Наипростейшая установка для получения биогаза для отопления дома

В нашей стране далеко не везде есть газовое отопление, а отапливать сельский дом дровами или углем довольно накладно, не говоря уже об электрическом отоплении.

В такой ситуации можно попробовать сделать биогазовую установку.

Биогаз — это газ, получаемый метановым брожением биомассы. Разложение биомассы происходит под воздействием трёх видов бактерий. В цепочке питания последующие бактерии питаются продуктами жизнедеятельности предыдущих. Первый вид — бактерии гидролизные, второй — кислотообразующие, третий — метанообразующие. В производстве биогаза участвуют не только бактерии класса метаногенов, а все три вида.

Для производства биогаза в домашних условиях используются так называемые биогазовые реакторы. Как правило это герметичная емкость обшитую сверху утеплителем. Так же можно реактор размещать под землей. Топливом для реактора служат отходы, в основном навоз.

Житель Липецкой области кузнец Юрий Давыдов нашел этим отходам замечательное применение — соорудил биогазовую установку.

Энергетическую проблему Давыдов решил так. Вырыл большую яму. Уложил в нее огромные бетонные кольца: сам отливал! Накрыл ее железным колоколом весом в тонну. Трубы в сторону от агрегата отвел. А потом собрал у всех соседей навоз, заполнил пахучей массой установку и стал ждать. Соседи поначалу подумали, что он спятил.

За один раз надо пять тонн отходов. Уже через несколько дней купол начинает наполняться газом. Летом, когда жарко, дело быстрее идет, зимой чуть помедленнее. Если газ не стравливать, может здорово рвануть!

Давыдовы сначала собственным газом баньку отапливали, еду на нем поросятам варили, а потом и в дом его провели.

 

Рис. 1 Принципиальная схема простейшей биогазовой установки.
 1 — реактор, 2 — бункер загрузки, 3 — люк для доступа в реактор, 4 — водяной затвор, 5 -выгрузочная труба, 6 — отвод биогаза

Рецепт получения газа в домашних условиях

Смешать 1,5 тонны коровьего навоза и 3,5 тонны сгнившей листвы, ботвы и прочих отходов.

Добавить в смесь воды до 60 — 70 процентов влажности.

Заложить смесь в яму и с помощью змеевика разогреть до 35 градусов. Дальше смесь начнет бродить и без доступа воздуха сама разогревается до 70 градусов.

Время производства газа из навоза — две недели.

Чтобы купол под давлением газа не слетел с ямы, к нему с помощью тросов необходимо прикрепить противовес.

В день установка вырабатывает до 40 кубометров «голубого топлива». Пяти тонн смеси ей хватает на шесть месяцев.

Что еще важно, что переработанные отходы из биогазовой установки — это высококачественное удобрение, которое можно использовать в сельскохозяйственных целях.

 

Татьяна Веденева.
 Общественный Фонд «Флюид» Кыргызская Республика Бишкек 720082 ул. Шабдан-Баатыра 1а»

Как сделать биогазовую установку для отопления частного дома

На чтение 5 мин Просмотров 105 Опубликовано 19.01.2019 Обновлено 19.01.2019

Добыча природного газа позволила людям, живущим в квартирах, получить комфортные условия для проживания. Только благодаря газопроводу время на приготовление пищи сокращается вдвое, а в зимний период в квартире всегда тепло. К сожалению, для жителей частного сектора такое удовольствие дорого стоит. Однако выход есть. Хорошо, когда в собственном доме построена биогазовая установка, своими руками сделать это нетрудно. Для этого потребуется разобраться в том, как протекают химические реакции, и приложить немного усилий.

Из чего можно добыть газ

Основной горючей и полезной составляющей биологического синего топлива считается метан, который является продуктом жизнедеятельности микроорганизмов. Поэтому для добычи биогаза потребуется питательная масса, в которой бактерии смогут размножаться. В качестве сырья можно использовать:

• отходы растительного происхождения;
• сточные воды;
• птичий или животный навоз.

В случае выбора любого сырья коэффициент и скорость получения газа будут разниться. Измельченная растительность долго перегнивает и дает небольшое количество биогаза, сточные воды больше подходят для разбавления основной массы, а вот экскременты способны давать горючий газ уже на второй день после начала использования.

Как это работает

Чтобы проще было понять, как работают биогазовые установки, можно посмотреть видео, сделанное народными умельцами. Однако весь процесс добычи газа можно вкратце описать и разложить на несколько этапов:

• загрузка реактора;
• ожидание синтеза;
• сбор и хранение газа.

Во время загрузки биомассу следует тщательно перемешать, а емкость для брожения должна быть герметичной. Время получения голубого топлива можно сократить, если реактор будет утеплен, а лучше, чтобы он был с подогревом. Для сбора и хранения понадобятся качественные баллоны и шланги, ведь пренебрегать безопасностью в добыче газа нельзя.

Необходимые условия

Владельцы производящей биогаз системы отмечают высокую эффективность ее работы. Однако есть 3 условия, которые должны соблюдаться, чтобы установка была полезной.

1. Несмотря на размеры предполагаемой биогазовой установки, для нее потребуется специально отведенное место. Для небольшой системы добычи газа вполне может подойти гараж или сарай, но установки, способные полностью отапливать жилище, потребуют много места. Часто для экономии полезной площади на частной территории резервуары вкапывают на открытом пространстве.
2. Перед тем как конструировать биогазовую установку, следует понять, что она нуждается в постоянном наблюдении. Нельзя сказать, что потребуется неустанно быть возле системы, но, чтобы избежать опасностей случайного выброса газа, установку надо изредка контролировать. На время длительных отъездов ее нужно очищать, а резервуары – открывать.
3. Чтобы начать строительство биогазовой установки для отопления дома или приготовления пищи, следует рассчитать имеющееся количество сырья. Если биомасса будет закупаться, тогда нужно убедиться, что сырье всегда есть в наличии, так как недостаточный объем массы значительно снижает добычу.

Что потребуется для биогазовой установки

Постройка самого простого реактора не требует специального оборудования. В ход могут пойти подручные материалы. Вот список необходимых вещей:

• емкость для брожения;
• надежные шланги или трубки;
• герметичный резервуар для хранения топлива;
• вентили;
• фильтр (обязательно).

Когда строится биогазовая установка для отопления дома, требуется более сложная система добычи, с наличием редукторов, двигателя для откачки газа, перемешивающим устройством, подогревом биомассы и утеплителем емкостей.

Простейший принцип установки

Для простейшей системы выработки биологического газа можно использовать бочку в качестве реактора. Однако она должна быть чистой. Нельзя применять емкости, в которых остались ядовитые частицы, например красители или токсины. Это может снизить жизнедеятельность микроорганизмов до нуля.

Бочка должна закрываться герметично, но в ней необходимы отверстия для загрузки биомассы, выкачки газа и удаления отработанного материала. Чтобы упростить задачу, можно сделать универсальный вывод, который позволит осуществить все манипуляции. Вначале через это отверстие заливают разведенную до кефирной густоты биомассу. Позже его можно закрутить пробкой с выведенной для газа трубкой.

Вывод газа из бочки должен проходить через фильтр, ведь биологическая масса выделяет до 10 % сероводорода, который вреден, и 35 % углерода, который ухудшает горючие свойства метана. Для фильтра от сероводорода может использоваться колба с металлической стружкой, а чтобы удалить углерод, подойдет жидкий раствор с гашеной известью.

После прохождения фильтров газ должен поступать в накопительную емкость. Для этой цели подойдет тара больших объемов, в которую нужно поместить коллектор, он же – емкость для сбережения голубого топлива. В качестве коллектора подойдет плотный герметичный полиэтилен или старая автомобильная камера.

Система для многофункционального применения

Сделать своими руками многофункциональную биогазовую установку для частного дома будет ненамного сложнее, чем простейшее устройство, но такая объемная система займет больше места.

Реактор

Чтобы биогаза хватало на отопление и обслуживание, потребуется реактор, емкость которого способна вмещать от 300 кг сырья. При этом следует учитывать, что биомасса загружается только на 2/3 объема резервуара. Свободное пространство реактора необходимо для нормального течения процессов брожения. К тому же большой реактор целесообразно оснастить подогревом.

Подогрев

Для подогрева реактор помещают в емкость с водой, где расположены электрические тэны.

Компрессор

При использовании большой биогазовой установки газ лучше собирать в баллоны. Для этого удобно использовать компрессор, который подключается к отводу прошедшего через фильтр газа.

Биогазовая установка для частного дома. Инструкция, фото, видео

Автор newwebpower На чтение 11 мин. Просмотров 1.1k. Опубликовано 21.11.2016 Обновлено 30.11.2016

В статье о получении биогаза приводились теоретические основы производства газа метана из биомассы путем анаэробного сбраживания.

Была объяснена роль бактерий в поэтапном преобразовании органических веществ с описанием необходимых условий для наиболее интенсивного получения биогаза. В данной статье будут приведены практические реализации биогазовых установок, с описанием некоторых самодельных конструкций.

Поскольку цены на энергоносители растут, и у многих собственников животноводческих ферм и малых хозяйств существуют проблемы с утилизацией отходов, появились в продаже промышленные комплексы по производству биогаза и небольшие  биогазовые установки для частного дома. Пользуясь поисковиками, пользователь сети Интернет сможет легко найти доступное готовое решение, чтобы биогазовая установка и цена на нее соответствовали запросам,  выйти на связь с поставщиками оборудования и договориться о постройке биогазового генератора у себя дома или на хозяйстве.

Промышленный комплекс по производству биогаза

Биореактор – основа биогазовой установки

Емкость, в которой происходит анаэробное разложение биомассы, называют биореактором, ферментатором, или метантанком. Биореакторы бывают полностью герметичными, с фиксированным или плавающим куполом, имеющие конструкцию водолазного колокола. Колокольные психрофильные (не требующие подогрева) биореакторы имеют вид открытого резервуара с жидкой биомассой, в которую погружена емкость в виде цилиндра или колокола, где собирается биогаз.

Собравшийся биогаз оказывает давление на цилиндр, из-за чего тот приподнимается над резервуаром. Таким образом, колокол также выполняет функцию газгольдера – временного хранилища образовавшегося газа.

Биореактор с плавающим куполом

Недостатком колокольной конструкции биогазового реактора является невозможность перемешивания субстрата и его подогрева в холодные периоды года. Также негативным фактором является сильный запах, и антисанитария из-за открытой поверхности части субстрата.

К тому же, часть образовавшегося газа улетучится в атмосферу, загрязняя окружающую среду. Поэтому данные биореакторы используются лишь в кустарных биогазовых установках в бедных странах с жарким климатом.

Еще один пример биореактора с плавающим куполом

Ради предотвращения загрязнения окружающей среды и исключения неприятного запаха реакторы биогазовых установок для дома и больших производств имеют конструкцию с фиксированным куполом. Форма конструкции в процессе газообразования большого значения не имеет, но при использовании цилиндра с крышей в виде купола достигается значительная экономия строительных материалов. Биореакторы с фиксированным куполом снабжаются патрубками для добавления новых порций биомассы и отбора отработанного субстрата.

Разновидность биореактора с фиксированным куполом

Основные типы биогазовых установок

Поскольку наиболее приемлемой является конструкция с фиксированным куполом, то большинство готовых решений биореакторов имеют данный тип. В зависимости от способа загрузки биореакторы имеют различную конструкцию и подразделяются на:

• Порционные, с разовой загрузкой всей биомассы, и с последующей полной выгрузкой после отработки сырья. Основным недостатком данного типа биореакторов является неравномерность выделения газа в течение переработки субстрата;
• непрерывной загрузкой и выгрузкой сырья, благодаря чему достигается равномерное выделение биогаза. Благодаря конструкции биореактора во время загрузки и выгрузки не прекращается производство биогаза и не происходит утечек, так как патрубки, по которым осуществляется добавление и удаление биомассы, выполнены в виде гидрозатвора, предотвращающего вытекание газа.

Пример порционного биореактора

Порционные биогазовые реакторы могут иметь любую конструкцию, предотвращающую утечку газа. Так, например, в свое время в Австралии были популярны канальные метантанки с эластичным надувающимся сводом, где небольшое избыточное давление внутри биореактора надувало пузырь из прочного полипропилена. При достижении определенного уровня давления внутри биореактора, включался компрессор, откачивающий выработанный биогаз.

Канальные биореакторы с эластичным газгольдером

Тип брожения в данной биогазовой установке может быть мезофильным (со слабым подогревом). Из-за большой площади раздувающегося купола, канальные биореакторы могут устанавливаться только в отапливаемых помещениях, или в регионах с жарким климатом. Достоинством конструкции является отсутствие необходимости в промежуточном ресивере, но большим недостатком является уязвимость эластичного купола к механическим повреждениям.

Большой канальный биореактор с эластичным газгольдером

В последнее время набирают популярности порционные биореакторы с сухой ферментацией навоза без добавления воды в субстрат. Поскольку в навозе имеется своя влажность, ее будет достаточно для жизнедеятельности организмов, хотя интенсивность реакций уменьшится.

Биореакторы сухого типа имеют вид герметичного гаража с плотно закрывающимися дверьми. Биомасса загружается в реактор при помощи фронтального погрузчика и остается в таком состоянии до завершения полного цикла газообразования (примерно полгода), при этом не требуется добавления субстрата и его перемешивания.

Порционный биореактор с загрузкой через герметично закрывающуюся дверь

Биогазовая установка своими руками

Следует заметить, что у большинства биореакторов, как правило, герметичной является только зона газообразования, а жидкая биомасса на входе и выходе пребывает под атмосферным давлением.  Избыточное давление внутри биореактора вытесняет часть жидкого субстрата в патрубки, из-за чего уровень биомассы в них несколько выше, чем внутри емкости.

Красными линиями на схеме указана разница уровней в биореакторе и патрубках

Данные конструкции самодельных биореакторов являются популярными среди народных мастеров, которые самостоятельно изготавливают биогазовые установки своими руками для дома, допускающие многоразовую ручную загрузку и выгрузку субстрата. При изготовлении биореакторов своими руками многие мастера ставят эксперименты с полностью герметичными емкостями, применяя в качестве газгольдера несколько резиновых камер от шин колес крупной автотехники.

Рисунок газгольдера, сделанного из тракторных камер

На видео ниже энтузиаст самодельного производства биогаза на примере бочек, заполненных птичьим пометом, доказывает возможность реального получения горючего газа в домашних условиях, перерабатывая в полезное удобрение отходы из птичника. Единственное, что можно добавить к конструкции, описанной в данном видеоролике, так это то, что нужно поставить манометр и предохранительный клапан на самодельный биореактор.

Расчеты продуктивности биореактора

Количество биогаза определяется массой и качеством используемого сырья. В сети интернет можно найти таблицы, где указано количество отходов, производимых различными животными, но хозяевам, которым приходится каждый день убирать навоз, данная теория ни к чему, так как они благодаря собственной практике знают количество и массу будущего субстрата. Исходя из наличия возобновляемых каждый день запасов сырья, можно рассчитать требуемый объем биореактора и ежедневное

производство биогаза.

Таблица получения количества навоза от некоторых животным с приблизительным расчетом выхода биогаза

После произведенных расчетов и утвержденной конструкции биореактора можно приступить к его постройке. Материалом может служить железобетонная емкость, залитая в земле, или кирпичная кладка, герметизированная специальным покрытием, которым обрабатывают бассейны.

Также возможна постройка основной емкости домашней биогазовой установки из железа, покрытого антикоррозионным материалом. Малые промышленные биореакторы часто делают из химически стойких пластиковых резервуаров большого объема.

Строительство биореактора из кирпичной кладки

В промышленных биогазовых установках применяются электронные системы контроля и различные реактивы для коррекции химического состава субстрата и его уровня кислотности, а также добавляются в биомассу специальные вещества – энзимы и витамины, стимулирующие размножение и жизнедеятельность микроорганизмов внутри биореактора. В процессе развития микробиологии создаются все более устойчивые и эффективные штаммы бактерий метаногенов, которые можно приобрести у занимающихся производством биогаза фирм.

Из графика видно, что с применением энзимов максимальный выход биогаза наступает в два раза быстрее

Необходимость в откачивании и очистке биогаза

Постоянная выработка газа в биореакторе любой конструкции приводит к необходимости откачивания биогаза. Некоторые примитивные биогазовые установки могут сжигать полученный газ прямо в горелке, установленной неподалеку, но нестабильность избыточного давления в биореакторе может привести к исчезновению пламени с последующим выбросом ядовитого газа. Применение такой примитивной биогазовой установки, подключенной к плите категорически недопустимо из-за возможности отравления ядовитыми компонентами неочищенного биогаза.

Пламя горелки при горении биогаза должно быть чистым, ровным и стабильным

Поэтому практически любая схема биогазовой установки включает в себя емкости для хранения газа и систему его очистки. В качестве самодельного комплекса очистки можно применить водяной фильтр, и самодельную емкость, наполненную металлической стружкой, или приобрести профессиональные системы фильтрации. Емкость для временного хранения биогаза может быть выполнена из камер от автошин, из которых газ время от времени откачивается компрессором в стандартные пропановые баллоны для хранения и последующего употребления.

В некоторых африканских странах для хранения и транспортировки биогаза используют надувные газгольдеры в виде подушки

Как альтернативу обязательному применению газгольдера можно воспринимать усовершенствованный биореактор с плавающим куполом. Усовершенствование состоит в добавлении концентрической перегородки, которая образует водяной карман, действующий наподобие гидрозатвора и не допускающий соприкосновения биомассы с воздухом. Давление внутри плавающего купола будет зависеть от его веса. Пропуская газ через систему очистки и редуктор, его можно использовать в бытовой плите, периодически стравливая из биореактора.

Биореактор с плавающим куполом и водяным карманом

Измельчение и перемешивание субстрата в биореакторе

Перемешивание биомассы является важной составляющей процесса образования биогаза, обеспечивая бактериям доступ к питательным веществам, которые могут сбиться в ком на дне биореактора. Чтобы частицы биомассы лучше перемешивались в биореакторе, их нужно измельчить механическим или ручным способом до загрузки в метантанк. В настоящий момент в промышленных и самодельных биогазовых установках применяются три способа перемешивания субстрата:

1. механические мешалки, приводимые в действие электродвигателем или вручную;
2. циркуляционное перемешивание при помощи насоса или гребного винта, перекачивающего субстрат внутри биореактора;
3. барботажное перемешивание при помощи продувки уже имеющимся биогазом жидкой биомассы. Недостатком данного способа является образование пены на поверхности субстрата.

Стрелкой указан перемешивающий циркуляционный винт в самодельном биореакторе

Механическое перемешивание субстрата внутри биореактора может осуществляться вручную, или автоматически, путем включения электродвигателя при помощи электронного таймера. Водоструйное или барботажное перемешивание биомассы может осуществляться только при помощи электродвигателей, управляемых вручную или при помощи программного алгоритма.

В данном биореакторе установлено механическое перемешивающее устройство

Подогрев субстрата в мезофильных и термофильных биогазовых установках

Оптимальной для газообразования является температура субстрата в пределах 35-50ºC. Для поддержания данной температуры в биореактор могут устанавливаться различные системы обогрева – водяные, паровые, электрические. Контроль температуры должен производиться при помощи термореле или термопар, подключенных к исполнительному механизму, регулирующему отопление биореактора.

Категорически запрещается подогревать биореактор открытым пламенем – в случае утечки биогаза возможен взрыв!

Также нужно помнить, что открытое пламя будет перегревать стенки биореактора, и внутри его биомасса будет пригорать. Пригоревший субстрат понизит теплоотдачу и качество подогрева, а раскаленная стенка биореактора будет быстро разрушаться. Одним из лучших вариантов является водяной подогрев из обратной трубы системы отопления дома. Нужно установить систему электрических вентилей для возможности отключения подогрева биореактора или подключения обогрева субстрата напрямую от котла, если будет слишком холодно.

Электрическая и водяная система обогрева биореактора

Подогрев субстрата в биореакторе при помощи ТЭНов будет выгоден лишь в случае наличия альтернативного электричества, получаемого от ветрогенератора или солнечных батарей. В данном случае ТЭНы могут быть подключены напрямую к генератору или батарее, что исключит из схемы дорогие преобразователи напряжения. Чтобы снизить потери тепла и уменьшить расходы на подогрев субстрата в биореакторе нужно его максимально утеплить с помощью различных утеплителей.

Утепление биореактора термоизоляционным материалом

Практические опыты, неизбежные при постройке биогазовых установок своими руками

Сколько бы литературы не прочитал начинающий энтузиаст самостоятельного производства биогаза, и сколько бы видеороликов не пересмотрел, на практике многое придется познавать самому, и результаты, как правило, будут далеки от расчетных.

Поэтому, многие начинающие мастера идут по пути самостоятельных экспериментов по получению биогаза, начиная с малых емкостей, определяя, сколько газа из имеющегося сырья дает его небольшая экспериментальная биогазовая установка. Цены на комплектующие, выход метана и будущие расходы на постройку полноценной рабочей биогазовой установки будут определять ее рентабельность и целесообразность.

В приведенном выше видеоролике мастер демонстрирует возможности своей биогазовой установки, засекая, сколько биогаза получится за одни сутки. В его случае, при закачке в ресивер компрессора восьми атмосфер, объем получившегося газа после перерасчетов с учетом объема емкости 24л будет около 0,2 м².

Данный объем биогаза, полученный из двухсотлитровой бочки, не является значительным, но, как показано в следующем видео этого мастера, такого количества газа хватит на час горения одной конфорки плиты (15 мин умножить на четыре атмосферы баллона, который в два раза больше ресивера).

В другом видеоролике ниже мастер рассказывает о получении биогаза и биологически чистых удобрений путем переработки в биогазовой установке органических отходов. Нужно иметь в виду, что ценность экологических удобрений может превысить стоимость полученного газа, и тогда биогаз станет полезным побочным продутом процесса изготовления качественных удобрений. Еще одним полезным свойством органического сырья является возможность его хранения некоторый период для использования в нужное время.

Биогазовая установка в домашних условиях

Привет всем читателям и посетителям блога «построить дом». Помнится в одной из статей, где мы с вами «изобретали» электростанцию на солнечных батареях, я обещал вам рассказать о получении биогаза в домашних условиях. Что ж, обещал значит надо выполнять, дабы не быть посланным в одно из нехороших мест.

Что мы знаем о биогазовой установке? На данный момент многие об этом имеют лишь отдаленное представление, а большинство вообще ничего не знают о том что это такое – все представление о снабжении энергией своего дома, сводится к тому чтобы своевременно оплачивать счета за газ, или другие энергоносители. Однако, бесконечное повышение стоимости на энергоносители, побуждает некоторые пытливые умы искать альтернативные решения, и искать способы производства, например оборудования для добычи биогаза в домашних условиях, из органических отходов. Причем есть и такие Кулибины, которые ухищряются сделать сразу 2 в 1 – совмещать септик с биогазовой установкой. Думаете шутка? Отнюдь. В нашем мире и не такое возможно.

Итак, биогазовая установка позволит получить не только дешевую энергию для приготовления пищи и обогрева дома, но и высококачественное удобрение.

Домашний биогазовый завод на навозе – схема

Биогаз из органических отходов

Получение биогаза из отходов относится к экологически чистому виду топлива. По своим характеристикам он практически ни в чем не уступает природному газу. Вот только извлекается не из земли, а путем брожения органических отходов.

Представить технологию извлечения биогаза можно следующим образом: в специальном сборнике, именуемом биореактором, осуществляется процесс переработки и брожения отходов. В результате этого совершается выделение смеси газов, состоящей из 60 % метана, 35 % – углекислого газа и оставшиеся 5 % – прочих газообразных веществ. Добытый газ постоянно отводится из биореактора и после очистки используется в бытовых целях.

Схема принципа действия биогазовой установки

Отработанные отходы, превратившиеся в первосортное удобрение, периодически извлекаются и вывозятся на поля.

На заметку: исследования показали, что поле обработанное удобрениями, перебродившими анаэробным методом дает урожай на 20-30 % больше, нежели поле удобренное обычным способом.

Биогазовые установки для дома – купить или же сделать самому?

Если крупные фермеры могут себе позволить купить биогазовую установку созданную в промышленных условиях, то мелкие предприятия, а уж тем более частные домовладельцы скорее смогут не купить, а смонтировать своими руками менее мощные установки, функционирующие по тому же методу, из подручного материала. Но сперва необходимо понять, каких именно размеров, а главное какого типа установку вы хотите получить на своем участке.

Схема установки для получения биогаза для предприятий, ферм

Типов установок, как и видов брожения органических веществ всего два – с поступлением воздуха (аэробный) и без него (анаэробный). При аэробном брожении в процессе распада биомасс водород окисляется до воды, а углерод – до углекислого газа. Причем в этот момент выделяется большое количество тепловой энергии – бродящая биомасса сильно нагревается.

При анаэробном брожении 60-70 % углерода превращается в метан, а оставшаяся его часть – в водород, углекислоту и азот. Для сжигания метана хорошо подходит обычная газовая конфорка.

Биогазовый заводик у колхозного амбара

Аэробный метод получения энергии легче и проще анаэробного. Он не требует производства герметичных бродильных камер и контроля. Аэробные установки называются БТС (биотермические станции). А анаэробные – БЭС (биоэнергетические или биогазовые станции). В качестве сырья для брожения годятся любой органический сельскохозяйственный продукт. Одна израильская компания, например, представила компактную установку по добыванию биогаза, функционирующую исключительно на фруктовых и овощных очистках.

Биогазовая установка для дома компании HomeBioGas

Разработанная израильской компанией HomeBioGas биогазовая установка по выработке газа в домашних условиях, при своих скромных габаритах (123 х 165 х 100 см) и массой не более 40 кг может обеспечить работу одной плиточной горелки на максимальном огне в течение часа.

Homebiogas – биогазовая установка Израильской компании

Кроме того, эта установка вырабатывает до 8 литров жидких удобрений в сутки при максимальной загрузке танка (6 кг).

По подсчетам в год одно небольшое агрохозяйство при помощи этой установки способно переработать около тонны органических отходов. Правда установка рассчитана на работу при среднесуточной температуре от +20^оС. Я же, хочу рассказать, как создать домашнюю биогазовую установку прекрасно работающую в климатической зоне центральной России. В принципе в ней ничего особо сложного нет.

Домашняя биогазовая станция

Если обладатели установки хотят, чтобы она каждые сутки приносила по 0,7-0,9 м³ биогаза (вполне хватит на приготовления пищи для двух человек), то поступать нужно следующим образом.

1. Загрузить камеру брожения объемом 1 м3 мелконарезанными и разведенными в воде органическими отходами (напомню – фруктовые и овощные очистки) в весовых соотношениях 1 : 10 – 1 : 5.
2. Герметично закрыть ее и обеспечить подачу постоянной температуры от +25 до +30оС.

Для поддержания в камере постоянной температуры, через нее необходимо пропустить змеевик с горячей водой, прогреваемой посредством газа, вырабатываемого этой же установкой. На линии газопровода нужно установить два крана: один у газовой плиты, другой – на выходе из реактора.

На заметку: а вот наш смекалистый сельский народ уже давно задумывается, а некоторые и воплотили в жизнь, получение газа для отопления дома из собственных каловых масс – то бишь совмещают септик с биогазовой установкой. Если хорошо порыться в интернете, можно схемы даже найти.

Газосборник либо газгольдер – второй по значимости, после бродильни, элемент биогазовой установки. Он представляет из себя два стальных сосуда (один из которых перевернут вверх дном), беспрепятственно входящих друг в друга. Во внешний сосуд заливается вода, образуя гидравлический затвор для биогаза, поступающего в полость перевернутого сосуда. Кольцевой зазор между стенками сосудов примерно 50 мм. Объединить оба резервуара можно при помощи трубок диаметром ½ дюйма. Такой же газопровод забирает газ из перевернутого сосуда и доставляет метан к обычной газовой плите. Снаружи газгольдер рекомендуется обложить утепленным шатром.

А что делать зимой?

Зимой эта биогазовая станция может работать только в самых южных районах страны. Потому как в условиях севера в это время обогрев для поддержания брожения потребует немного больше газа, чем она сможет выработать.

Принципиальная схема биогазовой установки работающей на навозе

Но зимнее время можно использовать с пользой – для сбора и загрузки камеры сухой биомассой. Тогда при наступлении теплого сезона вам не придется терять время на запуск установки – вы заполните реактор водой либо навозной жижей, и через три-четыре дня вы начнете получать биогаз в домашних условиях. Представляете сколько мы с вами этой биогазовой станцией «убили зайцев».

Ну, вот вроде бы и все, что хотел вам рассказать о добываемом биогазе в домашних условиях. Не говорите только никому. Иначе останетесь без отходов (шучу). На этом пока все, до новых статей.

Биогазовая установка своими руками для частного дома

Биогазовая установка для приватного дома собственными руками: советы по устройству и пример благоустройства самоделки

Бережливый хозяин мечтает о недорогих энергоресурсах, эффектной утилизации отходов и получении удобрений. Домашняя биогазовая установка собственными руками – это дешёвый способ воплощения мечты в реальность.

Самостоятельная сборка данного оборудования обойдется в разумные наличные средства, а вырабатываемый газ станет лучшим подспорьем в обиходе: он может применяться для приготовления пищи, домашнего отопления и прочих нужд.

Характерность получения биогаза

Биогаз образуется в результате брожения биологического субстрата. Его разлагают гидролизные, кислото- и метанообразующие бактерии. Смесь вырабатываемых бактериями газов выходит горючей, т.к. имеет высокий процент метана.

По собственным особенностям она практически не выделяется от сетевого газа, который применяется для промышленных и домашних потребностей.

Биогаз – чистое в экологическом плане горючее, а процедура его получения не оказывает особенного воздействия на внешнюю среду. Кроме того, в качестве сырья для биогаза применяют отходы деятельности, которые нуждаются в утилизации. Их помещают в биореактор, где происходит переработка:

• На протяжении определенного времени биологическая масса подвергается влиянию бактерий. Срок брожения зависит от объема сырья.
• В результате деятельности анаэробных бактерий выделяется горючая смесь газов, в состав какой входят метан (60%), углекислый газ (35%) и некоторые прочие газы (5%). Также при брожении в минимальных количествах выделяется опасный сероводород. Он ядовит, благодаря этому очень нежелательно, чтобы люди подвергались его влиянию.
• Смесь газов из биореактора очищается и поступает в газгольдер, где хранится до момента применения по назначению.
• Газ из газгольдера можно применять точно также, как настоящий. Он поступает к приборам для домашнего применения – газовым печам, котлам отопления и т.п.
• Разложившуюся биомассу нужно постоянно убирать из ферментатора. Это добавочные затраты труда, однако усилия окупятся. После брожения сырье преобразуется в очень качественное удобрение, которое применяют на полях и огородах.

Биогазовая установка выгодна для хозяина частного дома исключительно в случае, если есть у него частый доступ к отходам животноводческих ферм. В среднем из 1 м.куб. субстрата можно получить 70-80 м.куб. биогаза, но выработка газа идет неодинаково и зависит от большого количества самых разных факторов, в т.ч. температуры биомассы. Это осложняет расчеты.

Чтобы процесс получения газа был стабильным и непрерывным, прекраснее всего возводить несколько биогазовых установок, а субстрат в ферментаторы залаживать с разницей во времени. Данные установки работают параллельно, а сырье в них загружают постепенно. Это гарантирует постоянную производство газа, за счёт чего можно достигнуть его непрерывного поступления к приборам для домашнего применения.

Рукодельное биогазовое оборудование, накопленное из материалов которые всегда под рукой, обходится намного дешевле установок товарного производства. Его результативность ниже, но полностью отвечает вложенным средствам. Если обеспечивается доступ к навозу и желание приложить свои усилия для сборки и обслуживания конструкции, это намного выгоднее.

Плюсы и минусы системы

Биогазовые установки имеют много положительных качеств, но и минусов хватает, благодаря этому в начале проектирования и строительства следует все взвесить:

• Утилизация отходов. Благодаря биогазовой установке можно получить максимум пользы от мусора, от которого все равно понадобилось бы избавиться. Эта утилизация менее опасна для внешней среды, чем закапывание отходов.
• Возобновляемость сырья. Биологическая масса – это не уголь и не сетевой газ, добыча которых истощает залежи ресурсов. При ведении фермерского хозяйства сырье возникает регулярно.
• Относительная маленькое количество СО2. Во время получения газа внешняя среда не становится грязной, а вот при его применении в атмосферу выделяется маленькое количество двуокиси углерода. Оно не страшно и не может критично поменять экологию, т.к. его съедают растения в процессе роста.
• Умеренная выделение серы. При горении биогаза в атмосферу проникает маленькое количество серы. Это негативное явление, однако его масштабы познаются по сравнению: при сжигании сетевого газа засорение внешней среды окислами серы намного больше.
• Постоянная работа. Производство биогаза намного стабильнее, чем работа фотоэлектрических панелей или ветряков. Если солнечной энергией и ветра нельзя управлять, то биогазовые установки зависят от человеческой деятельности.
• Можно применять несколько установок. Газ – это всегда опасности. Чтобы уменьшить возможный ущерб в аварийном случае, можно рассредоточить по участку несколько биогазовых установок. Если чётко спроектировать и собрать систему из нескольких ферментаторов, она будет работать стабильнее, чем один большой биореактор.
• Выгоды для фермерского хозяйства. Для получения биомассы высаживают определенные виды растений. Можно подобрать такие, которые совершенствуют состояние грунта. К примеру, сорго уменьшает эрозию почвы, делает лучше ее качество.

У биогаза есть и минусы. Хотя это сравнительно чистое горючее, оно все же загрязняет атмосферу. Также могут появляться проблемы с поставками растительной биомассы. Безответственные хозяева установок нередко заготавливают ее так, что истощают землю и нарушают экологичный баланс.

Расчет доходности установки

В качестве сырья для изготовления биогаза в большинстве случаев применяют коровий навоз. Одна взрослая корова может дать его столько, чтобы обеспечить 1.5 м.куб. топлива; свинья – 0.2 м.куб.; курица или кроль (в зависимости от массы тела) – 0.01-0.02 м.куб. Чтобы понимать, это много или мало, можно сопоставить с более обыкновенными видами ресурсов.

1 м.куб. биогаза обеспечивает такое же кол-во энергии тепла, как:

• дрова – 3.5 кг;
• уголь – 1-2 кг;
• электричество – 9-10 кВт/ч.

Если знать примерный вес сельскохозяйственных отходов, которые будут доступные на протяжении ближайших лет, и кол-во нужной энергии, можно высчитать рентабельность биогазовой установки.

Для закладки в биореактор приготавливают субстрат, в который входят несколько элементов в подобных пропорциях:

• навоз (прекраснее всего коровий или свиной) – 1.5 т;
• органические отходы (это могут быть перегнившие листы или прочие элементы растительного происхождения) – 3.5 т;
• подогретая до 35 градусов вода (кол-во тёплой воды нужно рассчитать таким образом, чтобы ее масса составляла 65-75% от всего количества органики).

Расчет субстрата выполнен для одной закладки на 6 месяцев, если исходить из умеренного использования газа. Приблизительно через 10-15 дней процесс ферментации даст первые результаты: газ возникнет в минимальных количествах и начнет заполнять хранилище. Через 30 дней можно ждать полноценной выработки топлива.

Если установка не прекращает работу правильно, объем биогаза поэтапно будет становиться больше, пока субстрат не перегниет. Продуктивность конструкции зависит от скорости брожения биомассы, которая в свою очередь связана с температурой и влажностью субстрата.

Инструкция по строительству своими руками

Если нет опыта в сборке непростых систем, есть смысл выбрать в сети или создать Самый аскетический чертеж биогазовой установки для приватного дома.

Чем легче конструкция, тем она лучше и долговечнее. Позднее, когда возникнут способности строительства и обращения с системой, можно будет переделывать оборудование или установить добавочную установку.

При расчитывании объема ферментатора необходимо смотреть на 5 м.куб. Данная установка дает возможность получить кол-во газа, нужное для обогревания приватного дома площадью 50 м.кв., если в качестве теплового источника применяют котел на газе или печь. Это среднестатистический показатель, т.к. питательность биогаза как правило не выше 6000 ккал/м.куб.

Строительство биогазовой установки можно поделить на пару этапов.

Этап 1: подготовка ямы под биореактор

Фактически вся биогазовая установка находится под землёй, благодаря этому многое зависит от того, как была вырыта и отделана яма. Существует несколько способов укрепления стенок и герметизации ямы – пластик, бетон, полимерные кольца.

Лучшее решение – покупка готовых полимерных колец с глухим дном. Они обходятся дороже материалов которые всегда под рукой, зато не понадобится добавочная герметизация. Полимерные материалы восприимчивы к нагрузкам механическим путем, зато не боятся влажности и химически агрессивных веществ. Они не подлежат ремонту, но если понадобится их легко будет сменить.

Этап 2: обустройство газового водоотвода

Покупка и процесс установки специализированных мешалок для биогазовых установок – удовольствие не дешевое. Систему можно удешевить, обустроив газовый водоотвод. Он собой представляет вертикально установленные полимерные трубы для канализации, в которых проделано много отверстий.

При расчитывании длины труб водоотвода необходимо смотреть на запланированную глубину наполнения биореактора. Верхние части труб обязаны быть выше этого уровня.

Этап 3: обустройство слоя изоляции

В готовый биореактор можно сразу загрузить субстрат. Его накрывают пленкой, чтобы выдиляющийся в процессе ферментации газ находился под маленьким давлением. Когда будет готов купол, это даст нормальную подачу биометана по отводящей трубе.

Этап 4: процесс установки купола и труб

Последний этап сборки самой простой биогазовой установки – это процесс установки куполообразной части сверху. В наивысшей точке купола устанавливают газоотводящую трубу и протягивают ее к газгольдеру.

Емкость биореактора закрывают плотной крышкой. Чтобы не допустить перемешивание биометана с воздухом, обустраивают водяной замок. Также он служит для очищения газа. Необходимо рассчитать спусковой клапан, который сработает, если давление в ферментаторе будет очень большим.

Два способа подогрева биореактора

Микробы, перерабатывающие субстрат, есть в биомассе регулярно, но для их интенсивного размножения необходима температура 38 градусов и выше. Для подогрева в период холодов можно применять полотенцесушитель, подсоединенный к отопительной системе дома, или бойлеры. Первый способ экономически выгодно, благодаря этому очень часто применяют собственно его.

Биогазовую установку необязательно углублять в землю, есть и иные варианты благоустройства. Пример работы системы, собранной из бочек, приведен в видео обзоре ниже.

Выводы и нужное видео по теме

Хотя в сборке и обустройстве биогазового оборудования сложного ничего практически нет, необходимо быть очень внимательным к деталям. Ошибки недопускаются, т.к. приводят к взрывам и разрушениям. Рекомендуем видеоинструкции, которые смогут помочь разобраться в устройстве установок, правильно их собрать и дополнить полезными устройствами для более хорошего применения биогаза.

В видео обзоре рассказано, как устроена и не прекращает работу типовая биогазовая установка:

Пример самодельной биогазовой установки. Урок, который можно посмотреть в видео формате по обустраиванию системы собственными руками:

Видеоинструкция по сборке биогазовой установки из бочки:

Описание процесса изготовления мешалок для субстрата:

Детальное описание работы самодельного газового хранилища:

Какой бы простой ни была биогазовая установка, подобранная для приватного дома, не стоит на ней экономить. Если имеется возможность, удобнее купить разборный биореактор товарного производства.

Если нет – изготовить из высококачественных и устойчивых материалов: полимерных материалов, бетона или нержавейки. Это даст возможность создать действительно хорошую и неопасную систему газоснабжения дома.

Биогазовая установка собственными руками для газификации дома

Привет всем читателям и гостям блога «выстроить дом». Помнится в одной из публикаций, где мы с вами «изобретали» электростанцию на батареях которые работаеют от солнечных лучей, я обещал вам рассказать о получении биогаза дома. Что ж, обещал значит нужно исполнять, дабы не быть посланным в одно из нехороших мест.

Что мы знаем о биогазовой установке? На текущий момент многие об этом имеют только примерное представление, а большинство вообще ничего не знают про то что это такое — все представление о снабжении энергетикой собственного дома, сводится к тому чтобы вовремя платить счета за газ, или остальные источники энергии. Однако, безграничное увеличение стоимости на источники энергии, побуждает некоторые пытливые умы искать альтернативные решения, и искать производственные способы, к примеру оборудования для добычи биогаза дома, из отходов органики. Причем есть и подобные Кулибины, которые ухищряются выполнить сразу 2 в 1 — соединять колодец-отстойник с биогазовой установкой. Размышляете шуточка? Отнюдь. В нашем мире и не это может быть.

Итак, биогазовая установка даст возможность получить не только недорогую энергию для готовки пищи и обогревания дома, но и очень качественное удобрение.

Домашний биогазовый завод на навозе — схема

Биогаз из отходов органики

Получение биогаза из отходов относится к чистому в экологичном плане виду топлива. По собственным свойствам он фактически не уступает ни в чем газу. Вот только достается не из земли, а путем брожения отходов органики.

Представить технологию извлечения биогаза можно так: в специализированном сборнике, именуемом биореактором, выполняется процесс переработки и брожения отходов. Благодаря этому происходит выделение смеси газов, которая состоит из 60 % метана, 35 % — углекислого газа и оставшиеся 5 % — прочих газообразных веществ. Добытый газ регулярно отводится из биореактора и после чистки применяется в бытовых целях.

Отработанные отходы, превратившиеся в первоклассное удобрение, иногда вынимаются и вывозятся на поля.

Биогазовые установки для дома – приобрести либо же создать своими руками?

Если большие фермеры позволить себе могут приобрести биогазовую установку сделанную в условиях в промышленности, то очень маленькие фирмы, а уж тем более приватные владельцы дома скорее смогут не приобрести, а установить собственными руками менее мощные установки, функционирующие по тому же способу, из материала который находится под рукой. Но вначале нужно понять, каких конкретно размеров, а основное какого типа установку вы желаете получить у себя на участке.

Типов установок, как и видов брожения органических веществ только два – с поступлением воздуха (аэробный) и без него (анаэробный). При аэробном брожении в процессе распада биомасс водород окисляется до воды, а углерод – до углекислого газа. Причем в данный момент выделяется немалое количество энергии тепла – бродящая биологическая масса очень разогревается.

При анаэробном брожении 60-70 % углерода преобразуется в метан, а оставшаяся его часть – в водород, углекислоту и азот. Для сжигания метана прекрасно подходит обыкновенная газовая конфорка.

Аэробный способ получения энергии проще и легче анаэробного. Он не просит производства герметичных бродильных камер и контроля. Аэробные установки называются БТС (биотермические станции). А анаэробные – БЭС (биоэнергетические или биогазовые станции). В качестве сырья для брожения годятся любой органический сельскохозяйственный продукт. Одна израильская компания, к примеру, представила небольшую установку по добыванию биогаза, функционирующую только на фруктовых и овощных очистках.

Биогазовая установка для дома компании HomeBioGas

Разработанная израильской компанией HomeBioGas биогазовая установка по выработке газа дома, при собственных скромных габаритах (123 х 165 х 100 см) и массой не более сорока килограмм способен обеспечить работу одной плиточной горелки на максимальном огне на протяжении часа.

Homebiogas — биогазовая установка Израильской компании

Также, эта установка формирует до 8 литров жидких удобрений в день при самой большой загрузке танка (6 кг).

По подсчетам в течении года одно маленькое агрохозяйство с помощью данной установки способно переработать около тонны отходов органики. Правда установка которая рассчитана на работу при средней за сутки температуре от +20 о С. Я же, хочу рассказать, как создать домашнюю биогазовую установку отлично работающую в климатической зоне Центральной России. Как правило в ней ничего очень сложного нет.

Домашняя биогазовая станция

Если владельцы установки хотят, чтобы она каждые сутки приносила по 0,7-0,9 м 3 биогаза (абсолютно хватит на приготовления пищи для 2-ух человек), то поступать необходимо так.

1. Загрузить камеру брожения объемом 1 м3 мелконарезанными и разведенными в водной массе органическими отходами (напомню – фруктовые и овощные чистки) в весовых соотношениях 1 : 10 – 1 : 5.
2. Герметично закрыть ее и обеспечить подачу постоянной температуры от +25 до +30оС.

Для поддержки в камере постоянной температуры, через нее нужно пропустить полотенцесушитель с горячей водой, прогреваемой при помощи газа, вырабатываемого той же установкой. На линии газопровода необходимо установить 2 крана: один у кухонной плиты, другой – на выходе из реактора.

Газосборник либо газгольдер – второй по значению, после бродильни, компонент биогазовой установки. Он из себя представляет два стальных сосуда (один из которых перевернут вверх дном), беспрепятственно входящих друг в друга. Во наружный сосуд заливается вода, организуя гидравлический затвор для биогаза, поступающего в полость перевернутого сосуда. Кольцевой просвет между стенками сосудов приблизительно 50 мм. Соединить оба резервуара можно с помощью трубок диаметром ? дюйма. Аналогичный газопровод забирает газ из перевернутого сосуда и доставляет метан к обыкновенной кухонной плите. С наружной стороны газгольдер рекомендуется обложить теплоизолированным шатром.

А что сделать в зимний период?

В зимний период эта биогазовая станция будет работать только в самых южных районах страны. Так как в условиях севера в данное время обогрев для поддержки брожения попросит чуть больше газа, чем она сумеет выработать.

Но зимнее время можно применять с пользой — для сбора и загрузки камеры сухой биомассой. Тогда при наступлении тёплого сезона вам не понадобится терять время на пуск установки – вы заполните реактор водой либо навозной жижей, и через несколько суток вы начнете получать биогаз дома. Видите сколько мы с вами этой биогазовой станцией «убили зайцев».

Ну, вот как бы и все, что хотел вам рассказать о добываемом биогазе дома. Не говорите только никому. Иначе остаетесь без отходов (шучу). На этом пока все, до новых публикаций.

Биогазовая установка собственными руками для дома: схема, чертежи, отзывы

Биогазовая установка собственными руками может быть сделана без больших усилий. Ее применение даст возможность прекрасно сэкономить на энергоносителях, которые сегодня с каждым разом становятся все дороже. Если вы своими руками решите соорудить оборудование, которое дает возможность из отходов получить биогаз, то сумеете употреблять недорогую энергию, которая пойдёт на теплоснабжение дома и другие нужды.

Интересное применение

Если во время работы установки будут возникать остатки биогаза или удобрений, то имеется возможность реализовать их по рыночной стоимости, таким образом вы превратите в прибыль то, что буквально лежит под ногами. Если вы большой фермер, то вы имеете возможность купить готовую станцию по выработке биогаза. Данные установки, изготовленные на производстве, очень дорого стоят, однако имеют большой срок деятельности.

Биогазовая установка собственными руками может быть сделана из материалов которые всегда под рукой, это обойдется значительно дешевле, а работать данное оборудование будет по аналогичному принципу. Задействовать при этом можно доступные инструменты, а еще присущие в арсенале мастера детали.

Принцип образования биогаза

Если вы задались целью сделать установку, которая будет работать на биологическом газу, то нужно представить технологию появления биогаза. Так, в специализированной емкости, которая называется биореактором, выполняется процесс переработки биологической массы, в этом принимают участие анаэробные бактерии.

Биогазовая установка собственными руками для дома на перепелином помете действует по принципу создания условий, которые отличаются отсутствием воздуха и брожения. Все это продолжается на протяжении определенного времени, длительность которого зависит от численности применяемого в процессе сырья.

В конечном счете происходит образование смеси газов, которая имеет в составе 60% метана и 35% углекислого газа. Другие газообразные элементы содержатся в массе в количестве 5%. Среди последних необходимо выделить сероводород в незначительном количестве. Образуемый аналогичным образом газ постоянно отводится из реактора, а как только проходит процесс чистки, поступает на использование по назначению.

Специфики обслуживания

Отходы, которые претерпели переработку, становятся высококачественными удобрениями, которые иногда нужно убирать из биореактора. Их можно залаживать на поля. Биогазовая установка собственными руками может быть сделана без больших усилий, если вы имеете доступ к животноводческим и сельскохозяйственным фирмам. Это указывает на то, что рентабельным станет производство биогаза исключительно лишь к примеру, если есть источник поставки навоза и прочих отходов органики животноводческого производства.

Специфики строительства своими руками биореактора

Для того чтобы понять, как своими силами сделать биогазовую установку, нужно разобраться, из каких частей она состоит. Можно взять за основу самую примитивную схему оборудования, которое возможно соорудить самостоятельно. В конструкции не имеется разогрев и перемешивающее устройство, но есть одна из главных частей – реактор, который еще известный как метантенк. Эта составная часть требуется для выполнения переработки навоза. Плюс к этому, есть бункер, при помощи которого выполняется загрузка сырья. Нужно снабдить конструкцию входным люком, а еще водяным замком. А вот для того, чтобы имелась возможность выгружать отработанное сырье, необходима будет труба. Такой элемент понадобится для того, чтобы осуществить возможность отвода биогаза.

Вот так смотрится схема биогазовой установки. Собственными руками сделать подобную конструкцию нетрудно. Для того чтобы получать бесплатное биологическое горючее, на участке необходимо подобрать место, где можно сделать строительство армированной емкости, в основе которой будет бетон. Этот сосуд станет исполнять роль биореактора. В его основании нужно рассчитать наличие отверстия, сквозь которое станет удаляться сырье, ушедшее отработку. Это отверстие нужно выполнить таким, чтобы имелась возможность отлично его закрыть. Это вызвано тем, что функционирование системы можно исключительно в герметичных условиях.

Размеры бетонного отсека можно определить, беря во внимание кол-во используемых единовременно отходов органики. Необходимо узнать, какое кол-во сырья повседневно будет возникать в сельском хозяйстве или частном подворье. Но экономить не нужно, так как обеспечить полную работу биореактора можно будет исключительно в случае, если заполнить резервуар на 2/3 от имеющегося объема. Если вами будет изготавливаться биогазовая установка собственными руками из бочки, то работать она будет по следующему принципу: как только в отлично закрытую емкость биореактора, которая расположена на глубине в почве, проникают органические отходы, они начинают прогуливаться, что и приводит к выделению биогаза.

Специфики изготовления емкости

Биогазовая установка собственными руками может быть сделана с учетом ежедневного применения несущественного количества отходов. В данном случае монолитно бетонный резервуар допускается сменить стальной емкостью, в качестве которой выступит даже бочка. Если вы все таки захотели прибегнуть собственно к такому решению, то подбирать железный сосуд нужно, руководствуясь определенными правилами.

Первоочередно стоит обратить собственное внимание на сварные швы, которые обязаны быть довольно прочными и герметичными. Во время использования небольшой емкости не нужно рассчитывать на то, что получится получить большое количество биогаза. Выход зависит от массы отходов органики, которые единовременно перерабатываются в реакторе. Аналогичным образом, для того чтобы появилось 100 м 3 биогаза, нужно подвергнуть переработке тонну отходов.

Оборудование реактора подогревом

Биогазовая установка собственными руками для дома может быть сделана аналогичным образом, что при ее работе получится получить высокую эффективность. Это обеспечивается за счёт подогрева. Такие действия позволят сделать быстрее процесс брожения биологической массы. Если оборудование установлено в районах юга, то такой надобности не появляется. Температура окружающей среды обеспечивает естественную активацию брожения. Но если установка не прекращает работу в регионах с холодным климатом, то зимой разогрев выступает как требуемого рабочие условия оборудования по выработке биогаза. Нужно не забывать, что процесс брожения начинается при температуре, которая превосходит 38 о С.

Способы оборудования биогазовой установки подогревом

Биогазовая установка собственными руками для дома может быть оснащена подогревом несколькими способами. Первый подразумевает необходимость подсоединения установки к отопительной системе по типу змеевика. Его необходимо устанавливать под реактором. Второй способ учитывает установку в основу резервуара электрического ТЕНА. 3-ий способ отличается обеспечением непосредственного нагрева резервуара способом использования электрических систем отопления.

Если применять подогревательной системы автоматического типа, то устройство включаться будет при поступлении в реактор холодной партии. Система будет деактивирована, когда биологическая масса окажется достаточно прогретой до конкретного уровня температуры.

Биогазовая установка собственными руками, чертежи которой лучше приготовить еще до момента начала работ, может быть оснащена описанной выше подогревательной системой. Подобные элементы устанавливаются в генераторах тепла, благодаря этому их можно приобрести в точках продажи, которые занимаются продажей оборудования которое работает на газу. Активацию выработки биологического газа дома можно дополнить функцией смешивания массы в отсеке. Для этого необходимо соорудить устройство, которое походит на бытовой миксер. В движение оно будет приводиться при помощи вала, выведенного сквозь отверстие в крышке, в качестве альтернативного решения можно разместить его в стенках резервуара.

Оборудование установки системой вывода

Мини-биогазовая установка, собственными руками сконструированная, не будет работать без системы отвода газа. Для этого установка должна владеть специализированным отверстием, которое нужно устанавливать сверху крышки, последняя должна отлично закрывать резервуар. Чтобы исключить допустимости смешивания газа с воздухом требуется обеспечить его отвод сквозь водяной замок.

Биогазовая установка собственными руками для дома, отзывы о которой только самые хорошие, может быть сделана из средств находящихся под рукой. Мастера, которые занимались выполнением работ своими силами, указывают на то, что аналогичное оборудование так же прекрасно, как и то, что изготавливается на заводе. От потребителей можно слышать отзывы про то, что ведение хозяйства стало больше выгодным. Они отмечают, что биогазовая установка позволила выполнить животноводческую деятельность полностью безотходной.

Биогазовые установки БУГ

Навигация по записям

Биогазовая установка сделать самому своими руками для отопления

В последнее время цены на электричество, на энергоносители и прочее оборудование постепенно увеличиваются. Это значит, что платить за использование энергии приходится все больше и больше. Кроме того, в отдаленных селах, поселках и т.д. и вовсе могут быть проблемы с поставкой ресурса. Именно поэтому на рынке стали активно появляться и покупаться биогазовые установки. Своими руками также можно собрать такое приспособление, и это не так сложно, как может показаться на первый взгляд.

Основа установки — биореактор

Биореактором называют емкость, внутри которой идет анаэробное разложение биомассы. Реактор называют ферментатором или же метантанком.

На сегодняшний день существует несколько основных видов таких конструкций. К ним можно отнести полностью герметичные реакторы с фиксированным или плавающим куполом и реакторы, по конструкции напоминающие обычный водолазный колокол.

Краткое описание колокольного типа

Конструирование колокольной психрофильной биогазовой установки своими руками вполне выполнимая задача. Биореактор у такого типа установки открытый, внутри находится жидкая биомасса, в которую погружается емкость, имеющая вид цилиндра или колокола. В ней и собирается биогаз, выделяемый при разложении. Вещество, скапливающееся под цилиндром, будет оказывать на него давление, колокол будет подниматься, играя роль небольшого газгольдера — устройство для временного хранения газа.

Естественно, что среди основных недостатков конструкции необходимо отметить следующий: нет возможности перемешивать субстрат. Кроме того, в холодное время года его не получится нагреть до нужной температуры разложения. Подобные реакторы издают неприятный запах, а из-за того, что нет крышки, возникает и вовсе патовая ситуация. Плюс ко всему, отсутствие герметичной крышки приводит к тому, что установка выбрасывает часть газов в атмосферу, тем самым загрязняя ее. По этим причинам своими руками биогазовые установки колокольного типа обычно собираются либо для кустарного производства установок, либо в странах, где постоянно жаркая погода.

