Альтернативное отопление — биогаз
Santeh-nik.ru

Инженерные системы

Альтернативное отопление — биогаз

Биогаз своими руками: технология получения альтернативного топлива из биологических отходов

Обеспокоенное надвигающимся энергетическим кризисом человечество активно пытается осваивать возобновляемые источники энергии.

Наряду с солнечными и ветровыми электростанциями появились установки для получения из органических отходов газообразного топлива, именуемого биогазом.

Замечательная особенность этой технологии заключается в ее простоте: реализовать ее в небольших масштабах может любой желающий. Итак, биогаз своими руками – вот о чем пойдет разговор.

Биология процесса

Если появлением солнечных батарей и ветрогенераторов мы обязаны открытиям ученых, то в случае с биогазом изобретать им ничего не пришлось – природа все сделала сама. Данный вид топлива представляет собой продукт жизнедеятельности особых бактерий, которые обобщенно называют гидролизными, кислотообразующими и метанообразующими.

По названию нетрудно догадаться об основной составляющей биогаза – это метан, который также содержится в природном газе. В биогазе на его долю приходится 60% всего объема. Около трети (35%) составляет углекислота, оставшиеся 5% – прочие газы, к примеру, сероводород.

Принципиальная схема биогазовой установки

Откуда берутся эти замечательные микроорганизмы? Они представляют собой естественную микрофлору, обитающую в кишечнике крупного рогатого скота и разлагающую его содержимое. Эти бактерии выводятся наружу вместе с навозом, который используется для заправки новой газогенераторной установки.

Когда микробы будут заселены на новое место жительства, их «меню» можно разнообразить другими отходами. Сгодится любая органика: экскременты других животных и птиц, растения и опилки, отходы пищевой промышленности. Все это подвергается сбраживанию с образованием биогаза. При этом сырье превращается в ценнейшее удобрение.

Обязательным условием жизнедеятельности метаногенов и других бактерий является отсутствие доступа воздуха (такие микроорганизмы называются анаэробными).

Факторы, влияющие на производство биогаза

Объем продуцируемого дружной командой микробов биогаза при различных условиях может меняться и зависит от ряда факторов.

Вид сырья

Больше всего биогаза можно получить из отходов пищевой промышленности, содержащих сахарный жом и большое количество жиров. Наименее выгодным видом сырья является навоз крупного рогатого скота.

Навоз – сырье для биогаза

Температура

С ростом температуры производительность бактерий увеличивается. По температурному режиму газогенераторы делятся на три типа.

Психрофильные

Это установки без подогрева, в которых температура поддерживается в пределах от 18 до 25 градусов. В настоящий момент почти не применяются.

Мезофильные

Благодаря подогреву температурный режим выдерживается в пределах от 25 до 40 градусов.

  • низкие энергозатраты;
  • аминокислотный состав удобрений является максимально полезным.
  • относительно низкая производительность по биогазу;
  • отсутствие обеззараживающего эффекта (в сырье содержатся болезнетворные бактерии, от которых следовало бы избавиться).

Газогенераторы, применяемые раньше для автомобилей, вполне подходят и для домашнего использования. Как сделать газовый генератор своими руками по шагам, читайте в статье.

О плюсах использования электрогенератора на дровах читайте тут.

Если вы живете в частном доме, то у вас есть уникальный шанс испробовать различные варианты альтернативных источников энергии. Здесь https://microklimat.pro/sistemy-otopleniya/alternativnoe-otoplenie/alternativnye-istochniki-energii-dlya-chastnogo-doma.html вы найдете обзор вариантов установок для получения бесплатной энергии.

Термофильный

Применяется интенсивный подогрев, температура превышает 40 градусов.

  • высокая производительность;
  • гибнут болезнетворные бактерии.
  • высокие энергозатраты;
  • низкое качество удобрений.

Термофильный биореактор на навозе

Для каждого вида сырья существует оптимальный температурный режим. Почему нельзя просто разогреть реактор до максимально возможной температуры? По двум причинам:

  • из-за роста энергозатрат понизится рентабельность установки;
  • с ростом температуры увеличивается и количество свободного аммиака.

Последняя зависимость приводит к торможению газогенерации (этот газ является токсичным для бактерий).

Обмен веществ и свобода перемещения

Сырье должно быть достаточно разжиженным, чтобы микробы и пузырьки газа могли в нем двигаться. Для этого в установку доливают горячую воду, доводя влажность загрузки до 85% зимой и до 92% летом.

Чтобы в реакторе лучше происходили обменные процессы, его содержимое нужно время от времени (примерно каждые 4 – 6 часов) перемешивать.

Время брожения

Если сырье выгружать раньше положенного срока, бактерии не будут успевать компенсировать потери в численности и производительность их колоний упадет.

При чрезмерно длительной выдержке производительность также снижается из-за недостатка питательных веществ.

В среднем оптимальное время брожения составляет:

  • для психрофильного режима: 30 – 40 суток или более;
  • для мезофильного: 10 – 20 суток;
  • для термофильного: 5 – 10 суток.

Кислотно-щелочной баланс

Наибольшая производительность наблюдается при значениях рН от 6,5 до 8,5 (зависит от сырья).

Соотношение углерода и азота

Оптимальное значение опять же зависит от сырья. Углерода должно быть раз в 10 – 20 больше, чем азота.

Сравнение биогаза с более традиционными видами топлива

К сильным сторонам данной технологии относят следующее:

  1. Сырье, используемое для получения биогаза, является неисчерпаемым ресурсом и обходится бесплатно.
  2. Биогазовая энергетика не привязана к определенному месту – сырье для установки найдется в любом регионе.
  3. Широкая сфера применения: биогаз может выступать в роли источника тепла, электроэнергии и моторного топлива.

По стоимости строительства (3 – 4 тыс. евро на каждый кВт мощности) биогазовые установки находятся между атомными (5 тыс. евро на 1 кВт) и угольными (2 тыс. евро на 1 кВт) станциями.

Установка для получения биогаза

На практике доказано: чем больше мощность установки, тем дешевле обходится вырабатываемая с ее помощью энергия. Также рентабельность зависит от вида используемого сырья.

Схема организации производства биогаза в домашних условиях

При сооружении газогенератора мощностью свыше 10 МВт, работающего на пищевых отходах, придется потратить около 2 тыс. евро на каждый кВт мощности; в то же время установка с мощностью до 1 МВт, использующая в качестве сырья коровий навоз, обойдется в 7 тыс. евро на 1 кВт.

Конструкция типичной биогазовой установки

Агрегат состоит из нескольких технологических узлов.

Реактор

Представляет собой обитую теплоизоляцией цельную железобетонную емкость с несколькими технологическими отверстиями. Реактор должен герметично закрываться, чтобы воздух не попадал в его внутреннее пространство.

Система подачи биомассы

Для загрузки сырья установка оснащается бункером. Отходы подаются сюда вручную или с помощью транспортера.

Также к реактору подводится труба с горячей водой.

Мешалки

Лопатки для перемешивания закреплены на вертикальном валу, хвостовик которого выходит наружу через уплотненное отверстие в крышке реактора.

Устройство приводится в движение электродвигателем посредством зубчатого редуктора.

Включение электродвигателя может производиться вручную или автоматически.

Автоматизированная система подогрева

Обогрев устанавливается в нижней части реактора. Теплоносителем могут служить вода или электричество. Включение нагревательных элементов осуществляется термостатом, настроенным на определенную температуру.

Газгольдер

Это емкость, в которую поступает образующийся в реакторе биогаз.

Сепаратор

Как было сказано выше, биогаз представляет собой смесь различных газов. Сепаратор позволяет отделить метан от примесей для последующей подачи к потребителю.

Простейшая биогазовая установка своими руками для дома

Самодельный биогазогенератор, конечно, уступает по характеристикам дорогим установкам заводского изготовления, но зато потребует значительно меньших первоначальных затрат.

Для его сооружения понадобятся:

  • железобетонные кольца;
  • стальной бункер;
  • массивная крышка из стали или железобетона (известен случай, когда в качестве крышки был применен тяжелый колокол);
  • трубопроводы для подачи воды и отведения готового продукта.

Объем реактора должен превышать объем загрузки в 1,5 раза.

Схема установки

В простейшем исполнении газогенератор не оснащается подогревом и устройством перемешивания. Работы по строительству установки ведутся в следующей последовательности:

  1. Выкапывается котлован достаточных размеров, дно которого бетонируется.
  2. В котлован опускают одно за другим несколько ж/б-колец, формируя из них цилиндрический резервуар. Все стыки следует герметизировать битумной мастикой.
  3. Бетонная емкость оклеивается теплоизоляцией и гидроизоляцией, после чего приступают к засыпке котлована.
  4. Сверху на реактор укладывается крышка с плотно закрывающимся загрузочным люком. В ходе брожения сырья в реакторе образуется высокое давление, поэтому крышку для надежности можно закрепить тросами. Не будет лишним установить в ней предохранительный клапан с противовесом в виде гири.
  5. К загрузочному люку необходимо присоединить бункер.
  6. Остается подключить к реактору трубопроводы. При этом на линии отведения готового продукта должен быть установлен гидрозатвор.

Биомасса готовится следующим образом:

  • Следует взять 3 части коровьего навоза и 7 частей сгнивших растительных остатков – ботвы овощных культур, листьев, очисток и т.д.
  • Получившуюся смесь необходимо разбавить водой, подняв тем самым ее влажность до 60% – 70%.

С целью увеличения производительности можно применить более совершенную схему установки, включающую водяной подогрев. В роли теплогенератора будет выступать водогрейный котел, работающий на вырабатываемом установкой топливе.

Биогазовая установка своими руками – чертеж

При загрузке сырье достаточно прогреть до 35 градусов, после чего его температура в результате брожения поднимется до 70 градусов.

Как показала практика, 5-тонная загрузка биомассы позволяет в течение 6-ти месяцев получать ежедневно в среднем около 40 куб. м газообразного топлива.

Ветрогенератор для частного дома – очень полезное устройство, так как позволяет получать энергию абсолютно бесплатно, что неплохо экономит расход основного источника энергии. Как сделать ветрогенератор своими руками, вы узнаете на нашем сайте.

Чертежи и порядок сборки твердотопливного котла длительного горения смотрите по этой ссылке.

Видео на тему

Биогаз своими руками: технология получения альтернативного топлива из биологических отходов

Обеспокоенное надвигающимся энергетическим кризисом человечество активно пытается осваивать возобновляемые источники энергии.

Наряду с солнечными и ветровыми электростанциями появились установки для получения из органических отходов газообразного топлива, именуемого биогазом.

Замечательная особенность этой технологии заключается в ее простоте: реализовать ее в небольших масштабах может любой желающий. Итак, биогаз своими руками – вот о чем пойдет разговор.

Читать еще:  Закачка жидкости в систему отопления

Биология процесса

Если появлением солнечных батарей и ветрогенераторов мы обязаны открытиям ученых, то в случае с биогазом изобретать им ничего не пришлось – природа все сделала сама. Данный вид топлива представляет собой продукт жизнедеятельности особых бактерий, которые обобщенно называют гидролизными, кислотообразующими и метанообразующими.

По названию нетрудно догадаться об основной составляющей биогаза – это метан, который также содержится в природном газе. В биогазе на его долю приходится 60% всего объема. Около трети (35%) составляет углекислота, оставшиеся 5% – прочие газы, к примеру, сероводород.

Принципиальная схема биогазовой установки

Откуда берутся эти замечательные микроорганизмы? Они представляют собой естественную микрофлору, обитающую в кишечнике крупного рогатого скота и разлагающую его содержимое. Эти бактерии выводятся наружу вместе с навозом, который используется для заправки новой газогенераторной установки.

Когда микробы будут заселены на новое место жительства, их «меню» можно разнообразить другими отходами. Сгодится любая органика: экскременты других животных и птиц, растения и опилки, отходы пищевой промышленности. Все это подвергается сбраживанию с образованием биогаза. При этом сырье превращается в ценнейшее удобрение.

Обязательным условием жизнедеятельности метаногенов и других бактерий является отсутствие доступа воздуха (такие микроорганизмы называются анаэробными).

Факторы, влияющие на производство биогаза

Объем продуцируемого дружной командой микробов биогаза при различных условиях может меняться и зависит от ряда факторов.

Вид сырья

Больше всего биогаза можно получить из отходов пищевой промышленности, содержащих сахарный жом и большое количество жиров. Наименее выгодным видом сырья является навоз крупного рогатого скота.

Навоз – сырье для биогаза

Температура

С ростом температуры производительность бактерий увеличивается. По температурному режиму газогенераторы делятся на три типа.

Психрофильные

Это установки без подогрева, в которых температура поддерживается в пределах от 18 до 25 градусов. В настоящий момент почти не применяются.

Мезофильные

Благодаря подогреву температурный режим выдерживается в пределах от 25 до 40 градусов.

  • низкие энергозатраты;
  • аминокислотный состав удобрений является максимально полезным.
  • относительно низкая производительность по биогазу;
  • отсутствие обеззараживающего эффекта (в сырье содержатся болезнетворные бактерии, от которых следовало бы избавиться).

Газогенераторы, применяемые раньше для автомобилей, вполне подходят и для домашнего использования. Как сделать газовый генератор своими руками по шагам, читайте в статье.

О плюсах использования электрогенератора на дровах читайте тут.

Если вы живете в частном доме, то у вас есть уникальный шанс испробовать различные варианты альтернативных источников энергии. Здесь https://microklimat.pro/sistemy-otopleniya/alternativnoe-otoplenie/alternativnye-istochniki-energii-dlya-chastnogo-doma.html вы найдете обзор вариантов установок для получения бесплатной энергии.

Термофильный

Применяется интенсивный подогрев, температура превышает 40 градусов.

  • высокая производительность;
  • гибнут болезнетворные бактерии.
  • высокие энергозатраты;
  • низкое качество удобрений.

Термофильный биореактор на навозе

Для каждого вида сырья существует оптимальный температурный режим. Почему нельзя просто разогреть реактор до максимально возможной температуры? По двум причинам:

  • из-за роста энергозатрат понизится рентабельность установки;
  • с ростом температуры увеличивается и количество свободного аммиака.

Последняя зависимость приводит к торможению газогенерации (этот газ является токсичным для бактерий).

Обмен веществ и свобода перемещения

Сырье должно быть достаточно разжиженным, чтобы микробы и пузырьки газа могли в нем двигаться. Для этого в установку доливают горячую воду, доводя влажность загрузки до 85% зимой и до 92% летом.

Чтобы в реакторе лучше происходили обменные процессы, его содержимое нужно время от времени (примерно каждые 4 – 6 часов) перемешивать.

Время брожения

Если сырье выгружать раньше положенного срока, бактерии не будут успевать компенсировать потери в численности и производительность их колоний упадет.

При чрезмерно длительной выдержке производительность также снижается из-за недостатка питательных веществ.

В среднем оптимальное время брожения составляет:

  • для психрофильного режима: 30 – 40 суток или более;
  • для мезофильного: 10 – 20 суток;
  • для термофильного: 5 – 10 суток.

Кислотно-щелочной баланс

Наибольшая производительность наблюдается при значениях рН от 6,5 до 8,5 (зависит от сырья).

Соотношение углерода и азота

Оптимальное значение опять же зависит от сырья. Углерода должно быть раз в 10 – 20 больше, чем азота.

Сравнение биогаза с более традиционными видами топлива

К сильным сторонам данной технологии относят следующее:

  1. Сырье, используемое для получения биогаза, является неисчерпаемым ресурсом и обходится бесплатно.
  2. Биогазовая энергетика не привязана к определенному месту – сырье для установки найдется в любом регионе.
  3. Широкая сфера применения: биогаз может выступать в роли источника тепла, электроэнергии и моторного топлива.

По стоимости строительства (3 – 4 тыс. евро на каждый кВт мощности) биогазовые установки находятся между атомными (5 тыс. евро на 1 кВт) и угольными (2 тыс. евро на 1 кВт) станциями.

Установка для получения биогаза

На практике доказано: чем больше мощность установки, тем дешевле обходится вырабатываемая с ее помощью энергия. Также рентабельность зависит от вида используемого сырья.

Схема организации производства биогаза в домашних условиях

При сооружении газогенератора мощностью свыше 10 МВт, работающего на пищевых отходах, придется потратить около 2 тыс. евро на каждый кВт мощности; в то же время установка с мощностью до 1 МВт, использующая в качестве сырья коровий навоз, обойдется в 7 тыс. евро на 1 кВт.

Конструкция типичной биогазовой установки

Агрегат состоит из нескольких технологических узлов.

Реактор

Представляет собой обитую теплоизоляцией цельную железобетонную емкость с несколькими технологическими отверстиями. Реактор должен герметично закрываться, чтобы воздух не попадал в его внутреннее пространство.

Система подачи биомассы

Для загрузки сырья установка оснащается бункером. Отходы подаются сюда вручную или с помощью транспортера.

Также к реактору подводится труба с горячей водой.

Мешалки

Лопатки для перемешивания закреплены на вертикальном валу, хвостовик которого выходит наружу через уплотненное отверстие в крышке реактора.

Устройство приводится в движение электродвигателем посредством зубчатого редуктора.

Включение электродвигателя может производиться вручную или автоматически.

Автоматизированная система подогрева

Обогрев устанавливается в нижней части реактора. Теплоносителем могут служить вода или электричество. Включение нагревательных элементов осуществляется термостатом, настроенным на определенную температуру.

Газгольдер

Это емкость, в которую поступает образующийся в реакторе биогаз.

Сепаратор

Как было сказано выше, биогаз представляет собой смесь различных газов. Сепаратор позволяет отделить метан от примесей для последующей подачи к потребителю.

Простейшая биогазовая установка своими руками для дома

Самодельный биогазогенератор, конечно, уступает по характеристикам дорогим установкам заводского изготовления, но зато потребует значительно меньших первоначальных затрат.

Для его сооружения понадобятся:

  • железобетонные кольца;
  • стальной бункер;
  • массивная крышка из стали или железобетона (известен случай, когда в качестве крышки был применен тяжелый колокол);
  • трубопроводы для подачи воды и отведения готового продукта.

Объем реактора должен превышать объем загрузки в 1,5 раза.

Схема установки

В простейшем исполнении газогенератор не оснащается подогревом и устройством перемешивания. Работы по строительству установки ведутся в следующей последовательности:

  1. Выкапывается котлован достаточных размеров, дно которого бетонируется.
  2. В котлован опускают одно за другим несколько ж/б-колец, формируя из них цилиндрический резервуар. Все стыки следует герметизировать битумной мастикой.
  3. Бетонная емкость оклеивается теплоизоляцией и гидроизоляцией, после чего приступают к засыпке котлована.
  4. Сверху на реактор укладывается крышка с плотно закрывающимся загрузочным люком. В ходе брожения сырья в реакторе образуется высокое давление, поэтому крышку для надежности можно закрепить тросами. Не будет лишним установить в ней предохранительный клапан с противовесом в виде гири.
  5. К загрузочному люку необходимо присоединить бункер.
  6. Остается подключить к реактору трубопроводы. При этом на линии отведения готового продукта должен быть установлен гидрозатвор.

Биомасса готовится следующим образом:

  • Следует взять 3 части коровьего навоза и 7 частей сгнивших растительных остатков – ботвы овощных культур, листьев, очисток и т.д.
  • Получившуюся смесь необходимо разбавить водой, подняв тем самым ее влажность до 60% – 70%.

С целью увеличения производительности можно применить более совершенную схему установки, включающую водяной подогрев. В роли теплогенератора будет выступать водогрейный котел, работающий на вырабатываемом установкой топливе.

Биогазовая установка своими руками – чертеж

При загрузке сырье достаточно прогреть до 35 градусов, после чего его температура в результате брожения поднимется до 70 градусов.

Как показала практика, 5-тонная загрузка биомассы позволяет в течение 6-ти месяцев получать ежедневно в среднем около 40 куб. м газообразного топлива.

Ветрогенератор для частного дома – очень полезное устройство, так как позволяет получать энергию абсолютно бесплатно, что неплохо экономит расход основного источника энергии. Как сделать ветрогенератор своими руками, вы узнаете на нашем сайте.

Чертежи и порядок сборки твердотопливного котла длительного горения смотрите по этой ссылке.

Видео на тему

Устройство, преимущества и недостатки, проектирование биогазовых установок

Поиск альтернативных видов топлива — тема, которая волнует людей уже несколько десятилетий. Причины такого интереса — постепенное и неизбежное истощение ресурсов планеты, счета за электроэнергию и газ, неизменно растущие каждый год. Помимо использования тепловой энергии солнца есть еще один довольно перспективный природный вид топлива. Это биогаз, ведь его можно получать, а потом использовать, не прибегая к чьей-либо помощи. Задача еще более упростится, если в хозяйстве есть домашний скот. Познакомиться с этой альтернативой, узнать о том, как должно проходить проектирование биогазовых установок, не мешает всем, кто заботится о будущем: своем, своих детей и внуков.

Читать еще:  Как правильно врезать электрокотел в систему отопления

Что такое газ с приставкой «био»?

Биогаз — продукт, получаемый в результате разложения органических веществ (например, навоза). Когда происходит процесс брожения (гниения), выделяются газы. Их нерационально «пускать на самотек»: их можно собрать, а потом понемногу расходовать на собственные нужды. То оборудование, в котором этот естественный процесс осуществляется, и называют «биогазовой установкой».

Если биологического газа получается слишком много, то его хранят в газгольдерах, чтобы использовать по мере необходимости. Другая возможность — продажа топлива. Побочным продуктом такого производства является безопасное, эффективное удобрение — перебродившие остатки. Ими хозяева пользуются для удобрения своих участков, или, если его количество слишком большое, продают.

Образование биогаза происходит благодаря жизнедеятельности разнообразных бактерий, присутствующих в органических отходах. Чтобы их работа была максимально эффективной, микроорганизмам необходимо обеспечить идеальные «условия труда» — определенную температуру и влажность. Их гарантирует создание биогазовой установки. Это оборудование включает комплекс устройств, главное из них — биореактор. В нем происходит разложение массы, оно сопровождается газообразованием.

Принцип работы биогазовой установки

Проектирование биогазовых установок — процесс, который требует предварительного изучения их работы, поэтому сначала нужно познакомиться с возможными режимами работы биологического оборудования.

Методы получения своего газа

Их существует три. Отличаются режимы температурой, которая напрямую влияет на качество и количество конечного продукта.

  1. Психрофильный (не «психофильный»). Психрофилы или криофилы — бактерии, которые могут размножаться только при относительно низкой температуре. Она в биогазовой установке в этом случае минимальна — от 5 до 25°. Условия эти неблагоприятны: разложение происходит медленными темпами, газа образуется мало, а сам он получается довольно низкого качества.
  2. Мезофильный. При этом режиме температура в камере значительно выше: она составляет от 25 до 45°. Эти условия идеальны для размножения мезофильных бактерий, предпочитающих умеренную температуру: ни жаркую, ни холодную. Процесс переработки отнимает гораздо меньше времени (10-20 дней), а количество газа увеличивается.
  3. Термофильный. Бактерии, любящие высокую температуру, активно размножаются при 45-50° или выше. В этом случае производство занимает всего 3-5 дней, а выход газа максимальный. Если создать микроорганизмам идеальные условия, то 1 кг навоза сможет превратиться в 4,5 литра биогаза.

Большинство таблиц, относящихся к выходу газа, даны именно для термофильного режима, поэтому при выборе другого метода надо корректировать данные в меньшую сторону. Последний способ обещает высокую эффективность, однако для реализации он самый сложный.

Процесс активного газообразования при термофильном методе начинается спустя 12 дней. Но даже незначительные перепады температуры (снижение на 2°) приводят к уменьшенному выходу газа. При психрофильном способе скорость переработки небольшая: образование большого количества биогаза начинается спустя 30-80 дней.

Чтобы создать такую биогазовую установку, необходима качественная теплоизоляция комплекса, постоянный подогрев и приборы для контроля температуры. Оборудование обеспечит самый большой выход газообразного продукта, однако небольшой минус у термофильного метода есть: это невозможность добавлять отходы, если переработка уже началась.

Принцип действия системы

Как уже было сказано, биогаз получают благодаря воздействию на органические отходы различных бактерий: гидролизных, кислото- или метанобразующих. Конечный продукт — биогаз, в котором присутствуют метан, углекислый газ и разные примеси (азот, аммиак, сероводород и т. д.).

Работает биогазовая установка таким образом:

  1. В накопительные емкости помещают различные органические отходы. Это продукты жизнедеятельности домашнего скота и птицы, пищевые отходы, отходы лесопереработки.
  2. Крупное сырье сначала измельчают. Потом жидкие (их перекачивают насосами) и твердые продукты (перемещают транспортерами) попадают в переходную емкость, где их перед дальнейшим «путешествием» дополнительно нагревают.
  3. Полностью подготовленная биомасса поступает в главную емкость — в биореактор. Он должен быть абсолютно герметичным, кислотостойким, надежным. Прочность этой камеры — та характеристика, которая даст возможность получить качественный продукт.
  4. В биореакторе, оборудованном устройствами для подогрева и перемешивания, сырье начинает бродить и разлагаться. Оптимальной считается температура 40°. Через некоторое время в бункере начинает скапливаться газ, образовываться удобрения.
  5. Готовый биогаз следует в газгольдер, который может стоять отдельно, или быть расположенным в одном корпусе с реактором. Затем он, благодаря создаваемому в «держателе газа» давлению, следует в систему очистки, после нее — к потребителю.

Готовые биоудобрения отправляются в накопитель, в сепараторе они разделяются на твердые и жидкие продукты. Было проведено специальное исследование, которое доказало эффективность удобрений, перебродивших таким (анаэробным, без доступа воздуха) способом. Урожайность с их использованием повышается на 20-30%.

Газ и сырье для его получения

Главной составляющей биогаза является метан, его доля составляет около 60% всего объема. Примерно треть (35%) — углекислый газ. Оставшиеся 5% делят между собой другие вещества (например, водород, сероводород, азот). Биогаз, полученный таким способом, практически ничем не отличается от природного «коллеги», который повсеместно используется для бытовых и примышленных нужд.

Биогазовая установка работает благодаря бактериям: гидролизным, кислотообразующим и метанобразующим — метаногенам. Каждый вид микроорганизмов последовательно выполняет свой этап работы. Горючие газы образуются из любых остатков растительного, животного происхождения. Но главный поставщик замечательных бактерий — крупный рогатый скот, в кишечнике которого обитает эта естественная микрофлора. Микроорганизмы выводятся наружу с навозом. Именно он и является главным сырьем для биогазовых (газогенераторных) установок.

Сначала в емкость помещают навоз, однако к нему можно добавлять любые органические отходы. Например, для переработки подойдут экскременты других животных или домашних птиц, растения, очистки от овощей, опилки, пищевые отходы. Растительные остатки сначала измельчают, разбавляют водой, а затем перемешивают. Чтобы получить не только газ, но и ценнейшее удобрение, нужно обеспечить одно обязательное условие — отсутствие доступа для воздуха.

Есть вещества, которые способны не только снизить, но и остановить деятельность бактерий. Например, любые химические примеси не допускаются. Запрещены даже малые доли антибиотиков, растворителей, синтетических моющих средств. Нельзя закладывать заплесневелые продукты и смолы, поэтому опилки хвойных деревьев использовать тоже не рекомендуют. Все отходы обязаны быть свежими либо предварительно просушенными. Уже гниющий навоз недопустим.

Эффективность биогазовой установки в большей степени зависит от качества, вида сырья. Считают, что максимальный выход гарантирует индюшачий помет и свиной навоз, меньшее количество газа получают из коровьих экскрементов и силоса. При одинаковой массе загрузки.

Большой объем воды — противопоказание. Максимальная влажность 95% уже цифра критическая. Навоз и отходы советуют разводить чистой водой до консистенции, которую имеет негустая манная каша.

Плюсы и минусы биологического способа

Проектирование биогазовых установок — этап ответственный, поэтому перед принятием окончательного решения лучше взвесить все «за» и «против» этого метода.

К достоинствам такого производства относится:

Как использовать для отопления дома альтернативные источники энергии

В последнее время на смену привычным для большинства обывателей системам отопления, использующим в качестве источника тепла работающие на различных видах топлива печи и котлы, внедряются иные способы отопления жилых домов.

Данные схемы условно объединены в одну большую группу, получившую название альтернативные источники отопления.

Виды отопления, о которых пойдет речь в данной статье, уже давно стали привычными в целом ряде западноевропейских государств благодаря постоянно растущим в цене энергоносителям (нефти и газу).

Описанные ниже варианты устройства системы отопления, конечно же, приобретут заслуженную популярность и в нашей стране.

Тепловые насосы

Тепловые насосы представляют собой вполне реальную альтернативу традиционным теплогенераторам и котлам. Принцип работы данной энергосберегающей системы несколько напоминает кондиционер, обеспечивающий перенос тепла из помещения на улицу.

Тепловой насос переносит тепло из земли в отапливаемое помещение, а обратно перемещает холод.

При работе теплового насоса энергия затрачивается не на выработку тепла, а исключительно на его перемещение.

Схема работы теплового насоса. Нажмите для увеличения.

Функциональные возможности данной системы позволяют получить ориентировочно 4,5 кВт тепловой энергии, затратив на ее транспортировку всего 1 кВт электрической энергии.

Тепловые насосы обладают высокой эффективностью, надежностью и экономичностью. Альтернативное отопление описываемого типа имеет всего один существенный недостаток — решение об его установки следует принимать только на нулевом цикле строительства.

Данное требование продиктовано большим объемом земляных работ.

Использование биомассы

Все более широкое распространение приобретают альтернативные источники отопления, использующие в качестве топлива биомассу. Данная тенденция позволяет не только обеспечить существенную экономию органических видов топлива, но и улучшить экологическую ситуацию.

Строение котла, работающего на биомассе. Нажмите для увеличения.

Тепловую энергию можно получить из самых разнообразных видов биотоплива:

  1. Солома.
  2. Отходы деревообработки.
  3. Неликвидная древесина.

В настоящее время уже успешно применяются технологии, основанные на процессе сжигания соломы. При должной автоматизации данные системы способны достичь очень высокого коэффициента полезного действия (до 95%).

Сжигание соломы позволяет получить достаточное количество тепловой энергии.

Так, теплота сгорания рулона соломы массой 300 килограммов сопоставима с теплотой сгорания, выделяющейся при сжигании 140 литров солярки либо 140 кубических метров природного газа.

Отдельно следует отметить тот факт, что сжигание соломы для получения тепловой энергии позволяет создать не только альтернативное отопление со всеми вытекающими преимуществами, но и избавляет от необходимости утилизации (сжигания) оставшихся на полях излишках соломы.

Использование биогаза

Сбор и использование возникшего в результате естественного разложения органических отходов биогаза относится к разряду одного из наиболее перспективных направлений в тепловой энергетике, получившего название биоэнергетика.

Читать еще:  Обзор газовых котлов для отопления частного дома

Можно выделить три основных типа биогаза:

  1. Биогаз, получившийся в результате переработки отходов животноводческих комплексов, фермерских хозяйств, бытовых отходов.
  2. Биогаз, получившийся в результате переработки сточных вод.
  3. Биогаз, получившийся в результате переработки мусора со свалок.

Альтернативное отопление с использованием биогаза, как и в предыдущем случае, позволяет существенно улучшить экологическую ситуацию.

Ниже представлена принципиальная схема биогазовой установки.

Схема биогазовой установки. Нажмите для увеличения.

Ветрогенераторы

Альтернативные (с использованием нетрадиционных источников энергии) системы отопления могут вырабатывать не только тепловую энергию, но и электрический ток, который впоследствии используется для обогрева зданий.

Типичным примером подобной системы могут служить ветрогенераторы, преобразующие в электрический ток энергию ветра.

Во многих западноевропейских странах ветрогенераторы успешно применяются и в производственном цикле крупных электростанций, и для использования на бытовом уровне (частного).

Схема функционирования ветрогенератора. Нажмите для увеличения.

Некоторые специалисты сходятся во мнении, что качество полученной при помощи ветрогенераторов энергии не соответствует принятым промышленным стандартам.

Однако данная энергия (получаемый при помощи ветрогенераторов постоянный и переменный ток) прекрасно подходит для преобразования в тепловую энергию для нужд системыотопления и горячего водоснабжения, осуществляемого при помощи ТЭНов.

Солнечные батареи

Солнечные батареи или ФЭПы (фотоэлектрические преобразователи) предназначены для получения электрической энергии от солнечного света (не следует путать с солнечными коллекторами).

Использование солнечных батарей, как и солнечных коллекторов, возможно не только в местах, где 365 дней в году стоит ясная и солнечная погода.

Данные виды альтернативной энергии относятся к разряду возобновляемых и практически «дармовых». Единственные финансовые затраты при устройстве подобных систем — приобретение и монтаж оборудования.

В настоящее время солнечные батареи рассматриваются в качестве дополнительного источника энергии, а не основного.

Принцип работы солнечных батарей представлен на схеме.

Принцип работы солнечных батарей. Нажмите для увеличения.

Солнечный коллектор

Альтернативное отопление, основанное на использовании солнечной энергии, можно устроить и без превращения ее в электричество (промежуточная ступень).

Данную функцию выполняют солнечные коллектора, представляющие собой специальные теплообменные аппараты, осуществляющие сбор и преобразование солнечной энергии в тепловую.

Тепловая энергия от солнечных коллекторов поступает непосредственно в систему отопления либо горячего водоснабжения.

Конструкция солнечного коллектора представляет собой плоскую металлическую панель, в которой размещаются специальные каналы для жидкости (теплоносителя).

Использование солнечных коллекторов для отопления дома. Нажмите для увеличения.

Обращенная непосредственно к солнцу поверхность, как правило, окрашивается в черный цвет. Под ней располагается теплоизоляция, а над ней — специальное стекло.

Нагреваемая солнечными лучами вода скапливается в специальном баке, откуда по трубопроводам поступает в системы отопления и горячего водоснабжения.

Дома, оборудованные солнечными коллекторами, получили название «солнечные дома». Стоимость «солнечного дома» выше обыкновенного, что с лихвой компенсируется разницей в коммунальных платежах (на 50% — 70% ниже).

Заключение

В последнее время все чаще поднимаются вопросы, связанные с экономией ресурсов и энергосбережением.

Еще буквально несколько десятилетий тому назад люди могли удовлетворить свои потребности в энергии исключительно за счет сжигания различных природных ресурсов, большинство из которых являются невозобновляемыми (газ, уголь, нефть и т.д.).

В последнее время наметилась устойчивая тенденция к увеличению стоимости этих ресурсов, подогреваемая разговорами об их ограниченных запасах, которые могут быть полностью опустошены уже в обозримом будущем.

На этом фоне альтернативные виды получения энергии для различных целей, в том числе и для отопления, выглядят уже не такими экзотичными, как раньше.

К многочисленному перечню конкурентных преимуществ подобных систем можно отнести низкую себестоимость энергии, экологическую безопасность, отсутствие вредных выбросов, полную либо частичную автономность, простоту эксплуатации.

Биогаз — что это такое. Общие понятие и применимость.

Доброго времени суток всем! Этот пост продолжает тему альтернативной энергетики для вашего. В нем я вам расскажу о биогазе и его использовании для обогрева жилища и приготовления пищи. Наиболее эта тема интересна фермерам, у которых есть доступ к разнообразному сырью для получения этого вида топлива. Давайте для начала разберемся в том, что такое биогаз и откуда он берется.

Откуда берется биогаз и из чего он состоит?

Биогаз — горючий газ, возникающий как продукт жизнедеятельности микроорганизмов в питательной среде. Этой питательной средой может быть навоз или силос, который закладывается в специальный бункер. В этом бункере, который называется реактором, и происходит образование биогаза. Внутри реактор будет устроен следующим образом:

Для ускорения процесса брожения биомассы необходим ее подогрев. Для этого может быть использован ТЭН или теплообменник, подключенный к любому отопительному котлу. Нельзя забывать и о хорошей теплоизоляции, чтобы избежать лишних затрат энергии на подогрев. Кроме подогрева, бродящую массу необходимо перемешивать. Без этого КПД установки может значительно снижаться. Перемешивание может быть ручным или механическим. Тут все зависит от бюджета или имеющихся в наличии технических средств. Самое главное в реакторе — это объем! Маленький реактор просто физически не способен выдать большое количество газа.

Химический состав газа сильно зависит от того какие процессы протекают в реакторе. Чаще всего там происходит процесс метанового брожения, в результате которого образуется газ с большим процентным содержанием метана. Но вместо метанового брожения вполне может происходить процесс с образованием водорода. Но по моему мнению, для обычного потребителя водород не нужен, а может даже и опасен. Вспомните хотя бы гибель дирижабля Гинденбург. Теперь давайте разберемся из чего можно получать биогаз.

Из чего можно получать биогаз?

Газ можно получать из различных видов биомассы. Давайте перечислю их в виде списка:

  • Отходы пищевых производств — это могут быть отходы от забоя скота или молочного производства. Подойдут отходы от производства подсолнечного или хлопкового масла. Это далеко не полный список, но для передачи сути достаточно. Данный вид сырья дает наибольшее содержание метана в газе (доходит до 85%).
  • Сельскохозяйственные культуры — для получения газа в некоторых случаях выращивают специальные виды растений. Например, для этого подойдет силосная кукуруза или морские водоросли. Процент содержания метана в газе держится в районе 70%.
  • Навоз — чаще всего применяется на больших животноводческих комплексах. Процентное содержание метана в газе, при использовании навоза в качестве сырья, обычно не превышает 60%, а все остальное это будет двуокись углерода и совсем немножко сероводород и аммиак.

Структурная схема установки для биогаза.

Для того, чтобы наилучшим образом понимать как работает установка для получения биогаза давайте рассмотрим следующий рисунок:

Устройство биореактора было рассмотрено выше, поэтому о нем говорить не будем. Рассмотрим другие составные части установки:

  • Приемник отходов — это некая емкость, в которую попадает сырье на первом этапе. В ней сырье может смешиваться с водой и измельчаться.
  • Насос (после приемника отходов) — фекальный насос, при помощи которого биомасса перекачивается внутрь реактора.
  • Котел — отопительный котел на любом топливе, предназначенный для обогрева биомассы внутри реактора.
  • Насос (рядом с котлом) — циркуляционный насос.
  • «Удобрения» — емкость, в которую попадает перебродивший ил. Он, как понятно, из контекста может использоваться как удобрение.
  • Фильтр — устройство, в котором происходит доведение биогаза до кондиции. В фильтре убираются лишние примеси газов и влаги.
  • Компрессор — осуществляет сжатие газа.
  • Газовое хранилище — герметичная цистерна, в которой готовый к применению газ может хранится сколь угодно долго.

Биогаз для частного дома.

Многие владельцы небольших ферм задумываются об использовании биогаза для внутренних нужд. Но разузнав по-подробнее о том, как все это работает большинство оставляет эту затею. Связано это с тем, что оборудование для переработки навоза или силоса стоит огромных денег, а выход газа (в зависимости от сырья)может получиться небольшим. Это в свою очередь делает установку оборудования невыгодным. Обычно, для частных домов фермеров устанавливают примитивные установки, работающие на навозе. Они, чаще всего, способны обеспечить газом только кухню и маломощный настенный газовый котел. При этом на сам технологический процесс придется затратить немало энергии — на подогрев, перекачку, работу компрессора. Дорогостоящие фильтра тоже нельзя исключать из поля зрения.

В общем, мораль тут такая — чем больше сама установка, тем выгоднее ее работа. А для домашних условий это практически всегда невыполнимо. Но это не значит, что домашних установок никто не делает. Предлагаю вам посмотреть следующее видео, чтобы увидеть как это выглядит из подручных материалов:

Резюме.

Биогаз — отличный способ полезной переработки органических отходов. На выходе получается топливо и полезное удобрение в виде перебродившего ила. Данная технология работает тем эффективней, чем больший объем сырья перерабатывается. Современные технологии позволяют серьезно увеличить выработку газа при помощи применения специальных катализаторов и микроорганизмов. Главным минусом всего этого является высокая цена одного кубометра. Для обычных людей чаще всего будет гораздо дешевле покупать газ в баллонах, чем делать установку по переработке отходов. Но, конечно, из всех правил есть исключения, поэтому перед тем, как принять решение о переходе на биогаз стоит посчитать цену кубометра и сроки окупаемости. На этом пока все, пишите вопросы в комментариях

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector