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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Wirtschaftliche Bewertung von Biogastechnologien. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Alternative Energiequellen Ziele der Einführung von Biogastechnologien Vor dem Bau einer einzelnen Biogasanlage oder der Einführung von Biogastechnologien auf Landesebene ist eine wirtschaftliche Bewertung erforderlich. Bei der Beurteilung der Wirtschaftlichkeit eines Biogasprogramms und einzelner Anlagen ist es wichtig, die Ziele der Implementierung von Biogastechnologien zu berücksichtigen. Die Einführung von Biogastechnologien kann folgende Ziele verfolgen:
Wirtschaftliche Bewertung einer Biogasanlage Nachdem Sie die Ziele für die Umsetzung einer Biogasanlage festgelegt haben, können Sie mit der wirtschaftlichen Bewertung der Wirtschaftlichkeit beginnen. Bedenken Sie dazu Folgendes:
Vorteile für einzelne Betriebe Einzelne landwirtschaftliche Betriebe können die Vorteile des Baus einer Biogasanlage anhand des monetären Einkommens bewerten, das sie aus der Nutzung von Abfallprodukten im Vergleich zu den Kosten für die Installation erzielen. Folgende Effekte müssen in Zahlungsmitteläquivalente umgerechnet und als Nutzen angerechnet werden:
Geldäquivalente individueller Leistungen Die wirtschaftliche Bewertung des individuellen Nutzens durch den Einsatz von Biogasanlagen ist relativ einfach, wenn der Betrieb diesen Bedarf in der Vergangenheit durch den Kauf von Düngemitteln und Brennstoffen gedeckt hat. Auch der monetäre Nutzen großer Biogasanlagen und großer landwirtschaftlicher Betriebe lässt sich recht genau berechnen. Bei Kleinanlagen in ländlichen Gebieten Kirgisistans ist es schwieriger, den monetären Nutzen zu kalkulieren, da hauptsächlich traditionelle Energie- und Düngemittelquellen wie Brennholz, Mist, Mist und trockene Pflanzenabfälle verwendet werden. In solchen Fällen werden die monetären Vorteile durch Einsparungen bei herkömmlichen Energiequellen sowie Einnahmen aus dem Verkauf von Biodüngern und höheren Erträgen berechnet. Energie Das Hauptproblem der wirtschaftlichen Bewertung ist die Umrechnung nichtkommerzieller Energiearten, für die es keinen festgelegten Marktpreis gibt, in ein monetäres Äquivalent. Aber auch in diesem Fall ist es möglich, den Wert von Biogas und Düngemitteln anhand vergleichender Daten zum Heizwert verschiedener Energieträger zu ermitteln. Dazu müssen Sie die Anzahl der im Betrieb eingesetzten Energieträger berechnen und die Einsparungen durch den Einsatz von Biogas ermitteln. Tabelle 23. Vergleich von Biogas (70 % Methangehalt) und anderen Energieträgern
Beispiel: Eine Familie mit 5-6 Personen verbraucht 12 Propanflaschen (120 kg oder 60 m3 Propan) und 2,5 Tonnen Kohle pro Jahr. Um sie durch Biogas zu ersetzen, benötigen Sie dann 60 * 1,84 = 110 m3 Biogas und 2500 * 1,1 = 2750 m3 Biogas, insgesamt 2860 m3 Biogas pro Jahr oder etwa 8 m3 Biogas pro Tag. Wie aus der Tabelle hervorgeht, werden beim Ersatz von Propan durch Biogas 128 USD pro Jahr beim Kauf von Flaschen eingespart. Wenn 2,5 Tonnen Kohle, die 0,06 USD pro Kilogramm kostet, durch Biogas ersetzt werden, werden 160 USD pro Jahr eingespart. Insgesamt werden pro Jahr 288 USD an Flüssiggas und Kohle eingespart. Biodünger Der wirtschaftliche Nutzen aus dem Einsatz von Biodüngern kann durch einen Kosten-Nutzen-Vergleich bei der Verwendung anderer Düngemittel im Betrieb oder anhand der Erlöse aus dem Verkauf von Biodüngern berechnet werden. Produktivität Der Effekt der Produktivitätssteigerung durch den Einsatz von Biodüngern sollte nicht unterschätzt werden. Daten zu Ertragssteigerungen nach dem Einsatz von Biodüngern liegen zwischen 10 und 30 %, eine genauere Prognose ist jedoch schwierig, da viele andere Faktoren ebenfalls Auswirkungen auf die Erträge haben. Tabelle 24. Ertragssteigerung durch den Einsatz von Biodüngemitteln
Vergleichskosten von Düngemitteln Biodünger sind nicht nur effektiv, sondern auch günstig – bei der Verwendung von Biodüngern anstelle von Mineraldüngern spart der Landwirt, wie aus der Tabelle hervorgeht, 0,8 USD pro Hektar gedüngter Fläche. Tabelle 25. Vergleich von Biodüngemitteln und anderen Düngemitteln
