Биогазовая установка

Введение

 

Актуальность данного проекта на наш взгляд заключается в том факторе, что способствует получению большого количества энергии, путем сбраживания экскрементов животных, получая "Биогаз", затрачивая при этом незначительные материальные средства.

Биогаз – смесь газов, основным компонентом которого является – метан. Образованный при анаэробном брожении органических отходов (навоза, листьев деревьев, трав и т. д.).

"Биогаз", состоит  на  65% из метана, 30% из углекислого газа, 3% из водорода и на 2% из азота. Его широкое использование как бытового и промышленного топлива экономически выгодно не только для селян, но так же и для городских мусороперерабатывающих заводов, свалок.

       Метан, болотный, или рудничный газ - CH₄, первый член гомологического ряда насыщенных углеводородов (алканов); бесцветный газ без запаха;          t_kип - 164,5 °С; t_пл - 182,5 °С; плотность по отношению к воздуху 0,554 (20 °С); горит почти бесцветным пламенем, теплота сгорания 50,08 МДж/кг (11954 ккал/кг); реакция горения:

 

CH₄ + 2O₂ à CO₂ + 2H₂O + 144,8 ккал/моль

 

Метан - наиболее термически устойчивый, насыщенный углеводород, основной компонент природных (77—99% по объёму), попутных нефтяных (31—90%) и рудничных  газов (34—40%). Встречается в вулканических  газах; непрерывно образуется при гниении органического веществ под действием метанобразующих бактерий в условиях ограниченного доступа воздуха (болотный газ, газы полей орошения).

С воздухом метан образует горючие смеси. При содержании в  воздухе до 5—6% метана - горит около источника тепла (температура воспламенения 650—750 °С), от 5—6% до 14—16% взрывается, свыше ~ 16% горит при притоке кислорода извне; снижение при этом концентрации метана может привести к взрыву.

Метановое брожение или биометаногенез – процесс превращения биомассы в энергию и был открыт в 1776 году Алессандро Вольта.

Цель нашего проекта состоит в том, чтобы обеспечить сельское население Казахстана энергией, газом и теплом, которые на данный момент требуют значительных затрат и сильно "бьют по кошельку" сельского населения (со средней заработной платой). Целью же внедрения установок нами, является, прежде всего – снижение количества сбрасываемых в реки Казахстана, органических отходов. Тем самым, научив людей ценить отходы, с целью вторичного их использования с пользой для себя. Так же наш проект способствует развитию стратегии «Казахстан 2030», основная задача которого заключается в том, чтобы в каждом сельском доме имелись газ, тепло и свет, жизненно необходимые каждому человеку.

 

1 Исследовательская часть

 

1.1 Основные задачи, стоящие перед проектом. Рассуждения и Факты

 

Концепция перехода к  устойчивому развитию государства  в значительной степени зависит  от устойчивости развития энергетики – системообразующей отрасли хозяйства, в соответствии со стратегией «Казахстан 2030». Многогранный эффект биоэнергетических технологий включает в себя энергетический, экологический и экономический компоненты.

На фоне возрастающей энергетической потребности мировые запасы топлива  истощаются. Запасов угля человечеству хватит приблизительно на 100 лет, запасов газа и нефти – на 40 лет. Проблемы сбережения природных ресурсов требуют противопоставления существующим технологиям производства энергии технологий, основанных на использовании альтернативных источников экологически чистой энергии. По данным Международного конгресса энергетиков, доля нетрадиционных и возобновляемых видов энергии в общем мировом энергетическом балансе к 2015 году увеличится до 4-5 %.

По сравнению с традиционными  видами топлив и другими альтернативными  источниками энергии биогаз сжигается в значительном количестве воздуха, благодаря чему обеспечивается высокий тепловой КПД и большая температура горения. Биогаз зажигается при любых температурах окружающей среды и обладает высокими противодетонационными свойствами.

Использование биогаза как топлива  позволяет получить значительный экологический эффект. Продукты энергетических процессов, связанных с использованием традиционных видов топлива, составляют 80 - 88% всех видов загрязнения биосферы. Для оценки вредных веществ в продуктах сгорания определены показатели суммарной экологической опасности. Показатели приведены к безразмерному виду: в количественном отношении пересчитаны на условное топливо, токсичность выражена как отношение предельно допустимой концентрации данного вещества к ПДК золы.

