ГИБРИДНЫЕ БИОГАЗОВЫЕ УСТАНОВКИ: ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРЕИМУЩЕСТВА

Аннотация. В данной работе проведена комплексная экономическая и экологическая оценка гибридной биогазовой установки, объединяющей биогазовый реактор с солнечными технологиями. Проведен анализ капитальных и эксплуатационных затрат, рассчитан срок окупаемости, а также определены экологические эффекты, включая снижение выбросов CO₂. Сравнено производство и стоимость энергии с традиционными источниками, что позволило выявить преимущества рассматриваемой технологии.

Методы и материалы. Для оценки экономической эффективности гибридной биогазовой установки (ГБУ) были выполнены следующие расчеты: определение стоимости энергии (LCOE), расчет начальных инвестиций и эксплуатационных расходов, анализ критериев надежности и доступности энергоснабжения. Дополнительно учтены меры государственной поддержки, такие как субсидии и стимулирующие механизмы в сфере возобновляемых источников энергии (ВИЭ).

Результаты. Интеграция солнечных панелей и тепловых коллекторов позволяет ускорить срок окупаемости ГБУ по сравнению с автономными биогазовыми установками за счет повышения выработки энергии и снижения эксплуатационных затрат. Для маломасштабной системы с капитальными вложениями около 600 долларов США годовая генерация составляет ~1000 кВт·ч, обеспечивая экономию порядка 100 долларов США на энергозатратах, что соответствует сроку окупаемости около 6 лет.

Экологический анализ показал, что производство 100 м³ биогаза в год позволяет сократить выбросы парниковых газов на 1700 кг CO₂-экв. Это достигается благодаря улавливанию метана и замещению ископаемого топлива. Дополнительно отмечается снижение загрязнения почвы и водных ресурсов за счет контролируемой переработки отходов, уменьшение выбросов загрязняющих веществ в атмосферу и повышение энергонезависимости фермерских хозяйств и удаленных территорий.

Заключение. Исследование подтвердило экономическую целесообразность внедрения гибридных биогазовых установок и их значимые экологические преимущества. Интеграция солнечных технологий способствует сокращению эксплуатационных расходов и снижению углеродного следа. Благодаря гибкости в масштабировании и возможности адаптации к различным климатическим условиям, такие установки представляют собой перспективное направление в развитии устойчивой энергетики. Дальнейшие исследования могут быть направлены на оптимизацию конфигурации системы, снижение капитальных затрат и разработку эффективных механизмов государственной поддержки, что усилит инвестиционную привлекательность данной технологии
 

Abstract. This study provides a comprehensive economic and environmental assessment of a hybrid biogas plant integrating a biogas reactor with solar technologies. An analysis of capital and operational costs was conducted, the payback period was calculated, and environmental impacts, including CO₂ emissions reduction, were determined. A comparison of energy production and cost with traditional sources revealed the advantages of the proposed technology.

Methods and Materials. To evaluate the economic efficiency of the hybrid biogas plant (HBP), calculations were performed, including the determination of the levelized cost of energy (LCOE), initial investment, and operational expenses analysis. Reliability and accessibility criteria

for energy supply were also examined. Additionally, government support measures such as subsidies and incentives in the renewable energy sector were considered.

Results. The integration of solar panels and thermal collectors accelerates the payback period of the HBP compared to standalone biogas plants by increasing energy production and reducing operational expenses. For a small-scale system with capital investments of approximately $600, the annual energy generation is around 1000 kWh, resulting in energy cost savings of about $100 per year, corresponding to a payback period of approximately six years. Environmental analysis has shown that producing 100 m³ of biogas annually can reduce greenhouse gas emissions by 1700 kg CO₂-equivalent. This is achieved through methane capture and the substitution of fossil fuels. Additionally, controlled waste processing reduces soil and water pollution, decreases atmospheric pollutant emissions, and enhances the energy independence of farms and remote areas.