Geldwert der Vorteile von Biodüngemitteln Die Vorteile des Einsatzes von Biodüngern bestehen in der Einsparung bisher eingesetzter Mineraldünger und einer Steigerung der Ernteerträge. biogasanlage kosten Eine genaue Berechnung der Bau- und Betriebskosten einer Biogasanlage ist notwendig, um die Amortisation der Anlage zu berechnen, die Kosten alternativer Modelle zu vergleichen und Informationen über anstehende finanzielle Kosten zu sammeln. Produktionsindikatoren, Kosten und jährliche Vorteile aus dem Betrieb von Biogasanlagen, die vom Fluid PF des Farmer Association hergestellt werden, sind in der Tabelle aufgeführt. Die Vorteile wurden unter der Annahme berechnet, dass Biodünger zu einem Preis von 10,7 USD pro Tonne verkauft wird und der Preis für Biogas bei 0,21 USD pro m3 liegt. Tabelle 26. Indikatoren landwirtschaftlicher Biogasanlagen mit Gasspeicher, mechanischer Aufbereitung, pneumatischer Beschickung und Mischung von Rohstoffen, mit Erwärmung der Rohstoffe im Reaktor bei Betrieb unter mesophilen Temperaturbedingungen
Eine Analyse der Tabelle zeigt, dass sich Kleinstanlagen (Reaktorvolumen bis 5 m3) in etwas mehr als einem Jahr amortisieren, Anlagen mit Reaktorvolumina über 10 m3 bereits in mehreren Betriebsmonaten. Kostenkategorien Es gibt drei Hauptkategorien von Kosten, die mit der Implementierung von Biogasanlagen verbunden sind:
Bau- und Materialkosten Die Baukosten umfassen alle Kosten, die für den Bau der Anlage erforderlich sind, wie z. B. die Kosten für Grundstück, Fundament, Vorbereitung und Installation des Reaktors, Gassystem, Lager- und Mischtanks für Rohstoffe und Düngemittel, Gastanks und Arbeitskosten. Die Bau- und Materialkosten werden durch folgende Faktoren bestimmt:
Durchschnittliche Kosten Für eine grobe Schätzung der typischen Kosten einer einfachen Biogasanlage können die folgenden Zahlen verwendet werden: Die Gesamtkosten der Anlage ohne Landkosten betragen 350–500 US-Dollar pro m3 Reaktor. 35 - 40 % der Gesamtkosten entfallen auf den Metallreaktor. Die Kosten einer Biogasanlage pro Reaktorvolumeneinheit sinken mit zunehmendem Reaktorvolumen. Beim Bau einer Großanlage für mehrere Betriebe steigen jedoch die notwendigen Kosten für die Gasleitung und die Installationskosten pro Volumeneinheit des Reaktors bleiben ungefähr gleich. Für die Verhältnisse in Kirgisistan sind beheizte Anlagen besser geeignet und der Bau größerer Anlagen ist wirtschaftlicher. Benutzerdefinierte Preise werden projektbezogen auf der Grundlage der Materialpreise, der Materialverfügbarkeit und der Arbeitskräfte berechnet. Laufende Ausgaben Die laufenden Kosten für den Betrieb und die technische Betreuung der Anlage setzen sich zusammen aus den Material- und Arbeitskosten für:
Die Betriebskosten sind nicht weniger wichtig als die Kosten für den Bau der Anlage und betragen in der Regel nicht mehr als 4 % der Anschaffungskosten der Anlage pro Jahr. Zinszahlungen für ein Darlehen Die Kosten einer Biogasanlage hängen von den Zins- und Tilgungszahlungen der Fremdmittel für den Bau der Anlagen ab. Die Zinssätze in Kirgisistan liegen zwischen 17 % und 40 % pro Jahr. Auch die Inflation muss berücksichtigt werden. Betriebsdauer der Anlage Bei der Berechnung der Abschreibung müssen Sie von einer voraussichtlichen Lebensdauer der Anlage von etwa 15 Jahren ausgehen, mit regelmäßiger technischer Unterstützung und Reparaturen. Wirtschaftlicher Nutzen einer Biogasanlage Um den wirtschaftlichen Nutzen einer Biogasanlage zu ermitteln und alternative Biogasanlagenprojekte zu vergleichen, ist es notwendig, die Amortisationszeit der Anlage zu berechnen. Um den Zeitraum zu ermitteln, in dem sich die Installation in Monaten amortisiert, müssen Sie die Kosten durch die jährlichen Einnahmen aus der Installation dividieren und mit 12 multiplizieren. Beispiel: Die Kosten einer landwirtschaftlichen Biogasanlage mit einem Reaktorvolumen von 15 m3 betragen 6655 USD (siehe Tabelle 24), und die Kosten für die jährlichen Einnahmen aus ihrem Betrieb, wie wir im Beispiel berechnet haben, resultieren nur aus der Steigerung der Produktivität und dem Ersatz von Kohle und Flüssiggas zum Erhitzen und Kochen von Speisen für Biogas 7704 USD. Es zeigt sich, dass sich eine 15-m3-Biogasanlage in 10 Monaten Dauerbetrieb amortisiert. Kreditfinanzierung Obwohl die Amortisationszeit einer im mesophilen Modus betriebenen Biogasanlage mit einem Reaktorvolumen von mehr als 15 m3 weniger als ein Betriebsjahr beträgt, ist der anfängliche Geldbetrag, der für den Bau erforderlich ist, ein großes Problem für die Landbewohner Kirgisistans. Die Lösung kann eine Kreditfinanzierung der Installation sein. Um die Amortisation einer mit einem Darlehen für 12 Monate zu 25 % pro Jahr finanzierten Anlage zu berechnen, berechnen wir den Gesamtbetrag, der für das Darlehen gezahlt werden muss, in Höhe von 6655 USD, was einschließlich Zinsen für das Darlehen 8324 USD beträgt. Nun beträgt die Amortisationszeit der Installation etwa 13 Monate. Theorie und Praxis Obwohl, wie aus den vorherigen Beispielen hervorgeht, die Amortisationszeit für Anlagen mit einem Reaktorvolumen von 15 m3 nicht mehr als 1,5 Jahre beträgt, müssen Sie wissen, dass praktische Ergebnisse