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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Évaluation économique des technologies de biogaz. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Sources d'énergie alternatives Objectifs de l'introduction des technologies de biogaz Avant la construction d'une installation de biogaz individuelle ou l'introduction de technologies de biogaz au niveau de l'État, il est nécessaire de procéder à une évaluation économique. Lors de l'évaluation de la viabilité économique d'un programme de biogaz et d'installations individuelles, il est important de prendre en compte les objectifs d'introduction des technologies de biogaz. L'introduction des technologies du biogaz peut poursuivre les objectifs suivants :
Évaluation économique d'une installation de biogaz Après avoir déterminé les objectifs de l'introduction d'une installation de biogaz, vous pouvez procéder à une évaluation économique de sa rentabilité. Pour ce faire, pensez à :
Avantages pour les exploitations individuelles Les exploitations agricoles individuelles peuvent évaluer les avantages de la construction d'une usine de biogaz sur la base des revenus en espèces qu'elles recevront de l'utilisation des déchets par rapport aux coûts de l'installation. Les effets suivants doivent être traduits en termes monétaires et comptabilisés comme des avantages :
Équivalents en espèces des avantages individuels L'évaluation économique des avantages individuels de l'utilisation des installations de biogaz est relativement facile, si l'exploitation agricole couvrait ces besoins dans le passé par l'achat d'engrais et de carburant. Les avantages monétaires des grandes installations de biogaz et des grandes exploitations peuvent également être calculés avec assez de précision. Dans le cas de petites installations dans les zones rurales du Kirghizistan, il est plus difficile de calculer les avantages monétaires, car les sources traditionnelles d'énergie et d'engrais, telles que le bois de chauffage, le fumier, le fumier et les déchets végétaux secs, sont principalement utilisées. Dans de tels cas, les avantages monétaires sont calculés à partir des économies réalisées sur les sources d'énergie traditionnelles, ainsi que des revenus provenant de la vente de biofertilisants et de l'augmentation des rendements. Énergie Le principal problème de l'évaluation économique est la conversion en valeur monétaire des énergies non commerciales qui n'ont pas de prix de marché fixe. Mais même dans ce cas, il est possible d'établir la valeur du biogaz et des engrais sur la base de données comparatives sur la valeur calorifique de différentes sources d'énergie. Pour ce faire, vous devez calculer le nombre de sources d'énergie utilisées dans l'économie et établir les économies réalisées grâce à l'utilisation du biogaz à la place. Tableau 23. Comparaison du biogaz (teneur en méthane à 70 %) et des autres vecteurs énergétiques
Exemple : Une famille de 5-6 personnes utilise 12 bouteilles de propane (120 kg ou 60 m3 de propane) et 2,5 tonnes de charbon par an. Ensuite, pour les remplacer par du biogaz, il faudra 60 * 1,84 = 110 m3 de biogaz et 2500 * 1,1 = 2750 m3 de biogaz, soit un total de 2860 m3 de biogaz par an, soit environ 8 m3 de biogaz par jour. Comme le montre le tableau, lors du remplacement du propane par du biogaz, 128 USD seront économisés par an sur l'achat de bouteilles. En remplaçant 2,5 tonnes de charbon, qui coûte 0,06 USD par kilogramme, par du biogaz, 160 USD par an seront économisés. Au total, 288 USD par an seront économisés sur le gaz liquéfié et le charbon. Biofertilisants Les avantages économiques de l'utilisation de biofertilisants peuvent être calculés en comparant les coûts et les bénéfices d'une ferme utilisant auparavant d'autres fertilisants, ou par les revenus de la vente de biofertilisants. Productivité L'effet de l'augmentation des rendements de l'utilisation des biofertilisants ne doit pas être sous-estimé. Les preuves d'augmentations de rendement suite à l'application de biofertilisants varient de 10 à 30 %, mais une prédiction plus précise est difficile car de nombreux autres facteurs affectent également le rendement. Tableau 24. Augmentation du rendement avec l'utilisation de biofertilisants
Coût comparatif des engrais Les biofertilisants sont non seulement efficaces, mais aussi bon marché - lorsqu'ils utilisent des biofertilisants au lieu d'engrais minéraux, comme le montre le tableau, l'agriculteur économise 0,8 USD par hectare de terre fertilisée. Tableau 25. Comparaison des biofertilisants et des autres fertilisants
