0%

Биометановый завод: основные этапы производства биогаза и биометана

Содержание

В условиях энергетического кризиса и курса на декарбонизацию биометановые заводы становятся стратегическим решением для Украины. В отличие от биогазовых установок, производящих биогаз с содержанием метана 52–65%, заводы по производству биометана очищают биогаз до 95–98% CH₄ — уровня природного газа. Такой газ можно закачивать в ГТС, а также экспортировать в ЕС.

По оценкам UABIO, потенциал производства биометана в Украине составляет 7–8 млрд м³/год, что соответствует 30–40% потребления природного газа в Украине.

В этой статье команда Pro-Energy подробно рассмотрит этапы производства биометана, необходимое оборудование и технологии очистки.

Что такое биометановый завод?

Биометановая установка — это промышленный комплекс по производству биометана из органических отходов способом анаэробного сбраживания и последующей глубокой очистки биогаза до биометана.

Основное отличие от БГУ заключается в том, что биометановая станция производит биометан, пригодный для транспортировки и закачки в газовую сеть.

Состав биометана и биогаза

Основные этапы производства биометана

Производство биометана охватывает пять основных этапов. Рассмотрим подробно, как производят биометан на промышленном уровне.

Этап 1. Подготовка и прием сырья

Первый этап определяет эффективность всего процесса. Биометановый завод может работать на различных типах сырья:

  • Отходы животноводства: навоз крупного рогатого скота, свиная помета, птичий помет.
  • Энергетические культуры: кукурузный силос, многолетние травы.
  • Промышленные отходы: жом сахарной свеклы, барда спиртовых заводов.
  • Коммунальные отходы: пищевые отходы, ил очистных сооружений.

5 этапов производства биометана

Подробнее о требованиях к сырью читайте в материале «Как подготовить сырье для биогазовой станции».

Этап 2. Метановое сбраживание (ферментация)

Анаэробное сбраживание — это процесс, при котором бактерии без доступа кислорода разлагают органическое вещество на биогаз и дигестат. Процесс происходит в герметичных реакторах (ферментаторах), изготовленных из стали или бетона с антикоррозионным покрытием в мезофильных условиях (38–42 °C), время удержания субстрата (HRT) от 25 дней.

Критические параметры процесса: поддержание температуры ±1°C, pH 6,8–7,2, регулярное перемешивание для предотвращения образования корочки и лучшего газовыделения, контроль содержания FOS / TAC.

Этап 3. Очистка биогаза до биометана

Это самый сложный и дорогостоящий этап, определяющий разницу между биогазом и биометаном. Сырой биогаз содержит H₂S, влагу и силоксаны, которые снижают теплотворность и наносят вред оборудованию.

Сначала газ очищается от сероводорода и силоксанов с помощью различных видов активированного угля, что предотвращает коррозию и повреждение компрессоров и мембран. Далее осуществляется осушение — для удаления влаги и снижения точки росы. Ключевым этапом является мембранная сепарация, во время которой CO₂, азот и кислород отделяются, а концентрация метана повышается до 95–98%.

Кроме мембранной технологии, в промышленности применяют водородное скруббирование, PSA и аминовую технологию.

Эти решения имеют свои преимущества и ограничения в отношении энергоемкости, потерь метана и капитальных затрат. В практике Pro-Energy мы применяем мембранную технологию, как наиболее распространенную в Европе, энергоэффективную и оптимальную для стабильного производства биометана.

Этап 4. Одоризация и закачка в сеть или сжатие до CNG / производство bioLNG

После очистки биометан доводят до необходимых параметров давления в зависимости от способа транспортировки и использования. Для CNG газ сжимают до 200–250 бар, что позволяет применять его на стандартных заправках. Для закачки в газовую сеть биометан компрессируют до рабочего давления оператора ГРМ/ГТС и проводят одоризацию.

Для производства bioLNG газ дополнительно очищают и сжижают без одоризации. Качество биометана должно соответствовать требованиям EN 16723-1 (для сети) и EN 16723-2 (для транспорта) или национальным стандартам.

Этап 5. Хранение и распределение

Готовый биометан хранится в зависимости от способа транспортировки и использования:

CNG — в баллонах или трейлерах высокого давления (200–250 бар) для транспортировки и резервного хранения. BioLNG — в криогенных изотермических резервуарах при температуре около −160 °C и транспортируется специализированными цистернами.

Распределение биометана в Украине осуществляется путем закачки в магистральные или распределительные газовые сети. Биометан подается в сеть через узел учета и физически смешивается с природным газом, а подтверждение его «зеленого» происхождения обеспечивается через систему гарантий происхождения в Реестре биометана.

Транспортировка по магистральным сетям осуществляется Оператором ГТС Украины, а локальное распределение — операторами газораспределительных сетей. Для подключения производитель должен обеспечить соответствие качества биометана требованиям ДСТУ 4047-2001 или EN 16723-1 и Кодексам ГТС и ГРМ.

Реальный кейс Pro-Energy: производство биометана без остановки БГУ

В 2025 году Pro-Energy реализовала биометановый проект для аграрного производителя, интегрировав мембранную установку очистки биогаза в существующую БГУ без остановки производства. При производительности 2500 Нм³/ч сырого биогаза комплекс обеспечивает выпуск 12,8 млн Нм³ биометана в год с параметрами, соответствующими требованиям газораспределительной сети.

Вспомогательные процессы на биометановом заводе

Утилизация тепла

Производство биометана является энергоемким процессом, однако рекуперация тепла позволяет существенно снизить затраты. Тепло получают от компрессоров, процессов очистки и когенерации. Оно используется для подогрева ферментаторов. 

Использование дигестата (остатков сбраживания)

Дигестат — это ценное органическое удобрение, богатое питательными веществами. Из 1 т сырья образуется примерно 0,9 т дигестата с содержанием N 4–6 кг/т, P₂O₅ 2–3 кг/т и K₂O 3–5 кг/т. Его разделяют на жидкую фракцию (85–90%) для фертигации и твердую (10–15%) для компостирования и аграрного использования.

Оборудование биометанового завода

Оборудование для биометана составляет 40–60% капитальных затрат проекта.

Основные элементы включают системы подготовки и подачи сырья, реакторы метанового сбраживания, установки очистки биогаза до биометана, КГУ или котел. Вспомогательное оборудование предусматривает теплообменники, автоматику SCADA, сепараторы дигестата и лабораторные анализаторы качества газа и субстрата.

Блок-схема обладнання біометанового заводу

Требования к строительству биометанового завода

Размещение биометановой установки требует тщательного планирования:

  • Площадь участка: от 2 га.
  • Санитарно-защитная зона: 350–1000 м от жилых домов в зависимости от мощности и типа сырья.
  • Подключение к электросетям: играет важную роль, поскольку удаленный земельный участок под БГУ может нести значительные расходы на подключение.
  • Доступ к газовой сети: если планируется закачка биометана, необходима близость газопровода (желательно до 5 км).

Запуск биометанового завода предусматривает прохождение обязательных регуляторных процедур, в частности:

  • Проведение оценки воздействия на окружающую среду (ОВОС) для объектов мощностью более 100 т сырья животного происхождения в сутки (ориентировочный срок — 6–12 месяцев).
  • Получение разрешения на выбросы загрязняющих веществ.
  • Сертификацию качества биометана в соответствии с ДСТУ 4047-2001 или EN 16723-1.
  • Заключение договора с оператором ГТС или ГРМ на закачку газа в сеть.
  • Получение технических условий (ТУ) на присоединение к газовым и электрическим сетям и разработка проектной документации на подключение с последующим согласованием у соответствующих операторов сетей.

Регулирование деятельности биометановых установок определяется Законом Украины об интегрированном предотвращении и контроле промышленного загрязнения (с 2025 г.), который имплементирует Директиву 2010/75/EU.

Экономика биометанового завода

Капитальные затраты (CAPEX)

Основные инвестиции приходятся на модуль обогащения биогаза, компрессорное оборудование, подключение к газовой сети и системы контроля качества. Для завода мощностью ориентировочно 3 млн м³ биометана в год CAPEX обычно составляет ≈6–7 млн евро, в зависимости от технологии и условий подключения.

Операционные расходы (OPEX)

К ним относятся расходы на электроэнергию для компрессирования и очистки, обслуживание мембран, адсорбенты, персонал, лабораторный контроль и административные расходы. В среднем OPEX составляет 5–10% от CAPEX в год.