aus vielen Gründen von theoretischen Berechnungen abweichen können. Beispielsweise kann der Bau und die Inbetriebnahme einer Anlage länger dauern und die Anlage kann später als zur Pflanzzeit in Betrieb genommen werden, wodurch sich die Ertragssteigerung und die damit verbundenen Einnahmen verzögern. Daher ist es sinnvoller, die Amortisation der Anlage je nach verfügbaren Kreditkonditionen auf 2 bis 3 Jahre zu planen. In solchen Fällen sowie beim Betrieb der Anlage im psychophilen Modus kann für wirtschaftliche Berechnungen die Methode des Mindestjahreseinkommens herangezogen werden. Methode des jährlichen Mindesteinkommens Bei der Jahresertragsmethode wird ermittelt, welche Einnahmen die Anlage für jedes Betriebsjahr erzielen muss, um sich in einer vorgegebenen Anzahl von Jahren zu amortisieren. Um die Jahreseinkommensmethode anzuwenden, müssen Sie folgende Parameter ermitteln:
Anzahl der Jahre (T) Die Anzahl der Jahre richtet sich nach den Konditionen des Darlehens oder einfach nach Ihren Plänen. Sie können auch eine Kosten-Nutzen-Analyse mehrerer Optionen durchführen und diejenige auswählen, die am besten zu Ihnen passt. Jährliche Kosten (C) Die jährlichen Kosten setzen sich zusammen aus den Kosten für:
Die meisten dieser Kosten können nur geschätzt werden. Normalerweise betragen die Support- und Reparaturkosten nicht mehr als 4 % der gesamten Installationskosten pro Jahr. Die Kosten für den Betrieb einer Anlage hängen von deren Art ab und bestehen aus dem Ersatz verschiedener Materialien, wie z. B. Reinigungsmittel, Materialien zur Biogasreinigung, Strom zum Mischen der Rohstoffe. Inspektionskosten entstehen beim Betrieb von Druckbehältern und bestehen aus den Kosten für Inspektionen und jährliche Bestätigungen. Es ist notwendig, die Kosten für den Austausch von Teilen der Anlage zu berücksichtigen, wenn die Lebensdauer dieser Teile kürzer ist als die Lebensdauer der Gesamtanlage. Erstinstallationskosten (HC) Die Gesamtinvestition setzt sich zusammen aus den Kosten für:
Zinssatz (PS) Der implizite Zinssatz muss im Einzelfall ermittelt werden. In jedem Fall muss dieser Zinssatz die Inflation berücksichtigen. Bei der Nutzung von Fremdmitteln handelt es sich um den Zinssatz, den der Kreditnehmer an die Bank zahlt, zuzüglich etwaiger weiterer Zuzahlungen. Dies ist der Zinssatz, den der Landwirt aus eigenen Mitteln erhalten würde, wenn er das Geld bei der Bank anlegen würde. Bei Mischfinanzierungen sollte es sich dabei um einen durchschnittlichen Zinssatz handeln. In Kirgisistan liegt der Zinssatz für Fremdkapital zwischen 17 und 40 % pro Jahr, und die Inflation lag 2009 bei etwa 10 % pro Jahr. Beispiel: Berechnung des Mindestjahreseinkommens für eine Anlage, die im mesophilen Modus betrieben wird. Der Landwirt nahm einen Kredit über 3 Jahre für den Bau einer Biogasanlage mit einem Reaktorvolumen von 15 m3 mit Heizung, automatisierten Misch- und Rohstoffeinspritzsystemen auf. Diese Installation kostet etwa 6655 USD. Der Zinssatz für das Darlehen beträgt 25 % pro Jahr bei jährlicher Zahlung. Wir bekommen: Anzahl Jahre T = 3 Jahre, Anschaffungskosten für die Installation von HC = 6655 USD, Jährliche Kosten 4 = 266 % des Steuerbetrags = XNUMX USD, Zinssatz PS = 25 % + 10 % Inflation = 30 % = 0,35. Berechnen Sie das jährliche Mindesteinkommen GD \u1d NS * ( (PS * (PS + XNUMX)т) : ((PS + 1)т- 1) ) + Z = 6655 * ( (0,35*(0,35 + 1)3): ((0,35 + 1)3- 1) ) + 266 = 6655 * 0,59 + 266 = 4192 USD. Somit muss der Landwirt ein Einkommen von mindestens 4192 USD pro Jahr erzielen, um den 3-Jahres-Kredit abzubezahlen. Ob er dazu in der Lage ist, richtet sich nach der Höhe der jährlichen Leistungen. Jahreseinkommen (B) Der jährliche Nutzen besteht aus allen geldwerten Vorteilen, die die Biogasanlage mit sich bringt. Einnahmen werden erzielt durch:
Fortsetzung des Beispiels Oben haben wir bereits den jährlichen Nutzen einer Biogasanlage mit einem Reaktorvolumen von 15 m3 berechnet; er betrug 7704 USD. Das heißt, der Landwirt kann das Darlehen auch dann zurückzahlen, wenn sich die Inbetriebnahme der Anlage um sechs Monate verzögert, die Anlage mit halber Kapazität oder nur sechs Monate im Jahr läuft. Jahresgewinn (GP) Ist der Jahresgewinn positiv, kann der Bau der Anlage im absoluten Sinne als rentabel angesehen werden. Ist dieser negativ, ist der Bau einer Biogasanlage unrentabel. Der Jahresgewinn wird als Differenz zwischen den jährlichen Leistungen des GW und dem erforderlichen Mindestjahreseinkommen des GD berechnet: GP = GW – GD. In unserem Beispiel ist es: 7704 - 4192 = 3512 USD. Finanzierungsquellen Die Kosten für den Bau und Betrieb einer Biogasanlage übersteigen oft die finanziellen Möglichkeiten landwirtschaftlicher Betriebe. Für den Bau der Anlage sind daher zusätzliche Finanzmittel erforderlich, die aus folgenden Quellen stammen können:
