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发表于 2012-10-5 12:00:14
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德国农村沼气利用概况
［ 作者：中国科技信息网 点击数：2413 更新时间：3月3日 文章录入：admin ］
1948年，在德国的Odenwald小镇出现第一个沼气设备。在30—70℃气温条件下，沼气从粪水、有机的垃圾、污水或食物残渣中产生甲烷气体。有机物分解时沼气产生甲烷气体是可以燃烧的。到20世纪70年代、80年代，由于世界范围内出现的能源危机，使德国不得不努力寻找其他可替代的能源，由此，对生物质能源或再生能源利用的研究十分重视，其中沼气利用的研究和实践也取得进展。20世纪90年代以来，德国在间歇式干法沼气发酵技术的研发上又取得了新的进展。1999年春季德国农村中农户共拥有600个沼气设备，目前已发展到800个。
一、德国沼气利用现状
德国大多数沼气设备采用的是小型设备。以前用这种设备产生很多的一氧化碳和一氧化氮，对环境造成污染，现在这一点已经得到解决，现在12%的能源需求来源于生物质能源。现阶段，再生能源发的电比用其他材料发电的成本几乎高1倍，采用不同材料的成本相差2—9欧分/kW•h。沼气利用的成本主要取决于沼气设备的大小、供气的盈余、出气率、电的自给率、所用材料和其他利用等，其成本在大型设备2欧分/kW•h和小型设备13欧分/kW•h之间。
德国一个叫Wendland村庄实施了生态农业的沼气利用项目，该村在生态农业种植中成功地实施联邦环境保护部的沼气利用优先发展计划。例如，家住Luckau的Ebeling一家有个生态农场，现通过联邦环境保护部的资助安装了用三叶草和玉米秆生产沼气的设备，并同时得到了有机肥。该设备总计36万欧元，得到了“减少环境污染的投资项目”的资助。该村的沼气可通过集团电力设备转化成电和热，电直接输入公共电网，热力也不是在农场内部自身利用的，而是通过附近的热力网对Ebeling家的住所进行供暖，并使周围的3家得到供暖。由于节约燃油，每年可减少对空气有害的二氧化碳1600t，此项目对改善氮利用做出了显著的贡献。生产沼气的残渣可作为有机液化肥在农田中施用。这种氮肥大多数施用于生态农场（只有少量家畜）中的三叶草。
生态农业中的沼气利用也是十分诱人的，农场主可因“再生能源法”的实施而获益。此前，由于德国每公顷内的家畜头数在减少，缺少产生沼气的液体粪便，有人对沼气的盈利性表示怀疑，现在这种疑虑消除了。此项计划产生了双倍的利润，除了再生能源的利用，还使氮肥得到有效利用，有利于提高产量。另外，还有利于生态农业和环境保护。
德国沼气专业协会将沼气生产者、沼气设备的制造者和设计者、沼气科研人员代表以及爱好者等联合在一起。该协会从1992年建立以来发展至今已有1100个会员，是沼气专业最大的组织。沼气协会致力于通过对联邦和各州政策的积极参与来加强沼气的利用，并由此促进沼气技术方面的经验和信息交流。
二、德国的沼气技术
沼气分解出多种终极产品，甲烷和一氧化碳。在沼气设备中产生气体，经净化可用于燃烧，这是第一种利用方式。据德国专家的计算，1立方米沼气相当于0.6L燃油或0.6L天然气所做的热功，为6kW/h。而另一种沼气利用的方法是燃料箱，这一技术利用氢氧的反应，特点是无污染，而且有很高的电功率。
在德国每年产生19000万t的人畜粪便。用垃圾发酵产生沼气，提供了新的能源，减少了对环境和空气的污染，为减少全球二化碳的排放做出贡献。农民通过国家的援助项目，安装了沼气设备，很快成了能源的生产者。沼气的产生过程是：首先是将粪水收集在一个储罐中，再将其中的液体粪用泵输送到发酵罐中，在那里发酵产生沼气，这个过程中的温度要求保持在30—40℃。发酵罐必须加热，所获得的能源有一部分损失。发酵后的残渣作为耕地或草地的肥料。
当沼气只用于烧炉灶时，其经济价值很低，而大多数的沼气生产者采用可供生产电力和热能的所谓“集团热电装置”，即由一个汽油机驱动的发电机组生产电，由此产生的余热用于供暖。通过这种方式，农户不仅可以满足自己的用电和供暖，而且，所产生的每千瓦的电都可以输入公共电网供使用。按法律规定，入网农户可按规定价格获得再生能源补贴。
目前，源于沼气的电能和热能属于最佳选择的再生能源。能够对垃圾、生物质和食物残渣进行无害化利用的沼气设备，特别是沼气技术在农村受到极大的欢迎。在大多数畜养农户中使用沼气设备可以将大量的有机废弃物（1头500kg牛每天产生45kg有机肥）可以转化成电能和热能以及高质量的经济肥料，可替代石化肥料，减少温室气体排放。农户还可通过沼气设备计划得到额外的收益。因沼气而获利的农户经营规模在50个大家畜单位以上，一个大家畜单位为500kg标准牛。
从德国的沼气利用情况来看，沼气设备具有很高的投入成本。据有关方面计算，每千瓦电的投入资金为6000—12000马克。沼气可以像石油一样作为燃料使用，即可以在集团热电设备内转化成电和热，其热值取决于甲烷含量，平均达到6kW/平方米，比燃油少1/3，但足可以替代0.6L左右的燃油。
德国用沼气设备发电对可观的经济增长率贡献很少，沼气协会的统计为0.07%，而所有协会的成员用通用的增长率计算方法计算，要超过这一比例。据有关估计，德国可望用沼气满足1%的能源需求。如果按德国沼气协会符合客观规律的最佳化观点，以德国现有技术水平，每年可用沼气发电600亿kW•h的电，相当于全部产用电量的11%左右。而德国农业、食品营养和林业部的估算明显低于这个数目，每年沼气发电为170亿kW•h。
沼气设备的安全性是农户沼气设备获得批准并运行的最基本要点。为避免事故和对环境的影响，德国政府要求所有沼气设备必须满足技术安全要求。沼气协会对沼气设备的安全规定订立于1993年，2002年9月5日联邦农业专业合作社对新版本的沼气安全规定草案给予了肯定，现此规定成为判定沼气设备技术安全的基本原则。
三、德国政府对农村沼气利用的扶持政策
1.拨专款用于沼气的开发利用研究 德国自1993年以来，开展了以绿色能源、可再生能源和再生原材料为中心的发展战略研究。每年安排大笔资金用于研究、示范和推广有关技术。2000年财政拨款5100万马克，用于再生原材料的研究和开发利用。2004年6月，德国消费者保护部部长在波恩举行的国际会议上表示：消费者保护部向作为项目承包者的再生原材料经理处拨出1950万欧元用于研究开发再生能源，其中沼气的开发利用是资助的重点之一。
2.积极推动沼气的开发利用，通过法律规定保证对沼气发电上网给予补贴 2001年6月28日，联邦生物质规定生效，首次规定了作为生物质的有哪些物质，所批准的技术方法和环境要求。在再生能源法中规定：保证给予那些将“生态电”输入公共电网者的补贴和最低的补偿。对那些安装和扩建用于生产沼气设备的，并通过生物质生产电力和热力的，联邦政府在“再生能源利用措施”资助项目框架内给予援助。
3.联邦政府对沼气利用的促进政策 德国目前大多数沼气设备的经济收益较差，大多数是单家独户的小型沼气设备，平均的电力为60kW•h，通过国家的政策可以补偿农户的亏损。新的再生能源法规定，对农户的电安全入网的给予20分尼/kW•h的补贴。
4.各州对沼气利用的扶持政策 德国15个州对再生能源的开发利用都有自己的扶持政策，如巴伐利亚州对该州的中小型农户投资减少污染或节约能源项目的，给予投资额20%的资助，如果是联邦和州的共同项目，资助比例可达20%，项目最多不超过51100欧元；勃兰登堡州对该州农户投资生物质设备的，补贴设备安装成本，最高为10%，设备最多不超过3万欧元，提供低息贷款。黑森州对符合条件的沼气设备，按其设备投资的30%给予补贴，每个项目最多不超过25万欧元。
四、启示
1.沼气设备投资的补贴政策刺激了农户安装沼气设备的积极性 德国联邦政府和各州政府对农户投资沼气设备都给予积极的支持，出台了一系列政策措施，根据各州的情况，对沼气设备投资按比例给予补贴或给予低息贷款等做法，调动了农户安装沼气设备的积极性，使农村中的沼气设备有了较大的发展。
2.鼓励农户沼气发电上网政策有力地推动了生态能源的开发和利用 德国沼气发电上网技术已经得到普及，发展的一个重要原因是政府给予了优惠的沼气发电入网政策。农民通过政府对生态电电价补贴，在沼气发电入网中得到了实惠，有力地促进了德国生态能源的开发利用。
3.沼气的开发利用要跳出成本效益，从大的社会和经济环境考虑其发展 从沼气利用的技术经济角度考虑，沼气所产生的热能和电能值是低于燃油、煤炭以及薪柴的，平均每平方米产生的热功值比1L石油少1/3，相当于0.6L左右的燃油。从沼气利用的成本核算上讲，德国目前的技术水平还不能使之赢利。但是，从社会、经济和环境保护的角度来看，沼气作为可再生的、环保的和有利于生态农业的一种能源，是农业和整个社会经济可持续发展的必然选择。德国政府一贯倡导生态农业和自然环境保护，对沼气的开发利用不仅解决了农村能源问题，还减少了有害气体的排放，减少了对生态环境的污染；制取沼气的有机废弃物、畜禽粪便经过发酵后所产生的残渣是生态农业种植中的上好肥料。另外，沼气利用通过集中沼气发酵的厌氧消化系统（用于处理畜禽粪便），可作为控制阻断畜禽传染病的重要卫生设施，有利于畜牧业的发展。
4.建立沼气利用技术的研发体系，发展沼气产业 德国为了促进沼气的研究开发，已建立从中央到地方两级完善的研发体系，这两级体系包括来自农业、环境保护、交通运输、建设和统计等各有关方面。体系的建立充分考虑到了沼气生产的技术、环境保护方面的要求，沼气利用所涉及到的居民供电、供暖，以及沼气作为汽车动力燃油利用等方方面面协作。正因为在全国上下建立完整的体系，对推动德国沼气技术的研发和利用起了非常大的作用。在德国，以前世代沿袭的农民，现已成为沼气发电上网的经营者，一个新的产业——沼气产业正在产生和发展之中。能源农业将成为21世纪农业的一个新的经济增长点。 |
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