета стоимости предлагаемой системы. Всегда исследуется возможность генерации электроэнергии и тепла.

Результаты моделирования, которые определяют потенциальное количество ССВ, — основа для заключения договоров с владельцами полигонов или приобретения прав на использование биогаза. Часто эти оценки заведомо завышены с целью привлечения владельцев к подписанию, казалось бы, прибыльного контракта. В начальной модели невозможно учесть все факторы, и большинство разработчиков представляют теоретический расчет продуцирования биогаза. Позже, когда оказывается, что прогноз был намного выше, чем действительные ССВ, проект производит впечатление неэффективного. Эта «неэффективность» в большинстве случаев связана с преувеличением первичной оценки.

Внедрение. Подписание контракта и оформление требуемых документов — необходимое условие внедрения проекта. В зависимости от специфики страны нужно также утвердить сам проект дегазации, что часто связано с длительными бюрократическими процедурами, особенно если административные или профессиональные организации впервые встречаются с проектом подобного типа. Бурение газовых скважин, прокладка трубопроводов, установка насосов и факела или генераторной установки — основные этапы создания системы. Решение об установке генераторной станции в случае относительно больших полигонов обычно принимают на этапе проектирования. Проект полигонов меньших размеров может предусматривать выработку электроэнергии и тепла на более позднем этапе, когда потенциал биогаза проверен. В этом случае поэтапный подход значительно снижает риск проекта без ущемления его экономической стороны. ССВ обеспечивают сжиганием биогаза в факеле, а в подходящий момент принимают решение о подключении генераторной станции. Строительство установки заканчивается технической приемкой. Система переходит на этап эксплуатации.

Эксплуатация системы. Установка и запуск системы дегазации далеко не всегда гарантируют успех проекта. Система построена с учетом «срока жизни» полигона, т. е. нескольких десятков лет. Но она подвергается влиянию естественных и эксплуатационных факторов.

Естественные процессы — оседание и горизонтальное передвижение отходов, образование фильтрата, разложение отходов, скорость которого зависит от климатических условий и барьеров между отходами и окружающей средой. Эти факторы влияют на надежность и долговечность системы, а также на объем производимого и откачиваемого биогаза.

Эксплуатационные факторы — работы, проводимые на полигоне до его полного закрытия (например, строительство новых карт, укладка изоляционных экранов), режим управления фильтратом, доступ к площади, на которой можно строить систему дегазации. По отношению к самой системе дегазации — это качество проекта и строительства (газовые скважины, трубопроводы с учетом потери давления, состав отходов), конструкция насосной и факельной систем, определяющая эффективность откачки и контролируемого уничтожения биогаза. Внешние операционные факторы — это уровень сотрудничества с владельцем полигона, местные правила, законы (в сфере управления отходами и экспорта/импорта), а также факторы, прямо связанные с МЧР или МСО, т. е. основа проекта (baseline) — утвержденная методология и кредитный период всего проекта. Все эти факторы в большей или меньшей степени контролируемы.

Во время периодической проверки эффективности проекта эти факторы можно представить количественными показателями и управлять проектами, а также сравнивать их производительность.

Оптимизация системы дегазации состоит в регулярной настройке степени откачки биогаза из отдельных газовых скважин посредством регулировки клапанов и распределения давления. Этот процесс называют балансированием системы. Необходимо найти такой режим откачки, который бы соответствовал потоку биогаза, производимого на полигоне. Поскольку этот поток изменяется во времени, система дегазации требует постоянного внимания.

По данным, собираемым во время эксплуатации, устанавливают режим и частоту установки клапанов на отдельных скважинах и общего регулирования. Здесь очень важно иметь в виду начальную модель, с которой сравнивают реальные данные. В результате сопоставления исходных данных с информацией, собираемой во время эксплуатации, определяют надежность модели и действительную эффективность откачки биогаза.

Управление данными. Проект МЧР/МСО подвергается строгому плановому мониторингу для подтверждения ССВ. План должен соответствовать требованиям методологии Исполнительного комитета. Правильность применения плана, а также достоверность данных проверяется независимыми верификаторами. Биогас Технолоджи разработал и внедрил процесс сбора и обработки данных с применением наилучших доступных технологий, инструментов и способов передачи информации. Этот процесс проверен на действующих проектах и успешно прошел несколько верификаций. Данные по составу и потоку биогаза, а также температуре его сгорания автоматически собирают и передают в главный офис для анализа и обработки. Вручную проверяют правильность работы системы. Параллельно с меньшей частотой данные собирает персонал, обслуживающий систему. Они каждый день пересылаются в офис для сравнения с автоматически собранными данными. Различия анализируют специально обученные работники. Информация передается обратно на полигон для проведения мероприятий по устранению причин различий. Ежемесячно партнеры проекта получают отчет об усовершенствованиях и количестве ССВ, которые будут представлены на верификацию. Система вполне прозрачна и одобрена всеми участниками проекта.

Пример действующего проекта. Пример дает объем производства биогаза, который прогнозировали на этапе подготовки проекта, а также реальный объем, который можно получить с учетом факторов, влияющих на эффективность проекта. Эти факторы разделены на следующее категории:
– стратегия управления полигоном до и после регистрации проекта;
– конструкция, строительство, эксплуатация и обслуживание системы дегазации;
– эффективность факельной установки и согласование с постановлениями МЧР;
– внешние, нетехнические факторы, которые препятствовали достижению максимальной прогнозируемой производительности проекта;
– постановления процесса МЧР, которые повлияли на снижение количества ССВ.

На рис. 1 показаны результаты прогноза образования биогаза согласно теоретической модели US EPA и по модели Фельга компании Биогас Технолоджи с учетом влияющих на процесс факторов.

Рис. 1. Прогноз образования биогаза:
1 — по модели US EPA; 2 — на основе имеющихся данных по модели Биогас Технолоджи

На рис. 2 показаны данные, использованные для прогноза согласно модели Фельга.

Рис. 2. Данные, собранные автоматической системой, для прогноза с использованием модели Фельга

Проект, начатый в 2005 году, вначале не оправдал ожиданий согласно прогнозу по модели US EPA (см. рис. 1). Это было связано: с высоким уровнем фильтрата; ограничением доступа к части полигона для строительства системы дегазации; некоторыми потерями давления в системе трубопроводов, вызванными быстрым оседанием свежих отходов; атмосферными условиями на полигоне (дожди, перепады давления); проблемами с передачей данных; трудностями в проведении анализов выбросов из факела и сокращенным периодом учета карбонных кредитов (2012 г.).

Резкий подъем эффективности проекта в 2007 году обусловлен усовершенствованием режима укладки отходов согласно рекомендациям Биогас Технолоджи, доступом к заполненным картам полигона и доработкой системы дегазации с учетом меняющейся обстановки и метеорологических условий. Эти улучшения невозможно было бы осуществить без тесного сотрудничества с муниципалитетом — владельцем полигона. Сравнение прогноза и получаемых данных проводится регулярно и анализируется на высшем уровне управления.

Заключение. Структурный подход к оптимизации проекта требует определения эксплуатационных факторов, влияющих на его эффективность. Такой подход дает уверенность партнерам проекта в успехе, возможность принимать правильные решения, гарантирует сотрудничество на основах взаимопонимания и обеспечивает максимальное ограничение выбросов метана и увеличение прибыли от проекта.

LANDFILL GAS EXTRACTION CASE STUDIES IN THE LIGHT OF KYOTO PROTOCOL

Lewicki R., Cuadrat S., Withworth Z., Biogas Technology Limited, Sawtry, United Kingdom

Landfills are one of the largest in the world emission sources of methane — a potent greenhouse gas. Theoretical models of landfill gas production are widely used for preliminary assessment of the potential of the projects of methane destruction or utilisation. In majority of cases, simplified models overestimate landfill gas flow rates achievable in reality, as they do not consider the operational factors strongly determining performance of these projects. The paper describes stages of landfill gas collection projects development with consideration of these factors, as well as a working example of structured analysis of one of the real projects that resulted in increasing of its performance, thus maximising the emission reductions and benefits of the project.

Главная страница

Сведения об авторах

Левицки Рафал, Technical Director, Biogas Technology Limited, 6 Brookside Industrial Estate, Sawtry, Cambridgeshire, PE28 5SB, United Kingdom. Tel.: (14) 8783-38-38, 8783-17-01, 8783-09-62. E-mail

Последние изменения внесены 24.08.08