Preocupat de criza energetică iminentă, omenirea încearcă în mod activ să dezvolte surse regenerabile de energie.
Împreună cu centralele solare și eoliene, au apărut instalații pentru producerea de combustibili gazoși, denumiți biogaz din deșeuri organice.
O trăsătură remarcabilă a acestei tehnologii este simplitatea ei: oricine dorește poate să o realizeze la scară mică. Deci, biogazul cu propriile mâini - despre care vorbește conversația.
Biologia procesului
Dacă apariția panourilor solare și a generatoarelor eoliene se datorează descoperirilor oamenilor de știință, atunci în cazul biogazului nu trebuia să inventeze nimic - natura a făcut totul în sine. Acest tip de combustibil este un produs al activității vitale a bacteriilor speciale, denumite colectiv hidroliza, formarea de acizi și formarea metanului.
Din denumire nu este greu de ghicit despre componenta principală a biogazului - este metanul, care este, de asemenea, conținut în gazele naturale. În biogaz, acesta reprezintă 60% din volumul total. Aproximativ o treime (35%) este acidul carbonic, restul de 5% sunt alte gaze, de exemplu, hidrogen sulfurat.
Schema schematică a instalației de biogaz
De unde vin aceste microorganisme minunate? Ele sunt o microfloră naturală care trăiește în intestinele bovinelor și își descompune conținutul. Aceste bacterii sunt excretate împreună cu gunoiul de grajd, care este folosit pentru a umple o nouă instalație de generare a gazelor.
Atunci când microbii sunt stabiliți într-un nou loc de reședință, "meniul" lor poate fi diversificat cu alte deșeuri. Orice materie organică se va potrivi: excremente ale altor animale și păsări, plante și rumeguș, deșeuri din industria alimentară. Toate acestea sunt fermentate cu formarea de biogaz. În același timp, materiile prime devin un îngrășământ valoros.
O condiție esențială pentru activitatea vitală a metanogenilor și a altor bacterii este lipsa accesului la aer (astfel de microorganisme se numesc anaerobi).
Factorii care afectează producția de biogaz
Volumul de biogaz produs de o echipă prietenoasă de microbi în diferite condiții poate varia și depinde de o serie de factori.
Cele mai multe biogazuri pot fi obținute din deșeurile din industria alimentară care conțin pulpă de sfeclă de zahăr și o cantitate mare de grăsimi. Cel mai puțin profitabil tip de materie primă este gunoiul de bovine.
Ciuperci - materii prime pentru biogaz
temperatură
Cu creșterea temperaturii, productivitatea bacteriilor crește. În funcție de regimul de temperatură, generatoarele de gaze sunt împărțite în trei tipuri.
Psihrofil
Acestea sunt instalații fără încălzire, în care temperatura este menținută în intervalul de la 18 la 25 de grade. În acest moment, aproape nu se aplică.
mezofilă
- consum redus de energie;
- compoziția de aminoacizi a îngrășămintelor este maxim utilă.
- productivitate relativ scăzută în biogaz;
- Absența unui efect de dezinfectare (materiile prime conțin bacterii patogene, care ar trebui eliminate).
termofile
Se folosește încălzire intensivă, temperatura depășește 40 de grade.
- productivitate ridicată;
- bacteriile pernicioase au pierit.
- costuri ridicate ale energiei;
- îngrășăminte de calitate inferioară.
Bioreactor termofil la gunoi de grajd
Pentru fiecare tip de materie primă, există un regim optim de temperatură. De ce nu puteți încălzi reactorul la cea mai înaltă temperatură posibilă? Din două motive:
- din cauza creșterii costurilor cu energia, rentabilitatea instalației va scădea;
- cu o temperatură în creștere, crește cantitatea de amoniac liber.
Ultima dependență conduce la inhibarea generării de gaze (acest gaz este toxic pentru bacterii).
Metabolism și libertate de mișcare
Materiile prime trebuie să fie suficient de diluate, astfel încât microbii și bulele de gaz să se poată deplasa în ea. Pentru aceasta, în aparat se toarnă apă caldă, umiditatea sarcinii ajungând până la 85% iarna și până la 92% în timpul verii.
Pentru ca procesele metabolice să fie mai bune în reactor, conținutul său trebuie agitat din când în când (aproximativ la fiecare 4-6 ore).
Timpul de fermentare
În cazul în care materiile prime sunt descărcate înainte de termenul limită, bacteriile nu vor putea compensa pierderile în număr și va scădea productivitatea coloniilor lor.
În medie, timpul de fermentare optim este:
- pentru regimul psihofilic: 30 - 40 de zile sau mai mult;
- pentru mezofil: 10 - 20 zile;
- pentru termofil: 5 - 10 zile.
Acid-baza echilibru
Cea mai mare productivitate este observată la valori ale pH-ului de la 6,5 la 8,5 (în funcție de materia primă).
Corelarea carbonului și a azotului
Valoarea optimă depinde din nou de materiile prime. Carbonul ar trebui să fie de 10-20 de ori mai mare decât azotul.
Compararea biogazului cu combustibilii tradiționali
Punctele forte ale acestei tehnologii includ următoarele:
- Materiile prime utilizate pentru producerea biogazului sunt o resursă inepuizabilă și sunt gratuite.