Conclusion. The study confirmed the economic feasibility of implementing hybrid biogas systems and their significant environmental benefits. The integration of solar technologies contributes to lower operational costs and reduced carbon footprint. Due to their scalability and adaptability to various climatic conditions, such installations represent a promising direction in sustainable energy development. Future research could focus on optimizing system configurations, reducing capital costs, and developing effective government support mechanisms to enhance the investment attractiveness of this technology

Annotatsiya. Ushbu tadqiqotda biogaz reaktori va quyosh texnologiyalarini o‘z ichiga olgan gibrid biogaz qurilmasining iqtisodiy va ekologik jihatlari kompleks baholandi. Kapital va ekspluatatsion xarajatlar tahlil qilindi, qoplanish muddati hisoblab chiqildi, shuningdek, CO₂ chiqindilarini kamaytirish kabi ekologik samaralar aniqlab berildi. Shuningdek, ishlab chiqarilgan energiya va uning tannarxi an’anaviy manbalar bilan solishtirilib, tahlil qilinayotgan texnologiyaning afzalliklari aniqlandi.

Metod va materiallar. Gibrid biogaz qurilmasi (GBQ) ning iqtisodiy samaradorligini baholash uchun quyidagi hisob-kitoblar amalga oshirildi: energiya tannarxi (LCOE)ni aniqlash, boshlang‘ich investitsiyalar va ekspluatatsion xarajatlarni hisoblash, hamda energiyani yetkazib berish ishonchliligi va mavjudligi mezonlarini tahlil qilish. Bundan tashqari, qayta tiklanuvchi energiya manbalari (QTEM) sohasidagi davlat tomonidan qo‘llab-quvvatlash choralariga, subsidiyalar va rag‘batlantirish mexanizmlariga ham alohida e’tibor qaratildi.

Natijalar. Quyosh panellari va issiqlik kollektorlarini birlashtirish natijasida GBQning qoplanish muddati an’anaviy biogaz qurilmalariga nisbatan tezlashishi aniqlandi. Kapital sarmoyasi 600 AQSh dollari bo‘lgan kichik tizim yiliga 1000 kVt·soat energiya ishlab chiqaradi, bu esa har yili taxminan 100 AQSh dollari miqdorida tejash imkonini beradi. Bu hisob-kitoblar natijasida GBQning o‘zini qoplash muddati taxminan 6 yil deb baholandi.

Ekologik tahlil shuni ko‘rsatdiki, yiliga 100 m³ biogaz ishlab chiqarish 1700 kg CO₂-ekv. parnik gazlari chiqindilarini kamaytirish imkonini beradi. Bunday natija metanni ushlab qolish va qazilma yoqilg‘ilarni almashtirish orqali erishiladi. Bundan tashqari, chiqindilarni nazorat ostida qayta ishlash natijasida tuproq va suv resurslari ifloslanishi kamayadi, havo ifloslantiruvchi moddalarning chiqindilari pasayadi va qishloq xo‘jaliklari hamda olis hududlarning energiya mustaqilligi oshadi.

Xulosa. Tadqiqot natijalari GBQni joriy etishning iqtisodiy jihatdan samaradorligini va ularning muhim ekologik afzalliklarini tasdiqladi. Quyosh texnologiyalarining integratsiyasi ekspluatatsion xarajatlarni qisqartirish va uglerod izini kamaytirishga xizmat qiladi. Masshtabni moslashtirish va turli iqlim sharoitlariga moslashish imkoniyati tufayli, bunday tizimlar barqaror energiyani rivojlantirishda istiqbolli yo‘nalish hisoblanadi. Kelajakdagi tadqiqotlar tizim konfiguratsiyasini optimallashtirish, kapital xarajatlarni kamaytirish va samarali davlat qo‘llabquvvatlash mexanizmlarini ishlab chiqishga qaratilishi lozim. Bu esa mazkur texnologiyaning investitsion jozibadorligini oshiradi va uni yanada keng joriy etish imkoniyatini beradi.