Ферментатор с куполом

Для того чтобы избавиться от основных недостатков и минимизировать загрязнение атмосферы, используют биореакторы с фиксированным куполом. Именно эти модели наиболее часто используются при монтаже на промышленных объектах или на участках частных домов. Кстати стоит отметить, что сборка своими руками биогазовой установки для дома в последнее время становится довольно популярным занятием.

Стоит отметить, что на сам процесс образования газа форма купола никак не влияет, но если выполнить его в форме цилиндра с крышей-куполом, то удастся достигнуть максимальной экономии строительных материалов. Есть одно большое НО: так как реактор полностью закрыт, он должен снабжаться патрубками, по которым будет загружаться новый субстрат и вычищаться старый.

Типы установок

Так как монтаж своими руками для дома биогазовой установки с закрытым куполом подходит больше всего, давайте разберемся подробнее в ее нехитрой конструкции. Она делится на несколько типов в зависимости от способа загрузки биомассы.

• Первый тип — порционные. В данном случае после загрузки субстрата он выгружается только тогда, когда превратится в полностью отработанный материал. Однако у этого способа есть минус, который заключается в том, что процесс выработки газа неравномерный на протяжении всей стадии переработки.
• Второй тип называется непрерывным. Из названия понятно, что процесс загрузки и выгрузки субстрата осуществляется постоянно. Благодаря этому удалось добиться того, что выделение вещества, то есть газа, стало более равномерным. Кроме того, такая проблема утечки газа через патрубки, по которым загружается и выгружается сырье, была решена, так как здесь применяются устройства с гидрозатворами.

Процесс переработки

Для того чтобы успешно определиться с тем, какой вид оборудования необходим на участке, нужно знать принцип работы биогазовой установки. Своими руками создаются порционные реакторы любой конструкции, главное, чтобы она не давала утечку газа. Ранее часто использовались метантанки с эластичным надувающимся сводом. В нашем случае избыточное давление будет надувать купол, сделанный из эластичного полипропилена. С течением времени давление усиливается и при достижении определенной отметки включается компрессор, который откачивает газ.

Принцип брожения в реакторе мезофильный, то есть требует слабого подогрева. Однако из-за того, что площадь эластичного купола достаточно большая и подогревать его весь слишком затратно. Такие реакторы целесообразно размещать лишь в тех регионах, которые характеризуются стабильной и постоянной жаркой погодой.

Варианты конструкций

Сборка биогазовой установки своими руками по инструкции не доставит хлопот, если вы понимаете, как работает устройство, и знаете несколько хитростей. Нужно также четко понимать, какой тип установки вы будете собирать.

Существует вариант, при котором осуществляется ручная загрузка, а субстрат не перемешивает и не подогревается. В качестве использования установки для бытовых целей этот способ считается наиболее подходящим. Вместимость реактора должна находиться в пределах от 1 м ³ до 10 м³ в сутки. При таких размерах понадобится от 50 до 220 кг биомассы в сутки. Устанавливается реактор такого типа в небольшом котловане, а это значит, что придется его рыть в грунте. Естественно, что размеры ямы должны соответствовать габаритам ферментатора. Кроме того, необходимо два патрубка: один из них будет отвечать за загрузку субстрата, другой — за выгрузку. Здесь важно отметить, что они должны располагаться на противоположных стенках реактора. Верхняя часть труб находится над землей, а нижняя должна располагаться практически у самого основания метантанка. Таким образом газ не будет выходить из трубы, так как она всегда будет закрыта биомассой.

Потребуется организовать люк для доступа в бункер и водяной затвор, который будет препятствовать распространению неприятного запаха на участке. Труба, которая будет использоваться для отвода биогаза, в обязательном порядке снабжается клапаном, который можно открывать и закрывать по необходимости.

Особенности установки

При установке такого типа реактора прислушайтесь к нескольким рекомендациям.

• Во-первых, удаление отработанного материала осуществляется естественным путем. Это делается либо во время загрузки нового субстрата, либо в случае возникновения в реакторе с закрытым вентилем избытка газа.
• Конструкция биогазовой установки данного типа довольно проста и эффективна. Но здесь важно учесть, что отсутствует возможность перемешивания, а также подогрева массы. Это означает, что целесообразно использовать такой тип установки только там, где царит довольно мягкий и теплый климат. Преимущественно это юг России. Можно использовать реактор такой конструкции и в средней климатической полосе, но при условии, что водные подземные пласты пролегают довольно глубоко, а сам ферментатор оборудован качественной теплоизоляцией.

Конструкция без подогрева с возможностью перемешивания

Самодельная биогазовая установка своими руками собирается практически аналогично предыдущему варианту, правда, с небольшими корректировками. Небольшая доработка значительно повышает эффективность использования установки. Схема и процесс монтажа точно такие же, как и в предыдущем случае, однако здесь нужно добавить еще один элемент — перемешивающий механизм, который располагается внутри бункера.

Сконструировать установку довольно просто. Все, что необходимо — это установить внутри вал, к которому будет прикреплено определенное количество лопастей. Для успешного монтажа потребуется установка опорных подшипников. Так как между валом и рычагом должно быть передаточное звено, то здесь лучше всего использовать цепь.

Установка с подогревом и перемешиванием

Подогрев — это операция, которая значительно увеличивает эффективность разложения за счет того, что при повышении температуры до определенного уровня повышается интенсивность разложения биомассы.

Биогазовая установка для частного дома своими руками также может быть собрана без труда. Она не только более совершенная и универсальная, но и более сложная в плане конструкции. Кроме того, она способна работать в двух режимах — мезофильном и термофильном. Другими словами, диапазон разложения и брожения находится в пределах от 25 до 65 градусов по Цельсию. Для того чтобы обеспечить подгорев, необходимо установить водогрейный котел, труба которого должна проходить внутрь реактора и доходить до противоположной стенки от точки входа. Конструкция достаточно проста, но эффективна. Огромный плюс заключается в том, что котел может работать на том же газу, который и производит сама установка, то есть данная система может обеспечивать топливом сама себя.

Автоматизированная установка

Если биогазовые установки своими руками для отопления дома расходуют газ сразу же при его выработке, то автоматизированные варианты снабжаются дополнительным элементом, который называется газгольдер. Это деталь, которая выступает в роли временного хранилища вещества, что дает возможность накопления. Кроме того, в данном случае для эффективного брожения можно использовать практически любой температурный диапазон. Производительность такой установки намного больше. При аналогичных размерах реактора в сутки она способна переработать до 1,3 тонны биомассы. За загрузку и перемешивание будет отвечать пневматика. Кроме того, в таких установках канал для отвода отработанного сырья соединяется с двумя разными отделами. Один из них служит для временного хранения, а другой, мобильный, для немедленного вывоза. Собирать биогазовую установку своими руками для отопления такого типа не совсем разумно, так как монтаж достаточно сложный, а производительность слишком большая. Чаще всего подобные конструкции устанавливаются в частных фермерских хозяйствах.

Механизированное оборудование

Основное отличие этой установки заключается в том, что перед тем как попасть в реактор, биомасса проходит через контейнер с предварительной подготовкой субстрата к переработке. Подача сырья в сам бункер, а после него и в реактор, происходит за счет сжиженного биогаза, который впоследствии используется и для подогрева.

Здесь очень важно отметить, что при сборке любой биогазовой установки своими руками для отопления дома придется провести точные инженерные расчеты. Лучше всего, если перед установкой будет проведена консультация со специалистом.

Главные преимущества использования реактора биогаза

Любая биогазовая установка своими руками, фото которых представлены в нашей статье, дает несколько важных преимуществ.

Первое — это, конечно же, утилизация отходов. Этот способ переработки менее опасен для окружающей среды, чем, допустим, закапывание отходов в грунт.

Второе преимущество заключается в том, что биомасса — возобновляемый ресурс. Это не газ и не уголь, которые заканчиваются. К тому же при переработке субстрата в атмосферу не выбрасывается углекислый газ. Его небольшое количество выделяется исключительно в момент его использования. Однако его объем значительно меньше, чем при использовании природного газа.

Очень важное преимущество заключается в том, что выработкой биогазовой энергии хозяин может управлять самостоятельно. Если сравнивать реактор с другими источниками энергии, вроде ветряков или солнечных батарей, то они более надежны и постоянны.

Как сделать биогазовую установку своими руками: назначение, принцип работы, изготовление

В условиях кризиса каждый владелец дома стремится к минимуму свести свои затраты на обогрев. Для этого используются альтернативные источники энергии. Одним из новых является получение биогаза, для производства которого используется обычный навоз. Биогазовая установка позволяет получать его, не прилагая особых усилий.

Установки для производства биогаза можно приобрести в специализированных фирмах. Однако если у вас возникнет желание, то вы можете создать ее своими силами. Использование такого оборудования позволит сэкономить на энергоносителях, стоимость которых год от года только возрастает. Когда у вас появится такая установка, то вы сможете получать и использовать в своих целях дешевую энергию, которая может применяться, в частности, для отопления вашего дома.

Кому нужны установки?

Это оборудование используется для получения из биологического сырья горючих газов. Нужны они повсеместно, где для выработки тепловой и электрической энергии используется такой вид топлива. Прежде всего, потребность в них есть в хозяйствах, где имеется большое количество биоотходов. Использование подобных установок позволяет сделать производство безотходным, а кроме этого значительно увеличить его рентабельность.

В этом случае исключаются затраты на покупку тепловой и электрической энергии. Используя оборудование для получения биогаза, животноводческие предприятия могут утилизировать отходы и получать электрическую энергию. Тепловая энергия, получаемая за счет биогаза, может использоваться для обогрева помещений — не только жилых, но и подсобных. Также этот вид топлива может применяться для выработки электроэнергии.

Выгодное использование

Используя биогазовую установку, можно получать электроэнергию, излишки которой можно продавать по рыночной стоимости, тем самым, превращая навоз в прибыль. Особенно выгодно использовать такое оборудование фермерам, которые содержат крупное хозяйство. Они могут приобрести готовую станцию, которая при работе будет вырабатывать биогаз. Однако стоимость такого оборудования, которое произведено на заводах, достаточно высокая. Но платя большие деньги, вы получаете надежную станцию, которая при соблюдении условий эксплуатации будет служить продолжительное время.

Если же вы не хотите тратить большие деньги на приобретение заводской станции, то можете потратить свое время и силы и построить такую установку своими руками. Для ее создания необходимы подручные материалы, что обеспечивает приемлемую стоимость оборудования станции, созданной своими силами. Работа самодельной установки ничем не будет отличаться от оборудования, которое изготовлено на заводе. Плюсом самостоятельного создания установки является еще и то, что при работах не придется тратиться на специальный инструмент. Можно вполне обойтись обычным, который есть у любого мастера.

Принцип образования биогаза

Тем, кто решил создать установку для производства биогаза, необходимо знать о технологии возникновения этого источника энергии. Процесс переработки биологических масс происходит в специальной емкости. Активное участие в нем принимают анаэробные бактерии.

Чтобы был запущен процесс производства биогаза, необходимо создать в нем определенные условия. Самое главное – в нем должен отсутствовать воздух. В этом случае возникает процесс брожения биомассы. Его продолжительность во многом зависит от количества сырья, которое используется для производства этого топлива.

Во время процесса брожения образуется газовая смесь. В её составе входят:

• метан – 60%;
• кислый газ – 35%.

На остальные компоненты газообразного вида, присутствующие в составе смеси, приходится 5%.

Именно так происходит образование газа, который потом отводится из реактора, подвергается процессу очистки. По ее завершении он может использоваться по назначению.

Особенности обслуживания

Отходы, подвергнутые такой переработке, потом могут использоваться в качестве хороших удобрений. Занимаясь производством биогаза, их необходимо периодически удалять из биореактора. Закладывать переработанное сырье можно на поля с овощными культурами. Создать биогазовую установку своими руками можно без особых проблем, если вы являетесь фермером или имеете доступ к предприятиям животноводства. Выгодным производство биогаза будет лишь в том случае, если у вас имеется источник поставки навоза или других отходов животноводческих предприятий.

Создание биореактора

Правильное создание биореактора возможно лишь в том случае, если вы знаете, из каких частей он состоит.

Устройство биореактора

За основу берут самую простую его конструкцию. Ею не предусмотрено наличие таких составляющих, как:

• подогрев;
• устройство для перемешивания биомассы.

В составе конструкции присутствует реактор, который известен еще и как метантенк. Благодаря ему происходит переработка навоза. Кроме этого, в составе биореактора присутствует бункер. Его посредством происходит загрузка органических отходов в реактор. Чтобы было удобно добавлять навоз, следует обустроить в конструкции этого оборудования входной люк. Также не помешает устройство гидрозатвора. А чтобы была возможность для выгрузки отработанного сырья, необходимо добавить в конструкцию трубу. Она также будет использоваться для отвода биогаза из установки.

Основные работы

Изготовить своими руками такую конструкцию довольно просто. Прежде чем заниматься работами, необходимо подобрать место на участке, где вы будете заниматься созданием биореактора. Там будет изготавливаться армированная емкость, основой для размещения которой будет выступать бетонная поверхность.

Сосуд, который будет создан впоследствии, и будет выступать в роли биореактора. В основании установки необходимо предусмотреть отверстия, через которые будет удаляться сырье, прошедшее процесс обработки. Отверстие должно быть сделано таким, чтобы иметь возможность для его плотного закрытия. Необходимость в этом связана с тем, что эффективность работы биореактора по переработке навоза обеспечивается только в условиях абсолютной герметичности.

Для того чтобы правильно рассчитать габариты бетонного цеха, необходимо учитывать количество одновременно используемых для переработки органических отходов. Для этого нужно еще до начала работы узнать, какое количество сырья на фермерском хозяйстве или в частном подворье будет появляться каждый день. Однако не стоит экономить на резервуаре, поскольку для полноценной работы биореактора необходимо, чтобы емкость была заполнена на две трети от имеющегося объема.

Для изготовления биореактора самый простой вариант — использование обычной бочки. В этом случае установка будет работать по следующему принципу:

Когда в резервуар биореактора, который находится на глубине в земле, попадают органические отходы, начинается процесс брожения. Это приводит к выделению биогаза.

Особенности изготовления емкостей

Биогазовые установки можно сделать небольшого объема для переработки органических отходов в незначительном количестве. Отличным вариантом будет использование не резервуара из железобетона, а стальной емкости, в качестве которой может выступать бочка.

Если вы решили использовать именно такой вариант, то при выборе металлического изделия необходимо учесть следующие моменты.

Прежде всего, внимание следует обратить на сварные швы. Они должны быть прочными и обеспечивать герметичность изделий. Если вы выбрали для создания биореактора бочку небольшой емкости, то не стоит рассчитывать на то, что в процессе ее работы количество полученного газа будет большим. Выход энергии будет во многом зависеть от массы одновременно перерабатываемых в реакторе органических отходов. Таким образом, для того чтобы получить 100 куб. м. биогаза, необходимо подвергнуть переработке навоз в количестве 1т.

Система подогрева в биогазовой установке своими руками

Изготовленная своими руками биогазовая установка будет наиболее эффективной в деле производства биогаза, если вы оборудуете ее подогревом. Это позволит ускорить процесс брожения биомассы. Если оборудование используется в южных районах, то необходимости в подогреве нет. Активацию процессов брожения обеспечивает температура наружного воздуха.

Однако если вы проживаете в районе с холодным климатом, тогда в зимнее время использование подогрева позволит вырабатывать достаточно большое количество газа. Следует знать о том, что при температуре брожения от 38 градусов Цельсия начинается этот процесс. Поэтому необходимо обеспечить, чтобы температура в бункере была не ниже этой отметки. В этом случае в биореакторе будет происходить процесс производства биогаза.

Способы оборудования установки подогревом

Установить подогрев в биореакторе можно несколькими методами.

• Один из них предполагает подключение станции к системе отопления. Осуществляют это по типу змеевика. Его монтаж должен производиться под реактором.
• Другой способ предусматривает установку электрического нагревательного элемента в основание резервуара.
• Еще один метод организации подогрева предполагает применение электрических отопительных систем для нагрева резервуара.

Если для организации подогрева вы будете использовать автоматизированные системы, то включение устройства будет происходить без вашей помощи при поступлении в реактор холодной биомассы. Когда сырье прогреется до установленной температуры, то система нагрева отключится.

Чтобы качественно изготовить биогазовую установку своими руками, необходимо еще до начала работы подготовить чертежи, на которые необходимо ориентироваться при проведении работ. Элементы подогрева могут быть смонтированы в водогрейных котлах, поэтому необходимо позаботиться о приобретении необходимого газового оборудования.

Для того чтобы повысить количество вырабатываемого биогаза, можно кроме подогрева оснастить свою установку еще и устройством для перемешивания биомассы. Для этого придется потратить некоторое время и создать устройство, которое будет работать так же, как и обычный бытовой миксер. При помощи вала он будет приводиться в движение. Последний должен быть выведен сквозь отверстия в крышке.

Устройство системы вывода

Когда вы строите самостоятельно биогазовую установку, то не обойтись без создания системы отвода биогаза. Для этого необходимо в конструкции оборудования встроить специальное отверстие. Лучше всего сделать его в верхней части крышки. Последняя должна хорошо закрывать резервуар. Чтобы не произошло смешивания произведенного биогаза с воздухом, необходимо отводить готовый газ через гидрозатвор.

Заключение

Если вы владелец фермерского хозяйства, то у вас постоянно возникает большое количество органических отходов. Многие используют их в качестве удобрения на полях. Однако их можно применять с большей пользой для себя. Навоз можно использовать для производства тепловой и электроэнергии. Для этого необходимо установить биогазовую установку. Она перерабатывает навоз и производит биогаз. В специализированных компаниях можно приобрести её без особых проблем. Однако стоимость таких станций довольно высокая. Чтобы снизить свои расходы, можно устроить её своими руками.

Перерабатывая с её помощью навоз и другие органические отходы, вы можете получать топливо, которое можно использовать для обогрева своего жилища, а также помещений, где содержатся животные. Это позволит свести затраты на их содержание к минимуму и сделать производство более рентабельным.

Сделайте генератор биогаза для производства собственного природного газа

Вы можете использовать многие домашние органические «отходы» для производства собственного природного газа для приготовления пищи, освещения, отопления помещений и воды. Этот газ, известный как «биогаз», также может заменить ископаемый природный газ для топлива двигателя или абсорбционной системы охлаждения, такой как газовый холодильник или чиллер. Некоторые бензиновые двигатели разработаны или могут быть модифицированы для использования с природным газом, пропаном или биогазом. Дизельные двигатели могут принимать до 80 процентов биогаза.