По сравнению с использованием природного газа, использование биогаза  экологически более предпочтительно  из-за меньшего содержания в продуктах  сгорания соединений серы, азота, углекислого газа, золы.        

Уменьшение отрицательного воздействия на окружающую среду в результате замены традиционных видов энергоносителей - биогазом, является лишь одной компонентой экологического эффекта рассматриваемого процесса (Рисунок-1).

Другая, не менее значащая составляющая, может быть определена как возвращение значительного количества отходов производства и потребления в производственный цикл и уменьшение ущерба, причиняемого окружающей среде в результате накопления отходов.

 

               

 

Рисунок-1. Обобщенная оценка загрязнения окружающий среды продуктами сгорания (%)

 

Первый принцип оптимального функционирования экосистем обосновывает движение энергетических потоков системы – получение ресурсов и утилизация отходов в рамках круговорота всех элементов системы. Этот принцип гармонирует с законом сохранения масс, поток энергии полностью соответствует первому началу термодинамики. Поэтому большой интерес представляет поиск резервов внутри экосистемы для повышения интегральной эффективности используемых технологий. Экологический эффект биоэнергетики в значительной мере позволяет разрешить проблему отходов производства и потребления, нарушающих природный баланс. Основным сырьём для биогазовых технологий являются твёрдые бытовые и сельскохозяйственные отходы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок-2. Составляющие интегрального положительного эффекта биогазовых технологий

1.2 Получение биогаза

 

Биогаз получают в  метантенке (реакторе), состоящем из системы термостатирования, отбора биогаза и перемешивания. Биореактор должен быть герметичным, поскольку анаэробные микроорганизмы чувствительны к кислороду.

Все большее распространение  получают траншейные биогазовые установки. Возьмем, например, траншейную установку  из ФРГ (Рисунок-3). Здесь прямо из помещения, где содержат животных, навоз, разведенный водой, идет в биореактор, в котором сбраживается. В установке предусмотрены механическое перемешивание субстрата и грейфер для погрузки сброженного навоза.

 

Рисунок-3. Траншейная биогазовая установка 1-эластический сборник; 2-плиты из пенопласта; 3-бродильная камера; 4-нагреватель (бойлер)

 

  В другой (Рисунок-4) траншейной установке (США) свежий жидкий навоз поступает в бродильную камеру сверху, а подогретая вода — снизу. Газосборник установки эластичный, а на поверхности сбраживаемого субстрата для теплоизоляции расположены пенопластовые плиты.

 

Рисунок-4. Треншейная биогазовая установка

 

Энергия, заключённая  в 1 м³ биогаза, эквивалентна энергии 0,6 м³ природного газа, 0,74 л нефти, 0,65 л дизельного топлива. Применяются три основных метода использования биогаза как энергоносителя: прямое сжигание, обогащение и производство электроэнергии.

Получение биогаза из разнообразных отходов птицеводства, животноводства и растениеводства  является одним из эффективных способов их утилизации и экономически выгодным источником дополнительной энергии (Рисунок-5). Использование биогазовых технологий на основе отходов животноводства позволяет не только получить товарный продукт – биогаз и экологически чистое удобрение, но и приводит к снижению загрязнения сточных вод, уменьшению вредных выбросов в атмосферу, уничтожению запаха, снижению эпидемиологической опасности. По обобщённым данным в результате действия цеха переработки жидкого навоза на Пярнуской свиноферме (Эстония) обеспечивалось снижение загрязнённости окружающей среды в 6,5 раз. Рисунок-5. Зависимость объема получаемого биогаза от продолжительности сбраживания навоза

 

 В основе биогазовых  технологий лежат сложные природные  процессы биологического разложения органических веществ в анаэробных условиях под воздействием особой группы анаэробных бактерий.

Наиболее распространенный способ получения энергии из биомассы — анаэробное (без доступа кислорода) сбраживание отходов сельскохозяйственного  производства. Получающиеся в результате этого процесса продукты — биогаз и перебродившая полужидкая масса —эффективное экологически безопасное органическое удобрение с необходимыми для растения биогенными макро- и микроэлементами, биологически активными веществами, витаминами, аминокислотами и т.д.

В качестве исходного  сырья могут быть использованы любые  жидкие быстроразлагающиеся органические отходы ферм, птицефабрик, маслобоен, мясоперерабатывающих производств и т.д.