Valeur monétaire des avantages des biofertilisants Les avantages de l'utilisation des biofertilisants sont constitués d'économies sur les engrais minéraux précédemment utilisés et de l'augmentation des rendements des cultures. coût de l'usine de biogaz Un calcul précis du coût de construction et d'exploitation d'une usine de biogaz est nécessaire pour calculer le retour sur investissement de l'usine, comparer le coût des modèles alternatifs et collecter des informations sur les coûts financiers à venir. Les indicateurs de production, les coûts et les bénéfices annuels de l'exploitation des installations de biogaz produites par le PF "Fluide" de l'Association "Farmer" sont donnés dans le tableau. Les avantages ont été calculés en supposant la vente de biofertilisants au prix de 10,7 USD par tonne et le prix du biogaz - 0,21 USD par m3. tableau 26
L'analyse du tableau montre que les plus petites centrales (volume de réacteur jusqu'à 5 m3) s'amortissent en un peu plus d'un an, et les centrales avec des volumes de réacteur supérieurs à 10 m3 s'amortissent en quelques mois. Catégories de coûts Il existe trois principales catégories de coûts associés à l'introduction d'installations de biogaz :
Coût de la construction et des matériaux Le coût de construction comprend tous les coûts nécessaires à la construction de l'usine, tels que le coût du terrain, des fondations, de la préparation et de l'installation du réacteur, du système de gaz, des réservoirs de stockage et de mélange des matières premières et des engrais, des réservoirs de gaz et des coûts de main-d'œuvre pour les travailleurs. Le coût de la construction et des matériaux est déterminé par les facteurs suivants :
Coût moyen Pour une estimation approximative du coût typique d'une installation de biogaz simple, les chiffres suivants peuvent être utilisés : le coût total de l'installation sans le coût du terrain est de 350 à 500 dollars américains par m3 de réacteur. 35 à 40% du coût total est un réacteur métallique. Le coût d'une installation de biogaz par unité de volume de réacteur diminue avec l'augmentation du volume du réacteur. Mais lors de la construction d'une grande installation pour plusieurs ménages, les coûts nécessaires pour le gazoduc augmentent et le coût de l'installation par unité de volume du réacteur reste approximativement le même. Pour les conditions du Kirghizistan, les unités chauffées sont plus adaptées et il est plus rentable de construire des unités plus grandes. Les prix individuels sont calculés projet par projet en fonction des prix des matériaux, de la disponibilité des matériaux et des salaires. Dépenses courantes Les frais courants d'exploitation et d'assistance technique de l'installation comprennent à la fois le coût des matériaux et des travaux pour :
Les coûts de fonctionnement ne sont pas moins importants que les coûts de construction de l'usine et ne dépassent généralement pas 4 % du coût initial de l'usine par an. Paiements d'intérêts sur un prêt Le coût d'une usine de biogaz dépend des paiements d'intérêts et de principal des fonds empruntés pour la construction des usines. Les taux d'intérêt au Kirghizistan varient de 17% à 40% par an. L'inflation doit également être prise en compte. Durée de fonctionnement de l'installation Lors du calcul de l'amortissement, vous devez prendre la durée de vie prévue de l'usine d'environ 15 ans, avec un support technique et des réparations réguliers. Avantage économique d'une installation de biogaz Pour déterminer les avantages économiques d'une installation de biogaz et comparer des projets alternatifs d'installations de biogaz, il est nécessaire de calculer la période de récupération de l'installation. Divisez le coût d'installation par le revenu annuel de l'installation et multipliez par 12 pour déterminer combien de temps l'installation sera amortie en mois. Exemple : Le coût d'une installation de biogaz agricole avec un volume de réacteur de 15 m3 est de 6655 USD (voir tableau 24), et le coût du revenu annuel de son fonctionnement, comme nous l'avons calculé dans l'exemple, ne provient que de l'augmentation des rendements et du remplacement charbon et gaz liquéfié avec chauffage et cuisson des aliments pour biogaz 7704 USD. Il s'avère qu'une installation de biogaz de 15 m3 sera rentable en 10 mois de fonctionnement continu. Financement par prêt Bien que le retour sur investissement d'une usine de biogaz fonctionnant en mode mésophile avec un volume de réacteur de plus de 15 m3 soit inférieur à 1 an de fonctionnement, un gros problème pour les résidents ruraux du Kirghizistan est le montant initial d'argent nécessaire à sa construction. La solution pourrait être le financement par emprunt de l'usine. Pour calculer le remboursement d'une usine financée avec un prêt de 12 mois à 25% par an, nous calculons le montant total qui devra être payé pour le prêt à 6655 USD, ce qui, y compris les intérêts du prêt, est de 8324 USD. Maintenant, la période de récupération de l'installation sera d'environ 13 mois. Théorie et pratique Bien que, comme le montrent les exemples précédents, le retour sur investissement des installations avec un volume de réacteur de 15 m3 ne dépasse pas 1,5 an, il faut être conscient que les résultats pratiques peuvent différer des calculs théoriques pour de nombreuses raisons. Par exemple, la