Биогаз представляет собой смесь в первую очередь горючих газов, в основном метана, и углекислого газа, который образуется везде, где органический материал разлагается анаэробно (без кислорода), например, в воде, глубоко на свалке или в кишечниках животных, включая вас.

Я предпочитаю термин «генератор» для системы, потому что он передает намерение произвести что-то. Построив домашний биогазовый генератор, вы сможете производить достаточно топлива, по крайней мере, для получения энергии для приготовления пищи. Семье со скромными ежедневными потребностями в приготовлении пищи потребуется как минимум теплый, сытый генератор объемом 200 галлонов (27 кубических футов).Такое количество биогаза позволит ежедневно готовить на плите около часа. Начните с малого, чтобы получить представление о биогазе, сделав небольшой генератор из одной бочки емкостью 55 галлонов. Найдите планы в Справочнике домовладельца по энергетике.

Вы можете получить много энергии домашнего биогаза?

Правильно управляемый метановый котел может производить примерно собственный объем биогаза каждый день. В любом месте от 10 до 60 процентов твердых веществ будут превращаться в биогаз во время сбраживания, поэтому ожидайте от 3 до 18 кубических футов доступной энергии биогаза на каждый фунт сухого материала.

Точный состав биогаза зависит от того, что вы подаете в варочный котел. Основным ингредиентом биогаза является метан. Метан (химически известный как Ch5) является основным компонентом обычного природного газа, обычно используемого для приготовления пищи и отопления, хотя биогаз не так энергоемок. Содержание метана в биогазе, вероятно, будет составлять от 50 до 80 процентов, по сравнению с примерно 70-90 процентами в природном газе, поставляемом коммунальными предприятиями. Природный газ содержит до 20 процентов других горючих газов, таких как пропан, бутан и этан, а биогаз — нет.Основными негорючими компонентами биогаза являются диоксид углерода, некоторое количество водяного пара, азот и, возможно, следы сероводорода.

Хорошим материалом для производства биогаза как с точки зрения производства, так и с точки зрения наличия, является свежесрезанная скошенная трава, из которой можно производить около 1–1⁄2 кубических футов биогаза на фунт. При такой скорости около 20 фунтов скошенной травы будут производить один час топлива для приготовления пищи (силос из травы еще лучше, для производства такого же количества биогаза требуется всего около 10 фунтов).Пищевые отходы могут давать немного большее количество биогаза на фунт, чем трава, но большинство людей будут иметь доступ к обрезкам травы в больших количествах (см. Слайд-шоу для сравнения различных материалов). Если у вас есть корова, свежий навоз хорошо подходит для производства метана на ферме, несмотря на его относительно низкую урожайность на фунт сухого веса. Одна корова будет производить около 140 фунтов (18 галлонов) навоза каждый день, что в конечном итоге может произвести в среднем 85 кубических футов биогаза или около трех часов ежедневного топлива для приготовления пищи.(Имейте в виду, что навоз, производимый в те часы, когда ваша корова находится на пастбище, будет трудно собрать.)

Производство биогаза в метановом котле

Если вы можете компостировать его, вы сможете его переварить. Идеальные ингредиенты биогаза — это те материалы, которых у вас есть в изобилии, удобные и постоянные поставки, поэтому вы можете производить стабильные и полезные количества биогаза. Практически любое сочетание овощей, пищевых отходов, обрезков травы, навоза, мяса, отходов скотобойни и жиров будет работать, если ваш рецепт содержит правильное соотношение углерода и азота.Избегайте использования слишком большого количества древесных продуктов, таких как древесная щепа и солома, которые содержат большое количество лигнина (часть стенок растительных клеток, устойчивых к микробному разрушению), который имеет тенденцию блокировать процесс пищеварения.

Генератор метана обычно содержит подающую трубку для заполнения емкости варочного котла, выпускное отверстие для сточных вод для удаления сброженных твердых веществ и жидкостей (называемое «дигестатом»), выпускное отверстие для газа и сборный резервуар для хранения биогаза.

Для производства биогаза в домашних условиях сначала смешайте воду с органическими веществами или «сырьем».«Диапазон общего содержания твердых веществ в смеси для оптимального производства биогаза составляет от 2 до 10 процентов, что означает, что от 90 до 98 процентов материала внутри вашего генератора может быть водой, включая воду, которая является частью вашего сырья. Измельчите или измельчите твердый материал на кусочки размером 1 дюйм или меньше. Наличие большей площади поверхности, доступной для микробов, будет способствовать лучшему усвоению органического материала. Волокнистый материал может легче перевариваться, если он стареет в течение нескольких дней (позволяя грибкам и бактериям начать разрушать волокно) перед тем, как попасть в генератор.

После того, как вы добавили сырье, добавьте воды, достаточной для приготовления суспензии, а затем добавьте заквасочную культуру организмов, продуцирующих метан. Эти микробы, известные как «метаногены», естественным образом присутствуют в навозе большинства животных, поэтому, если вы используете навоз, добавлять их не нужно. Но если вы хотите переваривать только пищевые отходы или траву, вам нужно будет засеять смесь, чтобы запустить биологические процессы (в идеале, вам нужно будет сделать это только один раз).

Поддерживайте температуру в контейнере, близкую к температуре тела, от 90 до 100 градусов по Фаренгейту, и вы должны произвести биогаз примерно через неделю.Чтобы уменьшить количество необходимого внешнего тепла, поместите генератор на солнце или в теплицу. Для дополнительной изоляции оберните генератор тонкой, гибкой изоляцией из вспененного материала или даже пузырчатой ​​пленкой, покрытой устойчивым к УФ излучению черным или прозрачным полиэтиленовым пластиком толщиной 6 мил.

Когда вы производите биогаз, направляйте его в простой контейнер для хранения, такой как небольшая бочка, перевернутая в большую бочку, наполненную водой (см. Слайд-шоу). Можно использовать любой контейнер для хранения, который является воздухонепроницаемым и расширяемым при поступлении и выходе газа.Приложите внешний груз к контейнеру для хранения, чтобы добиться нужного давления, требуемого вашей газовой установкой.

Вы определите время удерживания — количество времени, которое требуется генератору для преобразования твердых веществ в биогаз — путем прямого наблюдения. После того, как ваш генератор загружен и заработает, отслеживайте скорость производства газа, наблюдая за расширением газосборного цилиндра. Когда расширение замедляется, производительность падает, и пора кормить. Возможно, вам потребуется кормить каждый день или раз в неделю, в зависимости от смеси материалов и условий внутри генератора.Кормить лучше всего по рецепту. (Узнайте о разработке рецептов в The Homeowner’s Energy Handbook.)

Effluent — это смесь со слабым запахом компостируемых твердых веществ и богатой питательными веществами жидкости из вашего биогазового генератора. Вы можете вносить сточные воды прямо в свой сад в качестве улучшения почвы, но разумно сначала слить сточные воды в компост, чтобы уничтожить любые патогены.

Температура биогазового генератора: самая важная деталь

В большинстве случаев материал, который вы помещаете в хорошо обслуживаемый генератор метана, работающий в диапазоне температур от 70 до 105 градусов, будет достаточно хорошо усвоен примерно через месяц (вы будете постоянно добавлять сырье по мере разложения материала).Условия, которые вы попытаетесь имитировать в генераторе, аналогичны условиям в кишечнике животного. Биологическая активность внутри генератора будет выделять некоторое количество тепла, но в зависимости от вашего климата вам может потребоваться дополнительное тепло.

Для производства газа зимой в холодном климате вам потребуется дополнительный источник тепла. Более крупный генератор может производить достаточно газа, чтобы часть его могла непрерывно нагревать воду, которая может циркулировать по замкнутому трубопроводу и действовать как теплообменник.Или вы можете обернуть бочку снаружи гибкой трубкой, покрытой изоляцией, и прокачивать через нее горячую воду (узнайте, как построить солнечный коллектор). Другой вариант — это погружной электрический водонагреватель с термостатическим управлением, предназначенный для предотвращения замерзания поилок домашнего скота.

Оцените затраты на обеспечение теплом и преимущества добычи газа. Если вы живете в жарком климате, обеспечьте немного тени, чтобы температура внутри генератора не поднималась намного выше 105 градусов.

Соображения безопасности

Никогда не производите биогаз в помещении или в закрытых помещениях. Метан — легковоспламеняющийся газ, который воспламеняется при смешивании с воздухом и при воздействии пламени. Генератор биогаза может взорваться, если давление упадет и пламя сможет вернуться через трубопровод. Риски такие же, как при обращении с обычным природным газом и его хранении.

Бесплатные планы

Вы можете найти в Интернете планы по созданию генераторов объемом до 2640 галлонов в The Complete Biogas Handbook.Иметь биогазовый генератор — все равно, что кормить еще одного рта, но при правильной настройке и стабильной поставке сырья вы сможете производить природный газ, не содержащий ископаемых углеводородов, для удовлетворения различных энергетических потребностей в вашем приусадебном участке.

---

Энергия биогаза из метана со свалок

Свалки твердых бытовых отходов составляют третий по величине источник выбросов метана в США. Но вместо того, чтобы выбрасывать метан в атмосферу, где он усугубляет изменение климата, его можно улавливать для производства электроэнергии.По данным Агентства по охране окружающей среды США, около 600 свалок в США улавливают метан для использования различными способами, в том числе для обжига стеклодувных и гончарных изделий, обогрева теплиц и даже питания ледового катка. В других запланированных проектах свалочный газ будет превращен в метанол для использования в качестве альтернативного топлива для транспортных средств. — Кале Робертс

---

Пол Шекель (Paul Scheckel) — практический помощник по дому, работающий вне сети, и консультант по эффективности для коммунальных предприятий, домовладельцев и предприятий.Закажите его книгу The Homeowner’s Energy Handbook .

---

Первоначально опубликовано: август / сентябрь 2014 г.

Backyard Biogas 101: мы отвечаем на 9 важных вопросов

Биогазовые автоклавы — простая технология, превращающая отходы в топливо, — существуют уже много столетий. Но только недавно бесстрашные городские поселенцы начали добавлять это изящное оборудование вместе со своими курятниками, огородами и дождевыми бочками.

Один из способов принести биогаз в дом — это купить готовую систему. HomeBiogas предлагает модель в масштабе заднего двора, которая продается по цене менее 1000 долларов. Израильская компания утверждает, что продала свои устройства, напоминающие небольшую палатку и способные производить час топлива для приготовления пищи на литр пищевых отходов, примерно 1000 семьям в 76 странах.

Также можно построить биогазовый реактор в стиле «сделай сам», но имейте в виду, что это значительно сложнее, чем создание компостной кучи или установка дождевой бочки.

Даже если вы купите сборный комплект, успешное преобразование отходов в пригодное для использования топливо требует самоотверженности — а иногда и множества проб и ошибок. Вот почему мы создали это небольшое руководство, чтобы познакомить вас с основами. Думайте об этом как о биогазе 101. Давайте начнем урок:

.

В чем разница между биотопливом и биогазом?

Органические отходы, будь то навоз, гуманоиды, обрезки травы или пищевые отходы, можно преобразовать в жидкое топливо (этанол) или газовое топливо (метан). Первое, часто называемое биотопливом, в больших масштабах производится на Среднем Западе, смешивается с бензином на нефтяной основе и продается на бензоколонках по всей стране.Последний продукт, часто называемый биогазом, иногда собирают со свалок, очистных сооружений и навозных лагун на промышленных фермах, которые обычно преобразуют топливо в электричество для обеспечения своей работы.

Как я могу использовать биогаз?

В домашних условиях биогаз обычно не преобразуется в электричество, а используется непосредственно в качестве топлива для приготовления пищи. Биогаз почти идентичен природному газу на основе ископаемого топлива и может использоваться в домашних условиях, таких как печи, водонагреватели, плиты и духовки.Однако в некоторых приборах могут потребоваться незначительные модификации (например, для преобразования стандартной печи требуется просто снять сопло для снижения давления внутри каждой горелки). Биогазовые реакторы также производят жидкие и твердые побочные продукты, которые можно использовать в качестве удобрений.

Как работает биогазовый реактор?

Большинство людей знакомо с аэробным разложением — это то, что происходит в любой успешной компостной куче. Напротив, анаэробное разложение происходит в илистой почве болота или в переувлажненной компостной куче.Микробы, которые естественным образом размножаются в таких условиях, при выполнении своей работы издают ужасный газообразный запах. Эти газы являются горючими, если улавливаются в герметичном резервуаре или другом контейнере, и, улавливая газ, вы также улавливаете запах.

Интернет наводнен конструкциями варочных котлов, сделанных своими руками, но все они используют несколько основных функций. Основным компонентом является герметичный резервуар, в котором происходит процесс пищеварения (то есть разложение) и собирается газ. Это может быть барабан на 55 галлонов, пластиковый резервуар для воды или резиновый «баллон» (представьте себе гигантский мешок Ziploc из толстой резины).Сырье (например, навоз, кухонные отходы и т. Д.) Откладывается через желоб на одной стороне резервуара; Некоторые системы также включают измельчитель, который измельчает материал до однородного осадка, что увеличивает эффективность устройства.

На противоположной стороне резервуара перепускной клапан позволяет отводить сточные воды для орошения, а клапан наверху направляет метан в бытовые приборы через обычную газовую трубу, которая есть на любом домашнем складе. На газовой линии должен быть установлен специальный фильтр для удаления сероводорода, природного, но чрезвычайно неприятного компонента биогаза.

Упрощенная иллюстрация того, как работает биогазовый реактор. Фото Павла С / shutterstock.com

Можно ли использовать биогазовый реактор в любом климате?

Да, теоретически.

Биогазовые реакторы наиболее распространены в тропических странах, потому что микробам, которые творит чудеса, для размножения требуется теплая погода — для оптимальной работы требуются температуры от 70 до 80 градусов днем ​​и ночью. В более холодном климате их часто помещают в теплицу или под землю для утепления.В противном случае необходимо обеспечить искусственное отопление в той или иной форме, чтобы обеспечить надежный источник топлива в зимние месяцы, что, конечно же, не дает цели. Работа только летом возможна.

Какое обслуживание требуется для биогазового реактора?

Ежедневная работа биогазового варочного котла состоит в основном из добавления сырья и сбора богатой питательными веществами воды, которая переливается из резервуара (живая ткань — это в первую очередь вода, которая выделяется в процессе разложения).Густой ил, который скапливается на дне резервуара, необходимо время от времени удалять (это отличное удобрение).

Также важно регулярно контролировать уровень pH в резервуаре. В зависимости от используемого сырья и других факторов окружающей среды суспензия внутри резервуара может легко опрокинуться в сторону кислотного конца шкалы pH, что приведет к отмиранию микробов и прекращению производства биогаза. Подкисление легко устраняется добавлением щелочного вещества, такого как известь или пищевая сода.

Это безопасно?

Хотя биогаз, конечно, легко воспламеняется, небольшие варочные котлы не создают давление в топливе до такой степени, как, скажем, в пропановом баке. Это снижает риск взрыва почти до нуля. Если газ выходит из баллона, он просто рассеивается в воздухе. При использовании варочного котла внутри теплицы требуется вентиляция, поскольку вдыхание газа в замкнутом пространстве опасно для здоровья.

Это законно?

Американские строительные нормы и правила, насколько нам известно, не касаются непосредственно домашних биогазовых реакторов.Большинство людей, использующих их, вряд ли будут запрашивать разрешение у местных властей, и не совсем ясно, что они должны это делать. По сути, биогазовые котлы — это просто влажная замкнутая компостная куча, и это, безусловно, законно. С другой стороны, их можно рассматривать как устройство для удержания горючих газов, что беспокоит инспекторов строительства. Действуйте на свой страх и риск.

Что лучше: сделай сам или комплект?

Здесь находится компромисс между ценой и готовностью возиться.Микробы, производящие биогаз, привередливы и могут не выполнять свою работу, если условия не совсем подходящие, поэтому, возможно, стоит заплатить за продукт, который был доработан профессиональными дизайнерами, которые разработали все нюансы. С другой стороны, самодельный варочный котел можно построить всего за 50 долларов по частям.

Как я могу узнать больше / связаться с другими?

Существует множество книг по этой теме и бесчисленное количество веб-сайтов. Один из лучших онлайн-ресурсов — это руководство по биогазу, опубликованное Национальной информационной службой по устойчивому сельскому хозяйству.Онлайн-чат в Перми включает множество тем, связанных с биогазом, где энтузиасты обмениваются идеями и вдохновением.

Как сделать — Генератор метана

Вы можете получать энергию из биогаза с помощью генератора метана своими руками.

Производство метана из навоза с использованием собственных небольших отходов для получения энергии из биогазового реактора возможно для многих небольших хозяйств.

Что такое биогазовая энергия?

Энергия биогаза производится за счет сжигания метана, образующегося при разложении органических отходов.

Малый биогазовый генератор Метан химически относится к газу Ch5. Он не имеет цвета, запаха и, конечно же, легко воспламеняется. Метан широко используется в качестве основного компонента природного газа.

Когда органические материалы разлагаются бактериями анаэробно (то есть в отсутствие кислорода), образуются метан и диоксид углерода.

Источники энергии биогаза

Практически любые органические отходы могут быть разложены как генератор метана — растения (мягкий материал лучше древесного материала), отходы животноводства и даже отходы жизнедеятельности человека.

На муниципальном уровне мусорные свалки действуют как варочные котлы биогаза и мощные генераторы метана. Даже в Перте, Австралия, компании активно собирают этот метан для производства экологически чистой биогазовой электроэнергии.

Фактически, поскольку несгоревший метан, выбрасываемый в атмосферу, является мощным парниковым газом, 10% нашего личного воздействия на климат происходит из пищевых отходов, которые мы кладем в наши мусорные баки, которые в конечном итоге разлагаются на свалке.

При преобразовании малых отходов в энергию можно получить метан из навоза или даже из сточных вод.А энергия биогаза постоянно вырабатывается в пищеварительных системах, таких как ваша и коровья … да, пук — это тоже метан!

Посмотрите это видео, чтобы узнать, как сделать простой домашний варочный котел:

Плюсы и минусы систем генерации метана

Преимущества

Хорошо использует органические отходы. Вы можете сначала получить топливо из осадка сточных вод и жидкого навоза и одновременно предотвратить сток и выбросы метана, и вы все равно получите удобрения в конце процесса.

— это чистый, легко контролируемый источник возобновляемой энергии.