Доходы:

Основным источником дохода является реализация биометана, которая может осуществляться несколькими каналами в зависимости от рынка сбыта и инфраструктуры.

  • закачка биометана в газовую сеть и экспорт в ЕС;
  • продажа биометана для транспорта (bio-CNG / bio-LNG);
  • продажа электроэнергии;
  • продажа дигестата.

Срок окупаемости

При стабильной сырьевой базе и доступе к экспорту типичный срок окупаемости биометанового проекта составляет 6–10 лет, ROI — 20–35%+ в зависимости от рыночной конъюнктуры.

Ключевые факторы прибыльности следующие: наличие собственной биомассы или бесплатного органического сырья (сокращает срок окупаемости на 2–3 года), доступ к экспортному рынку ЕС (+30–50% к цене), государственная поддержка (гранты до 30% CAPEX, налоговые льготы).

Биогазовая установка vs Биометановый завод

Хотя биогазовые установки и биометановые заводы используют схожее сырье и базовый процесс анаэробного сбраживания, их экономика, технологическая сложность и сферы применения существенно различаются. 

Параметр Биогазовая установка (БГУ) Биометановый завод
Содержание метана 52–65 % 95–98 %
Применение Электро + тепло (когенерация) Закачка в сеть, транспорт 
Очистка газа Базовое (H2S, влага) Глубокое (CO2, силоксаны, N2)
Срок окупаемости 5–6 лет 6–10 лет

Преимущества биометановых заводов

Биометановый завод дает комплексные преимущества для экономики, экологии и энергетической безопасности:

  • Импортозамещение: каждый кубометр биометана заменяет импортируемый природный газ, снижая зависимость от внешних поставщиков.
  • Универсальность использования: биометан применим для транспорта, отопления, промышленности, закачки в газовую сеть, экспорта.
  • Более высокая добавленная стоимость: цена биометана намного выше стоимости биогаза в энергетическом эквиваленте.
  • Экологичность: снижение выбросов CO₂ более чем на 95% при его улавливании, без улавливания СО2 считается биогенным, при этом метан не выделяется в атмосферу, соответствие Директиве RED II ЕС.
  • Утилизация отходов: решение проблемы накопления органических отходов агросектора, коммунального хозяйства, пищевой промышленности.
  • Поддержка ЕС: доступ к европейскому рынку биометана, возможность получения премиальных цен за происхождение биометана.
  • Дополнительный продукт: производство высококачественного органического удобрения (дигестата), частично заменяющего использование минеральных удобрений.

Вызовы и ограничения

  • Технические: производство биометана требует сложных систем очистки (мембраны, PSA, аминная технология), квалифицированного персонала, постоянного контроля качества (95–98% CH₄) и стабильных поставок сырья.
  • Экономические: высокие инвестиции (€6–18 млн) и длительный срок окупаемости (6–10 лет), а также чувствительность к рыночным ценам на природный газ.
  • Регуляторные: сложное подключение к ГТС и обязательная сертификация биометана с регулярными лабораторными расходами.

В то же время большинство указанных вызовов можно контролировать при условии правильного проектирования и привлечения опытного технологического партнера, такого как Pro-Energy. Практика реализованных проектов биометана показывает, что после выхода на стабильный режим работы биометановые заводы демонстрируют прогнозируемую экономику, высокую надежность и долгосрочную конкурентоспособность. 

Биометановые заводы в Украине и мире

Мировой опыт

Биометан является ключевой частью энергосистемы ЕС. В Европе работает более 1 678 биометановых установок, а суммарное производство биогаза и биометана превышает 23 млрд м³/год. В Германии действует более 270 установок, которые закачивают ориентировочно 1,4 млрд м³/год (≈ 1,5–2% потребления газа страны). Швеция преимущественно использует биометан в транспорте (CNG, Bio-LNG): в некоторых городах до 80% транспорта работает на биометане, цены CNG — 1,8–3,0 €/кг. Дания уже закачивает примерно 40% газа в сеть в виде биометана и планирует полную замену природного газа к 2035 году. В стране работает почти 160 установок, обеспечивающих 32 PJ/год.

Перспективы в Украине

Украина находится на стартовой фазе развития биометановой отрасли, но имеет один из крупнейших потенциалов в Европе. По оценкам Биоэнергетической ассоциации Украины (UABIO), реалистичный потенциал производства биометана составляет 7–8 млрд м³ в год, а по расширенным сценариям — более 20 млрд м³, что равно 30–40% потребления газа.

По состоянию на начало 2025 года в Украине работает 5 промышленных биометановых установок:

  • Vitagro (Хмельницкая обл.): мощность 3 млн м³/год, сырье — навоз КРС, навоз, жом и кукурузный силос — технология мембраны.
  • МХП (Днепропетровская обл.): завод 11 млн м³/год на базе куриного помета, технология мембраны.
  • «Галс Агро» (Черниговская обл.): 3 млн м³/год, смешанное сырье (навоз, силос, жом), мембранная технология. 
  • Два завода bioLNG (Винницкая обл.): суммарная мощность 35 млн м³/год сжиженного биометана для транспорта.

Дальнейшее развитие зависит от стабильных правил экспорта, реестра биометана и интеграции с системами гарантий происхождения ЕС.

Заключение

Биометановый завод — это высокотехнологичное многоэтапное производство, которое превращает органические отходы в топливо, идентичное природному газу. Биометановый завод сложнее и дороже биогазовой установки, но обеспечивает более высокую добавленную стоимость продукции и большую гибкость сбыта. Разница между биогазом и биометаном заключается не только в качестве (95–98% CH₄ против 52–65%), но и в возможностях реализации, ведь биометан может использоваться для транспорта и экспортируется в ЕС, а биогаз перерабатывается в электричество и/или тепло.

Именно поэтому для Украины технология производства биометана открывает путь к энергетической независимости и выполнению евроинтеграционных обязательств. 

Pro-Energy имеет практический опыт в проектировании и строительстве биогазовых и биометановых комплексов. Мы оцениваем сырьевой потенциал, подбираем технологию, рассчитываем экономику и запускаем биометановые проекты «под ключ». Обратитесь за консультацией — мы сопровождаем проекты на всех этапах.

Часто задаваемые вопросы

Биогазовая установка производит биогаз (52–65% CH₄), который используют для когенерации, а при наличии биометанового модуля очистки и модернизации биогаза до биометана — тогда это уже биометановый завод (95–98% CH₄).

Стоимость зависит от мощности и рассчитывается индивидуально под каждый проект. В структуре затрат на оборудование расходуется 60–70%, на строительство — 25–30%. Срок окупаемости составляет 6–10 лет в зависимости от цен на газ, наличия собственного сырья и государственных субсидий.

Используют любые органические отходы: навоз крупного рогатого скота (выход 20–30 м³ биогаза/т) и свиней (15–25 м³/т); птичий помет (100–160 м³/т); пищевые отходы (80–120 м³/т), которые нельзя использовать в качестве корма, однако также используют энергетические культуры — кукурузный силос (200 м³/т), многолетние травы (17080–100 м³/т) и жом сахарной свеклы — такое сырье обеспечивает производство биогаза на электроэнергию и тепло для нужд завода.

Технически — да, при условии соответствия качества биометана стандартам ДСТУ 4047-2001 (95–98% CH₄, <2% CO₂, <5 мг/м³ серы, точка росы <-8°C при 40 бар). Требуется сертификат соответствия от аккредитованной лаборатории и договор с газотранспортным или газораспределительным оператором. накачка, но процедура сложная и требует согласований (6–18 месяцев). Основные вызовы: высокие требования к точкам входа (давление, диаметр), необходимость установки узла учета (дополнительные расходы), высокая стоимость подключения к газовым сетям.

 

Related articles

Тригенерация от LG Electronics: идеальное решение для повышения энергоэффективности бизнеса в Украине
Тригенерация от LG Electronics: идеальное решение для повышения энергоэффективности бизнеса в Украине
Война в Украине поставила перед бизнесом ряд вызовов. Рост цен на газ, перебои с электроснабжением и зависимость от традиционных источников энергии...
  • Биогаз
  • Биометан
  • Новости “Pro-Energy”
Потенциал аграрного сектора Украины в сфере производства биометана
Потенциал аграрного сектора Украины в сфере производства биометана
В условиях энергетических вызовов 2025 года биометан становится не только перспективным видом топлива, но и стратегическим элементом будущей энерге...
  • Биометан