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成果報告書詳細
管理番号20170000000172
タイトル平成28年度成果報告 バイオマスエネルギーの地域自立システム化実証事業 地域自立システム化実証事業 家畜ふん尿由来のバイオガスエネルギーを利用した酪農地域自立システムの事業性評価(FS)
公開日2017/4/25
報告書年度2016 - 2016
委託先名阿寒農業協同組合 北海道エア・ウォーター株式会社
プロジェクト番号P14024
部署名新エネルギー部
和文要約本事業では、老朽化の著しい釧路市堆肥センターに搬入される原料のうち、特に堆肥化が困難である中水分(水分80?85%)および高水分(水分88%)の半固形状ふん尿を対象として、固液分離して得られた分離液分をメタン発酵し、バイオガス、電気および温水を堆肥センターおよび大規模酪農家に供給する「地域自立システム」の事業性評価を行った。また、市場流通可能性調査を実施し、本システムにおいて生成される消化液、完熟堆肥、再生敷料の適正販売価格を設定して地域の酪農家に販売する計画を策定し、事業収入の増加による事業採算性の改善を検討した。調査の結果、中水分および高水分ふん尿は年間を通じて安定的に確保できることが明らかとなった。原料の前処理において実績のある国産の固液分離機の導入、既設受入施設を利用した(改造した)原料受入槽の設置、余剰バイオガス利用による凍結原料の融解などの「原料調達の工夫」を施すことによって、固液分離性能の向上、良好な堆肥生産ならびにメタン発酵の安定化を実現することができた。固液分離試験の結果、スクリーン孔径を小さくすることで低水分の分離固形分が確保でき、水分調整資材を混合せずに容易に完熟堆肥を製造することができた。しかし、メタン発酵試験の結果では分離液の固形分濃度(Total Solid)が低かったことから、十分なバイオガス生産量が得られなかった。そのため、隣接する大規模酪農家の未利用ふん尿を受入れて「エネルギー変換技術を工夫」することによって、バイオガス発生量が増大してエネルギー収支が改善され、堆肥センターおよび大規模酪農家に十分なエネルギーを供給できることが分かった。また、汎用ガソリンエンジンを利用したバイオガス発電機を採用することによって、低コストかつ安定的な電力を供給することが可能となった。「エネルギー利用の工夫」では、発酵槽に傾斜式攪拌機を採用することによって消費エネルギーを大幅に抑制することができた。また、堆肥化においてパネル状高圧通気システムを採用することによって、好気性微生物を活性化させ、省エネルギーで完熟堆肥を生産できることを示した。「システム全体の工夫」において基本設計を実施したところ、既設施設や設備を有効活用することで建設費を大幅に抑制できることを明らかにした。本システムの整備は既に地域の酪農家との合意形成が図られており、システムが導入された場合、温室効果ガス発生の大幅抑制、ふん尿処理費の軽減、乳牛の重大疾病の予防などが期待できる。以上の結果から事業性を評価したところ、コストバランスは良好であり、本事業の実現可能性は高いと判断された。また、本システムの導入により、老朽化している堆肥センターの機能増強ならびに酪農家との連携による長期事業継続が可能であることが示された。今後は、本システムの優位性と本調査で整理した消化液および再生敷料の利点を地域酪農家に示しながら、地域全体に酪農地域自立システムを展開する。
英文要約Title: Evaluation of the business performance of the self-support system in a dairy farming area using the bio-gas energy from cattle manure

 In this project, we investigated the feasibility of the business of “dairy farm area self- supporting system” in which the separated liquid obtained by solid-liquid separation of semi-solid cattle manure with high moisture content is methane-fermented and the produced biogas, electricity and warm water are supplied to the compost center and to the large scale dairy farm.
 After investigation, it was proved evident that high moisture cattle manure is stably available through the year. By introducing the solid-liquid separating machine with good achievements, by installing the reception tank of raw material using the already existing facility, and by “devising the method of supplying the raw material”, performance of solid-liquid separation was improved as well as the production of good quality compost and stable operation of methane fermentation were realized.
 From the result of the separation experiment, by making the pore size of screen smaller, solid fraction with low moisture content was obtained and the mature compost could be prepared easily. However, due to the low concentration of solid material in the separated liquid material, sufficient bio-gas production was not performed. Therefore, we accepted the un-used cattle manure from the neighboring large scale dairy farm, which is the “devising of energy transformation technology”, the amount of bio-gas production increased and the balance in energy output was improved, and the sufficient energy could be supplied. In addition, by using the general-purpose gasoline engine for bio-gas power generator, supply of low-cost and stable electric power has become possible.
 For “devising the energy utilization technology”, by using the inclined type stirrer, we could largely suppress the energy consumption. Also by adopting the panel shaped high pressure aeration system, the stable production of mature compost under energy-saved condition was accomplished.
 For “devising the whole system”, by making use of already existing facility and instruments in the fundamental design, it became clear that the construction cost of the system could be largely reduced. The consensus has been already obtained among the local dairy farmers regarding the introduction of this system, and when it is realized, we can expect the large reduction of greenhouse gas emission, reduction in the cost of cattle manure treatment, as well as the prevention of serious cattle diseases.
 By evaluating the business performance of the project from the above results, cost balance was good and the feasibility in the realization of this project was judged to be high. By introducing this system, it was shown that the renovation of the overaged facility of compost center and the continuation of the project in long term due to the collaboration with dairy farmers are possible.
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