Біогаз - газ, що отримується бродінням біомаси. У природних умовбіогаз утворюється постійно. У сучасній біоенергетиці природничо-природні процеси його освіти поставлені людиною під контроль. Виробництво біогазу здійснюється на біогазових станціях за допомогою спеціальних установок. Вироблений біогаз складається з метану (понад 50%) та вуглекислого газу, а також незначного обсягу домішок (водню та сірководню). Після очищення біогазу від С02 (biogas upgrading) виходить біометан - повний аналог природного газу.
На відміну від сонця та вітру біогаз може, як і природний газ, запасатися та забезпечувати безперервне виробництво електроенергії, тобто виконувати важливе завдання енергопостачання у періоди пікових навантажень електромережі.
Біогаз може бути використаний для електричної та теплової генерації, заправки автомобілів (у великих містах Швеції муніципальний автобусний парк заправляється місцевим біогазом), може закачуватись (після перетворення на біометан) у існуючі газові мережі та сховища.
Навіщо потрібен біогаз, якщо є природний газ та інфраструктура для його доставки?
По-перше, біогаз виробляється з біомаси, відновлюваної рослинної сировини - її виробництво та використання залишає менший вуглецевий слід.
По-друге, при виробництві біогазу можуть (і повинні) використовуватися відходи сільськогосподарського виробництва, що запобігає забрудненню довкіллята підвищує його ефективність.
Останніми роками європейська біогазова промисловість демонструє двозначні темпи зростання. Виробництво електроенергії з біогазу склало в ЄС у 2012 р. 46419 ГВт-год, у 2013 р. – 52 327 ГВт-год (для порівняння: така кількість енергії приблизно відповідає річному електроспоживання Португалії). Більше половини європейського виробництва припадало на Німеччину 111 , де розташовано 8700 біогазових станцій 112 .
Світовим лідером з виробництва біогазу вважається Китай113, але тут відзначається цікавий феномен. Переважна частина китайського біогазу виробляється сільськими домашніми господарствами для власного споживання - опалення, приготування їжі і навіть у деяких випадках виробництва електрики. Таких домашніх біогазових станцій налічується 41 млн 114 і очікується, що до 2020 р. їх кількість досягне 80 млн за активної державної підтримки.
У виробництві біогазу найбільш бажаним з погляду екології є використання відходів тваринництва та птахівництва. Ці галузі генерують великі обсяги рідких і твердих відходів, утилізація яких повинна передувати особливо ретельною обробкою. У країнах із слабким екологічним контролем, яких належить і Росія, відходи тваринництва можуть отруювати грунт і водойми. Використання цих відходів для виробництва біогазу з подальшою генерацією тепла та електроенергії фактично є безпрограшною стратегією. З одного боку, значною мірою знімається проблема забруднення довкілля, з іншого боку, господарства та його оточення забезпечуються «дармової» енергією.
Однак цей розумний підхід до біогазової енергетики стикається, так би мовити, з економічною реальністю. Справа в тому, що виробляти біогаз із відходів тваринництва дорожче, ніж із спеціально вирощуваних «енергетичних рослин», - необхідна складніша обробка вихідної сировини з відповідними додатковими капітальними витратами.
З цією економічною реальністю жорстко зіткнулася Німеччина. Непродумана політика стимулювання біогазового бізнесу сприяла не переробці відходів сільського господарства, а орієнтація біоенергетики на посилену культивацію енергетичних рослин (насамперед кукурудзи) на сільськогосподарських землях для подальшого виробництва електроенергії призвела до масового будівництва біогазових електростанцій навіть у природоохоронних зонах 115 . Площа посівів кукурудзи, що використовується в біоенергетиці, за останнє десятиліття подвоїлася, головним чином, за рахунок інших культур 116 .
У 2014 р. німецька політика в галузі біогазу зазнала серйозного коригування. 1 серпня набула чинності Нова редакціяЗакону про відновлювані джерела енергії (EEG), відповідно до якого подальший розвиток біогазової енергетики має ґрунтуватися на переробці відходів, а не використанні енергетичних культур, що спеціально вирощуються. Жорсткість виявилося також у зниженні зелених тарифів та фінансових заходах, що обмежують будівництво великих біогазових електростанцій. Аналогічні заходи розглядаються нині й у масштабах Європейського Союзу.
Таким чином, подальша долябіогазової галузі у Європі багато в чому виглядає невизначеною. Можна з достатньою часткою впевненості припускати, що скорочення існуючих потужностей не буде, але темпи подальшого розширення передбачити складно. Втім, існуючі офіційні європейські плани розширення (National Renewable Energy Actions Plans) поки що ніхто не скасовував. Вони передбачають обсяг біогазової електричної генерації до 2020 на рівні 65000 ГВт-год (середньорічний приріст 1,85 ГВт-год) 117 . Для виробництва такої кількості енергії необхідно 28 млн. кубометрів біогазу (еквівалента природного газу), що становить 5% європейського споживання газу.
При цьому слід також враховувати, що такі великі економіки з розвиненим сільським господарством, як Франція та Іспанія мають сьогодні вкрай низький ступінь поширення біогазового бізнесу. Так, Франція за підсумками 2013 р. поступається у виробництві біогазу Італії в чотири рази, Німеччині - в 14 разів. Це фактор, що підвищує ймовірність досягнення заявлених цілей зростання.