Alle diese Quellen müssen für jeden spezifischen Installationsfall berücksichtigt werden. Förderung gewähren In Kirgisistan, wie auch in vielen anderen Entwicklungsländern, gibt es internationale Organisationen, die Zuschüsse zur Erreichung ihrer Ziele bereitstellen. Etwa die Hälfte der in der Kirgisischen Republik gebauten Biogasanlagen wurde teilweise von der GEF/UNDP finanziert. Finanzierung mit einem Darlehen Leveraged Financing wirft Fragen zur Haftung und zu den Bedingungen der Schuldentilgung auf. Der Kreditnehmer muss darauf vertrauen können, dass er den Kredit zurückzahlen kann, oder er muss über staatliche Garantien für die Schuldentilgung verfügen. Die Kreditauszahlung muss entsprechend dem Finanzierungsbedarf geplant werden. Auch der Zeitraum, für den das Darlehen gewährt wird, ist in der Regel deutlich kürzer als die Lebensdauer der Biogasanlage, beispielsweise 3 Jahre im Vergleich zu 15 – 20 Betriebsjahren der Anlage. Makroökonomische Bewertung Die makroökonomische Analyse untersucht das Programm zur Einführung von Biogastechnologien auf Landesebene. Dies bedeutet, dass die Landeswirtschaftspolitik die Auswirkungen der Einführung von Biogastechnologien auf die Gesamtwirtschaft des Landes berücksichtigen muss. Wirtschaftliche Wirkung von Biogasanlagen Bei der Beurteilung der Umsetzung von Biogastechnologien aus gesamtstaatlicher Sicht sind folgende Auswirkungen zu berücksichtigen:
Einflussbereiche Es ist notwendig, die Auswirkungen der Einführung von Biogastechnologien in den Sektoren Energie und Landwirtschaft, Umwelt, Gesundheitswesen und Beschäftigung zu berücksichtigen. Energie und Landwirtschaft Energie Viele Entwicklungsländer stützen ihren Energieverbrauch auf traditionelle Energiequellen (Holz, Ernterückstände, Gülle, Tierkraft und Handarbeit). Der Grad der Nutzung von Biomasseenergie variiert stark, von 90 % in Argentinien bis zu über XNUMX % in Ländern wie Äthiopien, Tansania, Ruanda, Sudan und Nepal. Mit zunehmender Nutzung von Biogas wird die Nachfrage nach traditionellen Energieträgern sinken. Folglich wird sich die Wirkung der Biogasnutzung in einem größeren Nutzen für die Umwelt aufgrund eines geringeren Brennholzverbrauchs und einer Verringerung der illegalen Abholzung äußern. Der Ersatz kommerzieller Energiequellen wie Öl, Kohle und Erdgas durch Biogas hat Auswirkungen auf die Staatshaushalte. Einerseits äußert sich die Wirkung der Biogasnutzung darin, Energieimporte zu ersetzen und die Vergütungen für deren Importe zu reduzieren. Andererseits wird die Abhängigkeit von importiertem Öl, Kohle und Gas verringert, was zu einer relativen Stabilität der Wirtschaft führt. Der gesamtwirtschaftliche Nutzen von Biogasanlagen ergibt sich aus ihrer Effizienz und Zuverlässigkeit sowie der Reduzierung der Kosten für Verteilung und Netzinfrastruktur. Bedarf an Dünger Damit auf den Acker- und Heuflächen Kirgisistans nachhaltige Ernten erzielt werden können, werden pro Jahr mehr als 400 Tonnen verschiedener Mineraldünger benötigt. Weder der Staat noch insbesondere die Landwirte Kirgisistans können aufgrund fehlender finanzieller Mittel solche Mengen an Düngemitteln kaufen. In Wirklichkeit wird als Dünger nur Gülle verwendet. Tabelle 27 berechnet die jährliche Gülleansammlung in der Kirgisischen Republik, basierend auf der Mindestmenge an Gülle von 85 % Feuchtigkeit pro Tier und dem Prozentsatz ihrer Ansammlung auf landwirtschaftlichen Betrieben. Tabelle 27. Gülleansammlung in der Kirgisischen Republik
Der Bedarf der Republik an Gülle als organischem Dünger beträgt bei einer Ausbringungsmenge von 13,3 Tonnen pro Hektar und Jahr 19 Millionen Tonnen. Wie aus der Tabelle hervorgeht, beträgt die Güllesammlung aufgrund der Tierhaltung je nach Tierart nur 30 bis 60 %. Dadurch ist es möglich, jährlich nur etwa 6 Millionen Tonnen Gülle einzusammeln, was 31 % des Gesamtbedarfs an organischen Düngemitteln entspricht. Potenzial von Biodüngemitteln in Kirgistan Bei der Verarbeitung einer Tonne Gülle in einer Biogasanlage entsteht eine Tonne flüssiger organischer Dünger, dessen Aufwandmenge zwischen 1 und 7 Tonnen pro Hektar beträgt. Durch die Verarbeitung von tierischen Abfällen werden in Kirgisistan 6 Tonnen Flüssigdünger produziert und der landwirtschaftliche Bedarf der Republik an Düngemitteln weitgehend gedeckt. Gleichzeitig mit der Produktion von Flüssigdüngern wird durch die anaerobe Verarbeitung von tierischen Abfällen Biogas gewonnen, um den häuslichen Energiebedarf der ländlichen Bevölkerung und den Bedarf an Kraftstoffen zu decken. Die Gesamtvorteile der Verarbeitung tierischer Abfälle machen es möglich, die Kosten für ihre Umsetzung in weniger als einem Jahr Betriebszeit der Anlage wieder hereinzuholen. Der Einsatz von Biogas und energiesparenden Technologien in Kirgisistan wird ein effektives Wachstum der landwirtschaftlichen Produktion, eine Verbesserung des Lebensstandards der Landbevölkerung und der Umweltsituation in der Republik gewährleisten. Darüber hinaus verringert der Einsatz von Biodüngern die Abhängigkeit von externen Mineraldüngerlieferungen und führt zu externen Einsparungen. Tabelle 27. Berechnung der Indikatoren von Biogasanlagen für die Kirgisische Republik