- Biogazul nu este legat de un anumit loc - există materii prime pentru instalare în orice regiune.
- O gamă largă de aplicații: biogazul poate acționa ca sursă de căldură, energie electrică și combustibil pentru motoare.
La costul construcției (3 - 4 mii de euro pentru fiecare kW de putere), instalațiile de biogaz sunt situate între centralele nucleare (5 mii euro pe 1 kW) și centralele de cărbune (2 mii euro pe 1 kW).
Instalatie de biogaz
În practică, sa dovedit că cu cât este mai mare puterea unei instalații, cu atât este mai ieftină energia produsă de aceasta. De asemenea, rentabilitatea depinde de tipul de materii prime utilizate.
Schema de organizare a producției de biogaz la domiciliu
La construirea unui generator de gaz cu o capacitate mai mare de 10 MW, care lucrează la deșeurile alimentare, va fi necesar să cheltuiți aproximativ 2 mii de euro pentru fiecare kW de putere; În același timp, o instalație cu o capacitate de până la 1 MW, cu ajutorul cărnii de vacă ca materie primă, va costa 7 000 de euro pentru 1 kW.
Proiectarea unei instalații tipice de biogaz
Unitatea este alcătuită din mai multe unități tehnologice.
Este un beton armat solid, tapițat cu o serie de găuri tehnologice. Reactorul trebuie sigilat pentru a împiedica intrarea aerului în interiorul acestuia.
Sistem de alimentare cu biomasă
Pentru a încărca materiile prime, unitatea este echipată cu un buncăr. Deșeurile sunt hrănite aici cu mâna sau cu ajutorul unui transportor.
De asemenea, o conductă de apă caldă este alimentată în reactor.
Dispozitivul este acționat de un motor electric printr-un reductor de viteze.
Motorul poate fi pornit manual sau automat.
Sistemul de încălzire automată
Încălzirea este instalată în partea inferioară a reactorului. Suportul de căldură poate fi apă sau electricitate. Elementele de încălzire sunt activate de un termostat setat la o anumită temperatură.
gazometru
Acesta este rezervorul în care se produce biogazul în reactor.
După cum sa spus mai sus, biogazul este un amestec de gaze diferite. Separatorul permite separarea metanului de impurități pentru furnizarea ulterioară consumatorului.
Cea mai simpla instalare de biogaz de catre mana proprie pentru casa
Generatorul de biogaz auto-fabricat, desigur, este inferior în ceea ce privește performanțele fabricilor scumpe fabricate, însă va necesita costuri inițiale considerabil mai mici.
- inele din beton armat;
- buncăr de oțel;
- un capac masiv de oțel sau beton armat (un caz în care un clopot greu a fost folosit ca o copertă);
- conducte pentru alimentarea cu apă și retragerea produsului finit.
Volumul reactorului ar trebui să depășească volumul sarcinii de 1,5 ori.
Schemă de instalare
În cea mai simplă versiune, generatorul de gaze nu este echipat cu încălzire și cu un dispozitiv de amestecare. Lucrările de construcție se desfășoară în următoarea ordine:
- Excavarea este excavată de dimensiuni suficiente, a cărei fundație este betonată.
- În săpături, mai multe inele din beton armat sunt coborâte unul câte unul, formând un rezervor cilindric. Toate îmbinările trebuie sigilate cu mastic bituminos.
- Containerul de beton este lipit cu izolație termică și impermeabilizare, după care începe să umple excavarea.
- Pe partea superioară a reactorului este așezat capacul cu un trapa de încărcare bine închisă. În timpul fermentării materiilor prime, în reactor este generată o presiune înaltă, astfel încât capacul pentru fiabilitate poate fi fixat cu cabluri. Nu va fi superfluu să instalați o supapă de siguranță în el cu o contragreutate sub forma unei greutăți.
- Un buncăr trebuie să fie conectat la trapa de încărcare.
- Rămâne să conectați conducta la reactor. În același timp, pe linia de evacuare a produsului finit trebuie instalată o capcană de apă.
Biomasa este preparată după cum urmează:
- Ar trebui să ia 3 părți de gunoi de vacă și 7 părți din resturile de plante decăzute - frunze de legume, frunze, peelinguri etc.
- Amestecul rezultat trebuie diluat cu apă, crescând astfel conținutul său de umiditate la 60% - 70%.
Pentru a îmbunătăți performanța, puteți aplica o schemă de instalare mai avansată, inclusiv încălzirea apei. În rolul de generator de căldură va acționa ca un cazan de apă, care lucrează la combustibilul produs de instalație.
Instalarea de biogaz prin mâinile proprii - desen
Când se încarcă materia primă, este suficient să se încălzească până la 35 de grade, după care temperatura acesteia va crește până la 70 de grade ca urmare a fermentării.
Practica arată că o încărcare de 5 tone pe biomasă permite, în decurs de 6 luni, să primească în medie aproximativ 40 de metri cubi pe zi. m de combustibil gazos.
Desenele și un ordin de asamblare a cazanului cu combustie solidă de ardere lungă a se vedea sub această legătură.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: