Біогазові установки для господарств: ціна, комплектація. Домашня біогазова установка власноруч Котел на біогазі

Біогазє сумішшю газів, які утворюються в процесі розкладання органічних речовин анаеробними бактеріями. Біогаз легко займається, при горінні утворює чисте полум'я, тому цілком може застосовуватися не тільки для приготування їжі, але і для двигунів внутрішнього згоряння (наприклад, для виробництва електрики).

Переваги біогазової установки в домашніх умовах:
– можна легко отримати біогаз у домашніх умовах без застосування дорогого обладнання;
– чудова альтернативна енергія для тих, чиє житло знаходиться далеко від цивілізації, або для тих, хто бажає бути незалежним від держави;
- Доступна сировина (гній, кухонні відходи, подрібнена рослинність і т.д.);
- турбота про навколишнє середовище, оскільки в процесі розкладання органічних речовин у природі, газ потрапляє в атмосферу, що тягне за собою парниковий ефект, а в даному випадку біогаз спалюватиметься, отримуючи при цьому CO2;
– отримання добрив як побічний продукт біогазової установки.

Але крім переваг, у біогазової установки є свої недоліки:
- Бактерії працюють при температурі 18-40 градусів, тому отримати біогаз можна влітку. Якщо утеплити біогазову установку і оснастити підігрівом, то можна отримати біогаз і у весняно-осінній період, але витрати на утеплення та підігрів можуть перекреслити отриману вигоду.
– необхідно постійно вносити нову сировину, а отже, зливати добрива.

Для виготовлення біогазової установки своїми руками нам знадобиться:
1. Дві бочки на 200л
2. Бочка на 30-60л або велике пластикове відро
3. Пластикові каналізаційні труби
4. Газовий шланг
5. Кран

Для наочності наведу схему домашньої біогазової установки

Принцип дії біогазової установки.У реактор завантажується сировина (гній, кухонні відходи, подрібнена рослинність тощо) та вода. Біогазова установка почне працювати не відразу, а через кілька днів, коли кількість анаеробних бактерій збільшиться до максимуму.

У процесі життєдіяльності анаеробних бактерій виділяється біогаз, який збиратиметься у верхній точці бочки (у цьому місці має розташовуватися кран). З реактора газового шлангу біогаз потрапляє в колектор.

Колектор є бочкою на 200л з водою, і перевернуте в ній відро для збору газу, а також для створення тиску необхідного для роботи газової печі. У міру надходження газу відро спливатиме. Якщо кількість біогазу буде більше, ніж зможе вмістити пластикове відро, то газ буде просто виходити назовні через воду.

Для виготовлення реакторазнадобиться герметична бочка на 200л. У верхній частині бочки робимо кілька отворів та встановлюємо:
– Пластикову трубу для заливки сировини. На кінці труби необхідно встановити перехід на велику трубу (своєрідна лійка, для зручності заливки сировини)
– Пластикову трубу для зливу добрив. Оскільки біогазова установка – це не вічний двигун, і необхідно постійно вносити сировину. При внесенні нової сировини надлишки (вже перероблена сировина – добрива) виходитимуть через зливну трубу.
– Кран у найвищій точці бочки для збору біогазу.

При виготовленні реактора, дуже важливо, щоб всі з'єднання були герметичні, інакше під тиском, що виник, газ може просочуватися назовні. Зливна труба повинна бути розташована нижче за рівень установки газового крана. Зливна та заливна труба, коли не використовуються, повинні бути щільно заглушені.

Для виготовлення колектора знадобиться пластикова діжка на 200 л без кришки. У бочку наливаємо 3/4 води і встановлюємо іншу бочку, вгору дном, меншу за обсягом. У дні бочки меншого об'єму врізаємо штуцер для підключення шланга від реактора і кран для підключення шланга, що йде до газової печі.

Для заливки сировини відкриваємо впускний і зливний отвір і заливаємо сировину. Найкраще використовувати гній, розведений у воді. Воду краще використовувати дощову чи отстоянную, щоб вміст хлору з водопроводу не зменшили колонії бактерій. Крім того, якщо ви використовуєте кухонні відходи, не допускайте попадання миючих засобів, яєчної шкаралупи, кісток, луски від цибулі, оскільки вони можуть вплинути на роботу біогазової установки в гірший бік.

Сам собою біогаз має дуже неприємний запах, але при горінні запаху ніякого немає. Якщо спалювати газ без змішування з повітрям, то отримаємо полум'я жовтого кольору з кіптявою, що легко закоптить дно каструлі.

Якщо біогаз змішати з повітрям, а потім підпалити, то отримаємо чисте полум'я синього кольору без кіптяви. Так, наприклад, у заводських газових печах, в інструкції написано, що при переході з магістрального газу на балонний і назад необхідно міняти жиклери (які відрізняються діаметром отвору), інакше конфорка коптитиме. Як варіант, можна використовувати лабораторний пальник Бунзена.

Якщо лабораторного пальника у вас немає, то його легко виготовити з відрізка труби, просвердливши біля основи отвору. Таким чином, газ, проходячи трубою, буде змішуватися з повітрям, і на виході трубки отримаємо змішаний газ.

Як жиклери можна поекспериментувати зі шматочками дерев, заточивши їх під олівець і просвердливши в них отвори різного діаметру. Таким чином, можна отримати оптимальний розмір смолоскипа.

Для експерименту як печі використовувалася стара барбекюшниця, в дні якої було вирізано отвір і встановлений пальник Бунзена. А згодом барбекюшниця була замінена на одноконфоркову піч.

Для створення тиску газу на колектор (малу бочку для збору газу) встановлюється вантаж. Наприклад, якщо встановити вантаж 5 кг, то 1 літр води можна закип'ятити за 15хв. Якщо встановити вантаж 10 кг, то 1 літр води закипить через 10 хв.

Підсумовуючи, слід зазначити, що саморобна біогазова установка виробляє біогазу на 30 хвилин роботи пальника на добу., Якщо сировиною є гній. Якщо ж як сировина використовувати кухонні залишки, то продуктивність становить лише 15 хв на добу.

Газу, що виділяється не так вже й багато, але погодьтеся, що і біогазова установка не така вже й велика. Тому якщо ви бажаєте збільшити кількість одержуваного газу, вам необхідно буде збільшити обсяги реактора та колектора.

Розміри колектора можна і не збільшувати, якщо ви своєчасно перекачуватимете біогаз в іншу ємність (наприклад, в балон). Найбільш просто, це можна зробити за допомогою компресора від холодильника, який має один вхід і один вихід. Вхід підключаємо до колектора, а вихід балона.

Компресор можна оснастити автоматикою, наприклад коли колектор заповнений газом, бочка піднялася, замкнула контакти, тим самим включила компресор. А компресор, у свою чергу, вимкнувся, коли бочка опустилася до мінімального рівня.

Реактор біогазової установки необхідно виготовляти із пластику.Але, в жодному разі з металу, оскільки через окислювальні процеси метал швидко іржавіє. Як варіант можна використовувати пластикові бочки великих обсягів (наприклад, єврокуб). А щоби великі обсяги бочок не займали багато місця у дворі, їх можна закопати.

Лис 19, 2016 Генадій

Питаннями, як скоротити витрати на опалення житла, приготування їжі та електропостачання, стурбовані багато власників домогосподарств. Деякі з них вже спорудили своїми руками біогазові установки та частково чи повністю відокремилися від постачальників енергоресурсів. Виявляється, отримати майже дармове паливо в умовах приватного домогосподарства не становить великої складності.

Що таке біогаз та як його можна використовувати?

Власникам присадибних господарств відомо: склавши до купи будь-яку рослинну сировину, пташиний послід і гній, через час можна отримати цінне органічне добриво. Але мало хто з них знає, що біомаса розкладається не сама по собі, а під впливом різних бактерій.

Переробляючи біологічний субстрат, ці крихітні мікроорганізми виділяють продукти життєдіяльності, зокрема – газову суміш. Більшу частину її (близько 70%) становить метан - той самий газ, що горить у пальниках побутових плит та обігрівальних котлів.

Ідея використовувати таке екопаливо для різних господарських потреб не є новою. Пристрої з видобутку використовували ще древньому Китаї. Можливістю використання біогазу займалися і радянські новатори в 60-х роках минулого століття. Але справжнє відродження технологія пережила на початку 2000-х. На даний момент біогазові установки активно використовують у Європі та США для опалення будинків та інших потреб.

Як працює біогазова установка?

Принцип роботи пристрою з виробництва біогазу досить простий:

• у герметичну ємність завантажують розведену водою біомасу, де вона починає «бродити» та виділяти гази;
• вміст резервуару регулярно оновлюють – зливають перероблену бактеріями сировину та додають свіжу (в середньому близько 5-10% щодня);
• газ, що скупчився у верхній частині резервуара по спеціальній трубці надходить на газозбірник, а потім - на побутові прилади.

Схема біогазової установки.

Яка сировина підходить для біореактора?

Установки для отримання біогазу рентабельні тільки там, де є щоденне поповнення свіжої органіки - гною або посліду худоби та птиці. Також у біореактор можна підмішувати подрібнену траву, бадилля, листя та побутові відходи (зокрема, очищення від овочів).