construction et la mise en service d'une usine peuvent prendre plus de temps, l'usine peut commencer à fonctionner plus tard que la saison de plantation, retardant l'augmentation des rendements et des revenus associés. Par conséquent, il est plus rationnel de prévoir le remboursement de l'installation sur 2 à 3 ans, en fonction des conditions de crédit disponibles. Dans de tels cas, ainsi que lorsque l'installation fonctionne sur un mode psychophile, la méthode du revenu annuel minimum peut être utilisée pour les calculs économiques. Méthode du revenu annuel minimum La méthode du revenu annuel consiste à déterminer le revenu qui doit être reçu de l'installation pour chaque année de son fonctionnement pour son retour sur investissement dans un nombre prédéterminé d'années. Pour appliquer la méthode du revenu annuel, vous devez définir les paramètres suivants :
Nombre d'années (T) Le nombre d'années est déterminé en fonction des conditions du prêt ou simplement de vos projets. Vous pouvez également faire une analyse coûts-avantages pour plusieurs options et choisir celle qui vous convient le mieux. Coût annuel (C) Les coûts annuels comprennent les coûts de :
La plupart de ces coûts ne peuvent être qu'estimés. En règle générale, les coûts d'entretien et de réparation ne dépassent pas 4 % du coût total de l'installation par an. Le coût de fonctionnement de l'usine dépend de son type et consiste en le remplacement de divers matériaux tels que les agents de nettoyage, les matériaux de purification du biogaz, l'électricité utilisée pour mélanger les matières premières. Le coût des inspections découle de l'exploitation des appareils sous pression et comprend le coût des inspections et des confirmations annuelles. Il est nécessaire de prendre en compte le coût de remplacement des pièces de l'installation lorsque la durée de vie de ces pièces est inférieure à la durée de vie de l'ensemble de l'installation. Coût d'installation initial (HC) L'investissement total comprend les coûts de:
Taux d'intérêt (PS) Le taux d'intérêt implicite doit être déterminé au cas par cas. Dans tous les cas, ce taux doit nécessairement tenir compte de l'inflation. Lors de l'utilisation de fonds empruntés, il s'agit du taux que l'emprunteur paie à la banque, plus tous les autres paiements supplémentaires. S'il utilise des fonds propres, il s'agit du taux que l'agriculteur pourrait percevoir s'il mettait de l'argent à la banque. Avec un financement mixte, cela devrait être un certain taux moyen. Au Kirghizistan, le taux d'intérêt des fonds empruntés varie de 17 à 40 % par an, et l'inflation en 2009 était d'environ 10 % par an. Exemple : calcul des revenus annuels minimaux pour une usine fonctionnant en mode mésophile. L'agriculteur a contracté un prêt de 3 ans pour la construction d'une usine de biogaz avec un volume de réacteur de 15 m3 avec chauffage, systèmes automatisés de mélange et d'injection des matières premières. Une telle installation coûte environ 6655 USD. Le taux d'intérêt sur le prêt est de 25% par an avec des paiements annuels. Obtenez: Nombre d'années T = 3 ans, Coût initial d'installation de HC = 6655 USD, Coûts annuels H = 4% de HC = 266 USD, Taux d'intérêt PS = 25 % + 10 % d'inflation = 30 % = 0,35. Calculer le revenu annuel minimum GD \u1d NS * ( (PS * (PS + XNUMX)т) : ((EP + 1)т- 1) ) + Z = 6655 * ( (0,35*(0,35 + 1)3) : ((0,35 + 1)3- 1) ) + 266 = 6655 * 0,59 + 266 = 4192 USD. Ainsi, l'agriculteur doit percevoir un revenu d'au moins 4192 USD par an pour payer le prêt de 3 ans. S'il peut le faire est déterminé par le montant des prestations annuelles. Revenu annuel (B) Les bénéfices annuels consistent en tous les bénéfices monétaires qu'apporte une installation de biogaz. Les revenus proviennent de :
Suite de l'exemple Ci-dessus, nous avons déjà calculé les bénéfices annuels d'une usine de biogaz avec un volume de réacteur de 15 m3, ils s'élevaient à 7704 USD. C'est-à-dire que l'agriculteur pourra rembourser le prêt même si l'installation est retardée de 6 mois, ou si l'installation fonctionne à la moitié de sa capacité, ou seulement 6 mois par an. Bénéfice annuel (GP) Si le bénéfice annuel est positif, la construction de l'usine peut être considérée comme rentable dans l'absolu. S'il est négatif, la construction de BSU n'est pas rentable. Le bénéfice annuel est calculé comme la différence entre les bénéfices annuels de GV et le revenu annuel minimum requis de GD : GP = GV - GD. Dans notre exemple, il s'agit de : 7704 - 4192 = 3512 USD. Sources de financement Le coût de construction et d'exploitation d'une usine de biogaz dépasse souvent la capacité financière des exploitations. Ainsi, la construction de l'usine nécessite un financement supplémentaire, qui peut provenir des sources suivantes :
Toutes ces sources doivent être considérées pour chaque cas d'installation spécifique. Financement Au Kirghizistan, comme dans de nombreux autres pays en développement, il existe des organisations internationales qui allouent des subventions pour atteindre leurs objectifs. Environ la moitié des usines de biogaz construites en République kirghize ont été en partie financées par le FEM/PNUD. Financement avec un prêt Le financement par crédit pose la question de la responsabilité et des modalités de remboursement de la dette. L'emprunteur doit être sûr qu'il sera en mesure de couvrir le prêt ou doit avoir des garanties gouvernementales pour rembourser la dette. Le décaissement du prêt doit être planifié pour coïncider avec les besoins de financement. La durée pour laquelle un prêt est accordé est également généralement beaucoup plus courte que la durée de vie d'une installation de biogaz, par exemple 3 ans contre 15 à 20 ans d'exploitation de l'installation. Évaluation macroéconomique L'analyse macroéconomique considère le programme d'introduction des technologies du biogaz à l'échelle nationale. Cela signifie que la politique économique de l'État doit tenir compte de l'effet de l'introduction des technologies du biogaz sur l'économie de l'État dans son ensemble. Effet économique des installations de biogaz Lors de l'évaluation de l'introduction des technologies du biogaz du point de vue de l'État dans son ensemble, les effets suivants doivent être pris en compte :
Secteurs d'influence Il est nécessaire de prendre en compte l'effet de l'introduction des technologies du biogaz dans les secteurs : énergie et agriculture, environnement, santé, emploi. Énergie et agriculture Énergie De nombreux pays en développement basent leur consommation d'énergie sur les sources d'énergie traditionnelles (bois, résidus de récolte, fumier, force animale et travail manuel). Les taux d'utilisation de l'énergie de la biomasse varient considérablement, de S % en Argentine à plus de 90 % dans des pays comme l'Éthiopie, la Tanzanie, le Rwanda, le Soudan et le Népal. Avec l'augmentation de l'utilisation du biogaz, la demande en sources d'énergie traditionnelles diminuera. Par conséquent, l'effet de l'utilisation du biogaz se traduira par des avantages environnementaux accrus en raison d'une moindre consommation de bois de chauffage et d'une réduction de l'exploitation forestière illégale. Le remplacement des sources d'énergie commerciales telles que le pétrole, le charbon et le gaz naturel par le biogaz a un impact sur le budget de l'État. D'une part, l'effet de l'utilisation du biogaz se traduit par le remplacement des importations de vecteurs énergétiques et la réduction des paiements pour leurs importations. D'autre part, la dépendance vis-à-vis des importations de pétrole, de charbon et de gaz diminue, apportant une relative stabilité à l'économie. Les avantages macroéconomiques des usines de biogaz sont dus à leur efficacité et à leur fiabilité et à la réduction des coûts des infrastructures et des réseaux de distribution. Besoin d'engrais Pour que les terres arables et les champs de foin du Kirghizistan produisent des cultures durables, plus de 400 XNUMX tonnes d'engrais minéraux divers sont nécessaires chaque année. Ni l'Etat, ni d'ailleurs les agriculteurs kirghizes ne peuvent acheter de tels volumes d'engrais faute de moyens financiers. En réalité, seul le fumier est utilisé comme engrais. Le tableau 27 calcule l'accumulation annuelle de fumier en République kirghize, sur la base de la quantité minimale de fumier de 85 % d'humidité par animal et du pourcentage de son accumulation dans les exploitations. Tableau 27. Accumulation de fumier en République kirghize
Les besoins de la république en fumier comme engrais organique à un taux d'application de 13,3 tonnes par hectare et par an sont de 19 millions de tonnes. Comme on peut le voir sur le tableau, la collecte de fumier, due à l'élevage à l'étable, n'est que de 30% à 60%, selon le type d'animal. Cela permet de ne collecter qu'environ 6 millions de tonnes de fumier par an, soit 31% des besoins totaux en engrais organiques. Potentiel des biofertilisants au Kirghizistan Le traitement d'une tonne de fumier dans une usine de biogaz produit une tonne d'engrais organiques liquides dont le taux d'application est de 1 à 7 tonnes par hectare. Le traitement des déchets d'élevage au Kirghizistan permettra d'obtenir 6 058 703 tonnes d'engrais liquides et satisfera largement les besoins de l'agriculture du pays en engrais. Parallèlement à la production d'engrais liquides, grâce au traitement anaérobie des déjections animales, du biogaz sera obtenu pour répondre aux besoins énergétiques domestiques de la population rurale et aux besoins en carburant moteur. Les bénéfices globaux tirés du traitement des déjections animales permettent d'amortir le coût de leur mise en œuvre en moins d'un an de fonctionnement des usines. L'utilisation du biogaz et des technologies d'économie d'énergie au Kirghizistan assurera une croissance efficace de la production agricole, améliorera le niveau de vie de la population rurale et la situation environnementale dans le pays. De plus, l'utilisation de biofertilisants réduit la dépendance vis-à-vis des approvisionnements externes en engrais minéraux et crée des économies externes. Tableau 27. Calcul des indicateurs des installations de biogaz pour la République kirghize