Использует метан, мощный парниковый газ.

Снижает уровень патогенов (возбудителей болезней) в отходах.

Остаток является ценным органическим удобрением.

Простой в сборке и эксплуатации.

Низкие требования к обслуживанию.

Может эффективно использоваться для приготовления пищи, отопления, газового освещения, абсорбционных холодильников и газовых двигателей.

Без запаха (если нет утечки, о которой вы все равно захотите узнать и немедленно устранить!).

Недостатки

Наиболее практично для производства и использования у источника отходов. Это связано с тем, что энергия, необходимая для сжатия газа для транспортировки или преобразования его в электричество, является чрезмерной, что снижает эффективность производства энергии из биогаза.

В целях безопасности необходимо соблюдать основные меры предосторожности (см. Ниже).

Маломасштабные отходы для производства энергии Системы генерации метана

Энергия биогаза

Каждый килограмм биоразлагаемого материала дает около 0.4 м (400л) газа.

Таким образом, на практике, при использовании небольших отходов в энергетических системах, если у вас есть домашний скот, а также кухонные и человеческие отходы, вы можете легко удовлетворить свои потребности в приготовлении пищи и освещении:

2 газовых кольца на пару часов в день будут использовать 1-2 м

Для газовых фонарей требуется около 0,1 м3 (100 л) в час.

Управление любым двигателем (например, генератором или насосом), однако, выходит далеко за рамки бытового использования. (Лучше перейти на водорослевое биодизель!)

Какого размера требуется метановый генератор?

Если метан образуется из навоза, собирайте навоз в течение нескольких дней, чтобы определить среднесуточное производство навоза.Исходя из этого, можно рассчитать установку для варки биогаза соответствующего размера.

Например, при наличии 55 кг навоза в день требуется установка 8 м3; там, где в день всего 6 кг навоза, достаточно растения объемом 1 м3.

Для семьи из 8 человек с несколькими животными (скажем, 8-10 коров) в Индии обычно используется 10-метровый варочный котел с 2-метровым хранилищем газа.

Идеальные температуры для производства метана из навоза

Срок хранения материала в варочном котле периодического действия зависит от температуры (от 2 недель при 50 ° C до 2 месяцев при 15 ° C).Среднее значение составляет около 1 месяца, поэтому измерьте, сколько материала вы будете добавлять каждый день, и умножьте его на 30, чтобы рассчитать размер варочного котла.

В то время как анаэробное сбраживание происходит при температуре от 32 F (0C) до 150 F (65C), оптимальный диапазон температур для микробной активности, вырабатывающей метан, составляет от 85F (29C) до 95 F (35C).

При температурах ниже 60F (16C) добыча газа незначительна. В более холодном климате возможными стратегиями являются размещение варочного котла в теплице и, возможно, использование некоторого количества метана для обогрева системы.

Системы генерации метана

Биогазовый варочный котел — это компонент системы, куда животные, человеческие и другие органические отходы вводятся, обычно в виде суспензии с водой, для анаэробного разложения.

Контейнер для хранения используется для хранения произведенного газа, из которого он подается по трубопроводу для сжигания в качестве топлива. Хранение переменного объема (например, гибкий мешок или плавающий барабан) проще, дешевле и энергоэффективнее, чем цилиндры высокого давления, регуляторы или компрессоры.

Когда варочный котел опорожняется, отработанный сток сушится для последующего повторного использования в качестве удобрения.

Типы биогазовых котлов

Двумя основными типами варочных котлов являются варочные котлы непрерывного действия и периодические. Варочные котлы непрерывного действия имеют постоянную пропускную способность материала, а варочные котлы периодического действия извлекают газ из содержащейся партии материала, который затем опорожняется и добавляется новая партия.

Поскольку дров для приготовления пищи стало не хватать, миллионы небольших варочных котлов непрерывного действия используются в развивающихся странах, особенно в Индии и Китае.В развитых странах варочные котлы, как правило, более крупномасштабные, они принимают навозные жижи и бытовые сточные воды.

Конструкция метанового генератора

Индийская цилиндрическая конструкция шахты стала популярной во всем мире благодаря своей надежности и простоте. Он состоит из двух основных частей: резервуара для жидкого навоза и закрытого газовой крышки или барабана для улавливания газа, выделяемого из пульпы.

Биогазовый дигестор периодического действия бытового масштаба

Небольшой экспериментальный биогазовый реактор в Редфилде.Отходы помещаются в масляную бочку, неопреновая крышка поднимается, когда наполняется газом, газ поступает в контейнер (перевернутый пластиковый барабан с гидрозатвором), который поднимается по мере поступления большего количества газа.
Когда газ наполняется, его можно отводить и использовать с маленьким газовым кольцом.

Варочные котлы периодического действия на базе контейнера (см. Фото выше) возможны в бытовых масштабах.

Мини-метаногенератор пр.

Инструкции по изготовлению мини-генератора метана (проект по обучению костюму) находятся в «Руководстве по производству метана-биогаза», которое, наряду с множеством других бесплатных электронных книг по устойчивому образу жизни, можно бесплатно получить здесь.

Безопасность метана

Как и в случае с электричеством и другими энергетическими системами, безопасность обычно обеспечивается до тех пор, пока осознаются риски и соблюдаются разумные меры предосторожности.

Опасность пожара или взрыва

Очевидно, что метан воспламеняется и даже может быть взрывоопасным. Имея это в виду…

Зона варочного котла генератора метана должна хорошо вентилироваться, чтобы предотвратить скопление захваченных газов.

Вблизи варочного котла не допускается использование открытого огня, электрическое оборудование должно быть подходящего качества, обычно «взрывобезопасным», а другие источники искр — любые металлические или стальные инструменты или другие предметы, электроинструменты, обычные электрические выключатели, мобильные устройства. телефоны и статическое электричество держатся на безопасном расстоянии.

Пламегаситель должен быть встроен в линию подачи, длина которой должна быть не менее 20 м. Инструкции по созданию пламегасителя можно найти здесь.

Риск удушья

Биогаз вытесняет воздух, снижая уровень кислорода, поэтому любая зона варочного котла должна хорошо вентилироваться.

Болезнь

Несмотря на то, что отработанный шлам потерял много патогенных микроорганизмов, в производстве энергии биогаза задействовано большое количество микробов!

Поэтому избегайте контакта с содержимым варочного котла и тщательно вымойте после работы с генератором метана (особенно перед едой или питьем).

превращение пищевых отходов в возобновляемые источники энергии

Вчера вечером я приготовил для своей семьи вкусный ужин из макарон, используя энергию биогаза. Этим утром у всех нас были яйца, приготовленные на биогазе. Не знаю, что на ужин сегодня, но знаю, что даст энергию для приготовления пищи: биогаз.

И не просто биогаз — это домашний биогаз, производимый на заднем дворе нашего пригорода в рамках моих текущих «практических исследований» в области устойчивой энергетики.

---

Подробнее: Биогаз: пахнет решением наших проблем с энергией и отходами

---

В эпоху тревожных климатических изменений и надвигающегося сокращения объемов ископаемого топлива преимущества биогаза очевидны.Это возобновляемый источник энергии с нулевыми чистыми выбросами парниковых газов. И все же его потенциал в значительной степени остался неиспользованным, по крайней мере, в развитом мире.

Основываясь на своих исследованиях и опыте, я утверждаю, что биогаз собственного производства — чрезвычайно многообещающая технология, время которой пришло. Фактически, я считаю, что это могло бы спровоцировать внутреннюю революцию в области зеленой энергетики, если бы мы только позволили этому.

Что такое биогаз?

Биогаз образуется, когда органическое вещество разлагается в анаэробных условиях (то есть в отсутствие кислорода).В результате этого процесса образуется смесь газов — в основном метана, немного углекислого газа и крошечных порций других газов, таких как сероводород.

Когда биогаз фильтруют для удаления сероводорода, полученную смесь можно сжигать в качестве источника энергии для приготовления пищи, освещения или нагрева воды или помещений. В сжатом состоянии может использоваться в качестве топлива для транспортных средств. В промышленных масштабах биогаз может использоваться для выработки электроэнергии или даже очищаться и подаваться в газовую сеть.

Типы органических веществ, используемых для производства биогаза, включают пищевые отходы, животный навоз и побочные продукты сельского хозяйства.Некоторые коммерческие системы используют сточные воды для производства и улавливания биогаза.

Преимущества биогаза

Основным преимуществом биогаза является его возобновляемость. В то время как производство нефти и других ископаемых видов топлива в конечном итоге достигнет пика и снизится, мы всегда сможем производить биогаз, пока светит солнце и растения могут расти.

Биогаз имеет нулевые чистые выбросы парниковых газов, потому что CO₂, который выбрасывается в атмосферу при его сгорании, — это не больше, чем то, что было извлечено из атмосферы, когда органическое вещество было впервые выращено.

Как уже отмечалось, когда органическое вещество разлагается в анаэробных условиях, образуется метан. Было подсчитано, что ежегодно в атмосферу выбрасывается от 590 до 800 миллионов тонн метана. Это плохие новости для климата — фунт за фунт, метан — гораздо более мощный парниковый газ, чем CO₂.

Но в биогазовой системе этот метан улавливается и в конечном итоге превращается в CO₂ при сжигании топлива. Поскольку CO₂ в любом случае должен был попасть в атмосферу в результате естественного разложения, чистые выбросы биогаза нулевые.

Есть и другие преимущества. Органические вещества, используемые в варочных котлах биогаза, обычно являются отходами. Используя биогаз, мы можем уменьшить количество пищевых отходов и других органических материалов, отправляемых на свалки.

Кроме того, биогазовые системы производят богатый питательными веществами отстой, который можно разбавить водой и превратить в удобрение для садов или ферм. Все это может помочь повысить энергетическую независимость, повысить устойчивость и сэкономить деньги.

Мой биогазовый эксперимент

В духе научных исследований я установил одну из немногих доступных в настоящее время домашних биогазовых систем, поставленная за чуть более 1000 австралийских долларов, и был впечатлен ее простотой и функциональностью.(Обратите внимание, что у меня нет никаких коммерческих или иных аффилированных отношений с производителем.)

На практике я выбрасываю около 2 кг пищевых отходов каждый день, и до сих пор у меня было достаточно газа, чтобы готовить, иногда два раза в день. Если бы мне когда-нибудь понадобилось больше газа, я мог бы добавить больше органических веществ. Я буду продолжать следить за системой в рамках своего исследования и в свое время опубликую обновления. Если интересно, посмотрите это пространство.

Моя личная мотивация к изучению биогаза (связанная с моими исследованиями) возникает в первую очередь из желания обезуглерожить использование энергии в моем доме.Все идет нормально. Мы отключились от обычной газовой сети, и теперь у нас есть больше денег, чтобы потратить их на такие проекты, как расширение нашей солнечной батареи.

Учитывая вызывающий тревогу уровень пищевых отходов в Австралии, мне также нравится идея превратить эти отходы в экологически чистую энергию. Мои соседи любезно жертвуют свои органические вещества в дополнение к нашему собственному вкладу, повышая вовлеченность сообщества. При необходимости я езжу на свой местный овощной рынок и с энтузиазмом прыгаю в их большую корзину для пищевых отходов, чтобы взять то, что мне нужно, с разрешения.

Они думают, что я сошел с ума. Но я думаю, что использование ископаемого топлива — это безумие.

Препятствия и надежды

Домашний биогаз широко производится в развивающихся регионах мира. Всемирный банк и Организация Объединенных Наций активно поощряют его использование в качестве дешевого экологически чистого источника энергии. В Китае 27 миллионов биогазовых установок.

Но развитые регионы, включая Австралию, не спешат использовать этот огромный потенциал. Учитывая, что Австралия — одна из самых углеродоемких стран на Земле, это прискорбно.

Отказ от использования домашнего биогаза частично объясняется отсутствием четких правил его использования. Где Закон о домашнем биогазе? Практически на каждом заднем дворе Австралии есть отдельный газовый баллон для вездесущего барбекю, поэтому очевидно, что хранить газ на заднем дворе не проблема. Моя биогазовая система поставляется с надежными сертификатами безопасности, гарантиями и страховкой, и в этих системах нет газовых труб высокого давления.

---

Подробнее: Сохранение истинного богатства австралийских отходов

---

Производство домашнего биогаза необычно.Но я считаю, что правительства штатов должны разработать законодательство, учитывающее его, и что местные советы должны предлагать советы и помощь домовладельцам, которые заинтересованы в его принятии. Надеясь на прогресс в этом отношении, я недавно сделал представление правительству Виктории в рамках его консультаций по отходам и энергии.

Мой собственный тщательно управляемый эксперимент демонстрирует, как можно безопасно и успешно использовать домашний биогаз. Тем не менее, биогаз — горючее топливо, и его необходимо фильтровать от ядовитого сероводорода.Как и любое топливо, его следует уважать и использовать ответственно. Но опасаться биогаза не стоит. В любом случае ископаемый газ гораздо опаснее.

Часто задаваемые вопросы о биогазе

Чем вы занимаетесь в BiogasWorld?

BiogasWorld — это группа инженеров, исследователей и бизнесменов, которые понимают потребности биогазовой промышленности. Команда постоянно разрабатывает контент, чтобы упростить и оптимизировать связь между отраслью и рынком. Чтобы упростить и оптимизировать связь между отраслью и рынком, команда BiogasWorld постоянно разрабатывает контент и инструменты, в том числе:

• • Каталог товаров и услуг

Кто может быть на BiogasWorld?

Любая компания на рынках биогаза, возобновляемого природного газа или компоста, заинтересованная в продвижении своих продуктов или услуг, может быть на BiogasWorld.BiogasWorld — это международная платформа, которая объединяет все инновационные решения со всего мира в одном месте!

Что такое биогаз?

Биогаз — это побочный продукт разложения органических веществ анаэробными бактериями. Биогаз обычно состоит из 60% метана и 40% CO ₂ . Он похож на природный газ, который на 99% состоит из метана. Биогаз — это чистая и возобновляемая энергия, которую можно заменить природным газом для приготовления пищи, производства пара, горячей воды или электричества.При комнатной температуре и давлении биогаз находится в газообразном состоянии, а не в жидком виде, как сжиженный нефтяной газ (пропан). Розлив биогаза в бутылки — очень дорогой процесс.

Как это работает?

Органические отходы помещаются в герметичный резервуар, называемый варочным котлом (или биореактором), где они нагреваются и перемешиваются. В отсутствие кислорода анаэробные бактерии потребляют органическое вещество для размножения и производства биогаза.

Из каких отходов образуется биогаз?

Любые органические отходы могут производить биогаз: человеческие экскременты, навоз, жидкий навоз, отходы фруктов и овощей, отходы бойни, отходы упаковки мяса, отходы молочных заводов, отходы пивоваренных и ликероводочных заводов и т. Д.Отходы, богатые клетчаткой, такие как древесина, листья и т. Д., Являются плохим сырьем для варочных котлов, поскольку их трудно переваривать.

Сколько биогаза я могу получить из своих отходов?

Количество биогаза, которое вы можете извлечь из органических отходов, зависит от самих отходов и конструкции системы варочного котла. Некоторые варочные котлы могут производить 20 м3 биогаза на тонну отходов, в то время как другие могут производить до 800 м3 на тонну. Все зависит от качества отходов, конструкции варочного котла и правильной работы системы.

Где производится биогаз?

Биогаз обычно образуется в природе в результате анаэробного разложения органических отходов в почве, болотах, океане и т. Д. Биогаз также производится на свалках, где органические пищевые отходы разлагаются в анаэробных условиях. Биогаз может производиться в анаэробных варочных котлах, оборудовании (резервуарах), обеспечивающем полный контроль над процессом и обеспечивающем полное восстановление биогаза.

Это полезно для окружающей среды?

У метана коэффициент нагрева парниковым газом (ПГ) в 21 раз выше, чем у CO2.Сжигание биогаза превращает метан в CO2 и снижает воздействие парниковых газов более чем в 20 раз. Извлекая метан из отходов и используя его для производства тепла и / или электроэнергии, мы гарантируем, что отходы не разлагаются в открытой среде, поэтому мы сокращаем прямые выбросы метана в атмосферу. Более того, энергия, производимая биогазом, вероятно, вытеснит ископаемое топливо, которое является основным источником выбросов парниковых газов. Энергия биогаза считается углеродно-нейтральной, поскольку углерод, выделяемый при его сгорании, происходит из углерода, фиксированного растениями (естественный углеродный цикл).

Сколько энергии в биогазе?

Каждый кубический метр (м3) биогаза содержит эквивалент 6 кВтч тепловой энергии. Однако, когда мы преобразуем биогаз в электричество, в электрогенераторе, работающем на биогазе, мы получаем около 2 кВт / ч полезной электроэнергии, остальное превращается в тепло, которое также можно использовать для отопления. 2 кВтч энергии достаточно для питания лампочки мощностью 100 Вт в течение 20 часов или фена мощностью 2000 Вт в течение 1 часа.

Воспользуйтесь нашим калькулятором, чтобы узнать больше: Здесь

Что происходит с отходами после переваривания?

Несмотря на распространенное мнение, количество отходов, попадающих в варочный котел, почти равно количеству выходящих отходов, однако качество отходов изменяется в лучшую сторону (меньше запаха, удобрения лучше, органическая нагрузка снижается, меньше загрязняющих веществ).

Отходы, выходящие из варочного котла, можно разделить (твердые / жидкие): твердую часть можно компостировать, а жидкую часть можно использовать в качестве жидкого удобрения или можно дополнительно обработать и утилизировать.

Так зачем делать биогаз?

Избавление от мусора всегда стоит денег. Если это вам ничего не стоит, вы, вероятно, создаете опасность для окружающей среды. Включив варочный котел в свою цепочку обработки отходов, вы создадите потенциальный центр дохода.

Например, навоз считается не отходами, а удобрением на ферме. Установив варочный котел, фермер может получить прибыль от биогаза, уменьшив запахи и повысив удобрительную ценность навоза.

В агропищевой промышленности варочный котел можно использовать в качестве установки для первичной обработки отходов, где биогаз используется для компенсации некоторых затрат на электроэнергию на предприятии и для уменьшения объема вторичной обработки отходов.

Сколько это стоит и сколько я могу заработать?

Биогазовые установки могут принимать различные формы и формы.Простая сельскохозяйственная установка может стоить всего 3500 долларов за установленный кВт электроэнергии. Коммунальный завод по переработке пищевых отходов может стоить до 19 000 долларов за установленный кВт! Каждый проект индивидуален. Типичный срок окупаемости биогазовой установки составляет 7 лет.