Біогаз є чудовою альтернативою стандартним пічним паливам. У статті інформація про історію використання біогазу та рекомендації щодо створення власної біогазової установки.
Серед важливих складових нашого життя велике значеннямають енергоносії, ціни на які зростають чи не щомісяця. Кожен зимовий сезонпробиває пролом у сімейних бюджетах, змушуючи нести витрати на опалення, а значить на паливо для опалювальних котлів та печей.
А як бути, адже електроенергія, газ, вугілля чи дрова коштують грошей, і чим більш віддалені наші житла від великих енергетичних магістралей, тим дорожче обійдеться їхнє обігрів. Тим часом альтернативне опалення, незалежне від будь-яких постачальників та тарифів, можна побудувати на біогазі, видобуток якого не вимагає ні геологорозвідки, ні буріння свердловин, ні дорогого насосного обладнання.
Біогаз можна отримати практично в домашніх умовах, понісши при цьому мінімальні витрати, що швидко окупаються - багато інформації з цього питання ви знайдете в нашій статті.
Опалення біогазом
Історія
Інтерес до пального газу, що утворюється на болотах у теплий сезон року, виник ще у наших далеких предків - передові культури Індії, Китаю, Персії та Ассирії експериментували з біогазом понад 3 тисячоліття тому.
У ті ж давні часи в родоплемінній Європі шваби-алеманни помітили, що газ, що виділяється на болотах, чудово горить - вони використовували його в опаленні своїх хатин, підводячи до них газ по шкіряних трубах і спалюючи в осередках. Шваби вважали біогаз «диханням драконів», які, на їхню думку, мешкали в болотах.
Через століття і тисячоліття біогаз пережив друге своє відкриття - в 17-18 століттях відразу два європейські вчені звернули на нього увагу.
Відомий хімік свого часу Ян Баптіста ван Гельмонт встановив, що при розкладанні будь-якої біомаси утворюється горючий газ, а уславлений фізик і хімік Алессандро Вольта встановив пряму залежність між кількістю біомаси, в якій йдуть процеси розкладання, і кількістю біогазу, що виділяється.
У 1804 році англійський хімік Джон Дальтон відкрив формулу метану, а чотирма роками пізніше англієць Гемфрі Деві виявив його у складі болотного газу.
Ліворуч: Ян Баптіста ван Гельмонт. Праворуч: Алессандро Вольта
Інтерес до практичного застосування біогазу виник з розвитком газового освітлення вулиць - наприкінці 19 століття вулиці одного району англійського міста Ексетера висвітлювалися газом, отриманим з колектора зі стічними водами.
Формула метану
У 20 столітті потреба в енергоносіях, викликана Другою світовою війною, змусила європейців шукати альтернативні джерела енергії. Біогазові установки, в яких газ вироблявся з гною, поширилися у Німеччині та Франції, частково у Східній Європі.
Однак після перемоги країн антигітлерівської коаліції про біогаз забули - електроенергія, природний газ та нафтопродукти повністю покрили потреби виробництв та населення.
У СРСР технологія отримання біогазу розглядалася в основному з академічної точки зору і не вважалася затребуваною.
Сьогодні ставлення до альтернативним джереламенергії різко змінилося - вони стали цікавими, оскільки вартість звичних енергоносіїв зростає рік у рік.
По своїй суті біогаз - реальний спосіб уникнути тарифів і витрат на класичні енергоносії, отримати своє власне джерело палива, причому на будь-які цілі і в достатній кількості.
Найбільша кількість біогазових установок створена та експлуатується в Китаї: 40 мільйонів установок середньої та малої потужності, обсяг виробленого метану - близько 27 млрд. м3 за рік.
Біогаз – що це
Це газова суміш, що складається в основному з метану (зміст від 50 до 85%), вуглекислого газу (зміст від 15 до 50%) та інших газів у значно меншому відсотковому вмісті. Біогаз виробляє команда з трьох видів бактерій, що харчуються біомасою - гідролізні бактерії, що виробляють їжу для кислотоутворюючих бактерій, які в свою чергу забезпечують метанобразующие бактерії, що формують їжею, що формують біогаз.
Хімічний склад біогазу
Ферментація вихідного органічного матеріалу(Наприклад, гною), продуктом якої і буде біогаз, проходить без доступу зовнішньої атмосфери і називається анаеробною.
Інший продукт такої ферментації, званий компостним перегноєм, добре відомий сільським жителям, які застосовують його для добрива полів та городів, а ось вироблені в компостних купахбіогаз та теплова енергія зазвичай не використовуються – і дарма!
Від яких факторів залежить вихід біогазу з більш високим вмістом метану
Насамперед - від температури. Активність бактерій, що ферментують органіку, тим вище, чим вище температура навколишнього середовища, при мінусових температурахферментація сповільнюється чи припиняється повністю.
З цієї причини вироблення біогазу найбільш поширене в країнах Африки та Азії, розташованих субтропіках і тропіках. У кліматі Росії отримання біогазу та повний перехід на нього, як на альтернативне паливо, вимагатиме теплоізоляції біореактора та введення теплої водимасу органіки, коли температура зовнішньої атмосфери опускається нижче нульової позначки.