В балансе сырья наибольшую часть составляет навоз животных (крупного рогатого скота, свиней, птиц). В странах Европейского союза он составляет 89% биомассы, перерабатываемой в биоэнергетических установках. Сырье для производства биогаза оценивается по выходу биогаза (м³) от единицы органической массы (ОМ) и единицы биомассы (БМ).

   В ниже приведенной табл. 1 представлены данные выхода биогаза из разных органических отходов.

  Как свидетельствуют данные, при переработке 1 т биомассы навоза свиней образуется от 8 до 40 м³ биогаза.

 

Таблица-1

 

Органическая масса	Использованная органическая масса (ОМ),%	Выход биогаза
		м3/кг ОМ	м3/т БМ
Навоз крупного рогатого скота	5-10	0,20-0,30	10-30
Навоз свиней	3-8	0,25-0,50	8-24
Птичий помет	7-24	0,35-0,60	25-144
Отходы бойни	16-20	0,4-0,61	84-366

 

Его состав зависит, прежде всего, от использованной биомассы и параметров процесса - температуры, рН, рабочего объема реактора.

   Одним из важных факторов, который влияет на производство биогаза, является температура. При ее повышении происходит увеличение скорости и степени ферментации сырья.

  Вторым немаловажным фактором является качество органического сырья. Оно должно быть доступно для разложения метанобразующими бактериями, с нейтральным значением рН, без содержания соединений, препятствующих росту бактерий, например: мыла, порошков, антибиотиков и пр.

Не менее важная сторона  применения биогазовых установок —  предотвращение загрязнения воздушного и водного бассейнов, почвы и  посевов благодаря утилизации и  дезодорации навозных стоков крупных  животноводческих ферм и комплексов.

Выход биогаза из 1 т  сухого вещества растительных отходов  и сорняков для различных растительных масс составляет: для соломы пшеничной - 342 м³; стеблей кукурузы - 420 м³; подсолнечниковой шелухи - 300; ботвы картофеля - 420 м³; сорной растительности - 500 м³. При этом коэффициент превращения органических веществ в биогаз достигает 0,9.

 

 

1.3 Принцип работы биогазовой установки

 

Схема биогазовой установки  показана на рис. 6 и рис. 7.

Жидкие навозные стоки  перекачиваются фекальными насосами по трубопроводу к биогазовой установке. Канализационная насосная станция (КНС) находится в специальном технологическом помещении. Жидкие отходы попадают не прямо в реактор, а в предварительную емкость. В этой емкости происходит гомогенизация массы и подогрев (иногда охлаждение) до необходимой температуры. Обычно объем такой емкости на 2-3 дня.

 

Рисунок-6. Схема биогазовой установки

 

Из ёмкости гомогенизации  отходов биомасса (навоз) поступает  в реактор (другое название биореактор, метантенк, ферментатор). Реактор является газонепроницаемым, полностью герметичным резервуаром из кислотостойкого железобетона. Это конструкция теплоизолируется слоем утеплителя. Толщина утеплителя рассчитывается под конкретные климатические условия. Внутри реактора  поддерживается фиксированная для микроорганизмов температура. Температура в реакторе мезофильная (30-41°С). Перемешивание биомассы внутри реактора производится наклонными миксерами, погружными мешалками. Материал всех перемешивающих устройств – нержавеющая сталь. Срок службы реактора более 25-30 лет.

 Подача навоза в  ферментатор происходит от 8 до 12 раз в сутки в программно-временном  режиме. Подогрев реактора ведется  теплой водой. Температура воды на входе в реактор 60°С. Температура воды после реактора около 40°С. Система подогрева - это сеть трубок находящихся внутри стенки реактора, либо на ее внутренней поверхности. Если биогазовая установка комплектуется когенерационной установкой (теплоэлектрогенератором), то вода от охлаждения генератора используется для подогрева реактора. Температура воды после генератора 90°С. Теплая вода с температурой 90°С смешивается с водой 40°С и поступает в реактор с температурой 60 °С. Вода специально подготовленная и рециркуляционная. В зимний период биогазовой установке требуется до 70% вторичного тепла отведенного от теплоэлектрогенератора. В летний - около 10 %.