Environnement Lorsqu'un pays est confronté au problème de la déforestation et de la dégradation des sols, les technologies du biogaz peuvent prévenir ces problèmes et remplacer complètement le besoin de bois de chauffage par du biogaz dans les zones rurales. Avec un besoin quotidien pour une personne d'environ 3 kg de bois de chauffage, 2,3 m3 de biogaz sont nécessaires pour les remplacer. Des installations de biogaz qui fonctionnent bien peuvent remplacer complètement la consommation de bois et de charbon par du biogaz. Dans les évaluations macroéconomiques, l'effet de l'utilisation des installations de biogaz est estimé en hectares de forêt préservée. Les avantages monétaires peuvent être calculés en fonction du coût de plantation et de croissance de cette zone de forêt. Mais une approche aussi simple n'est pas tout à fait correcte, car la population rurale n'utilise d'abord que des branches et des arbres secs, puis seulement des arbres verts, et l'effet de la déforestation apparaît lentement, et à certains stades, la forêt peut se régénérer. Dans le même temps, les plantations artificielles ne restaurent pas la biodiversité inhérente à cette zone, et entre la déforestation et la plantation d'arbres, un temps long s'écoule souvent, pendant lequel des processus d'érosion irréversibles se produisent, la faune et la flore sont réduites. La réduction de la déforestation et de la dégradation des terres est l'un des principaux arguments en faveur de l'introduction des technologies du biogaz. Les déchets animaux affectent également négativement la situation sanitaire, polluant les ressources en eau. Le ruissellement du fumier est un milieu favorable à l'activité vitale de divers micro-organismes, dont des agents pathogènes, et se caractérise également par une teneur élevée en œufs d'helminthes. Une caractéristique unique de l'application des technologies de biogaz est la réduction simultanée du besoin de bois de chauffage et l'amélioration de la qualité des terres, ce qui réduit considérablement la menace de dégradation des terres, ainsi que la réduction des émissions de gaz à effet de serre dans l'atmosphère, empêchant le changement climatique . Soins de santé Les installations de biogaz assurent l'utilisation des déchets et des eaux usées et améliorent directement la situation sanitaire et hygiénique dans l'ensemble du pays et pour les agriculteurs individuels en particulier. Lors du traitement des matières premières, le stockage à ciel ouvert du fumier et des matières fécales est également exclu. De plus, la microflore pathogène est activement détruite pendant le traitement. Ainsi, l'utilisation des technologies du biogaz augmente l'espérance de vie de la population, libère la population du coût des médicaments et du traitement des maladies intestinales. Réduction de l'influence pathogène Le traitement des excréments animaux et humains dans les systèmes de biogaz améliore clairement l'assainissement pour les propriétaires d'usines, leurs familles et la société dans son ensemble. Le potentiel pathogène des matières premières est fortement réduit lors du traitement anaérobie. Chaque nouvelle installation élimine le besoin de construire des fosses à ordures et des toilettes. Le raccordement direct des toilettes aux réacteurs est particulièrement avantageux en termes d'hygiène et de bien-être sanitaire, et élimine les odeurs. Réduire la propagation des maladies Étant donné que les biofertilisants n'attirent pas les mouches et autres parasites, la propagation des maladies contagieuses chez les humains et chez les animaux est réduite. De plus, les maladies oculaires et respiratoires sont réduites en brûlant de la bouse sèche et du bois de chauffage8. Maladies gastro-intestinales De nombreuses maladies gastro-intestinales sont propagées par des agents pathogènes présents dans les matières fécales. L'infection est assurée par les agriculteurs eux-mêmes, qui distribuent les matières fécales dans les champs. Le traitement anaérobie des excréments humains, animaux et des déchets organiques assure leur désinfection en détruisant la plupart des bactéries pathogènes. Un exemple réussi est le contrôle de la schistosomiase et des ténias grâce à l'expansion des usines de biogaz en Chine, où ces maladies ont diminué de 99 % et 13 %, respectivement, par rapport au niveau avant l'introduction des usines de biogaz. L'effet économique de la réduction de l'incidence Pour les utilisateurs de technologies de biogaz, l'impact positif sur la santé est particulièrement prononcé grâce à la réduction de la fumée dans les cuisines. L'effet de réduction des maladies gastro-intestinales ne devient perceptible qu'avec l'introduction généralisée d'installations de biogaz. Emploi La