Органічний матеріал, що закладається в біореактор, має бути біологічно розкладається, потрібно вводити в нього значну кількість води - до 90% від маси органіки. Важливим моментомбуде нейтральність органічного середовища, відсутність у її складі компонентів, що перешкоджають розвитку бактерій, на кшталт миючих речовин, будь-яких антибіотиків.
Біогаз можна отримати практично з будь-яких відходів господарського та рослинного походження, стічних вод, гною тощо.
Процес анаеробної ферментації органіки найкраще проходить, коли значення pH знаходиться в діапазоні 6,8-8,0 - велика кислотність уповільнить формування біогазу, тому що бактерії будуть зайняті споживанням кислот і виробництвом вуглекислого газу, що нейтралізує кислотність.
Співвідношення азоту та вуглецю в біореакторі необхідно розрахувати, як 1 до 30 - у цьому випадку бактерії отримають необхідну їм кількість вуглекислого газу, а вміст метану в біогазі буде найвищим.
Кращий вихід біогазу з досить високим вмістом метану досягається, якщо температура в органіці, що ферментується, знаходиться в діапазоні 32–35 °С, при нижчих і більш високих значеннях в біогазізбільшується вміст двоокису вуглецю, його якість падає.
Бактерії, що виробляють метан, поділяються на три групи: психрофільні, ефективні за температур від +5 до +20 °С; мезофільні, їхній температурний режим від +30 до +42 °С; термофільні, що працюють у режимі від +54 до +56 °С. Для споживача біогазу найбільший інтерес становлять мезофільні та термофільні бактерії, що ферментують органіку при більшому виході газу.
Мезофільна ферментація менш чутлива до змін температурного режиму на пару градусів від оптимального діапазону температур, що вимагає менших витрат енергії на обігрів органічного матеріалу в біореакторі.
Її мінуси, порівняно з термофільною ферментацією, у меншому виході газу, більшому терміні повної переробки органічного субстрату (близько 25 днів), розкладений в результаті органічний матеріал може містити шкідливу флору, тому що невисока температура в біореакторі не забезпечує 100% стерильності.
Підйом та підтримання внутрішньореакторної температури на рівні, прийнятному для термофільних бактерій, забезпечить найбільший вихід біогазу, повна ферментація органіки пройде за 12 днів, продукти розкладання органічного субстрату повністю стерильні.
Негативні характеристики: вихід за межі прийнятного термофільних бактерій діапазону температур на 2 градуси знизить вихід газу; висока потреба у обігріві, як наслідок – значні витрати енергоносіїв.
Вміст біореактора необхідно промішувати з періодичністю 2 рази на день, інакше на поверхні утворюється кірка, що створює перешкоду для біогазу. Крім її усунення промішування дозволяє вирівняти температуру та рівень кислотності всередині органічної маси.
У біореакторах безперервного циклу найбільший вихід біогазу відбувається при одночасному вивантаженні органіки, що пройшла ферментацію, і завантаженні нової органіки в кількості, що дорівнює об'єму, що вивантажується.
У невеликих біореакторах, що зазвичай використовують у дачних господарствах, щодобу необхідно витягувати та вносити органіку в обсязі, приблизно рівному 5% від внутрішнього об'єму камери ферментації.
Вихід біогазу безпосередньо залежить від типу органічного субстрату, що закладається в біореактор (нижче наведені середні дані на кг ваги сухого субстрату):
- гній кінський дає 0,27 м3 біогазу, вміст метану 57%;
- гній ВРХ (великої рогатої худоби) дає 0,3 м3 біогазу, вміст метану 65%;
- новий гній ВРХ дає 0,05 м3 біогазу з 68% вмістом метану;
- курячий послід- 0,5 м3, вміст метану в ньому становитиме 60%;
- свинячий гній- 0,57 м3, частка метану становитиме 70%;
- овечий гній - 0,6 м3 із вмістом метану 70%;
- солома пшениці – 0,27 м3, з 58% вмістом метану;
- солома кукурудзи – 0,45 м3, вміст метану 58%;
- трава – 0,55 м3, з 70% вмістом метану;
- деревне листя - 0,27 м3, частка метану 58%;
- жир – 1,3 м3, вміст метану 88%.
Біогазові установки
Ці пристрої складаються з наступних основних елементів - реактор, бункер завантаження органіки, відведення біогазу, бункер розвантаження ферментованої органіки.
За типом конструкції біогазові установки бувають наступних типів:
- без обігріву і без промішування ферментованої органіки в реакторі;
- без обігріву, але з змішуванням органічної маси;
- з обігрівом та промішуванням;
- з обігрівом, промішуванням та приладами, що дозволяють контролювати та керувати процесом ферментації.
Біогазова установка першого типу підходить для невеликого господарства і розрахована на психрофільні бактерії: внутрішній об'єм біореактора 1-10 м3 (переробка 50-200 кг гною за добу), мінімальна комплектація, отриманий біогаз не зберігається - відразу надходить до побутових приладів, що споживають його.
Таку установку можна використовувати лише у південних районах, вона розрахована на внутрішню температуру 5–20 °С. Видалення ферментованої органіки проводиться одночасно із завантаженням нової партії, відвантаження виконується в ємність, обсяг якої повинен бути рівним або більше внутрішнього об'єму біореактора. Вміст ємності зберігатися в ній до введення в грунт, що удобрюється.
Конструкція другого типу також розрахована на невелике господарство, її продуктивність трохи вища за біогазові установки першого типу - в оснащення входить перемішуючий пристрій з ручним або механічним приводом.
Третій тип біогазових установок оснащений крім промішує пристрою примусовим обігрівом біореактора, водогрійний котел при цьому працює на альтернативному паливі, що виробляється біогазовою установкою. Виробленням метану в таких установках займаються мезофільні та термофільні бактерії, залежно від інтенсивності обігріву та рівня температури в реакторі.
Принципова схема біогазової установки: 1 – підігрів субстрату; 2 - заливна горловина; 3 - ємність біореактора; 4 – ручна мішалка; 5 - ємність для збирання конденсату; 6 - газовий клапан; 7 – резервуар для переробленої маси; 8 – запобіжний клапан; 9 – фільтр; 10 – газовий котел; 11 – газовий вентиль; 12 – газові споживачі; 13 - гідрозатвор
Останній тип біогазових установок найбільш складний і розрахований на кількох споживачів біогазу, в конструкцію установок вводяться електроконтактний манометр, запобіжний клапан, водогрійний котел, компресор (пневматичне змішування органіки), ресивер, газгольдер, газовий редуктор, відведення для завантаження біогазу транспорту. Ці установки працюють безперервно, допускають встановлення будь-якого з трьох температурних режимів завдяки обігріву, що точно настроюється, відбір біогазу виконується в автоматичному режимі.
Біогазова установка своїми руками
Теплотворність біогазу, виробленого в біогазових установках, приблизно дорівнює 5500 ккал/м3, що трохи нижче калорійності природного газу (7000 ккал/м3). Для опалення 50 м2 житлового будинку та використання газової плитиз чотирма конфорками протягом години знадобиться в середньому 4 м3 біогазу.
Пропоновані над ринком Росії промислові установки з виробництва біогазу коштують від 200 000 крб. - при їх зовні високої вартості варто відзначити, що ці установки точно розраховані за обсягом органічного субстрату, що завантажується, і на них поширюються гарантії виробників.
Якщо ж ви хочете створити біогазову установку самостійно, то подальша інформація – для вас!
Форма біореактора
Найкраща форма для нього буде овальною (яйцеподібною), проте спорудити такий реактор дуже складно. Більш легким для конструювання буде біореактор циліндричної форми, верхня та нижня частини якого виконані у вигляді конуса або півкола.
Реактори квадратної або прямокутної форми з цегли або бетону будуть малоефективні, тому що по кутах у них з часом утворюються тріщини, викликані тиском субстрату, в них також накопичуватимуться затверділі фрагменти органіки, що заважають процесу ферментації.
Сталеві ємності біореакторів герметичні, стійкі до високого тиску, їх не так складно збудувати. Їхній мінус - у слабкій стійкості до іржі, потрібно нанесення на внутрішні стінки. захисного покриття, наприклад, смоли. Зовні поверхні сталевого біореактора необхідно ретельно зачистити та пофарбувати у два шари.
Ємності біореакторів з бетону, цегли або каменю необхідно ретельно покрити зсередини шаром смоли, здатним забезпечити їх ефективну водо- і газонепроникність, витримувати температуру близько 60 ° С, агресію сірководню та органічних кислот.
Крім смоли для захисту внутрішніх поверхонь реактора можна використовувати парафін, розведений 4% моторного масла (нового) або гасу і розігрітий до 120-150 ° С - поверхні біореактора перед нанесенням на них парафінового шару необхідно прогріти пальником.
При створенні біореактора можна скористатися не схильними до іржі ємностями з пластику, але тільки з жорсткого з досить міцними стінками. М'який пластик можна використовувати тільки в теплий сезон, тому що з настанням холодів на ньому буде складно закріпити утеплювач, до того ж стінки його недостатньо міцні. Пластикові біореактори можна застосовувати лише для психрофільної ферментації органіки.
Місце розміщення біореактора
Його розміщення планують залежно від вільного місцяна ділянці, віддаленості від житлових будівель, місця розміщення відходів і тварин тощо. буд. Планування наземного, повністю чи частково зануреного у землю біореактора залежить рівня ґрунтових вод, зручності введення та виведення органічного субстрату в ємність реактора
Оптимальним буде розміщення корпусу реактора нижче за рівень землі - досягається економія на устаткуванні для введення органічного субстрату, суттєво підвищується теплоізоляція, для забезпечення якої можна застосувати недорогі матеріали(солому, глину).
Оснащення біореактора
Місткість реактора потрібно обладнати люком, за допомогою якого можна виконувати ремонтні та профілактичні роботи. Між корпусом біореактора та кришкою люка необхідно прокласти гумову прокладку або шар герметика. Необов'язковим, але дуже зручним буде оснащення біореактора датчиком температури, внутрішнього тискута рівня органічного субстрату.
