近年来,中国积极推进北方地区冬季清洁取暖,将沼气和生物天然气供暖列为重要技术模式之一。农业农村部发布的农村冬季清洁取暖典型技术模式中,“沼气生物天然气集中供气取暖技术模式”赫然在列。
该模式以秸秆、畜禽粪污、餐厨垃圾等有机废弃物为原料,通过大型沼气工程厌氧发酵生产沼气,沼气净化或提纯为生物天然气后通过管道集中供给农户,农户配备燃气灶、壁挂炉等实现清洁炊事和自采暖。该模式一般由沼气生产企业负责沼气生产或生物天然气提纯制取,以及燃气管网运营维护,并向用户收取燃气费用,实行市场化运营。
模式特点:一是实现废弃物资源化高效化利用。通过大型沼气工程对畜禽粪污、秸秆、餐厨垃圾等进行集中处理利用,可显著提高区域城乡有机废弃物处理水平。二是有效改善农村人居环境。集中供气后使农村居民享受到与城镇居民一样清洁便利的用能方式,厨房卫生环境得到较大改善。三是生态效益显著。沼气生物天然气作为绿色燃气,用于炊事取暖,有利于改善空气质量,降低温室气体排放;副产物沼渣沼液可用于生产有机肥,实现循环利用。
适宜区域:适用于秸秆资源丰富、养殖业发达、农户居住相对集中的地区。
在国际上,沼气和生物天然气供暖同样是绿色能源的重要实践方向,尤其在欧洲,已成为许多国家能源政策的重要组成部分。
1. 德国:沼气供暖的典范
德国是全球最大的沼气利用国之一,其成熟的技术体系和政策支持使沼气供暖成为可持续发展的标杆。截至2023年,德国全国约有1万座沼气设施,这些设施主要分布于农业资源丰富的地区,利用农业废弃物和牲畜粪便等作为主要原料,年产沼气约80亿立方米,其中约20%直接用于区域供暖系统。
在具体实践中,巴伐利亚州成为沼气供暖的典型案例。许多村庄建立了区域供暖网络,将当地生产的沼气通过管道输送至居民区,为家庭、学校和公共建筑提供稳定的热能。例如,位于巴伐利亚州的维尔德波尔茨里德(Wildpoldsried)通过一座大型沼气厂生产生物天然气。沼气经净化后进入集中供暖系统,配套设施包括高效燃气锅炉和热水储存装置。一个典型家庭通过这一系统获得冬季供暖和全年热水服务,取代传统化石燃料供暖系统,每年可减少约5吨二氧化碳排放。
2. 瑞典:创新的区域供暖模式
瑞典在生物天然气领域的技术创新处于世界领先地位,生物天然气被广泛用于供暖和运输领域,展现了其高效的能源管理体系。以斯德哥尔摩地区为例,城市污水处理厂(如Henriksdal污水处理厂)和餐厨垃圾处理设施共同构成了生物天然气的主要生产基地。这些设施将城市污水中的有机成分与居民产生的厨余垃圾经过厌氧发酵处理,生成高纯度的生物天然气。气体经净化处理后,通过斯德哥尔摩区域供暖网络输送至社区住宅和公共建筑,为居民提供稳定的供暖服务。
瑞典的生物天然气供暖模式兼具环境与经济效益。根据欧洲能源研究中心的研究报告,这一模式每年可减少约70万吨二氧化碳排放,废弃物回收利用率也显著提高。同时,政府通过激励政策为生物天然气项目提供支持,例如免除燃气设备税费,并对生物天然气供暖项目提供低息贷款。
3. 丹麦:农业废弃物的高效利用
丹麦将沼气和生物天然气广泛应用于农村供暖项目,通过国家补贴政策和市场化运营相结合的模式,成功构建了多层次的供暖网络。农业废弃物、食品加工废弃物等成为主要原料,推动了循环经济发展。
丹麦的莱姆维生物能源项目(Lemvig Biogas Plant)是典型案例之一。该项目利用畜禽粪便、食品加工废弃物等原料,通过大型沼气设施厌氧发酵产生生物天然气。处理后的生物天然气通过管道注入区域供暖网络,为居民家庭和公共设施提供热能和电力。此外,丹麦的区域供暖系统充分整合了生物天然气热电联产(CHP)。以首都哥本哈根为例,生物天然气不仅为家庭提供供暖,还被用于学校、医院等公共建筑供暖,显著降低了区域碳排放。
根据欧盟循环经济政策的报告,丹麦的生物天然气利用已实现高度市场化。通过农业废弃物集中处理和气体净化,丹麦形成了"农业-能源"循环经济模式。政府的补贴政策为初期建设提供了经济支持,同时允许供暖设施与天然气市场直接对接,实现了市场化运作。
通过对国内外经验的对比可以发现,沼气和生物天然气供暖技术在技术路径、政策支持和商业模式上虽有差异,但共同点在于其推动能源可持续利用和环境保护的显著成效。我国的沼气供暖技术已经基本成熟,但在沼气提纯、生物天然气储运等环节仍需借鉴国际先进经验,如瑞典的城市区域供热模式和德国的分布式沼气站网络建设。
在国内,政府通过补贴和示范项目推动沼气生物天然气供暖,但未来可考虑引入更多市场化机制,例如借鉴丹麦的碳减排补贴和交易制度,将环境效益转化为经济收益,进一步激发市场活力。在全球碳市场和能源转型的大背景下,中国可加强与欧洲国家在技术、标准和市场机制上的合作,共同推动沼气行业的国际化发展。
无论是国内还是国际,沼气和生物天然气供暖都已从概念验证阶段迈向成熟应用阶段。随着技术的不断创新、政策的持续完善和市场的逐步成熟,这一绿色供暖模式将在全球范围内释放更大的行业价值,为应对气候变化和实现可持续发展目标贡献力量。
资料参考:
农业农村部农业生态与资源保护总站 《农村冬季清洁取暖典型技术模式》(2024年);
德国生物质能源协会 《德国沼气行业报告》(2023年版);
国际能源署《District Heating and Cooling: An Energy Solution for Denmark》,2021年)
德国可再生能源研究中心《Germany’s Biogas Success Story》,2023年);
德国环境署《Biogas and Regional Heating Systems in Rural Germany》,2022年);
瑞典能源署 《Swedish Energy Policy and Biogas Usage in District Heating》(2022年);
丹麦能源署《丹麦可再生能源行动计划》(2022年);
欧盟循环经济政策的报告(《Biogas and Circular Economy in Denmark》,2022年)
北欧可再生能源协会 《Nordic Biogas Development Overview》(2023年);