Период пребывания сырья  составляет 24-30 дней при температуре 35-40°C. На протяжении этого времени  органические вещества внутри биомассы метаболизируются (преобразовываются) микроорганизмами. Всю работу по сбраживанию отходов проделают анаэробные микроорганизмы. В биореактор микроорганизмы вводятся один раз при первом запуске. Дальше никаких добавок микроорганизмов и дополнительных затрат не требуется. В навозе микробы присутствуют и попадают в него еще из кишечника животных. Эти микроорганизмы полезны и практически не приносят вреда человеку или животным. К тому же реактор - это герметичная система. Поэтому реакторы, а точнее их назвать ферментерами, располагаются в непосредственной близости от фермы или производства.

На выходе имеем два  продукта: биогаз и биоудобрения (компостированный и жидкий субстрат). Произведённый биогаз собирается в газгольдере. В газгольдере выравниваются давление и состав газа.  Газгольдер – это высокопрочная мембрана (PVC), устойчива к поджогу и прорыву. Срок службы газгольдера 15 лет. Газгольдер герметически накрывает реактор сверху. Над газгольдером накрывается дополнительно тентовое накрытие. В пространство между газгольдером и тентом закачивается воздух для создания давления и теплоизоляции. В отдельных случаях газгольдер представляет собой многокамерный мешок. Такой мешок в зависимости от проектного решения может крепиться сверху бетонного свода ремнями либо в специальной бетонной емкости. Запас объема газгольдеров обычно 0,5-1 день. Из газгольдера идет непрерывная подача биогаза в газовый или дизель-газовый теплоэлектрогенератор. Отведение биогаза происходит по трубопроводу, оснащенному устройствами автоматического отвода конденсата и предохранительными устройствами от превышения давления. Все устройства работают по датчикам предельных значений. В теплоэлектрогенераторе уже производится тепло и электричество. 1м³ газа дает 2,3 кВт/ч электрической и 2,8 кВт/ч тепловой энергии. Крупные биогазовые установки имеют аварийные факельные установки (рисунок-7) на тот случай, если двигатель/двигатели не работают и биогаз надо сжечь. Газовая система может включать в себя вентилятор, конденсатоотводчик, десульфулизатор и т.п.

Выгрузка переброженного субстрата проходит в автоматическом режиме с такой же периодичностью, как и загрузка. Переработанный субстрат после биогазовой установки подается на сепаратор. Система механического разделения работает в программно-временном режиме и разделяет остатки брожения на твердые и жидкие фракции. Твердая фракция подается на линию фасовки и используется как качественное органическое биоудобрение. 

Всей системой управляет  система автоматики. Работа биогазовой установки отображается  на мониторе центральной диспетчерской, которая оборудована центральным пунктом управления, позволяющим переводить работу всех участков биогазовой установки в ручной или автоматический режим для местного или дистанционного управления.

Рисунок-7. Схема биогазовой установки на 100 м³ /сутки навозных стоков

 

 

 

 

 

1.4 Накопление газа

По сравнению с энергией солнца и ветра, биогаз имеет то преимущество, что его можно производить  последовательно и накапливать. Тепло и электроэнергию, получаемые от солнца и ветра, в настоящее  время можно накапливать лишь с существенными потерями. Приходится учитывать потери температуры и тепловой энергии из-за теплопроводности в „накопителе” для тепл от солнечной батареи или энергопотери из-за саморазряда аккумулятора, называемого в повседневности также батареей.

Если накапливать биогаз в газонепроницаемом резервуаре, то содержащаяся в нем, химически связанная энергия может храниться очень долгое время и ее можно использовать без потерь. Еще одним преимуществом по сравнению с жидким или твердым топливом является содержание метана на сероводороде, 4 атома которого с кислородом из воздуха сгорают до 2 молекул воды, оказывая природосберегающий эффект, и лишь один атом углевода образовывает диоксид углерода. Главным недостатком биогаза является его относительно небольшая, связанная с объемом плотность энергии. Так 1 м³ биогаза в зависимости от содержания метана содержит лишь такое количество энергии, которое можно сравнить с 0,6-0,7 л мазута. Но зато для накопления без давления необходимо иметь большой объем резервуара хранения.

Размер газонакопителя биогазовой установки определяется объемом газопроизводства и процессом потребления. Поэтому его необходимо расчитывать для каждой установки отдельно. При выработке тепла из биогаза выбирают такой объем накопителя, чтобы можно было в нем хранить все количество газа, выработанное за 1 день. При производстве электроэнергии удается обходиться значительно меньшим накопителем, достаточным чтобы принять 20-50% ежедневной выработки газа, если установка работает круглые сутки с полной загрузкой. Колебания в потреблении тепловой энергии для хазяйства, подсобных помещений, сушарки и ферментатора можно выровнять тем, что отходящее тепло двигателя можно накапливать в водосборнике для теплой воды. Обходиться полностью без газгольдера невозможно, поскольку на протяжении дня газ производится неравномерно, что среди прочего обусловлено перемешиванием и закачиванием субстрата.

Газгольдеры для биогаз различаются между собой в  первую очередь по строению и размеру, а также рабочему давлению, с которым они работают (сравн. Таблица-2).

 

 

 

 

 

 

 

 

Степени накопления давления в газгольдерах для биогаза
Уровень давления	мбар	Рабочее давление мм ВС	бар	Принятая величина м³	Конструкция
Низкое	20 - 50 0,05 – 0,5	200 – 500 0,5 - 5		5– 200 10 – 2000	Газометр с погружными сосудами, пленочный колпак, - резервуар
Среднее			5 – 20	1 – 100	Жележный резервуар  под давлением
Высокое			200  - 300	0,1 – 0,5	Стальной баллон

Таблица-2. Типичные конструкции, размеры и уровни давления для газгольдеров сельскохозяйственных биогазовых установок

Поскольку качество газа и его производство колеблются, то целесообразно выравнять эти колебания достаточным перемешиванием в газгольдере. Кроме того, в случае необходимости ремонта генератора не придется сжигать газ факелом или выпускать его в окружающую среду. Этого, конечно же, можно также избежать при помощи запасного генератора. Все это показывает, что существуют разные возможности при выборе размеров газгольдера. Как минимум газгольдер должен иметь накопительный объем на 2 часа последовательного производства газа одинакового качества. Чем больше разница в выработке газа и его качестве, тем лучше, если есть в запасе большое пространство для накопления (как минимум на 8 часов). Накопители под низким давлением до настоящего времени получили наибольшее распространение со времен 1-го и 2-го биогазового движения преимущественно в виде газометров с погружными сосудами. Однако, со времен большего распространения биогазовой технологии, начиная с 1995 года появились также другие виды накопителей под низким давлением, так что газометры с погружными сосудами на сельскохозяйственных биогазовых установках можно встретить очень редко. Ниже приводится краткое описание разных вариантов.

• Газометр с погружными резервуарами.
• Внешние пленочные  накопители (пленочные мешки, пленочные трубы, пленочные подушки).
• Внутренние пленочные накопители из EPDM, ПВХ или П/Е.
• Ферментаторы с свободнонесущими пленочными колпаками.
• Ферментаторы с двойной пленкой.
• Ферментаторы с пленочной крышей и центральной опорой.

Накопители среднего давления из металла, работают с давлением 5- 20 бар. Они применяются одинично, когда по причинам нехватки места невозможно использовать накопители низкого давления. В сегменте среднего давления биогаз при уплотнении себя ведет почти как идеальный газ, это значит, что помещенное в резервуар количество почти пропорционально увеличивает давление. При уплотнении до 10 бар таким образом можно хранить в раз больше по сравнению с обычным давлением. Уплотнение в таких пределах можно проводить при помощи одноступенчатых компрессоров. Для забора газа необходимо применить регулятор давления. Уплотнение под высоким давлением биогаза, иными словами его прессование до более чем 200 бар и хранение в стальных баллонах было множество раз испробовано для эксперимента, но до последнего времени не   нашло широкого распостранения из-за слишком большой стоимости. С технической точки зрения сжимание биогаза до 200-300 бар при помощи компрессора проблем не представляет. Для этого теоретически необходимо потратить около 5% содержащейся в биогазе энергии. На практике это значит, что около 20% биогаза, который планируется уплотнить, необходимо будет использовать для работы компрессора, поскольку при производстве электроэнергии  происходят дополнительные потери КПД.    В пределах этого давления биогаз себя больше не ведет как идеальный газ, а существенно лучше. Это значит, что около 40-50% биогаза будет размещено в единице объема по сравнению с тем, что возможно для идеального газа. Биогаз перед прессованием высоким давлением обязательно необходимо очищать от серы и воды чтобы избежать коррозии балонов и вентили ограничения подачи замерзали при вытекании газа.    Сжижжение  биогаза не возможно при обычной температуре. Чтобы он стал жидким при обычном давлении, необходимо его охладить до - 160˚С. Этот метод еще более затратный чем уплотнение под высоким давлением.