Теплоізоляція біореактора
Її відсутність не дозволить експлуатувати біогазову установку цілий рік, Лише у теплий час. Для утеплення заглибленого або напівзаглибленого біореактора використовується глина, солома, сухий гній та шлак. Укладання утеплювача виконується шарами - при встановленні заглибленого реактора котлован перекривається шаром ПВХ-плівки, що перешкоджає прямому контакту. теплоізоляційного матеріалуз ґрунтом.
До установки біореактора на дно котловану насипається солома, поверх неї шар глини, потім виставляється біореактор. Після цього всі вільні ділянки між ємністю реактора та прокладеним ПВХ-плівкою котлованом засипаються соломою практично до торця ємності, зверху засипається 300 мм шар глини впереміш зі шлаком.
Діаметр труб завантаження в біореактор і вивантаження з нього повинен бути не менше 300 мм, інакше вони заб'ються. Кожну з них з метою збереження анаеробних умов усередині реактора слід оснастити гвинтовими або напівоборотними засувками. Об'єм бункера для подачі органіки, залежно від типу біогазової установки, повинен дорівнювати добовому обсягу сировини, що вводиться.
Бункер подачі слід розташувати на сонячній сторонібіореактора, тому що це сприятиме підвищенню температури у органічному субстраті, що вводиться, прискорюючи процеси ферментації. Якщо біогазова установка пов'язана безпосередньо з фермою, то бункер слід розмістити під її будовою так, щоб органічний субстрат надходив у нього під дією сил гравітації.
Трубопроводи завантаження і вивантаження органічного субстрату слід розташувати по протилежним сторонам біореактора - в цьому випадку сировина буде розподілена рівномірно, а ферментована органіка буде легко вилучатися під впливом гравітаційних сил і маси свіжого субстрату.
Отвори та монтаж трубопроводу під завантаження та вивантаження органіки слід виконати до монтажу біореактора на місце встановлення та до розміщення на ньому шарів теплоізоляції. Герметичність внутрішнього об'єму біореактора досягається тим, що вводи труб розташовані під гострим кутом, при цьому рівень рідини всередині реактора вище за точки введення труб - гідравлічний затвор блокує доступ повітря.
Введення нового і виведення органічного матеріалу, що пройшов ферментацію, найпростіше проводити за принципом переливу, тобто підйом рівня органіки всередині реактора при введенні нової порції виведе через трубу вивантаження субстрат в об'ємі, рівному обсягу матеріалу, що вводиться.
Якщо необхідне швидке завантаження органіки, а ефективність введення матеріалу самопливом низька через недоліки рельєфу, потрібно встановити насоси. Способів два: сухий, при якому насос встановлюється всередину завантажувальної труби та органіка, надходячи до насоса вертикальній трубі, прокачується ним; вологий, при якому насос встановлений в бункер завантаження, його привід здійснюється мотором, також встановленим в бункер (в непроникному корпусі) або через вал, мотор при цьому встановлений поза бункера.
Як збирати біогаз
Ця система включає в себе газовий трубопровід, що розподіляє газ по споживачам, запірну арматуру, ємності для збору конденсату, запобіжний клапан, ресивер, компресор, газовий фільтр, газгольдер та прилади споживання газу. Монтаж системи виконується лише після повної установки біореактора у місці розміщення.
Висновок для збору біогазу виконується в вищій точці реактора, до нього послідовно підключаються: герметична ємність для збору конденсату; запобіжний клапан і водяний затвор - ємність з водою, введення газопроводу в яку виконано нижче за рівень води, висновок - вище (трубу газопроводу перед водяним затвором слід вигнути, щоб вода не проникала в реактор), який не дозволить рухатися газу у зворотному напрямку.
Утворений у ході ферментації органічного субстрату біогаз містить у собі значну кількість пар води, що утворюють конденсат по стінках газопроводу і в деяких випадках блокують надходження газу до споживачів.
Оскільки складно збудувати газопровід таким чином, щоб по всій його довжині існував ухил у напрямку до реактора, куди б стікав конденсат, то в кожній його низькій ділянці потрібно встановити водяні затвори у вигляді ємностей з водою. Під час роботи біогазової установки періодично потрібно видаляти їх частину води, інакше її рівень повністю перекриє надходження газу.
Газопровід повинен бути побудований трубами одного діаметра та одного типу, всі клапани та елементи системи також повинні мати один і той же діаметр. Сталеві трубидіаметром від 12 до 18 мм застосовні для біогазових установок малої та середньої потужності, витрата біогазу, що надходить трубами цих діаметрів, не повинен бути вище 1 м3/год (при витраті 0,5 м3/год не допускається використання труб діаметром 12 мм на довжину понад 60 м).
Ця ж умова діє при використанні в газопроводі пластикових трубКрім того, ці труби необхідно закладати нижче рівня землі на 250 мм, тому що їх пластик чутливий сонячному світлуі втрачає під впливом сонячної радіаціїміцність.
При прокладанні газопроводу потрібно ретельно переконатися у відсутності протікання і газонепроникності місць з'єднань - перевірка виконується мильним розчином.
Газовий фільтр
У біогазі міститься невелика кількістьсірководню, з'єднання якого з водою створює кислоту, що активно корозує метал - з цієї причини нефільтрований біогаз не можна використовувати для двигунів внутрішнього згоряння. Тим часом видалити сірководень з газу можна простим фільтром – 300 мм відрізком газової труби, наповненим сухою сумішшю металевої та дерев'яної стружки.
Через кожен 2000 м3 біогазу, пройденого через такий фільтр, необхідно витягти його вміст і витримати близько години на відкритому повітрі - стружка буде повністю очищена від сірки і її можна використовувати повторно.
Запірна арматура та клапани
У безпосередній близькості від біореактора встановлюється основний газовий клапан, магістраль газопроводу слід врізати клапан, що скидає біогаз при тиску більше 0,5 кг/см2. Кращими кранами для газової системи будуть кульові клапани з хромованим покриттям, використовувати крани, призначені для водопровідних систем, у газовій не можна. На кожному із споживачів газу установка кульового крана є обов'язковою.
Механічне перемішування
Для біореакторів невеликого об'єму мішалки з ручним приводомпідійдуть найкраще - вони прості за своєю конструкцією і не вимагають якихось особливих умову процесі експлуатації. Мішалка з механічним приводом влаштована так - горизонтальний або вертикальний вал, розміщений усередині реактора по його центральній осі, на ньому закріплені лопаті, при обертанні переміщують маси органіки, багату на бактерії, від ділянки вивантаження ферментованого субстрату до місця завантаження свіжої порції.
Будьте уважні - мішалка повинна обертатися тільки в напрямку промішування від ділянки вивантаження до ділянки завантаження, переміщення метанообразующих бактерій від дозрілого субстрату до прискорить дозрівання органіки і вироблення біогазу з високим вмістом метану.
Як часто слід змішувати органічний субстрат у біореакторі? Необхідно визначити періодичність шляхом спостереження, орієнтуючись на вихід біогазу - зайве часто промішування порушить ферментацію, тому що завадить діяльності бактерій, крім того, викличе висновок непереробленої органіки. У середньому проміжок часу між перемішуваннями повинен становити від 4 до 6 годин.
Обігрів органічного субстрату в біореакторі
Без обігріву реактор може виробляти біогаз тільки в психрофільному режимі, в результаті кількість газу, що виробляється, буде менше, а якість добрив гірша, ніж при більш високотемпературних мезофільному і термофільному робочих режимах.
Нагрів субстрату може проводитися двома способами: підігрів пором; з'єднання органіки з гарячою водоюабо підігрів за допомогою теплообмінника, в якому циркулює гаряча вода(Без змішування з органічним матеріалом).
Серйозний недолік підігріву парою (прямого підігріву) полягає в потребі включення в біогазову установку системи парогенерації, що включає систему очищення води від присутньої в ній солі.
Парогенераційна установка вигідна тільки для дійсно великих установок, що переробляють великі обсяги субстрату, наприклад, стічні води. Крім того, нагрівання пором не дозволить точно контролювати температуру нагрівання органіки, в результаті можливе її перегрів.
Теплообмінники, розміщені усередині або зовні біореакторної установки, виробляють непрямий підігрів органіки всередині реактора. Відразу варто відкинути варіант з обігрівом через підлогу (фундамент), тому що скупчення твердого осаду на дні біореактора йому перешкоджає. Найкращим варіантом буде введення теплообмінника всередину реактора, проте матеріал, що його утворює, повинен бути досить міцним і успішно витримувати напір органіки при її промішуванні.
Теплообмінник більшої площікраще і однорідніше обігріє органіку, покращуючи цим ферментаційний процес. Зовнішній обігрів, при його меншій ефективності через тепловтрату стінок, привабливий тим, що ніщо всередині біореактора не завадить руху субстрату.
Оптимальна температура в теплообміннику має бути близько 60 °С, самі теплообмінники виконуються у вигляді радіаторних секцій, змійовиків, паралельно зварених труб. Підтримка температури теплоносія на рівні 60 °С знизить загрозу налипання на стінки теплообмінника частинок суспензій, скупчення яких значно знизить теплопередачу. Оптимальне місце розміщення теплообмінника - поблизу лопатей, що промішують, в цьому випадку загроза осадження частинок органіки на його поверхні мінімальна.
Опалювальний трубопровід біореактора виконується і оснащується аналогічно звичайній системі опалення, тобто повинні дотримуватися умови повернення охолодженої води до найнижчої точки системи, потрібні вентилі спуску повітря в її верхніх точках. Контроль температури органічної маси всередині біореактора виконується термометром, яким реактор слід оснастити.
Газгольдери для збору біогазу
При постійному споживанні газу потреба в них відпадає, хіба що вони можуть використовуватися для вирівнювання тиску газу, що значно покращить процес горіння. Для біореакторних установок невеликої продуктивності роль газгольдерів підійдуть автомобільні камери великого обсягу, які можна з'єднати між собою паралельно.
Більш серйозні газгольдери, сталеві або пластикові, підбираються під конкретну біореакторну установку - кращому варіантігазгольдер повинен вміщувати обсяг біогазу добової вироблення. Необхідна ємність газгольдера залежить від його типу та тиску, на який він розрахований, як правило, його об'єм 1/5...1/3 від внутрішнього об'єму біореактора.
Сталевий газгольдер. Існують три типи газгольдерів зі сталі: низького тиску, Від 0,01 до 0,05 кг/см2; середнього, від 8 до 10 кг/см2; високого, до 200 кг/см2. Сталеві газгольдери низького тиску використовувати недоцільно, краще замінити їх пластиковими газгольдерами - вони дорогі та застосовні лише за значної дистанції між біогазовою установкою та приладами-споживачами.
Газгольдери низького тиску застосовуються в основному для вирівнювання різниці між добовим виходом біогазу та його фактичним споживанням.
У сталеві газгольдери середнього та високого тиску біогаз закачується компресором, вони використовуються тільки на біореакторах середньої та великої потужності.
Газгольдер необхідно оснастити наступними контрольно-вимірювальними приладами: запобіжним клапаном, водяним затвором, редуктором тисків і манометром. Газгольдери із сталі обов'язково підлягають заземленню!опубліковано
Якщо у вас виникли питання з цієї теми, задайте їх фахівцям та читачам нашого проекту.
Серед промислово розвинених країн чільне місце у виробництві та використанні біогазу належить Данії. Біогаз, що виробляється у цій країні, займає до 18% у її загальному енергобалансі. За абсолютними показниками за кількістю середніх та великих установок чільне місце посідає Німеччина (близько 10000).
В Італії наразі немає державної програмирозвитку біогазових установок, але Італійська електро-компанія зобов'язана купувати електроенергію, вироблену з біогазу, за ціною на 80% вище за ціну для споживачів. В Австрії до 1997 р. діяло 46 переважно фермерського типу біогазових установок. У 1997 р. було введено в дію 10 установок фермерського типу та 5 великих. Передбачається збільшити кількість біогазових установок до 150. Австрія не має національної програми підтримки будівництва біогазових установок, проте їх будівництво підтримують Міністерства сільського господарства та екології. Фінансову підтримку надають федеральні сільськогосподарські організації та банки.
У північних районах з метою економії палива біогазові установки використовують мезофільний режим, при якому збільшуються час утримання та робочий обсяг реакторів. Прикладом можуть бути конструкції біогазових установок, розроблених фірмою «AB Enbom» (Фінляндія), що працюють в умовах Лапландії при температурному режиміферментації 33°С.
Нестача європейського шляху розвитку біогазової енергетики – відсутність гарантованого постачання генеруючих об'єктів відходами, закріпленого на законодавчому рівні. В результаті після збільшення кількості працюючих станцій та утворення дефіциту відходів різко зросли витрати на експлуатацію установок через підвищення витрат на придбання відходів або вирощування рослинної маси, а також їх доставку.
Переважна більшість біогазових станцій накопичують не перероблені відходи, що, з одного боку, погіршує екологічну обстановку, з іншого - веде до зростання витрат за їх зберігання та транспортування. Але на території Євросоюзу вже почали діяти поправки до закону про відходи, які зобов'язують власників біогазових станцій займатися переробкою маси, що перебродила, до добрив.
В Індії, В'єтнамі, Непалі та інших країнах будують малі (односімейні) біогазові установки. Одержуваний у яких газ використовується приготування їжі. В Індії з 1981 року було встановлено 3,8 млн. малих біогазових установок. У Непалі існує програма підтримки розвитку біогазової енергетики, завдяки якій сільскої місцевостідо кінця 2009 року було створено 200 тисяч малих біогазових установок.
Китай на сьогоднішній день є світовим лідером із впровадження технологій виробництва біогазу у сільських регіонах. Понад 40 млн. китайських сімей вже встановили біогазові установки у своїх будинках, і ця цифра зростає за рік по кілька мільйонів. Сумарний випуск біогазу становить 10,2 млрд. м3/рік, що ставить КНР на перше місце у світі за цим показником. Крім того, у Китаї збудовано 4000 великих біогазових станцій, що функціонують на основі відходів тваринницьких ферм, а частка сільгосппідприємств, що використовують біогазові технології, становить 52%.
Китайська влада всерйоз розраховує на біогаз, як на суттєве джерело електроенергії для сільських районів. Так, якщо до закінчення семирічного плану сумарна потужність установок когенерації складе 5.5 ГВт, то до 2030 року вона має збільшитись до 30 ГВт, тобто у 6 разів, що дозволить повністю забезпечити сільських мешканців електроенергією та теплом. власного виробництва.
Але китайські установки мають суттєвий мінус: собівартість одержуваного продукту. Об'єм реактора китайської установки зазвичай становить щонайменше п'ять кубічних метрів. Ще аспект, це висока вартість самої установки. Витрати в основному йдуть на те, щоб вирити котлован, зробити великий обсяг цементних робітвстановити металевий купол-газгольдер. Через те, що залізний купол газгольдера схильний до корозії, дане обладнання розраховане на роботу, протягом всього 8 – 10 років.
Висновок
Сучасні технології переробки відходів не стоять дома і стають дедалі ефективнішими.