Umwelt Wenn ein Land mit dem Problem der Verringerung der Waldfläche und der Bodendegradation konfrontiert ist, können Biogastechnologien diese Probleme verhindern und den Bedarf an Brennholz in ländlichen Gebieten vollständig durch Biogas ersetzen. Bei einem Tagesbedarf von ca. 3 kg Brennholz pro Person werden zu dessen Ersatz 2,3 m3 Biogas benötigt. Gut funktionierende Biogasanlagen können den Verbrauch von Holz und Kohle vollständig durch Biogas ersetzen. In makroökonomischen Betrachtungen wird der Effekt des Einsatzes von Biogasanlagen in Hektar erhaltener Waldfläche geschätzt. Der monetäre Nutzen kann anhand der Kosten für die Anpflanzung und Bewirtschaftung einer solchen Waldfläche berechnet werden. Ein so einfacher Ansatz ist jedoch nicht ganz richtig, da die Landbevölkerung zunächst nur trockene Äste und Bäume und dann erst grüne Bäume verwendet und sich die Wirkung der Abholzung langsam manifestiert und sich der Wald in bestimmten Phasen regenerieren kann. Gleichzeitig stellen künstliche Anpflanzungen die diesem Gebiet innewohnende Artenvielfalt nicht wieder her und zwischen Abholzung und Baumpflanzung vergeht oft viel Zeit, in der es zu irreversiblen Erosionsprozessen kommt und die Fauna und Flora reduziert wird. Die Reduzierung der Entwaldung und Landdegradation ist eines der Hauptargumente für die Einführung von Biogastechnologien. Viehabfälle wirken sich auch negativ auf die sanitäre Situation aus, da sie die Wasserressourcen verschmutzen. Gülleabflüsse sind ein günstiges Umfeld für das Leben verschiedener, auch pathogener, Mikroorganismen und zeichnen sich außerdem durch einen hohen Gehalt an Wurmeiern aus. Ein einzigartiges Merkmal des Einsatzes von Biogastechnologien ist die gleichzeitige Reduzierung des Bedarfs an Brennholz und die Verbesserung der Bodenqualität, wodurch die Gefahr der Bodendegradation erheblich verringert wird und die Treibhausgasemissionen in die Atmosphäre reduziert werden, wodurch der Klimawandel verhindert wird. Gesundheit Biogasanlagen sorgen für die Wiederverwertung von Abfall und Abwasser und verbessern unmittelbar die sanitäre und hygienische Situation im Land im Allgemeinen und für einzelne Landwirte im Besonderen. Bei der Verarbeitung von Rohstoffen ist auch die offene Lagerung von Mist und Kot ausgeschlossen. Darüber hinaus wird bei der Verarbeitung pathogene Mikroflora aktiv zerstört. Somit erhöht der Einsatz von Biogastechnologien die Lebenserwartung der Bevölkerung und befreit die Bevölkerung von Kosten für Medikamente und die Behandlung von Darmerkrankungen. Verringerung des pathogenen Einflusses Die Verarbeitung tierischer und menschlicher Ausscheidungen in Biogasanlagen verbessert deutlich die Hygiene für Anlagenbesitzer, ihre Familien und die Gesellschaft insgesamt. Das pathogene Potenzial von Rohstoffen wird bei der anaeroben Verarbeitung stark reduziert. Bei jeder Neuinstallation entfällt die Notwendigkeit, Müll- und Toilettengruben zu errichten. Der direkte Anschluss von Toiletten an Reaktoren ist aus hygienischer Sicht besonders vorteilhaft und beseitigt zudem Gerüche. Verringerung der Ausbreitung von Krankheiten Da Biodünger keine Fliegen und andere Parasiten anlocken, wird die Ausbreitung von Infektionskrankheiten bei Menschen und Tieren verringert. Darüber hinaus werden Augen- und Atemwegserkrankungen durch das Verbrennen von trockenem Mist und Brennholz reduziert8. Magen-Darm-Erkrankungen Viele Magen-Darm-Erkrankungen werden durch im Stuhl enthaltene Krankheitserreger übertragen. Für den Befall sorgen die Landwirte selbst, indem sie Fäkalien auf den Feldern verteilen. Die anaerobe Verarbeitung menschlicher, tierischer Exkremente und organischer Abfälle gewährleistet deren Desinfektion durch die Zerstörung der meisten pathogenen Bakterien. Ein erfolgreiches Beispiel ist der Kampf gegen Bilharziose und Bandwürmer durch die Verbreitung von Biogasanlagen in China, wo diese Krankheiten um 99 % bzw. 13 % gegenüber dem Niveau vor der Einführung von Biogasanlagen zurückgingen. Der wirtschaftliche Effekt der Verringerung der Inzidenz Für Nutzer von Biogastechnologien