 

 

1.5 Отопление биогазом

 

При отоплении биогазом различают отопительные котлы с  атмосферными горелками небольшой  мощности от 10 до 30 кВт, а также паяльные горелки для большей мощности (Таблица-3). Отопительные котлы рассчитаны на работу одного буфферного накопителя, дающего тепло для дома, ферментатора, промышленного водоснабжения и по возможности для сушки соломы и зерна. Дешевой альтернативой котлу является перколятор (газовая колонка), работающий на одной атмосферной горелке и применяемый в первую очередь для обогрева промышленного водоснабжения.

 

 

 

Основные характеристики горючести биогаза и других газов
Газ		Биогаз	Природный газ	Пропан	Метан	Водород
Теплота сгорания	кВт*ч/м³	6	10	26	10	3
Плотность	кг/м³	1,2	0,7	2,01	0,72	0,09
Соотношение плотности  с воздухом		0,9	0,54	1,51	0,55	0,07
Температура воспламенения	˚С	700	650	470	650	585
Максимальная скорость распостранения пламени в воздухе	м/с	0,25	0,39	0,42	0,47	0,43
Предел воспламенения, газа в воздухе	%	6-12	5-15	2-10	5-15	4-80
Теоретическая потребность  в воздухе	м³/м³	5,7	9,5	23,9	9,5	2,4

Таблица-3. Основные характеристики биогаза (состав: 60% метан, 38% углекислый газ, 2% газовые примеси) по сравнению с другими горючими газами

Производительность пребывает  в пределах 5-30 кВт. Для всех обогревательных  устройств обязательно устанавливать  предохранители (предохранитель от возгорания, рэле контроля пламени), которые бы предотвращали вытекание несожженного биогаза.      Для применяемых сегодня преимущественно пленочных газгольдеров небольшого давления хоть и достаточно для работы самовсасывающих газовых и дизельных двигателей, но его недостаточно для котлов и перколяторов. В таких случаях требуется компрессор с регулятором давления. Для этого преимущественно используют кольцевые компрессоры с боковым каналом, которые работают тихо и с малым износом. Будь то насос с боковым каналом, центрифужный, ротационно-поршневой, винтовой или жидкостно-кольцевой, их применение будет зависеть от количества газа и его качества, а также от необходимой разницы в давлении. Согласно техническим нормам для защиты от взрывов, компрессоры для уплотнения газа должны быть либо газонепроницаемы или находиться в капсуле под давлением.         

Тепло требуется в  первую очередь в зимний период. Чтобы использовать избыток тепла  также в летнее время, предлагаем использовать генераторы, вырабатывающие электроэнергию-тепло-холод. В них  тепловая энергия в так называемых адсорбирующих установках трансформируется в холод и может потом применяться с целью охлаждения напр. в больших холодильных установках. К сожалению только их коэффициент полезного действия очень мал. Такая форма использования почти не распространена.

 

 

1.6 Экономическая эффективность производства биогаза

 

Понятие «экономическая эффективность производства биогаза» в свою очередь является понятием интегральным, имеющим «чисто» экономическую компоненту за счёт производства товарного продукта, энергетическую составляющую, позволяющую формировать оптимальную схему рыночной экономики, и многоплановый эколого-экономический эффект.

Экономический анализ перспектив биогазовых технологий основан на ключевых аспектах энергетики. В первую очередь – это монополизм структур традиционной энергетики. Опасность диктата монополии производителя энергии выражается в том, что у потребителя практически нет возможности выбора источника энергоснабжения, объёма и режима энергопотребления, тарифа на энергию и др.

Второй проблемой является глобализация и централизация энергетических систем, которая наряду с положительным эффектом минимизирует возможность управления системами на местах и уменьшает количество потенциальных энергопотребителей. Значительная часть населения Казахстана (около 1 млн. человек) не имеют доступа к централизованным системам энергетики. Удалённость малочисленных потребительских пунктов от систем энергоснабжения приводит к экономической неэффективности традиционных централизованных систем.