construction d'usines de biogaz crée des emplois et des opportunités commerciales supplémentaires, car la quantité d'énergie produite augmente, les zones rurales du pays se développent, ce qui contribue à une réduction de la migration et à une amélioration globale des conditions de vie. Croissance de la production locale La construction d'une usine de biogaz offre une opportunité d'emploi à court terme dans la construction de l'excavation, des fondations, de la construction et de l'installation de conduites. L'exploitation des usines nécessite l'emploi à long terme d'opérateurs et offre aux travailleurs qualifiés la possibilité de réparer et d'entretenir les usines de biogaz, de distribuer des engrais et de collecter des matières premières. En Chine, il y a eu une croissance rapide de la production locale de pièces pour les usines de biogaz et des matériaux pour celles-ci. Migration L'effet de réduction de l'exode rural a été observé, grâce à la création d'emplois et à l'amélioration des conditions de vie dans les fermes et les zones rurales des pays en développement où des usines de biogaz ont été construites. Social politique Les technologies du biogaz soutiennent non seulement l'économie de l'État et la situation écologique du pays, mais offrent également à la population locale des opportunités d'améliorer les conditions de vie et le bien-être. Les conditions sanitaires et la santé publique s'améliorent. L'emploi, les compétences et la production alimentaire des populations rurales s'améliorent également. Il est recommandé d'installer des systèmes de biogaz pour les collectivités et les associations afin de lisser les écarts de revenus. Mise en œuvre des technologies de biogaz au Kirghizistan Une mise en œuvre réussie à grande échelle des technologies de biogaz nécessite de prendre en compte l'influence mutuelle des conditions climatiques, sociales, économiques et environnementales existantes, de sensibiliser le public et les politiques, ainsi que le soutien du gouvernement. Conditions climatiques Les technologies de biogaz sont fondamentalement applicables dans la plupart des zones climatiques, mais le coût de leur mise en œuvre augmente avec une diminution de la température ambiante, car dans de tels cas, il est nécessaire de fournir un chauffage et une isolation supplémentaires de l'installation de biogaz. Les systèmes de biogaz sans chauffage ni isolation ne donnent pas de résultats satisfaisants à des températures moyennes de l'air inférieures à 15°C. Une faible quantité de précipitations saisonnières et annuelles conduit à l'expansion du pâturage de transhumance au lieu de l'élevage en stabulation. Cela réduit la quantité de fumier produit, prêt à être traité dans les usines de biogaz. D'autre part, de fortes précipitations entraînent une élévation du niveau des eaux souterraines, ce qui crée des problèmes dans la construction et l'exploitation des usines de biogaz. Toutes les caractéristiques naturelles du Kirghizistan - paysages, sols, ressources en eau, flore et faune, ainsi que les conditions sociales et économiques de la vie et de l'activité de la population sont déterminées par les montagnes. Les particularités du climat du pays sont une diminution de la pression atmosphérique et de la température de l'air (en moyenne de 0,6 ° C par 100 m) et une augmentation des précipitations avec l'augmentation de l'altitude. La température moyenne annuelle à long terme sur tout le territoire du Kirghizistan est inférieure à +15 ° C d'air et les usines de biogaz sans chauffage et isolation ne seront pas en mesure de fournir à l'économie du Kirghizistan du biogaz et des biofertilisants toute l'année. La mise en œuvre la plus efficace des installations, dans le réacteur desquelles la température mésophile ou thermophile est maintenue. Les installations avec réacteur isolé, mais sans chauffage, dans lesquelles le processus de digestion se déroule à des températures allant jusqu'à 20°C, ne pourront produire qu'une petite quantité de biogaz. La température dans le réacteur des plantes sans chauffage ni isolation est généralement supérieure de 1 à 2 ° C à la température de la couverture du sol et elles ne fonctionneront que pendant la saison chaude. Conditions économiques Au Kirghizistan, où environ 65 % de la population est employée dans l'agriculture et plus de 80 % des résidents ruraux vivent en dessous du seuil de pauvreté, le manque de ressources financières nécessaires est un obstacle évident à la mise en œuvre à grande échelle des technologies de biogaz. Les pauvres de la société ne pourront pas se permettre l'investissement en capital requis pour mettre en œuvre une usine de biogaz, même si le retour sur investissement et les avantages économiques d'une usine de biogaz sont rapides. Les tentatives de réduction du coût de construction d'une usine de biogaz devraient être entreprises parallèlement au développement du crédit et d'autres systèmes financiers qui facilitent l'accès aux fonds pour la mise en place d'usines de biogaz. L'utilisation généralisée des installations de biogaz offre des avantages non seulement aux propriétaires d'installations, mais à la société dans son ensemble. Une évaluation macroéconomique de la rentabilité de l'introduction d'unités de biogaz devrait prendre en compte les effets positifs sur le secteur de l'énergie, une augmentation de la production agricole, une réduction des coûts sanitaires et environnementaux, une augmentation de l'emploi et le remplacement du gaz et des engrais importés par les domestiques. conditions sociales Les technologies du biogaz soutiennent non seulement l'économie nationale et la qualité de l'environnement, mais offrent également à la population locale des opportunités d'améliorer les conditions de vie et le bien-être. Amélioration des conditions sanitaires et de la santé publique, ainsi que de la qualité des aliments cultivés sans produits chimiques. En réduisant les coûts de chauffage, les écoles, les bibliothèques, les clubs sont soutenus. L'emploi et les qualifications professionnelles des résidents ruraux s'améliorent également. Les installations de biogaz utilisent les déchets et les eaux usées et améliorent directement la situation d'hygiène pour les utilisateurs individuels et la société dans son ensemble. Lors du traitement des matières premières, le stockage à ciel ouvert du fumier et des matières fécales est également exclu. De plus, la microflore pathogène est partiellement détruite lors de la transformation. Ainsi, les technologies du biogaz augmentent l'espérance de vie de la population et réduisent le coût des médicaments et du traitement des maladies intestinales, augmentant ainsi la capacité de travail. Conditions politiques Pour le Kirghizistan, la production à grande échelle de biofertilisants et de biogaz réduira la quantité de combustibles fossiles et d'engrais minéraux importés. Sur le plan macroéconomique, la conversion des déchets organiques en biofertilisants pour les terres agricoles dégradées du pays et la production de biogaz comme source d'énergie sont de première importance. Compte tenu des conditions économiques actuelles du pays et des avantages de l'introduction des technologies de biogaz dans l'agriculture du pays, le soutien financier du gouvernement peut être considéré comme un investissement visant à réduire les coûts futurs de l'importation de produits pétroliers et d'engrais minéraux, de soins de santé et de les coûts d'hygiène, ainsi que les coûts liés à la dégradation des ressources naturelles. Des exemples de mise en œuvre réussie à grande échelle d'usines de biogaz dans les pays d'Amérique, d'Europe et d'Asie en accordant des subventions, des financements concessionnels pour la construction et l'exploitation d'usines de biogaz, la formation d'agriculteurs, l'ouverture de centres de services nous permettent de recommander l'adoption de mesures similaires dans la République kirghize. Sensibilisation publique et politique La vulgarisation des technologies de biogaz devrait avoir lieu parallèlement à la construction et à la mise en œuvre d'usines de biogaz. Sans prise de conscience par la population kirghize de l'opportunité d'introduire les technologies du biogaz, des avantages et des limites de leur utilisation, il ne peut être question d'introduire les technologies du biogaz au niveau des agriculteurs. Dans le même temps, une prise de conscience au sein du gouvernement du pays est nécessaire. Étant donné que l'influence et les aspects des technologies du biogaz sont pertinents pour une grande variété de structures gouvernementales (par exemple, l'agriculture, l'environnement, l'énergie, l'économie), il est nécessaire d'identifier et d'inclure toutes les structures gouvernementales responsables, ainsi que le secteur civil dans le processus de diffuser des informations sur les technologies du biogaz et les améliorer. Soutien gouvernemental Pour assurer la diffusion à grande échelle des technologies de biogaz qui affectent positivement l'économie de l'État, l'État peut fournir le soutien suivant :
Avantages environnementaux mondiaux des technologies de biogaz Le traitement anaérobie des déchets d'élevage réduit les émissions de gaz à effet de serre qui affectent le climat. L'utilisation du biogaz réduit les émissions de dioxyde de carbone en réduisant la consommation de combustibles fossiles tels que l'essence, le charbon, le bois de chauffage. Dans le même temps, grâce à la collecte et à l'utilisation des émissions de méthane provenant du traitement du fumier, les émissions du deuxième gaz à effet de serre le plus important, le méthane, sont réduites. Effet de serre L'effet de serre est causé par la présence de gaz dans l'atmosphère qui permettent au rayonnement solaire de courte longueur d'onde d'atteindre la terre, mais, comme un film de serre, emprisonnent le rayonnement infrarouge de la terre chauffée. En raison de l'effet de serre naturel, la température moyenne de la terre est de 15°C au lieu de moins 18°C. L'augmentation de la présence de gaz à effet de serre dans l'atmosphère, qui comprennent principalement le dioxyde de carbone, le méthane et le protoxyde d'azote (gaz hilarant), entraîne une augmentation de la température de la terre, le changement climatique. Selon les experts de la Banque mondiale, d'ici 20S0 le réchauffement climatique augmentera le niveau de la mer de 50 cm, ce qui entraînera des inondations côtières, la salinisation des nappes phréatiques et la perte de terres13. Réduire les émissions de dioxyde de carbone Les usines de biogaz réduisent la consommation de bois et réduisent la déforestation, réduisent la dégradation des sols et les catastrophes naturelles qui en résultent telles que les inondations ou la désertification. Utiliser 1 m3 de biogaz au lieu de 1,3 kg de bois de chauffage réduit les émissions de dioxyde de carbone de 2,6 kg. La réduction des émissions de dioxyde de carbone en remplaçant l'utilisation de l'essence est d'environ 1,6 kg par 1 m3. Le biogaz et le cycle mondial du carbone La formation naturelle de biogaz est une partie importante du cycle biochimique du carbone de la planète. Chaque année, environ 90 à 880 millions de tonnes de méthane sont rejetées dans l'atmosphère terrestre par l'action des microbes. Environ 90% des émissions de méthane se produisent par la décomposition de la biomasse, et le reste - en raison de processus naturels. Réduire les émissions de méthane Jusqu'à présent, les mesures visant à réduire le réchauffement climatique se sont principalement concentrées sur la réduction des émissions de dioxyde de carbone en raison de sa forte concentration dans l'atmosphère, mais d'autres gaz ont un effet de serre beaucoup plus fort. Par exemple, le méthane ne représente que 20 % des gaz à effet de serre dans l'atmosphère, mais son potentiel d'influence sur le climat est 23 fois plus élevé que le dioxyde de carbone. Par conséquent, la réduction des émissions de méthane est plus efficace pour prévenir le changement climatique que la réduction des émissions de dioxyde de carbone. Sources d'émissions de méthane dans l'agriculture La quantité d'émissions de méthane provenant de l'agriculture représente environ 33 % des émissions mondiales de méthane associées aux activités humaines. L'élevage représente 16%, la riziculture 12% et les déjections animales 5%. Alors qu'il est peu probable que 16 % des émissions mondiales de méthane provenant de la digestion des ruminants (environ 80 millions de tonnes par an) soient réduites, les émissions de méthane provenant des déchets animaux peuvent être collectées et utilisées par la digestion anaérobie dans les usines de biogaz. La quantité exacte d'émissions de méthane dépend du type d'animaux, de leurs systèmes d'alimentation et de stockage du fumier. Par exemple, dans les pays développés, les émissions des animaux laitiers s'élèvent à 0,32 m3 de méthane par kilogramme de fumier sec, alors que dans les pays en développement, elles ne sont que de 0,25 m3. Potentiel de réduction des émissions de méthane grâce aux technologies de biogaz Grâce au traitement anaérobie des déchets animaux et à l'utilisation du méthane pour la production d'énergie, une réduction globale des émissions de 13,24 millions de tonnes de méthane par an peut être obtenue. Globalement, cela représente environ 4 % des émissions mondiales de méthane anthropique. Réduction des émissions de protoxyde d'azote dans l'agriculture Le potentiel relatif de l'oxyde nitreux (gaz hilarant) pour le changement climatique est 320 fois supérieur à celui du dioxyde de carbone. La production de gaz hilarant est un processus microbiologique naturel qui se produit lors de la nitrification et de la dénitrification dans les sols, les eaux usées et les systèmes d'élimination des déchets. La fertilisation du sol et des conditions de stockage spéciales peuvent réduire de plusieurs fois les émissions de gaz hilarant. Des études montrent que les émissions de gaz hilarant peuvent être réduites de 10 % par le traitement anaérobie des déchets liquides. Cela signifie éviter l'émission de 15,7 millions de tonnes d'équivalent dioxyde de carbone par an. Potentiel de réduction des émissions de gaz à effet de serre au Kirghizistan Le traitement de 6 058 703 tonnes de fumier par an empêchera le rejet de 934,86 Gg d'équivalent dioxyde de carbone CO2 dans l'atmosphère, et la réduction de la consommation de combustibles fossiles lorsqu'ils sont remplacés par du biogaz conduira à une diminution des émissions de dioxyde de carbone. L'introduction généralisée des technologies du biogaz dans les secteurs industriel et agricole de l'économie du Kirghizistan, ainsi que la production de chaleur et d'énergie pour les appareils ménagers, permettront une réduction efficace et durable des impacts environnementaux sur l'environnement. Auteurs : Vedenev A.G., Vedeneva T.A.
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