kommt der positive Gesundheitseffekt insbesondere durch die Reduzierung der Rauchentwicklung in Küchen zum Tragen. Der Effekt der Reduzierung von Magen-Darm-Erkrankungen macht sich erst mit der flächendeckenden Einführung von Biogasanlagen bemerkbar. Beschäftigung Der Bau von Biogasanlagen schafft zusätzliche Arbeitsplätze und Möglichkeiten zur Gründung von Gewerbebetrieben, da sich mit steigender Energieproduktion ländliche Regionen des Landes entwickeln, was zur Verringerung der Abwanderung und allgemein zur Verbesserung der Lebensbedingungen beiträgt. Wachstum der lokalen Produktion Der Bau einer Biogasanlage bietet kurzfristige Beschäftigungsmöglichkeiten im Bereich Aushub-, Fundament-, Bau- und Rohrinstallationsarbeiten. Der Betrieb von Anlagen erfordert eine langfristige Beschäftigung der Bediener und bietet Fachkräften die Möglichkeit, Biogasanlagen zu reparieren und zu warten, Düngemittel zu verteilen und Rohstoffe zu sammeln. In China ist die lokale Produktion von Teilen für Biogasanlagen und Materialien dafür rasant gewachsen. Migration Dank der Schaffung von Arbeitsplätzen und verbesserten Lebensbedingungen in landwirtschaftlichen Betrieben und ländlichen Gebieten von Entwicklungsländern, in denen Biogasanlagen gebaut wurden, ist die Verringerung der Migration aus ländlichen in städtische Gebiete spürbar. Sozial Politik Biogastechnologien unterstützen nicht nur die staatliche Wirtschaft und die Umweltsituation im Land, sondern bieten der lokalen Bevölkerung auch Möglichkeiten zur Verbesserung der Lebensbedingungen und des Wohlbefindens. Die sanitären Bedingungen und die öffentliche Gesundheit verbessern sich. Auch die Beschäftigung, die Qualifikationen und die Nahrungsmittelproduktion der Landbewohner verbessern sich. Um entstehende Einkommensunterschiede auszugleichen, empfiehlt sich der Einbau von Biogasanlagen für Gemeinden und Vereine. Implementierung von Biogastechnologien in Kirgistan Eine erfolgreiche großtechnische Umsetzung von Biogastechnologien erfordert die Berücksichtigung der gegenseitigen Beeinflussung bestehender klimatischer, sozialer, wirtschaftlicher und ökologischer Bedingungen, ein erhöhtes öffentliches und politisches Bewusstsein sowie staatliche Unterstützung. Klimatische Bedingungen Biogastechnologien sind grundsätzlich in den meisten Klimazonen anwendbar, allerdings steigen die Kosten ihrer Umsetzung mit sinkender Umgebungstemperatur, da in solchen Fällen eine zusätzliche Beheizung und Isolierung der Biogasanlage notwendig ist. Biogasanlagen ohne Heizung und Isolierung zeigen bei durchschnittlichen Lufttemperaturen unter 15°C keine zufriedenstellenden Ergebnisse. Geringe saisonale und jährliche Niederschlagsmengen führen zu einer Ausweitung der Wanderweide statt der Stallhaltung. Dadurch wird die Menge an anfallendem Mist reduziert, der in Biogasanlagen verarbeitet werden kann. Andererseits führen starke Regenfälle zu einem Anstieg des Grundwasserspiegels, was zu Problemen beim Bau und Betrieb von Biogasanlagen führt. Alle natürlichen Merkmale Kirgisistans – Landschaften, Böden, Wasserressourcen, Flora und Fauna sowie soziale und wirtschaftliche Lebensbedingungen und Aktivitäten der Bevölkerung – werden durch die Berge bestimmt. Die Besonderheiten des Landesklimas sind ein Rückgang des Luftdrucks und der Lufttemperatur (durchschnittlich um 0,6°C pro 100 m) sowie eine Zunahme der Niederschläge mit zunehmender Höhe. Die durchschnittliche jährliche Langzeittemperatur in ganz Kirgisistan liegt unter +15°C Luft und Biogasanlagen ohne Heizung und Isolierung werden die landwirtschaftlichen Betriebe Kirgisistans nicht das ganze Jahr über mit Biogas und Biodünger versorgen können. Die effektivste Implementierung von Anlagen im Reaktor ist die Aufrechterhaltung mesophiler oder thermophiler Temperaturen. Anlagen mit Reaktorisolierung, aber ohne Heizung, in denen der Vergärungsprozess bei Temperaturen bis zu 20 °C abläuft, können nur eine geringe Menge Biogas produzieren. Die Temperatur im Reaktor von Anlagen ohne Heizung und Isolierung ist in der Regel 1–2 °C höher als die Temperatur der Landbedeckung und sie werden nur in der warmen Jahreszeit betrieben. Wirtschaftslage In Kirgisistan, wo etwa 65 % der Bevölkerung in der Landwirtschaft beschäftigt sind und mehr als 80 % der Landbewohner unterhalb der Armutsgrenze leben, liegt das offensichtliche Hindernis für die groß angelegte Einführung von Biogastechnologien im Mangel an notwendigen finanziellen Mitteln. Arme Teile der Gesellschaft werden sich die für den Bau einer Biogasanlage erforderlichen Kapitalinvestitionen nicht leisten können, auch wenn der Return on Investment und die wirtschaftlichen Vorteile einer Biogasanlage schnell sind. Versuche, die Kosten für den Bau einer Biogasanlage zu senken, sollten parallel zur Entwicklung von Kredit- und anderen Finanzsystemen erfolgen, die den Zugang zu Mitteln für die Errichtung von Biogasanlagen erleichtern. Der flächendeckende Einsatz von Biogasanlagen bringt nicht nur Vorteile für die Anlagenbesitzer, sondern auch für die Gesellschaft insgesamt. Eine makroökonomische Bewertung der Vorteile der Einführung von Biogasanlagen sollte die positiven Auswirkungen auf den Energiesektor, eine Steigerung der landwirtschaftlichen Produktion, eine Senkung der Gesundheits- und Umweltkosten, einen Anstieg der Beschäftigung und den Ersatz von importiertem Gas und Düngemitteln durch einheimisches berücksichtigen Einsen. soziale Umstände Biogastechnologien unterstützen nicht nur die staatliche Wirtschaft und die Umweltqualität, sondern bieten den Menschen vor Ort auch Möglichkeiten zur Verbesserung der Lebensbedingungen und des Wohlbefindens. Die sanitären Bedingungen und die öffentliche Gesundheit sowie die Qualität der ohne Chemikalien angebauten Lebensmittel werden verbessert. Durch die Reduzierung der Heizkosten werden Schulen, Bibliotheken und Vereine unterstützt. Auch die Beschäftigungs- und Berufsqualifikationen der Landbewohner verbessern sich. Biogasanlagen verwerten Abfälle und Abwässer und verbessern unmittelbar die Hygienesituation für den einzelnen Nutzer und die Gesellschaft insgesamt. Bei der Verarbeitung von Rohstoffen ist auch die offene Lagerung von Mist und Kot ausgeschlossen. Darüber hinaus wird die pathogene Mikroflora bei der Verarbeitung teilweise zerstört. So erhöhen Biogastechnologien die Lebenserwartung der Bevölkerung, senken die Kosten für Medikamente und die Behandlung von Darmerkrankungen und steigern so die Effizienz. Politische Bedingungen Für Kirgisistan wird die groß angelegte Produktion von Biodüngern und Biogas die Menge der importierten fossilen Brennstoffe und Mineraldünger reduzieren. Makroökonomisch sind die Umwandlung organischer Abfälle in Biodünger für die degradierten Agrarflächen des Landes und die Produktion von Biogas als Energiequelle von größter Bedeutung. Angesichts der bestehenden wirtschaftlichen Bedingungen im Land und der Vorteile der Einführung von Biogastechnologien in der Landwirtschaft des Landes kann die finanzielle Unterstützung der Regierung als eine Investition betrachtet werden, die darauf abzielt, künftige Importkosten für Erdölprodukte und Mineraldünger sowie Gesundheits- und Hygienekosten zu senken sowie Kosten im Zusammenhang mit der Verschlechterung natürlicher Ressourcen. Beispiele erfolgreicher großtechnischer Umsetzung von Biogasanlagen in den Ländern Amerikas, Europas und Asiens durch die Bereitstellung von Subventionen, Vorzugsfinanzierungen für den Bau und Betrieb von Biogasanlagen, die Schulung von Landwirten und die Eröffnung von Servicezentren lassen uns die Annahme ähnlicher Maßnahmen empfehlen in der Kirgisischen Republik. Öffentliches und politisches Bewusstsein Die Popularisierung von Biogastechnologien sollte parallel zum Bau und zur Umsetzung von Biogasanlagen erfolgen. Ohne dass die Bevölkerung Kirgisistans die Machbarkeit der Einführung von Biogastechnologien sowie die Vorteile und Grenzen ihrer Nutzung versteht, kann von der Einführung von Biogastechnologien auf der Ebene der Landwirte nicht die Rede sein. Gleichzeitig ist eine Sensibilisierung der Regierung des Landes erforderlich. Da die Auswirkungen und Aspekte von Biogastechnologien für ein breites Spektrum staatlicher Sektoren relevant sind (z. B. Landwirtschaft, Umwelt, Energie, Wirtschaft), ist es notwendig, alle verantwortlichen staatlichen Stellen sowie den zivilen Sektor zu identifizieren und in den Prozess einzubeziehen der Verbreitung von Informationen über und der Förderung von Biogastechnologien. Status. Staatliche Unterstützung Um eine großflächige Verbreitung von Biogastechnologien zu gewährleisten, die sich positiv auf die staatliche Wirtschaft auswirken, kann der Staat folgende Unterstützung leisten:
Globale Umweltvorteile von Biogastechnologien Durch die anaerobe Verarbeitung tierischer Abfälle wird eine Reduzierung der klimaschädlichen Treibhausgasemissionen erreicht. Die Nutzung von Biogas reduziert den Kohlendioxidausstoß, indem der Verbrauch fossiler Brennstoffe wie Benzin, Kohle und Brennholz reduziert wird. Gleichzeitig werden durch die Sammlung und Nutzung der Methanemissionen bei der Gülleverarbeitung die Emissionen des zweitwichtigsten Treibhausgases – Methan – reduziert. Treibhauseffekt Der Treibhauseffekt wird durch das Vorhandensein von Gasen in der Atmosphäre verursacht, die es kurzwelliger Sonnenstrahlung ermöglichen, die Erde zu erreichen, aber wie eine Treibhausfolie die Infrarotstrahlung von der erhitzten Erde blockieren. Dank des natürlichen Treibhauseffekts beträgt die Durchschnittstemperatur der Erde 15°C statt minus 18°C. Die zunehmende Präsenz von Treibhausgasen in der Atmosphäre, zu denen vor allem Kohlendioxid, Methan und Lachgas (Lachgas) gehören, führt zu einem Anstieg der Erdtemperatur und zum Klimawandel. Laut Experten der Weltbank wird die globale Erwärmung bis zum Jahr 20 den Meeresspiegel um 0 cm ansteigen lassen, was zu Überschwemmungen an den Küsten, zur Versalzung des Grundwassers und zum Verlust von Landfläche führen wird50. Reduzierung der Kohlendioxidemissionen Biogasanlagen reduzieren den Brennholzverbrauch und verringern die Entwaldung, Landdegradierung und daraus resultierende Naturkatastrophen wie Überschwemmungen oder Wüstenbildung. Die Verwendung von 1 m3 Biogas anstelle von 1,3 kg Brennholz reduziert den Kohlendioxidausstoß um 2,6 kg. Die Reduzierung der Kohlendioxidemissionen durch den Ersatz der Verwendung von Benzin beträgt etwa 1,6 kg pro 1 m3. Biogas und der globale Kohlenstoffkreislauf Die natürliche Bildung von Biogas ist ein wichtiger Teil des biochemischen Kohlenstoffkreislaufs des Planeten. Jedes Jahr werden durch die Einwirkung von Mikroben etwa 90 bis 880 Millionen Tonnen Methan in die Erdatmosphäre freigesetzt. Etwa 90 % der Methanemissionen entstehen durch den Abbau von Biomasse, der Rest ist auf natürliche Prozesse zurückzuführen. Verringerung der Methanemissionen Bisher konzentrierten sich die Bemühungen zur Eindämmung der globalen Erwärmung hauptsächlich auf die Reduzierung der Kohlendioxidemissionen aufgrund ihrer hohen Konzentrationen in der Atmosphäre. Andere Gase haben jedoch einen viel stärkeren Treibhauseffekt. Beispielsweise macht Methan nur 20 % der Treibhausgase in der Atmosphäre aus, sein Potenzial für den Klimawandel ist jedoch 23-mal größer als das von Kohlendioxid. Daher ist die Reduzierung der Methanemissionen wirksamer zur Verhinderung des Klimawandels als die Reduzierung der Kohlendioxidemissionen. Quellen von Methanemissionen in der Landwirtschaft Methanemissionen aus der Landwirtschaft machen etwa 33 % der weltweiten Methanemissionen im Zusammenhang mit menschlichen Aktivitäten aus. Auf Viehzucht entfallen 16 %, auf Reisanbau 12 % und auf tierische Abfälle 5 %. Während es unwahrscheinlich ist, dass die 16 % der weltweiten Methanemissionen, die durch die Verdauung von Wiederkäuern entstehen (etwa 80 Millionen Tonnen pro Jahr), reduziert werden, können Methanemissionen aus tierischen Abfällen aufgefangen und durch anaerobe Vergärung in Biogasanlagen genutzt werden. Die genaue Menge der Methanemissionen hängt von der Tierart, ihren Futter- und Güllelagersystemen ab. In entwickelten Ländern betragen die Emissionen von Milchtieren beispielsweise 0,32 m3 Methan pro Kilogramm Trockenmist, während sie in Entwicklungsländern nur 0,25 m3 betragen. Potenzial zur Reduzierung von Methanemissionen mit Biogastechnologien Durch die anaerobe Vergärung von tierischen Abfällen und die Nutzung von Methan zur Energieerzeugung könnten die weltweiten Emissionen um 13,24 Millionen Tonnen Methan pro Jahr reduziert werden. Insgesamt entspricht dies etwa 4 % der weltweiten anthropogenen Methanemissionen. Reduzierung der Lachgasemissionen in der Landwirtschaft Das relative Potenzial von Lachgas (Lachgas) für den Klimawandel ist 320-mal größer als das von Kohlendioxid. Die Produktion von Lachgas ist ein natürlicher mikrobiologischer Prozess, der bei der Nitrifikation und Denitrifikation in Böden, Abwässern und Abfallentsorgungssystemen abläuft. Durch Bodendüngung und besondere Lagerbedingungen können die Lachgasemissionen um ein Vielfaches reduziert werden. Untersuchungen zeigen, dass die Lachgasemissionen durch die anaerobe Behandlung flüssiger Abfälle um 10 % reduziert werden können. Dies bedeutet eine Vermeidung von Emissionen von 15,7 Millionen Tonnen Kohlendioxid-Äquivalenten pro Jahr. Potenzial zur Reduzierung der Treibhausgasemissionen in Kirgisistan Die Verarbeitung von 6 Tonnen Gülle pro Jahr wird die Freisetzung von 058 Gg Kohlendioxidäquivalent CO verhindern2 in die Atmosphäre und die Reduzierung des Verbrauchs fossiler Brennstoffe, wenn diese durch Biogas ersetzt werden, wird zu einer Reduzierung der Kohlendioxidemissionen führen. Durch die flächendeckende Einführung von Biogastechnologien in den industriellen und landwirtschaftlichen Sektoren der kirgisischen Wirtschaft sowie die Erzeugung von Wärme und Energie für Haushaltsgeräte wird eine wirksame und nachhaltige Reduzierung der Umweltbelastungen erreicht. Autoren: Vedenev A.G., Vedeneva T.A.
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