Биогазовые системы — это значительные капиталовложения, которые требуют тщательного планирования, чтобы максимизировать шансы на успех. Если вы чувствуете, что подвержены колебаниям цен на энергоносители, и у вас есть экологическая сознательность в отношении своих отходов, то биогазовая установка может стать для вас экологически безопасным решением.

Сколько времени нужно, чтобы построить биогазовую установку?

Для варочного котла средней и большой мощности (300 м3 +) обычно требуется от первого обращения к работающей биогазовой установке от 8 месяцев до 2 лет. Если вы заинтересованы в строительстве небольшого семейного варочного котла (10 м3 или меньше), вы можете рассчитывать примерно на 1-2 месяца, прежде чем у вас будет функционирующая биогазовая установка.

Насколько сложно управлять биогазовой установкой?

Биогазовая установка подобна животному.Вы должны кормить его каждый день и кормить нужным кормом в нужном количестве. Точно так же, как животное, если вы не будете заботиться о нем должным образом, оно заболеет и принесет плохие результаты.

С каких это пор люди используют биогаз?

Образование биогаза — это естественное явление, которое естественным образом происходит в водно-болотных угодьях, навозных стеках, в кишечнике человека и животных. На протяжении веков люди использовали возможности бактериологического пищеварения, извлекая естественный биогаз, чтобы использовать его для освещения, приготовления пищи, отопления или для работы механических двигателей.

В Азии были построены миллионы семейных варочных котлов, чтобы обеспечивать топливо для приготовления пищи и освещение в сельских районах. Во время Второй мировой войны грузовики немецкой армии заправлялись биогазом, собранным из фермерского навоза (газовый двигатель).

За последние 50 лет был достигнут значительный прогресс в разработке анаэробных варочных котлов (биореакторов) для увеличения выхода метана (CH ₄ ) и улучшения технологических потоков.

В настоящее время тысячи проектов по всему миру, от небольших молочных ферм до крупных городских очистных сооружений, демонстрируют, что системы регенерации биогаза являются экологически и экономически безопасными.В Европе деревня полностью снабжается электроэнергией и теплом из своих местных централизованных биогазовых установок.

Биогаз из навоза

Терминология образования биогаза

Анаэробный : жизнедеятельность в безвоздушной среде.

Анаэробные бактерии : микробы, метаболизм которых требует отсутствия свободного кислорода.

Анаэробное расщепление : бактериальное переваривание органического материала в отсутствие свободного озигена.

Биогаз : газообразный продукт анаробного сбраживания, который в основном состоит из метана и диоксида углерода.

Британская тепловая единица (БТЕ) ​​: единица энергии, определяемая как количество тепла, необходимое для повышения температуры 1 фунта воды на 1 ° F.

Отношение углерода к азоту (C / N) : отношение углерода к азоту в органических материалах. Анаэробные бактерии производят больше всего биогаза при скармливании органических материалов с соотношением C / N, совместимым с их метаболическими потребностями.

Варочный котел : герметичный резервуар или контейнер, в котором контролируются биологические требования анаэробного сбраживания для ускорения сбраживания и оптимизации производства биогаза.

Сточные воды : частично сброженный жидкий навоз или навоз, который выходит из метантенка.

Джоуль (Дж) : метрическая единица измерения энергии. Одна британская тепловая единица равна 1055 джоулей. Поскольку джоуль — очень маленькая единица, его также называют килоджоулями (кДж), тысячей джоулей или мегаджоулями (МДж), миллионом джоулей.

Скорость загрузки : количество летучих твердых веществ, подаваемых в варочный котел за сутки.

Навоз : фекалии и моча животных, отходы корма, подстилка и противоскользящие материалы из коровника и двора.

Мезофильные : бактерии, которые размножаются в диапазоне температур около 95 ° F (35 ° C).

Метан : горючий газ, образующийся в результате анаэробного сбраживания, также основной компонент природного газа.

Время удерживания : среднее время, в течение которого пульпа остается в варочном котле.

Шлам : отделенные твердые частицы навоза, оседающие на дно варочного котла.

Суспензия : смесь навоза и воды, обработанная в варочном котле.

Термофильные : бактерии, которые наиболее активны в диапазоне температур от 120 до 140 ° F (от 49 до 60 ° C).

Летучие кислоты : промежуточный материал, производимый в варочном котле кислотообразующими бактериями и используемый метанообразующими бактериями.

Летучие твердые вещества : органические компоненты навоза.

Введение

Навоз может быть альтернативным источником энергии для животноводов. Анаэробный варочный котел частично преобразует навоз в энергию в виде биогаза, который содержит метан.

В 1974 году, в ответ на общественный интерес к производству биогаза в качестве альтернативы энергии, министерство сельского хозяйства Пенсильвании профинансировало проект в штате Пенсильвания по разработке анаэробного варочного котла для использования на фермах. Целью исследования было определение технических требований и экономической целесообразности производства биогаза на ферме. Кафедра сельскохозяйственной инженерии в сотрудничестве с кафедрами молочной науки и сантехники построила и протестировала анаэробный варочный котел объемом 3500 кубических футов (100 м ³ ) в одном из молочных коровников университета.Университет штата Пенсильвания решил изучить производство биогаза на молочных фермах, потому что:

• навоз легко собирается на молочных фермах, где обычно содержатся коровы
• биогаз наиболее эффективен при прямом использовании для отопления, а
• молочных ферм пользуются круглогодичным спросом для горячей воды.

При разложении органических материалов в теплой безвоздушной среде выделяется биогаз. В природе этот процесс происходит спонтанно; болотный газ и биогаз практически одинаковы. Производство биогаза можно ускорить, запечатав органический материал внутри нагретого герметичного резервуара, называемого варочным котлом.

Хамфри Дэви провел первые лабораторные эксперименты по анаэробному сбраживанию навоза с получением метана в 1808 году. С тех пор анаэробное сбраживание использовалось в основном для обработки городских отходов. В 1895 году биогаз с завода по переработке отходов в Эксетере, Англия, был собран и использован для освещения близлежащих улиц. Во время Второй мировой войны немцы, которым не хватало топлива, построили около 30 варочных котлов, которые использовали часть биогаза для заправки сельскохозяйственных тракторов. В последние годы небольшие недорогие варочные котлы в Индии и Китае производят биогаз для приготовления пищи и привода электрогенераторов.Пионеры, такие как Р. Б. Сингх из Индии, популяризировали анаэробное сбраживание и убедили других признать потенциал производства биогаза и его применение в качестве топлива.

При определенных условиях производство биогаза сейчас рентабельно. Он станет еще более привлекательным для животноводов по мере роста цен на обычное топливо и когда массовое производство снижает стоимость компонентов системы варочного котла.

В Пенсильвании дойные коровы дают около 5 голов.5 миллионов тонн вторичного навоза ежегодно. Учитывая производительность метантенка штата Пенсильвания, чистую суточную выработку биогаза в 40 кубических футов (1,2 м ³ ) на корову, молочные фермеры Пенсильвании могут производить 5 миллиардов кубических футов (143 триллиона м ³ ) биогаза на одну корову. год. Этого «количества навоза» достаточно, чтобы обеспечить около 20 процентов всей энергии, используемой на молочных фермах Пенсильвании.

Мы должны больше узнать о биологии анаэробного сбраживания, чтобы понять динамику системы метантенка Пенсильвании.

Процесс анаэробного сбраживания

В варочном котле бактерии разлагают органические материалы в отсутствие воздуха с выделением метана и диоксида углерода. Этот процесс показан на рисунке 1. Кислотообразующие бактерии разрушают или разжижают летучие твердые вещества, превращая их в простые жирные кислоты. Затем метанобразующие бактерии превращают эти летучие кислоты в метан и диоксид углерода. Эти бактерии чувствительны к изменениям в окружающей их среде. Быстрое разложение и эффективное производство биогаза происходит в ограниченном диапазоне температур и зависит от состава сырья.

Рисунок 1. Разложение навоза в анэробном варочном котле.

Температура

Оптимальная добыча газа происходит в двух диапазонах температур. Мезофильные бактерии процветают при температуре около 95 ° F (35 ° C), а термофильные бактерии — в диапазоне от 120 ° F до 140 ° F (49 ° C-60 ° C). На рисунке 2 показано, что производство газа уменьшается, когда бактерии подвергаются воздействию температур за пределами этих диапазонов. Хотя термофильные бактерии производят несколько больше газа, часто газ не стоит энергии, необходимой для повышения температуры варочного котла с 95 ° F (35 ° C) до 120 ° F (49 ° C).

Сырье

Состав навоза варьируется в зависимости от кормового рациона и различных методов хозяйствования. Количество навоза, которое можно собрать, также будет различным. Это зависит от типа, веса и количества животных, рациона питания и степени содержания. Например, если бы весь навоз можно было собрать с молочной коровы весом 1500 фунтов (680 кг), фермер мог бы собирать около 125 фунтов (57 кг) в день.

Варочный котел может перерабатывать другие сельскохозяйственные отходы, такие как сточные воды молочных цехов, солому, кукурузную шелуху, траву и листья, с навозом молочных коров или вместо него.В варочных котлах используются говяжий, свиной и птичий навоз, хотя варочные котлы для птичьего помета требуют дальнейших исследований. Независимо от используемого материала, производство газа протекает наиболее эффективно, когда сырье, подаваемое в варочный котел, имеет определенный pH и отношение углерода к азоту (C / N).

Бактерии размножаются в суспензии с pH около 7,0. Следовательно, если входящая суспензия имеет pH в этом диапазоне, сбраживание должно проходить гладко. В нормальных условиях процесс пищеварения самостоятельно уравновешивает избыточную кислотность или щелочность.

Углерод является основным химическим элементом навоза, и бактерии переваривают углерод с выделением биогаза. Однако для того, чтобы получать энергию из углерода, бактериям необходимо, чтобы в сырье присутствовал азот. Отношение углерода к азоту в сырье имеет решающее значение для эффективного пищеварения. Высокое отношение C / N означает, что азот будет исчерпан до того, как уголь переваривается. И наоборот, низкое соотношение C / N или слишком большое количество азота по отношению к углероду приводит к высоким концентрациям аммония, которые могут стать токсичными для анаэробных бактерий.

Можно регулировать соотношение C / N в варочном котле, добавляя материал, чтобы дополнить материал, уже находящийся в варочном котле. Например, опилки с высоким соотношением C / N могут быть добавлены в птичий помет с низким соотношением C / N. Соотношение C / N в навозе молочных коров немного ниже, чем требуется для бактерий.

Система анаэробного варочного котла

Конструкция системы варочного котла будет варьироваться в зависимости от потребностей отдельной фермы; он должен быть адаптирован к топографии фермы, существующему сельскохозяйственному оборудованию, жилью и системам управления.Однако в каждом случае следует учитывать некоторые аспекты конструкции системы варочного котла.

Рисунок 2. Влияние температуры на дебит газа. (Roediger,
H. Die anaerobe alkalische Schlammfaulung. Wasser-Abwasser , H.1, Verlag R. Oldenbourg, Muchen u. Wien. 1967.)

Конструкция системы варочного котла

Основные компоненты варочного котла размером с ферму система представляет собой систему обработки навозной жижи, включая зону приготовления навозной жижи, насос для навоза или другой метод загрузки и резервуар для сточных вод; одну или несколько камер варочного котла; и корпус для нагревательного, агитационного и гидравлического оборудования.Для наилучшей производительности эти компоненты должны:

• быть расположены так, чтобы минимизировать тепловые потери,
• обеспечивать простой путь потока материала через систему,
• быть максимально автоматизированным, а
• быть доступным для обслуживания и ремонта.

При проектировании системы варочного котла очень важно соблюдать государственные и местные постановления по безопасности. Биогаз горючий и поэтому опасен. Он может задохнуться, а при смешивании с воздухом в концентрации от 6 до 15 процентов газ становится взрывоопасным.

Все материалы, контактирующие с навозом или биогазом, должны быть устойчивыми к коррозии. Например, ПВХ-пластик использовался для труб для перекачки жидкого навоза в варочном котле Пенсильванского университета. В проекте должны быть предусмотрены альтернативные методы перемещения жидкого навоза или биогаза через систему. Забитая труба может привести к утечке жидкого навоза из варочного котла. Все трубы и газопроводы должны быть достаточно большими, чтобы обеспечить доступ для чистящих устройств.

Стоимость системы варочного котла

В таблице 1 перечислены основные компоненты и оценочная стоимость системы варочного котла Пенсильвании.Эти затраты отражают уровень цен 1975 года и использование методов сельскохозяйственного строительства.

907 21 907 Исходные итого стоимость

Таблица 1. Смета затрат на основные компоненты 100-кубового анаэробного варочного котла Penn State.

Фундамент (включая корпус шнека для ила)	2500 долл. США
Метантенк (включая изоляцию)	4600
Накопитель сточных вод	1,900
Газовый насос	700
Котел	600
Гидравлический насос для навоза (включая гидроагрегат)	4,900
Расходные материалы и рабочая сила (оценка)	3,326	$ 20,000

Система варочного котла Penn State — это прототип, который был построен с испытательным оборудованием, которое не понадобится фермерам.Фермер, рассматривающий возможность строительства варочного котла такого размера, может рассчитывать на инвестиции от 18 000 до 30 000 долларов, в зависимости от местных цен, рабочей силы, которую фермер вносит, и выбора компонентов, включенных в систему.

Варочный котел

Типы варочного котла

Варочный котел можно загружать жидким навозом непрерывно или порциями. Варочный котел периодической загрузки заполняют до отказа, герметизируют до тех пор, пока он не произведет весь биогаз, который он может, опорожняют и снова заполняют. Производство газа неравномерно, поскольку бактериальное расщепление начинается медленно, достигает пика, а затем уменьшается по мере потребления летучих твердых веществ.Эту проблему можно решить, подключив серию варочных котлов с периодической загрузкой, которые загружались в разное время, так что надежное количество биогаза доступно ежедневно. Этот метод эффективно использует навоз, но менее эффективен с точки зрения площади варочного котла.

Варочный котел Penn State загружается непрерывно; то есть свежая суспензия добавляется в варочный котел ежедневно. Производство газа стабильно, потому что у бактерий всегда есть свежий запас летучих твердых веществ для переваривания. Варочный котел с непрерывной загрузкой эффективно использует дорогостоящее пространство варочного котла, хотя он может не производить столько газа на фунт (килограмм) навоза.

Конструкция варочного котла

Две основные конструкции варочного котла непрерывной загрузки показаны на рисунке 3. Варочный котел поршневого типа представляет собой горизонтальный цилиндр, установленный в траншее. Жидкий раствор проходит через систему по прямому пути; поступающая суспензия проталкивает материал через варочный котел. Эта конструкция обычно изготавливается из гибких материалов, которые недороги, но не долговечны, если не защищены от непогоды.

Рисунок 3. Конструкции варочных котлов непрерывного действия.(Stoner, Производство вашей собственной энергии, , стр. 163.)

Варочный котел Penn State представляет собой вертикальный двухкамерный реактор, показанный на рисунке 4. Варочный котел имеет жесткие стенки, оборудование для перемешивания и минимальную площадь потери тепла.

Рис. 4. Поперечное сечение варочного котла Penn State.

Строительство варочного котла

Варочный котел Пенсильванского университета был построен из бетонных силосных панелей для образования резервуара высотой 16 футов (4,8 м) и диаметром 20 футов (6 м). Стальные арматурные обручи были закреплены с внешней стороны варочного котла.В железобетонный фундамент и пол встроен шнек для удаления шлама. Для системы отопления 188 футов (57 м) стальной трубы ¾ дюйма (2 см) были залиты в панели, составляющие среднюю стену, чтобы обеспечить поверхность теплообмена 72 квадратных фута (6,5 м ³ ).

Крыша варочного котла служит местом сбора и хранения газа и может хранить биогаз, произведенный за 6 часов. Плавающая крыша не зависит от резервуара; его нижний край погружен в суспензию, а его вес поддерживается давлением газа внутри.Это сохраняет анаэробные условия в варочном котле, позволяя крыше подниматься и опускаться в зависимости от добычи и использования газа. Плавающая крыша была построена из конструкции крыши бункера из оцинкованной стали диаметром 18 футов (5,4 м) и секции стены высотой 40 дюймов (1 м).

Чтобы уменьшить потери тепла, две трети варочного котла построено под землей. Варочный котел изолировали изнутри с помощью 4 дюймов (10 см) пенополистирола, оштукатуренного примерно 1 дюймом (2,5 см) гунита. Крыша была утеплена 3 дюймами (7,5 см).5 см) пенополиуретана, а армированный нейлоном лист Hypalon обеспечивает газовое уплотнение.

Размер варочного котла

Фермер, планирующий построить систему варочного котла, аналогичную системе штата Пенсильвания, с 14-дневным сроком хранения, должен обеспечить 30 кубических футов (0,9 м) ³ объема варочного котла на каждые 1500 фунтов (680 кг) лактирующая дойная корова. Если фермер собирает навоз от сухостойных коров и ремонтного поголовья, необходимо добавить 15 кубических футов (0,45 м ³ ) на каждые 1000 фунтов (455 кг) веса животного.

Система подачи жидкого навоза

Эффективная система подачи жидкого навоза имеет решающее значение для бесперебойной работы системы варочного котла. С навозом трудно обращаться, и варочный котел на 100 коров перерабатывает 6,25 тонны (5,6 мг) навоза каждый день. Путь потока пульпы через варочный котел Пенсильванского университета показан на рисунке 5.

Рис. 5. Путь пульпы через варочный котел Пенсильванского университета.

Система загрузки навозной жижи

Очистители желобов доставляют навоз из коровника в зону приготовления навозной жижи.Навоз попадает в бункер насоса с достаточным количеством воды, чтобы снизить содержание твердых частиц примерно с 15 до 13 процентов. Навоз необходимо разбавлять, чтобы предотвратить засорение труб и насосов, а также облегчить перемешивание в варочном котле. Однако лучшая система — это та, которая требует наименьшего разбавления; добавленная вода тратит впустую пространство варочного котла и тепло.

В 1975 году система загрузки жидкого навоза состояла из центробежного насоса для навоза с электрическим приводом, который перекачивал жидкий навоз в приподнятый резервуар, откуда он самотеком выгружался в варочный котел.Эта система была заменена гидроцилиндром, который нагнетает навоз прямо в варочный котел. Он был способен обрабатывать более 13 процентов твердых частиц, крупных частиц и длинных волокон без засорения. Испытания будут проводиться с использованием метода прямой гравитационной подачи, для которого не потребуется насос.

Скорость загрузки

Скорость загрузки — это вес летучих твердых веществ, ежедневно подаваемых в варочный котел. Концентрация летучих твердых частиц в варочном котле определяет скорость производства газа.Например, варочный котел, загруженный 4 весовыми единицами летучих твердых веществ, будет производить вдвое больше газа, чем тот же варочный котел, загруженный только 2 единицами.

Результаты испытаний с тремя различными скоростями загрузки показаны в таблице 2. Эти результаты показывают, что высокие скорости загрузки сопровождаются высоким суточным выходом газа на единицу объема варочного котла. Это приводит к большей рентабельности капитальных затрат на строительство. С учетом капитальных затрат, связанных с размером, высокая скорость загрузки позволит использовать реактор меньшего размера и снизить эксплуатационные расходы для стада данного размера.Высокая скорость загрузки означает снижение содержания летучих твердых веществ, что приводит к низкому производству газа на единицу летучих твердых веществ. Показанные скорости загрузки и соответствующее время удерживания обеспечивают достаточное время разложения для стабилизации сточных вод.

Таблица 2. Сводные данные по испытаниям производительности варочного котла Penn State емкостью 100 кубических метров.

Летучие твердые частицы, подаваемые в варочный котел		Время удерживания —	Эквив. коров	Общее производство газа
фунтов.в сутки	кг в сутки	суток	число	футов 3 газ / корова- сутки	м 3 газ / корова- сутки	футов 3 газ / фут 3 метантенк / сутки	м 3 газ / м 3 метантенк / сутки	футов 3 / сутки	м 3 / сутки	футов 3 газ / фунт. VS / сутки	м 3 газа / кг VS / сутки
763	346	35	50	47.3	1,34	0,7	0,67	2,365	67	3,1	,19
1,221	554	21	5761	1,307 1,937	4560	129	3,7	,23
2,270	1030	11	150	47,5	1,35	2,0	2,02 907.130	202	3,1	.20

Время удерживания

Объем пульпы в варочном котле остается постоянным; входящий шлам вытесняет равное количество обработанного шлама из варочного котла каждый раз, когда варочный котел загружается. Поскольку объем постоянный, то время удерживания определяется долей объема жидкости варочного котла, заменяемой каждый день. Например, если суспензия, составляющая одну десятую объема жидкости варочного котла, добавляется ежедневно, среднее время удерживания суспензии варочного котла составляет 10 дней.

Короткое время удерживания не дает бактериям достаточно времени для переваривания навоза, а длительное время удерживания не дает достаточно свежей суспензии, чтобы способствовать росту бактерий и высокой скорости газообразования.

Сточные воды

Сточные воды через переливную трубу попадают в крытую навозную яму. Содержание органических веществ в переработанном навозе снижается и стабилизируется, так что сточные воды представляют собой гомогенизированную жидкость почти без воды, которая не привлекает грызунов или мух.

Лишь небольшой процент навоза фактически превращается в биогаз. Навоз молочных коров состоит примерно на 85 процентов из воды и на 15 процентов из твердых веществ. Из этих твердых веществ около 91 процента являются летучими, а варочный котел Пенсильванского университета преобразует от 20 до 30 процентов летучих твердых веществ в биогаз. Молочная корова производит около 7,7 кг летучих твердых веществ в день, четверть которых превращается в биогаз. Следовательно, анаэробный варочный котел — это система для обработки навоза, а не для удаления навоза.

Стоки из метантенка — это ресурс; он содержит почти весь азот, который был в неочищенном навозе.Стоки — отличное удобрение, потому что азот в сточных водах легче усваивается растениями, чем азот сырого навоза. Ежедневный сток из варочного котла на 100 коров содержит около 55 фунтов (24 кг) азота.

Стоки наиболее совместимы с системой обработки жидкого навоза. Однако воду можно удалить из сточных вод и повторно использовать в варочном котле в качестве разбавляющей воды. Осадок можно использовать для подстилки или мульчи; он проходит испытания на кормление поголовьем.

Удаление осадка

Отстой, который собирается на дне резервуара варочного котла, необходимо регулярно удалять, поскольку накопление осадка уменьшает активное пространство варочного котла. Шлам удаляется из варочного котла Пенсильванского университета через заслонки для ила, встроенные в дно варочного котла. Эти заслонки, расположенные на обеих ступенях варочного котла, управляются гидравлическими клапанами. Когда заслонки открываются, ил перетекает в канал шнека, и шнек транспортирует ил в яму для хранения.

Система обогрева жидкого навоза

Система обогрева должна быть спроектирована так, чтобы выдерживать самые холодные погодные условия, ожидаемые в данной местности. Стандартный газовый котел, работающий на биогазе, поддерживал температуру в варочном котле Penn State на уровне 95 ° F (35 ° C) в течение всего года. Электрический насос циркулировал горячую воду по трубам, расположенным чуть ниже поверхности средней стенки первой ступени варочного котла. Этот способ нагрева оказался удовлетворительным. Если температура поверхности нагрева слишком высока, более 150 ° F (77 ° C), суспензия прикипит к поверхности нагрева.Это не было доказательством этого в варочном котле штата Пенсильвания. За исключением запуска, варочный котел использует производимый биогаз в качестве топлива для своей отопительной системы, которая потребляет примерно 30 процентов биогаза, производимого ежегодно.

Система перемешивания суспензии

Перемешивание суспензии в варочном котле способствует процессу сбраживания за счет поддержания однородной температуры и распределения бактерий и летучих твердых веществ в суспензии. Это также сводит к минимуму образование осадка и предотвращает образование корки на поверхности навозной жижи, которая препятствует выбросу биогаза.Вакуумный насос с электрическим приводом, который используется в доильных установках, забирает биогаз из хранилища под крышей и нагнетает его в нижнюю часть обеих ступеней варочного котла. Таким образом, рециркуляция биогаза обеспечивает перемешивание.

Другие методы перемешивания включают насосы для рециркуляции суспензии и механические лопасти. Однако механические компоненты, подверженные воздействию суспензии, могут подвергаться коррозии, и их трудно обслуживать или ремонтировать без нарушения пищеварения путем открытия варочного котла.

Биогаз

Биогаз, производимый варочным котлом штата Пенсильвания, состоит примерно на 60 процентов из метана и на 40 процентов из двуокиси углерода.Это означает, что газ содержит 60 процентов энергии природного газа или около 600 британских тепловых единиц на кубический фут (22 МДж / м ³ ). Содержание метана в биогазе будет колебаться в зависимости от условий варочного котла. Биогаз содержит следы сероводорода, который является очень коррозионным, но его можно удалить, фильтруя газ через стальную вату или железную опилку. Поскольку биогаз на выходе из метантенка является теплым, он содержит водяной пар, который конденсируется при более низких температурах снаружи.Ловушки конденсата в газопроводах необходимы, чтобы вода не забивала нижние точки трубопроводов. После конденсации водяного пара в биогазе газ можно использовать в качестве топлива в печах, водонагревателях и котлах. Однако сопло газовой горелки должно быть увеличено, чтобы компенсировать газ с низким Btu.

Испытания с использованием биогаза в качестве единственного топлива в бензиновом двигателе показали, что энергия в 200 кубических футах (5,7 м ³ ) биогаза равна энергии в 1 галлоне бензина. Варочный котел Пенсильванского университета производил 20 галлонов (76 л) бензина в день.В дизельных двигателях биогаз заменяет большую часть жидкого топлива; для зажигания требовалось немного дизельного топлива. Потребовались регулировки двигателя и комплект для переоборудования биогаза.

Биогаз трудно хранить, сжимать или сжижать. Для сжижения метану требуется температура -117 ° F (-83 ° C) при давлении 5000 фунтов на квадратный дюйм (35 МПа). Температура -260 ° F (-162 ° C) необходима для сжижения метана при атмосферном давлении. Если биогаз используется в качестве топлива для двигателя, двигатель должен быть стационарным, рядом с варочным котлом и часто работать.Таким образом, охлаждающую воду двигателя можно использовать для нагрева варочного котла и тем самым повысить эффективность системы.

Биогаз был предложен в качестве топлива для приготовления пищи, обогрева помещений и воды, сушки сельскохозяйственных культур, охлаждения, орошения и выработки электроэнергии.

Ценность биогаза

Помимо преимуществ, недостатков и применяемых технологий, необходимо оценить возможность производства биогаза на ферме с чисто экономической точки зрения. Расчетная годовая стоимость производства биогаза в Пенсильвании показана в таблице 3.

Таблица 3. Общая годовая стоимость системы варочного котла штата Пенсильвания.

Капитальные затраты	20 000 долл. США
Фиксированная стоимость
Проценты	1200 долл. США
Амортизация
Структура оборудования (12 000 долл. США		за 20 лет) 8 часов)	1,000
Ремонт и техническое обслуживание	600
	3 400 долл. США
Эксплуатационные расходы
Электроэнергия (при 4 ¢ / кВтч, 25 кВтч / день)
Принадлежности (масло и L.P. gas)	150
	515 долл. США
Общая стоимость (без учета рабочей силы)	долл. США стоимость	$ 5,557

С учетом капитальных и эксплуатационных затрат на варочный котел в Пенсильвании, стоимость энергии в биогазе эквивалентна обычным видам топлива по ценам, указанным в таблице 4.

Сравнения в таблице 4 дают некоторые представление об относительной стоимости энергии различных видов топлива по сравнению со стоимостью биогаза.Они указывают, что биогаз может быть осуществим, когда:

• он может фактически заменить обычное топливо,
• цена обычного топлива выше, чем биогаз, и
• весь биогаз используется.

BTU кВт-ч

Таблица 4. Эквивалентная стоимость энергии биогаза по сравнению с обычным топливом

Пример: Предполагая, что биогазовый водонагреватель работает с 70-процентной эффективностью, будет дешевле нагревать воду биогазом, а не электричеством всякий раз, когда затраты на электричество больше 3.2 ¢ за кВтч. Это предполагает, что водяной нагрев потребляет весь биогаз.
Годовая стоимость варочного котла Пенсильванского университета в размере 5,557 долларов США составляет: 1,460,000 кубических футов (42,000 м3) 3 биогаза из навоза 100 коров. Энергетическая ценность этого биогаза составляет 876,000,000 британских тепловых единиц (924,000 МДж). Если мы знаем энергетическую ценность традиционных видов топлива, мы можем рассчитать цену, эквивалентную стоимости обычного топлива биогазу, разделив годовые затраты на количество топливного эквивалента энергии, полученной при производстве биогаза:
Топливо	Энергия на единицу	Эквивалент топлива от до 876000000 БТЕ (924000 МДж)	Эквивалентная цена
Биогаз	600000 БТЕ / 1000 фут 3	1,460 / 100022 906 футов80/1000 футов 3
	22,2 МДж / м 3	42000 м 3	$ 0,13 / м 3
Природный газ	1,000,000	1000 000	1000 000	876/1000 футов 3	$ 6,34 / 1000 футов 3
	37 МДж / м 3	25000 м 3	0,22 доллара США / м 3
140 000 британских тепловых единиц / галлон	6 257 галлонов	$.89 / галлон
39 МДж / л	23,700 л	0,23 долл. США / л
Бензин	124 000 британских тепловых единиц / галлон	7,065 галлонов	долл. США
	34,5 МДж / л	26,700 л	0,21 долл. США / л
Дизельное топливо	135 000 британских тепловых единиц / галлон	6 489 галлонов	долл. США
	37.6 МДж / л	24600 л	0,23 долл. США / л
Сжиженный газ	92000 БТЕ / галлон	9,522 галлона	0,58 долл. США / галлон
		25,5 мДж	36000 л	0,15 долл. США / л
Электроэнергия	3413 БТЕ / кВтч	257000 кВтч	0,022 долл. США / кВтч
	3,6 МДж / кВтч	,0 25722	кВтч
Уголь	25 000 000 БТЕ / тонна	35 тонн	$ 158.00 / тонна
	29 MJ / Mg	32 Mg	$ 173.00 / Mg

Избранная библиография

• Джуэлл, Уильям Дж., Изд. Энергетика, сельское хозяйство и управление отходами . Труды Корнельской конференции по управлению отходами сельского хозяйства 1975 года. Ann Arbor: Ann Arbor Science Publishers, Inc., 1975.
• Справочник новостей Матери-Земли по самодельной энергии . Нью-Йорк: Bantam Books, Inc., 1974, стр. 278-355.
• Перссон, С.P.E. и H.D. Бартлетт. Сельскохозяйственные анаэробные варочные котлы: конструкция и работа . Юниверсити Парк, Пенсильвания: Государственный университет Пенсильвании, Сельскохозяйственный колледж, Экспериментальная сельскохозяйственная станция, Бюллетень 827, 1979.
• Стоунер, Кэрол Х., изд. Производство собственной энергии . Эммаус, Пенсильвания: Rodale Press, Inc., 1974, стр. 137-190.

Подготовлено Ив Хоман при консультации с Марком Д. Шоу, сельскохозяйственная инженерия, Говардом Бартлеттом, сельскохозяйственная инженерия, и Сверкером Перссоном, сельскохозяйственная инженерия.

Эта публикация частично поддерживается контрактом с Министерством сельского хозяйства Пенсильвании, Энергетическим советом губернатора и Министерством энергетики.

Биоэнергетика — проблемный столп Energiewende

Для того, чтобы кормить и управлять заводом, нужны три человека. Они работают посменно, чтобы гарантировать, что семь дней в неделю, 365 дней в году, ровно достаточное количество утиного навоза и кукурузного силоса подается в два больших ферментера, где различные бактерии превращают субстрат в биогаз.Бактерии выполняют свою работу автоматически, как и система перемешивания, которая поддерживает движение непривлекательной коричневой слякоти, выделяя ценный биогаз, который затем превращается в еще более ценный биометан. Но вычислить, сколько субстрата нужно добавить, и получить правильную «биологию», то есть бактерии, которые производят максимальное количество газа, — это работа человека.

«Биогазовая установка — это не просто машина, может пройти до полутора лет, прежде чем оператор получит правильный штамм бактерий и сможет добиться максимально возможного производства газа из того количества субстрата, которое он использует», — пояснил д-р.Матиас Керн из компании PlanET Biogas Group, поставщика установок по производству биомассы, которая построила завод по производству биометана для компании Odega, занимающейся разведением уток в Нойхарденберге. Установка такого размера стоит от 8 до 10 миллионов евро и может производить 700 м3 биогаза в час.

Установки возобновляемой энергии и, в частности, биоэнергетика, получили высокую оценку за то, что они очень много возвращают сообществам, в которых они установлены. Помимо рабочих мест — в секторе биоэнергетики в Германии работает 119 900 человек — они увеличивают доходы округа от коммерческих налогов, часто получают доход от аренды земли, приносят бизнес местным компаниям и экономят на расходах на импорт ископаемого топлива.Керн говорит, что Нойхарденберг, деревня недалеко от границы с Польшей, с населением 2700 человек и песчаными малопродуктивными почвами, видит именно такие выгоды от нового завода Odega.

Проект Германии по декарбонизации экономики (Energiewende или энергетический переход) с одновременным отказом от ядерной энергетики до сих пор был сосредоточен в основном на секторе электроэнергетики. Возобновляемые источники энергии покрывали примерно треть потребляемой в стране электроэнергии в 2015 году. Но хотя ветровые и солнечные фотоэлектрические элементы меняются в зависимости от погоды, создавая логистические проблемы для энергосистемы, биомассу можно контролировать почти так же, как и обычные источники энергии.Как правило, биомасса используется в качестве топлива для небольших ТЭЦ, а это означает, что она также вносит значительный вклад в переход к возобновляемым источникам энергии в секторе отопления, который до сих пор отставал от энергетики в гонке за отказ от ископаемого топлива. . В целом в 2015 году биоэнергетикой было покрыто 7,8% производства электроэнергии в Германии и 11,7% потребления тепла.

Несмотря на эти преимущества, сдвиги в государственной политике и проблемы, стоящие перед общественным признанием, за последнее десятилетие заставили немецкую промышленность по производству биомассы пережить нечто вроде американских горок.После беспрецедентного бума в начале тысячелетия, когда новые установки взлетали, как ромашки, по всей стране — особенно в сельской Баварии и Нижней Саксонии — сектор пережил много взлетов и падений.

Закон о возобновляемых источниках энергии (EEG) вступил в силу в 2000 году и ввел зеленые тарифы, которые гарантировали поставщикам возобновляемой энергии фиксированную цену на электроэнергию, которую они производят в течение 20 лет. Но в 2014 году он был реформирован, что привело к снижению зеленых тарифов на новые установки и, как следствие, резкому сокращению строительства новых биогазовых установок — наиболее распространенного типа биоэнергетических установок.

В Германии около 9000 биогазовых или анаэробных установок. Как правило, они эксплуатируются фермерами и превращают возобновляемые источники энергии, такие как кукуруза или репа, а также навоз, в газ, содержащий примерно 50 процентов метана и 50 процентов CO2. Затем этот газ сжигается на ТЭЦ для выработки электроэнергии и тепла. Возобновляемая энергия подается в сеть, а оператор станции получает взамен зеленые тарифы. Помимо биогазовых установок, в Германии также меньше установок, сжигающих древесину или вырабатывающих электроэнергию и тепло из биогенных отходов.(Информационный бюллетень CLEW о различных типах использования биомассы в Германии).

«После изменений в политике 2014 года мы в основном видим строительство заводов, которые питаются биогенными отходами, а не энергетическими культурами, и множество небольших установок на основе навоза с очень низкой производительностью», — сказал Маттиас Хелд, консультант по энергетической политике. в Немецкой биоэнергетической ассоциации (BBE).

Заводы по производству биометана, подобные той, что находится в Нойхарденберге, представляют собой еще одну нишу, которая по-прежнему имеет экономический смысл для сельскохозяйственных предприятий.Вместо того, чтобы сразу сжигать биогаз для выработки электроэнергии (и тепла), установка PlanET отделяет производимый метан от CO2. Очищенный 98-процентный метан затем подается в обычную сеть газоснабжения, где он смешивается с (ископаемым) природным газом. Оператор Odega имеет контракт на поставку газа оператору ТЭЦ на юге Германии. Такие заводы получают субсидии, которые позволяют им платить за биометан примерно вдвое больше, чем за импортированный природный газ, объясняет Керн из PlanET.«Оператор в Нойхарденберге собирается заработать в первый год работы», — уверенно сказал он.

Гвидо Эрхардт из Немецкой ассоциации биогаза в Берлине (Fachverband Biogas) говорит, что трудно судить, сколько операторов биогазовых установок получают прибыль. Как всегда в деловом мире, треть зарабатывает деньги, треть обменивает деньги, а треть работает в убыток, считает Керн из PlanET.