Біогазова станція вирішує проблему утилізації органічних відходів та очищення стічних вод, тим самим мінімізує можливі штрафи за екологічні порушення, пов'язані із зберіганням та вивезенням гною. Використання біогазу дає не тільки значне зниження собівартості продукції, безперебійне електро- та теплопостачання власного виробництва, а й можливість отримання додаткового прибутку від продажу енергії, тепла та біодобрив. Використання біодобрив сприяє підвищенню якості ґрунтів та збільшенню врожайності. На виході виходить екологічно чиста продукція рослинництва та тваринництва та зменшення загалом забруднення навколишнього середовища та орних земель.
Соціальний проект Biobolsa забезпечує місцевих селян простими біогазовими установками, які дозволяють їм автономно одержувати газ із органічних відходів. У 2010 році проект стартував у Мексиці, а сьогодні активно розвивається у 9 країнах. Латинська Америката Африці.
Ідея проекту Biobolsa виникла ще в 2007 році, коли молодий мескіканець Алекс Ітон вирішив зробити бюджетний анаеробний біореактор природного газу. фермерських господарств. До 2010 року Алекс оформив усі патенти та повноцінно запустив перший пілотний проект. 
Що являє собою біореактор Biobolsa?
В принципі нічого складного, великі міцні мембранні мішки 15 метрів завдовжки 2 метри завширшки і більше 2 м заввишки. Їхня місткість близько 40000 літрів рідини, і можливість переробки до 1 тонни відходів на день. Є більше компактні рішення 2х2 метри для невеликий сім'ї, вони переробляють до 20 кг відходів. 
За допомогою такої біогазової установки одна селянська сім'я із чотирма свинями може виробляти достатню кількість біогазу для приготування на кухні. 
Фермери часто бачать збільшення врожайності на 20-40% першого року, і з кожним роком вона тільки зростає. На фермі з 1000 свиней, сім'я оснащується системою, яка здатна виробляти більше енергії, ніж вони можуть споживати і навіть продають електроенергію назад в мексиканську електромережу. 
Повсюдне використання таких біогазових установок благотворно позначається і екології. Згідно з дослідженнями Організації продовольства FAO, сучасний сільськогосподарський бізнес генерує більше викидів парникових газів, ніж транспорт. Цей сектор також забруднює водні джерела відходами тваринного походження, антибіотиками, гормонами, хімічними добривами та пестицидами, які використовуються для вирощування сільськогосподарських культур. 
Біогазові установки перетворюють метан та діоксид вуглецю в енергії, зменшуючи парникових газів від сільськогосподарської діяльності, а використання органічних добривзапобігає забрудненню водозбірних басейнів. Фермери, які перейшли на біогаз як джерело харчування для своїх будинків, не залежать від викопного палива, не рубають для палива. Це уповільнює знеліснення та покращує якість повітря.
Таким чином, біогазові установки це трохи більше, ніж просто мішки для сільських сімей. Ітон стверджує, що такий підхід також пробуджує емоційний зв'язокзі світом навколо, і фермери починають перейматися культурою повторного використання відходів.
За підтримки різних фондів та державних установ, Розробникам Biobolsa вдалося забезпечити часткове субсидування для зацікавлених сторін. І це послужило поштовхом для впровадження установок у найбідніших та депресивніших регіонах Латинської Америки. Цього року планується запустити ще 2 пілотні проекти в Африці.
Biobolsa отримав кілька міжнародних нагород, як соціальне підприємництво, серед інших, мережа розвитку бізнесу Network з Голландії, вручила нагороду 10000 євро, що стало потужним поштовхом у розвитку проекту.
"За нашими оцінками, тільки в Мескіку є 4 мільйони будинків, які потенційно могли б використовувати біогазові установки", - розповідає Алекс Ітон.
За матеріалами:
Біогазові установки з Китаю – це комплекси, які розроблені з метою переробки різних відходів життєдіяльності тварин, харчової промисловості, а також органіки. За основу роботи взято принцип бродіння органічних речовин, в результаті якого утворюється біогаз, до складу якого входить метан, вуглекислий газ, сірководень, водень та азот.
На сьогоднішній день біогаз – універсальний. Його можна використовувати для опалювальних систем або як невід'ємну частину системи очистки та переробки відходів.
Як відомо, Китай – єдина у світі країна, де біогаз користуються дуже давно. Біогазові установки з Китаю навіть йшли на експорт уже наприкінці 19-го століття. Понад половина громадського транспорту в Китаї працює на біогазовому паливі. Природно, початкові розробки було засекречено, але вже 1999 року у Китаї налічувалося приблизно 7 млн. діючих біогазових установок.
Стратегія уряду щодо цієї сфери передбачає зростання виробництва установок на біопаливі на 15% щорічно. На сьогоднішній день, завдяки багаторічному досвіду та сучасним технологіям, біогазові установки китайського виробництва мають успіх не тільки на території Китаю, а й за кордоном. А інші країни-виробники переймають досвід Китаю. Також останнім часом все більш популярним стає той факт, що біогазові установки своїми руками виготовляють звичайні люди.
Біогазові установки з Китаю для дому чи виробництва
Замовити можна прямо у фірми-виробника через інтернет. В інтернет-магазинах Ви можете переглянути біогазові установки, відгуки тих, хто вже придбав для особистого користування подібні установки. Також на сайті виробника досить часто викладені прайси, в яких Ви можете переглянути біогазові установки ціни.
