В Йошкар-Оле работает котельная на бесплатном топливе

В Ботаническом саду МарГТУ работает единственный в стране тепличный комплекс, который обогревается за счет энергии солнца, ветра и биогазовых реакторов, работающих на органических отходах. «Повелителями стихий» стали молодые ученые технического университета во главе с кандидатом наук Евгением Онучиным.

Сегодня не только писатели-фантасты, но и ученые говорят, что реально конец света наступит тогда, когда земляне вычерпают до дна все свои углеводороды. Вот тут и жди апокалипсиса! А выход? Неужели снова разбежаться по избам с печками?

Инновационная «кочегарка»

Приличных размеров теплица -70 квадратных метров - в Ботаническом саду сама себе «печка». Это единственный в стране энергонезависимый тепличный комплекс. Отапливается он благодаря двум ветрогенераторам по соседству, установкам биогаза, солнечной батарее на крыше и солнечному коллектору. Полный набор альтернативной энергетики! Побывать здесь все равно, что заглянуть в будущее. Парадокс заключается в том, что центр инноваций находится в здании бывшей кочегарки. Сегодня здесь двигают науку сотрудники центра «Экология, биотехнологии и процессы получения экологически чистых энергоносителей». В роли гида выступает кандидат наук Евгений Онучин.

- Вот здесь, - объясняет он, - находится лаборатория биогазовых технологий, здесь - возобновляемых видов энергии.

Глубоко изучать альтернативную энергетику ученые «политеха» начали лет десять назад с подачи декана механико-машиностроительного факультета Юрия Сидыганова. Запасы углеводородов не безграничны, поэтому человечество учится использовать возобновляемые виды энергии, такие, как солнце, ветер, всевозможные органические отходы. В Ботаническом саду ученые работают сразу с несколькими источниками. Ветряки дают электроэнергию, солнечный коллектор, по сути, водонагреватель (тепло идет на обогрев теплицы), реакторы - биогаз.

Навоз - в доходы

В условиях нашей республики самым перспективным направлением является получение биогаза, прежде всего потому, что у нас море сырья. В принципе, это может быть любая органика, но лучше всего подходит коровий и свиной навоз. Масса, прошедшая через пищеварительный тракт животного - идеальное «топливо», она уже содержит бактерии, результатом работы которых является процесс брожения и, соответственно, получения биогаза. А вот в курином навозе микроорганизмов нет, поэтому нужна стартовая закваска. Технологически все просто - навоз (ученые называют его субстратом) закладывают в установку, подогревают, и пошел процесс, в результате которого  выделяется биогаз. Одной закладки хватает на месяц-два. Получается одним выстрелом убить трех зайцев: утилизируешь отходы, получаешь топливо и прекрасный компост.

В более южных широтах производство биогаза поставлено на широкую ногу, рассказывает Евгений Михайлович. В Германии, например, работают свыше трех тысяч крупных промышленных установок, не считая мелких. Дело дошло до того, что там и перерабатывать нечего - навоза днем с огнем не найдешь, в ход пошли солома, ботва, зерноотходы. Правительство Германии дотирует производство биогаза, покупая его по цене примерно вдвое выше, чем газпромовский. Да, пока  биогаз обходится  дороже. Есть и еще одно "родимое пятно" - по техническим характеристикам он существенно уступает природному собрату. Содержание метана в нем не превышает 60%, остальное - балласт - углекислый газ и сероводород. В природном же метана не меньше 97-99%.

Мал, да удал

Правда, за годы работы марийским ученым удалось значительно подкорректировать эти недостатки. Их исследования были поддержаны в рамках федеральной целевой программы. Сейчас товар можно предъявить лицом - завершена работа над биогазовым реактором нового поколения. По сравнению со своими серийными собратьями он совсем небольшой, но более производительный.

Самые главные «ноу-хау», внедренные нашими учеными - это система каталитического подогрева и попутного барботирования. Чтобы процесс брожения в установке шел достаточно активно, нужно поддерживать температуру не меньше 40 градусов. Используется для этого полученный в установке биогаз, часть его поступает в катализатор, сгорает и тем самым греет субстрат. Получается даже двойной эффект - продукты сгорания (пузырьки) поднимаются вверх и сами перемешивают массу. На языке ученых это называется барботированием. Все эти изобретения запатентованы. Что касается установки, то этап научных исследований завершен. Сейчас предстоит изготовить серьезный опытно-промышленный образец и, если все пойдет нормально, запустить его в серию.

Но и это еще не все. Коллектив технического университета серьезно продвинулся в технологии так называемого адсорбционно-мембранного газоразделения. Суть его в том, что за счет селективных мембран из биогаза изымается углекислый газ и таким образом улучшаются его потребительские характеристики. Разработки ученых в этой области также отмечены грантом федеральной целевой программы.

Придет на ферму биогаз

Напрямую альтернативная энергетика конкурировать с традиционной пока не может, но есть ниши, где она имеет право на существование. Например, отдаленные лесопитомники или крупные животноводческие комплексы в глубинке. Другого пути грамотно, без ущерба для экологии утилизировать массив животноводческих стоков просто не существует. Хозяйства республики уже проявляют интерес к производству биогаза. Он еще хорош тем, что очень удобен в смысле накопления. В Ботаническом саду летом теплица обогревается за счет солнечного коллектора и панелей, а весь полученный биогаз направляют в хранилище - газгольдер. Там он может храниться  долго, используется в холодное время года, когда солнышка мало.

Повелители стихий

Есть еще одна тема, в области которой нашим ученым в России просто нет равных. Это управление  энергогенерирующим комплексом. В принципе, разные источники энергии ведут себя как «лебедь, рак и щука», что чревато потерями: например, энергия ветряка, если в данный момент нет потребления, просто пропадает. Ученые МарГТУ научились аккумулировать  энергию и максимально эффективно управлять ею.

Сегодня марийские ученые единственные в стране, кто знает, как синхронизировать работу солнца, ветра, биогаза.

Командный пункт, или мозговой центр, находится в тепловом узле, который настолько увешан датчиками, что больше похож на космическую станцию. Ученые разработали и применили интеллектуальный алгоритм, когда компьютер сам отслеживает потоки генерации энергии и решает, куда их направить, чтобы получить максимальный результат. Излишек тепла с коллектора в солнечный день он может послать на подогрев биогазовой установки, в теплоаккумулятор или в теплицу. Сегодня марийские ученые единственные в стране, кто знает, как синхронизировать работу солнца, ветра, биогаза. Это уже приносит плоды - потери удалось сократить на 15-20%.

Кстати, открытия ученых сразу идут в дело, прикладным полигоном для центра является теплица по соседству. Ее они обеспечивают теплом, а полученные компосты становятся грунтом для юных сосенок и елочек. Концентрация питательных веществ в них такая, что сеянцы растут как на дрожжах - в несколько раз быстрее, чем в природе. За сезон с весны до осени удается получить две ротации саженцев, а сверхзадачей является «выгнать» три поколения.

Дмитрий Шахтарин 

Дата публикации: 13.03.2012

Возврат к списку

© 2006-2016 Поволжский государственный технологический университет, ФГБОУ ВО «ПГТУ».
Почтовый адрес: 424000, Республика Марий Эл, г. Йошкар-Ола, пл. Ленина, дом 3.
Телефоны: (8362) 45-53-44 (ректор); 45-02-72 (приёмная комиссия).

При использовании текстовой информации, фото- и видеоматериалов ссылка на сайт обязательна.

Создание и продвижение сайтов www.citrus-soft.ru