Виклад основного матеріалу

Розроблено математичну модель економічного прибутку від використання біогазових установок адаптивна та можливе застосування її для різних субстратів.

Загальний інтерфейс. Математична модель побудована в системі Excel та враховує основні показники процесу. Для зручності показники розділені по групам, що відображені в окремих листах Excel: Вхідні показники, масові показники, економіко-енергетичні показники, розрахунок фактичного прибутку (Див. рис. 1).

Рис. 1. Інтерфейс моделі

В основу розрахункової моделі внесено вхідні показники: кількість голів птахів, період обороту реактору, кінцева (робоча) вологість, орієнтовний вихід газу (м³/м³), вміст метану в біогазі (%), ціна на реалізацію посліду, закупівлю газу, води та потенційна ціна на реалізацію біологічного добрива (Рис. 2). Дана група показників використовується як основна для розрахунку. Всі дані фактичні та не потребують розрахунку.

Рис. 2. Вхідні показники математичної моделі.

У вкладці масові показники відбувається розрахунок загальної маси, вмісту сухих речовин та маса субстрату для ферментації (рис. 3).

Розрахунок загальної маси здійснюється розрахунком за формулою:

M=N*0,16, деN(Вхідні показники'!B2) – поголів’я;

0,16 – добовий вихід пташиного посліду у кг/од. поголів’я. В разі розрахунку для свиней застосовують показник 2.

Враховуючи показник вологості, маса води у субстраті розраховуються за формулою:M_в = M*w, де M_в–маса води у відході; w–вологість відходу.

Маса сухих речовин розраховується за формулою:

М_с=M-M_в, де М_с–маса сухих речовин.

Рис. 3. Масові показники математичної моделі

Група економіко-енергетичних показників вказують на добовий вихід газу, денне завантаження та об’єм метантенку (рис. 4).

Рис. 4. Група економіко-енергетичні показників

Розрахунки проводяться за формулами:

Вихід газу:

P_г=V_р*k_г/100, де P_г– добовийвихід біогазу; V_р – робочий об’єм метантенку; k_г – вихід газу з одиниці об’єму.

Добове завантаження розраховують за формулою:

D= М*100/(100-w), де D – добовезавантаження

Об’єм метантенку розраховується за формулою:

V_з=1,5* V_р

1,5 – коефіцієнт, який враховує, додатковий об’єм метантенку, призначений для безпечного використання.

Із отриманих показників розраховують економічний прибуток (рис. 5). Для розрахунку було використано кількісні та цінові показники. Ціни були взяті з сайтів поставників відповідних матеріалів. В разі отримання прибутків показник «витрати/прибутки» брався зі знаком «+», а в разі отримання підприємством збитків показник набував знаку «-».

Рис. 5. Розрахунок економічної ефективності

Для отримання еквіваленту природному газу застосувалась формула, що враховує вміст метану у біогазі:

P_м = P_г*k_м/100, деP_м–добовийвихід метану

k_м– вміст метану в біогазі;

Об’єм води, необхідний для розбавлення розраховується з врахуванням, що кінцевий субстрат складається посліду та води для розбавлення:

W_р = D-M,деD– добове завантаження;

M– об’єм посліду.

Вихід посліду використовувався, взятий з першого листу таблиці (рис. 3.7).

Добовий вихід біодобрив практично рівний добовому завантаженню, в нашому випадку приймаєм їх за рівність.

У стовпчику D вказані ціни, які використовуються для розрахунку прибутку у стовпчику F. Для вірного розрахунку прибутку керувалися величинами, що вказані у рядку С та Е для кількісного вираження показника та ціни відповідно. Так, для розрахунку показнику «економія на закупку природного газу» було враховано, що природний газ представлений у літрах, а ціновий показник виражений у грн/1000 м3. Таким чином, для отримання грошового вираження отриманої економії кількісне вираження еквіваленту біогазу було поділене 1000, для переведення у м³, а потім повторно поділене ще на 1000 для переведення у 1000м³.

У ячейці F6 був проведений розрахунок добового прибутку підприємства від застосування біогазових технологій. Для його розрахунку було застосованого сумацію показників «прибутки/витрати» з урахуванням їх знаків. Було розраховано місячний (F7) та річний прибуток (F8) множенням на 30 діб у місяці та 365 діб у році відповідно для полегшення сприйняття власникам підприємства.

Під час проходження практики на ТОВ «Вінницька птахофабрика» отримав основні вхідні дані. Так, визначено:

Кількість голів: 50000 голів;

період обороту обрано для термофільного режиму 10 діб;

за методом висушування визначено, що вологість курячого посліду 75%;

обрано робочу вологість 90%;

добовий вихід газу становить 2,62 л/(л*день) та вміст метану 60%.

Визначено ціну посліду 50 грн/т для оптової реалізації. Із сайту Київгаз визначено, що ціна на газ становить 6400 грн/1000м³, з інформації на Київводоканал визначено, що ціна на воду для підприємств 3,888 грн/м³, а ціну добрива 50 грн/т (рис. 3.11).

Рис. 3.11. Масові показники завантаження для ТОВ Вінницька птахофабрика

Використовуючи математичну модель отримали наступні масові показники:

Загальний добовий вихід посліду з 50 000 курей становить 8 000 кг/добу, а вміст сухих речовин при вологості 75% становила 2 000кг/добу.

Таким чином, добове завантаження в метантенк субстрату при вологості 90% буде становити 20 000 л.

Отримані дані свідчать, що при 10 добовому періоді обороту робочий об’єм реактору становить 200 000 л. У зв’язку з технікою безпеки загальний об’єм становить на 33% відсотки більше від робочого об’єму – 300 000 л.

Виходячи з робочого об’єму реактору добовий вихід газу при об’ємному виході 2,62 л/л становить 524000 л біогазу/добу.

Для розрахунку фактичного прибутку визначили, що еквівалентно 314 400 л природному газу. Для розрахунку отриманого прибутку враховували, що ціна виражена в грн/1000 м³ та проводили переведення фактичного виходу з літрів у «1000 метрів кубічних» та проводили множення на показник ціни. Отриманий прибуток від економії на закупівлі природного газу становив 2012,16 грн / добу.

Враховуючи, що фактичний об’єм складає 8 000 л, а необхідний загальний об’єм 20 000 л, добові витрати на воду становлять (20 000 – 8 000)*3,888/1000 (для переведення у м³), що дорівнює 46,56 грн/день.

Потенційно можлива реалізація посліду при ціні 50 грн/т становить 400 грн/день для 8 т посліду/добу.

Практичний розрахунок для власника птахофабрики важливий крок до побудови реактора. За реальними даними було визначено, що вартість проектувальних робіт становить в середньому 65 000 грн вартість технологічно-практичних робіт становить 90 000 грн.

З урахуванням можливості побудови установок з використанням різних матеріалів було обрано за основу середній за вартістю матеріал – залізобетонний метантенк.