Ефективність установки багато в чому залежить від типу сировини, що завантажується. Доведено, що при однаковій масі найбільший вихід біогазу виходить зі свинячого гною та індичого посліду. У свою чергу, екскременти корів та силосні відходи дають меншу кількість газу при такому ж завантаженні.

Використання біосировини для опалення будинку.

Що не можна використовувати у біогазовій установці?

Існують фактори, які можуть суттєво знизити активність анаеробних бактерій, а то й зовсім призупинити процес вироблення біогазу. Не можна допускати, щоб усередину резервуару потрапляла сировина із вмістом:

• антибіотиків;
• цвілі;
• синтетичних миючих засобів, розчинників та іншої хімії;
• смол (у тому числі тирса хвойних дерев).

Малоефективно використовувати гнійний гній - завантаженню підлягають тільки свіжі або попередньо просушені відходи. Також не можна допускати перезволоження сировини – показник 95% вже вважається критичним. Втім, невелика кількість чистої води в біомасу додавати все ж таки потрібно – для того, щоб полегшити її завантаження та прискорити процес бродіння. Розводять гній та відходи до консистенції негустої манної каші.

Біогазова установка для дому

Сьогодні промисловість вже випускає установки для отримання біогазу у промислових масштабах. Їхнє придбання та монтаж обходиться дорого, окупається таке обладнання у приватних домогосподарствах не раніше, ніж через 7-10 років за умови, що для переробки будуть використовуватись великі обсяги органіки. Досвід показує, що за бажання невелику біогазову установку для приватного будинку майстровитий господар може спорудити своїми руками, причому з найдоступніших матеріалів.

Готуємо переробний бункер

В першу чергу знадобиться ємність циліндричної форми, що герметично закривається. Можна, звичайно, використовувати великі каструлі або виварювання, але їх малий обсяг не дозволити досягти достатнього вироблення газу. Тому з цією метою використовують найчастіше пластикові бочки об'ємом від 1 м³ до 10 м³.

Виготовити таку можна самостійно. У продажу є листи з ПВХ, при достатній міцності та стійкості до агресивних середовищ вони легко зварюються у конструкції потрібної конфігурації. Як бункер можна використовувати і металеву бочку достатнього обсягу. Щоправда, доведеться провести антикорозійні заходи – покрити її зсередини та зовні стійкою до дії вологи фарбою. Якщо резервуар зроблений з нержавіючої сталі, цього робити не потрібно.

Система відведення газу

Патрубок для відведення газу монтують у верхній частині бочки (як правило, у кришці) – саме там він накопичується згідно законів фізики. По підключеній трубі біогаз подається на гідрозатвор, далі на накопичувач (як варіант - за допомогою компресора в балон) і до побутових приладів. Поруч із газовідведенням рекомендується також вмонтувати спусковий клапан – якщо тиск усередині резервуара стане занадто високим, він випустить зайвий газ.

Система подачі та вивантаження сировини

Щоб забезпечити безперервне виробництво газової суміші, бактерій у субстраті потрібно постійно (щодня) «підгодовувати», тобто додавати свіжий гній чи іншу органіку. У свою чергу вже перероблену сировину з бункера необхідно видаляти, щоб вона не займала корисне місце в біореакторі.

Для цього в бочці проробляються два отвори - один (для вивантаження) майже біля дна, інший (для завантаження) вище. У них вварюються (впаюються, вклеюються) труби діаметром не менше 300 мм. Завантажувальний трубопровід направляють вгору і обладнають лійкою, а злив облаштують так, щоб зручно було збирати перероблену жижу (її згодом можна використовувати як добрива). Місця стиків герметизують.

Система підігріву

Теплоізоляція бункера.

Якщо біореактор буде встановлений на вулиці або в неопалюваному приміщенні (що необхідно з техніки безпеки), то йому необхідно забезпечити теплоізоляцію та підігрів субстрату. Перша умова досягається шляхом «укутування» бочки будь-яким матеріалом, що утеплює, або заглибленням в землю.

Що ж стосується підігріву, то тут можна розглядати різні варіанти. Одні умільці заводять усередину труби, якими циркулює вода з опалювальної системи і монтують їх уздовж стінок бочки у вигляді змійовика. Інші поміщають реактор більший за обсягом резервуар з водою всередині, що підігрівається електротенами. Перший варіант зручніший і набагато економічніший.

Для оптимізації роботи реактора необхідно підтримувати температуру його вмісту на певному рівні (щонайменше 38⁰C). Але якщо вона підніметься вище 55⁰C, то газоутворюючі бактерії просто «зваряться», і процес ферментації зупиниться.

Система перемішування

Як показує практика, у конструкціях ручна мішалка будь-якої конфігурації значно підвищує ефективність біореактора. Вісь, до якої приварені (прикручені) лопаті «міксера», виводиться через кришку бочки. На неї надалі надягається ручка-воріт, отвір ретельно герметизується. Втім, такими пристроями домашні майстри облаштовують ферментатори не завжди.

Отримання біогазу

Після того, як установка буде готова, до неї завантажують біомасу, розведену водою приблизно приблизно 2:3. Великі відходи повинні бути подрібнені – максимальний розмір фракції не повинен перевищувати 10 мм. Далі кришка закривається - залишається чекати, коли суміш почне "бродити" і виділяти біогаз. За оптимальних умов перше надходження пального спостерігається через кілька днів після завантаження.

Про те, що газ «пішов», можна судити з характерного булькання у водяному затворі. У цей час бочку варто перевірити на герметичність. Робиться це за допомогою звичайного мильного розчину – його наносять на всі стики та спостерігають, чи не з'явилися бульбашки.

Перше оновлення біосировини потрібно провести приблизно за два тижні. Після того, як у вирву буде залита біомаса, з відвідної труби виллється такий самий обсяг відпрацьованої органіки. Далі таку процедуру виконують щодня або раз на два дні.

На скільки вистачає отриманого біогазу?

В умовах невеликого господарства біогазова установка не стане абсолютною альтернативою природному газу та іншим доступним джерелам енергії. Наприклад, за допомогою пристрою ємністю 1 м³ можна отримати палива лише на пару годин приготування їжі для невеликої родини.

А ось біореактором у 5 м3 вже можна опалити приміщення площею 50 м2, але його роботу потрібно буде підтримувати щоденним завантаженням сировини масою не менше 300 кг. Для цього необхідно мати в господарстві приблизно десять свиней, п'ять корів та кілька десятків курей.

Майстри, які змогли самостійно змайструвати діючі біогазові установки, діляться відео з майстер-класами на просторах інтернету:

Біогазова установка – це спеціальний агрегат, який дозволяє переробляти відходи сільськогосподарського виробництва та харчової промисловості на біологічні добрива та біологічний газ.

Використання подібної установки дозволяє в найкоротші терміни позбавлятися гною різних видів (включаючи пташиний послід), переробляти залишки рослин (силос, що перезимував, бадилля харчових культур тощо) і якісно утилізувати органічні відходи скотобійні та птахофабрики. Час отримання біологічних відходів та газу залежить від щільності перероблюваних матеріалів та їх кількості.

Найбільшого поширення подібні установки набули у таких країнах, як Німеччина та Голландія. В останні роки безліч китайських фермерських господарств і харчових виробництв, також оснащуються біогазовими установками свого виробництва.

Влаштування біогазової установки. Слід зазначити, що біогазові установки мають дуже просту конструкцію. Сучасні моделі таких установок мають достатній рівень автоматизації, і вимагають мінімальний контроль з боку людини. Отже, сучасна біогазова установка складається з:

• Перехідна ємність, в яку потрапляє сировина на початку переробки для підігріву.
• Міксери, для подрібнення великих частинок трави та гною.
• Місткість для газу (газгольдер), в якій зберігається одержаний газ, необхідна для підтримки запасів та тиску в системі.
• Біореактор, найголовніша частина біогазової установки, в якій відбувається бродіння сировини та виробляється газ.
• Газова система, набір труб та шлангів подачі та відведення отриманого газу.
• Сепаратори сортують перероблену сировину на тверді та рідкі добрива.
• Насоси для перекачування сировини та води.
• Прилади вимірювання та контролю за тиском в реакторі і температурою рідини, що підігріває.
• Когенераційна станція служить для розподілу отриманого газу.
• Аварійні пальники для наповнення зайвого газу з реактора і газгольдера, необхідні для підтримки заданого тиску.

На перший погляд здається, що пристрій біогазової установки надто складний і заплутаний, а до складу її входять дорогі агрегати та компоненти. Однак насправді це далеко не так. Більшість компонентів мають грізні назви, але насправді їх основі лежать звичайні предмети. У будь-якому випадку, подібні конструкції вже багато років використовуються людьми по всьому світу, а значить, з принципом роботи установки можна розібратися без жодних труднощів.

Принцип роботи біогазової установки. Перш ніж перейти до детального розгляду принципу роботи біогазової установки, слід сказати, що з'явився пристрій виключно завдяки процесам бродіння і розкладання. Як відомо, будь-яка органічна речовина (з часом і за відповідних умов) розпадається на найпростіші хімічні речовини, однією з яких є біогаз. Саме на принципах бродіння та розпаду створюється будь-яка біогазова установка, а додаткові вузли та агрегати мають допоміжні або контролюючі функції.

Етапи роботи біогазової установки.

• 1. Доставка продуктів переробки та відходів в установку. У тому випадку, якщо рідкі відходи їх доцільно доставляти в реактор за допомогою спеціалізованих насосів. Твердіші відходи можуть доставлятися в реактор вручну, або засобами транспортної стрічки. У деяких випадках доцільно підігріти відходи, щоб збільшити швидкість бродіння і розпаду в біореакторі. Для підігріву відходів використовується перехідна ємність, де продукти переробки доводяться до потрібної температури.
• 2. Переробка у реакторі. Після перехідної ємності підготовлені (і підігріті!) відходи потрапляють у реактор. Якісний біореактор є герметичною конструкцією, виготовленою з особливо міцної сталі, або з бетону, що має спеціальне, антикислотне покриття. В обов'язковому порядку реактор повинен мати ідеальну теплову та газову ізоляцію. Навіть найменше попадання повітря або зниження температури спричинить зупинку процесу бродіння та розпаду. Підігрів реактора здійснюється за допомогою трубок із гарячою водою. Система автономна. Нагрів води відбувається за допомогою біогазу, що виробляється. Реактор працює без доступу кисню, у повністю замкнутому середовищі. Кілька разів на день, за допомогою насоса в нього можна додавати нові порції речовини, що переробляється. Оптимальний температурний режим реактора – близько 40 градусів за Цельсієм. Якщо температура менша, то процес бродіння суттєво уповільниться. Якщо збільшити температуру, то станеться швидке випаровування води, що дозволить відходам повністю розпастися. Для того, щоб прискорити процес бродіння, використовується спеціальний міксер. Цей пристрій перемішує субстанцію в реакторі через певний проміжок часу.
• 3. Вихід готового товару. Після закінчення певного часу (від кількох годин, за кілька днів) з'являються перші результати бродіння. Це біогаз та біологічні добрива. У результаті біогаз, що вийшов, потрапляє в газгольдер (бак для зберігання газу). Тиск газу газгольдери регулюється з допомогою клапанів. У разі надмірного тиску буде задіяно аварійні пальники, які просто спалять зайвий газ, і тим самим стабілізують тиск. Отриманий біогаз потребує усихання. Лише після цього його можна використовувати як звичайний природний газ. Окремо слід сказати, що для підтримки роботи біогазової установки потрібно близько 15% одержуваного газу. У свою чергу біологічні добрива потрапляють у спеціально підготовлений бак із сепаратором. Відбувається поділ на тверді (біогумус) та рідкі добрива. Біогумус складає лише близько 5% від загальної кількості одержуваних добрив. Власне, добрива одразу можуть бути використані за призначенням. Додаткову переробку вони не вимагають. Більш того, в Європі існують цілі потокові лінії, які запаковують отримані біологічні добрива в пластикові ємності. Торгівля подібними добривами – досить прибутковий бізнес. Робота біогазової установки безперервна. Висловлюючись простіше, в реактор постійно потрапляють нові порції матеріалу, що переробляється, а в газгольдер і сепараторний бак також постійно потрапляє газ і біологічні добрива.

Експлуатація та монтаж біогазової установки. Монтаж біогазової установки суворо індивідуальний. Не можна просто привезти та зібрати разом усі компоненти. Необхідно провести цілу низку підготовчих робіт, викопати кілька великих котлованів, здійснити якісну ізоляцію реактора. Слід врахувати всі індивідуальні особливості фермерського господарства чи підприємства, і зробити біогазову установку актуальною під конкретні завдання. Слідкувати за біогазовою установкою зможе одна людина, оскільки процес переробки повністю автоматизований. Експлуатація установки не потребує великих витрат. За гарного нагляду та своєчасного сервісного обслуговування щорічні витрати на утримання такої установки не перевищать 5% її первісної вартості.

Переваги використання біогазової установки. Біогазова установка по-справжньому чарівний пристрій, який дозволяє отримувати з відходів виробництва та гною дійсно необхідні речі. Зокрема, можна отримати:

• Біогаз
• Біологічні добрива
• Електричну та теплову енергію
• Паливо для автомобілів.

Для того, щоб перетворювати біогаз на електричну та теплову енергію необхідно оснастити установку додатковими агрегатами. Це збільшує вартість самої установки, але дозволяє досягти значної автономії від комунальних служб, і суттєво скоротити оплачувані рахунки. Якщо в автомобілі встановлено газове обладнання, його можна заправляти газом, якою виробляється біогазовою установкою. Природно, біологічний газ вимагатиме додаткового очищення, яке дозволить відфільтрувати вуглекислий газ. Після цього автомобіль зможе їздити на газі, що виробляється біогазовою установкою. Це допомагає значно економити на купівлі бензину, що за нинішніх цін на паливо дуже вигідно.

Кому потрібна біогазова установка?

Як уже було сказано вище, біогазова установка – технічно складний пристрій, який потребує професійного монтажу та своєчасного сервісного обслуговування.

Тому дрібному фермеру, господарство якого складається з десятка корів та кількох гектарів землі, така техніка безумовно не потрібна. У нього просто немає такої кількості гною та інших добрив, щоб змусити біогазову установку працювати цілодобово і приносити значний дохід. І зовсім інша справа, якщо мова зайде про велике фермерське господарство, птахофабрику чи м'ясокомбінат. Дані виробництва щодня генерують сотні кілограмів різноманітних відходів, які просто нікуди подіти. Для них купівля біогазової установки є чи не єдиним способом вирішити проблему утилізації відходів, і при цьому отримувати безкоштовний газ, електрику та біологічні добрива.

Як показує практика, подібні біогазові системи починають себе окупати вже через 2 роки після встановлення. З огляду на те, що середній термін служби установки – 25 років, то не складно підрахувати прибуток, який принесе подібне обладнання.

Сучасний світ побудований на все більшому споживанні, тому особливо швидко виснажуються мінеральні та сировинні ресурси. Водночас на численних тваринницьких фермах щорічно накопичуються мільйони тонн смердючого гною, і витрачаються чималі кошти на його утилізації. Люди також не відстають у виробництві біологічних відходів. На щастя, розроблена технологія, що дозволяє одночасно вирішувати ці проблеми: використовуючи біовідходи (насамперед гній) як сировину, отримувати екологічно чисте відновлювальне паливо – біогаз. Застосування таких новаторських технологій породило нову перспективну галузь – біоенергетику.

Що таке біогаз

Біогазом називають летючу газоподібну речовину, яка не має кольору, зовсім без запаху. Він складається на 50-70 відсотків із метану, до 30 відсотків його становить вуглекислий газ СО2 і ще 1-2 відсотки – газоподібні речовини – домішки (при очищенні від них виходить найчистіший біометан).

Якісні фізико-хімічні показники цієї речовини наближаються до звичайного високоякісного газу. За дослідженнями вчених, біогаз має дуже високі теплотворні властивості: так, тепло, що виділяється при спалюванні одного кубометра цього природного палива, рівнозначне теплу від півтора кілограма кам'яного вугілля.

Виділення біогазу відбувається завдяки життєдіяльності особливого виду бактерій - анаеробних, при цьому мезофільні бактерії активізуються при прогріванні середовища до 30-40 градусів за Цельсієм, а термофільні розмножуються при вищій температурі - до +50 градусів.

Під впливом їх ферментів органічна сировина розкладається із біологічного газу.

Сировина для біогазу

Чи не будь-які органічні відходи підходять для переробки на біогаз. Наприклад, послід від птахофабрик та свиноферм у чистому вигляді використовувати категорично не можна, тому що у них високий рівень токсичності. Для отримання біогазу в такі відходи необхідно додавати розбавляючі речовини: силосову масу, зелену трав'яну масу, а також гній з-під корів. Останній компонент – найкраща сировина для отримання екологічно чистого палива, оскільки корови харчуються тільки рослинною їжею. Однак і його треба контролювати на предмет утримання важкометалевих домішок, хімічних складових, поверхнево-активних речовин, яких у сировині не повинно бути в принципі. Дуже важливий пункт – контроль на антибіотики та дезінфікуючі речовини. Наявність їх у гною здатне перешкоджати процесу розкладання сировинної маси та утворення летючого газу.

Додаткова інформація.Зовсім обійтися без засобів, що дезінфікують, неможливо, тому що інакше на біомасі під впливом високих температур починає утворюватися цвіль. Також слід стежити та вчасно очищати гною від механічних забруднень (цвяхи, болти, каміння тощо), які можуть швидко зіпсувати біогазове обладнання. Вологість сировини, що йде для отримання біогазу, повинна становити щонайменше 80-90%.

Механізм утворення газу

Щоб у процесі безповітряного бродіння (його по-науковому називають анаеробної ферментацією) з органічної сировини почав виділяється біогаз, необхідні відповідні умови: герметична ємність і підвищена температура. Якщо все зроблено правильно, газ, що продукується, піднімається нагору, звідки його вибирають для використання, а ті тверді частинки, що залишаються, являють собою відмінне біоорганічне сільськогосподарське добрива, багате азотом і фосфором, але звільнене від шкідливих мікроорганізмів. Для правильного та повного перебігу процесів дуже важливий температурний режим.

Повний цикл перетворення гною на екологічне паливо становить від 12 днів до місяця, це залежить від складу сировини. З одного літра корисного об'єму реактора виходить близько двох літрів біогазу. Якщо застосовувати досконаліші модернізовані установки, то процес виробництва біопалива прискорюється до 3 діб, а вироблення біогазу підвищується до 4,5-5 літрів.

Люди почали вивчати та використовувати технологію видобутку біопалива з органічних природних джерел ще з кінця XVIII століття, а в колишньому СРСР перший пристрій з отримання біогазу було розроблено ще у 40-х роках минулого століття. У наш час ці технології набувають все більшого значення та популярності.

Переваги та недоліки біогазу

Біогаз як джерело енергії має незаперечні плюси:

• він служить поліпшенню екологічної обстановки у тих місцевостях, де широко застосовується, оскільки з скороченням використання забруднюючого природу палива відбувається дуже ефективне знищення біовідходів і знезараження стоків, тобто. біогазове обладнання виконує роль очисної станції;
• сировина для виробництва цього органічного палива є відновлюваною та практично безкоштовною – поки тварини на фермерських господарствах отримують харчування, вони будуть виробляти біомасу, а, отже, і паливо для біогазових установок;
• придбання та використання обладнання економічно вигідно – одного разу куплена установка для отримання біогазу більше не вимагатиме жодних вкладень, а обслуговується вона просто та дешево; так, біогазова установка для використання у фермерському господарстві починає окупатися вже через три роки після запуску; відсутня необхідність споруджувати інженерні комунікації та лінії передачі енергії, витрати на запуск біостанції знижуються на 20 відсотків;
• відпадає необхідність у підведенні таких інженерних комунікацій, як лінії електропередач та газопровід;
• виробництво біогазу на станції з використанням місцевої органічної сировини – безвідходне підприємство, на противагу підприємствам на традиційних енергоносіях (газопроводи, котельні тощо), відходи не забруднюють екосередовище, не вимагають місця для свого зберігання;
• при використанні біогазу в атмосферу виділяється деяка кількість вуглекислого газу, а також сірки, однак ці кількості мінімальні в порівнянні з тим же природним газом і засвоюються зеленими насадженнями при диханні, тому внесок біоетанолу в парниковий ефект мінімальний;
• в порівнянні з іншими альтернативними джерелами енергії, вироблення біогазу завжди стабільне, діяльністю та продуктивністю установок з його виробництва людина може управляти (на відміну, наприклад, від сонячних батарей), збираючи кілька установок в одну або, навпаки, дроблячи на окремі ділянки для зниження ризику аварії;
• у вихлопних газах під час використання біопалива вміст оксиду вуглецю знижується на 25 відсотків, а оксидів азоту – на 15;
• крім гною, можна використовувати деякі види рослин для отримання біомаси на паливо, наприклад, сорго допоможе поліпшити стан грунтів;
• при додаванні біоетанолу в бензин його октанове число збільшується, а саме паливо стає більш детонаційно-стійким, температура самозаймання значно знижується.

Біогаз– не ідеальне паливо, він і технологія його одержання також не позбавлені недоліків:

• швидкість переробки органічної сировини в устаткуванні для виробництва біогазу – слабке місце у технології порівняно з традиційними джерелами отримання енергії;
• у біоетанолу менша теплота згоряння, ніж у палива з нафти – на 30 відсотків менше виділяється енергії;
• процес досить нестійкий, для його підтримки потрібна велика кількість ферментів певної якості (наприклад, зміна раціону корів дуже сильно впливає на якість гнойової сировини);
• недобросовісні виробники біомаси для станцій переробки можуть значно виснажувати ґрунти підвищеними засівами, це порушує екологічну рівновагу території;
• труби та ємності з біогазом можуть розгерметизуватися, що призведе до різкого зниження якості біопалива.

Де застосовується біогаз

Насамперед це екологічне біопаливо йде на задоволення побутових потреб населення як заміна природного газу для обігріву та приготування їжі. Підприємства можуть використовувати біогаз для запуску замкнутого циклу виготовлення продукції: особливо ефективним є його застосування в газових турбінах. При грамотному налагодженні та повному поєднанні такої турбіни з установкою отримання біопалива його вартість конкурує з найдешевшою атомною енергією.

Ефективність використання біогазу дуже легко підрахувати. Наприклад, від однієї одиниці великої рогатої худоби можна отримати до 40 кілограм гною, з якого виробляється півтора кубометра біогазу, достатнього для вироблення 3 кіловат/год електрики.

Визначивши потреби господарства в електроенергії, можна визначити, який вид установки для отримання біогазу використати. При невеликому поголів'ї корів найкраще біогаз у домашніх умовах добувати за допомогою найпростішої біогазової установки малої потужності.

Якщо ж господарство дуже велике, і на ньому постійно утворюється велика кількість біовідходів, вигідно змонтувати автоматизовану біогазову систему промислового типу.

Зверніть увагу!При проектуванні та налагодженні тут знадобиться допомога кваліфікованих фахівців.

Конструкція біогазової установки

Будь-яка біоустановка складається з наступних основних частин:

• біореактор, де відбувається біорозкладання гною суміші;
• система подачі органічного палива;
• агрегат для розмішування біологічних мас;
• апарати для створення та підтримки потрібного рівня температури;
• цистерни для розміщення в них отриманого біогазу (газгольдери);

• ємності для приміщення туди твердих фракцій, що утворюються.

Це повний перелік елементів для промислових автоматизованих установок, тоді як біогазова установка для приватного будинку набагато простіше сконструйована.

Біореактор може бути повністю герметичним, тобто. доступ кисню неприпустимий. Це може бути ємність із металу у вигляді циліндра, встановлена ​​на поверхні ґрунту, добре для цих цілей підходять колишні цистерни від палива ємністю по 50 кубометрів. Готові розбірні біореактори швидко монтуються/демонтуються та легко переміщуються на нове місце.

Якщо передбачається невелика біогазова станція, доцільно розміщувати реактор під землею і виконувати його у вигляді цегляного або бетонного резервуара, а також металевих або ПВХ бочок. Можна поміщати такий біоенергетичний реактор у приміщення, проте необхідно забезпечити постійне вентилювання повітря.

Бункери для підготовки біологічної сировини – необхідний елемент системи, тому що перед тим, як потрапити до реактора, його треба підготувати: подрібнити на частинки до 0,7 міліметра та просочити водою, щоб довести вологість сировини до 90 відсотків.

Системи подачі сировини складаються із сировинного приймача, водопроводу та насоса для подачі підготовленої маси в реактор.

Якщо біореактор виконаний у підземному виконанні, ємність для сировини розташовують на поверхні, щоб підготовлений субстрат самостійно під дією сили тяжіння тек в реактор. Можливо також розташувати сировинний приймач у верхній частині бункера, тоді потрібне використання насоса.

Отвір для виведення відходів розташовують ближче до днища, навпроти входу для сировини. Приймач для твердих фракцій виконують як прямокутного ящика, куди веде вихідна трубка. При вступі до біореактора нової порції підготовленого біо-субстрату, така ж за обсягом партія твердих відходів подається до приймача. Надалі вони використовуються в господарствах як відмінні біодобрива.

Отриманий біогаз зберігається в газгольдерах, які містяться, як правило, зверху реактора і мають конусоподібну або куполоподібну форму. Виготовляються газгольдери із заліза і фарбуються масляною фарбою в кілька шарів (це допомагає уникнути корозійного руйнування). У великих промислових біоустановках ємності для біогазу виконуються у вигляді цистерн, що окремо стоять, з'єднаних з реактором.

Для надання отриманому газу горючих властивостей необхідно позбавити його водяної пари. Проводиться провід біопалива по трубі через водяну ємність (гідрозатвор), після чого його можна подавати пластиковими трубами безпосередньо для споживання.

Іноді можна зустріти особливі газгольдери мішкоподібного виду із ПВХ. Їх мають у своєму розпорядженні в безпосередній близькості від установки. У міру наповнення біогазом мішки розкриваються, їх обсяг збільшується настільки, щоб прийняти весь вироблений газ.

Для ефективного перебігу процесів біоброження необхідне постійне перемішування субстрату. Для запобігання утворенню кірки на поверхні біомаси та уповільнення процесів бродіння необхідно постійно активно її перемішувати. Для цього збоку реактора монтуються занурювальні або похилі розмішувачі у вигляді міксера для механічного перемішування маси. Для невеликих станцій вони ручні, для промислових – з автоматичним керуванням.

Необхідну для здійснення життєдіяльності анаеробних бактерій температуру підтримують за допомогою автоматизованих обігрівальних систем (для стаціонарних реакторів), вони починають підігрів при зниженні тепла нижче за норму і автоматично вимикаються при досягненні нормальної температури. Також можна використовувати котельні установки, електрообігрівачі або вмонтувати в днище ємності із сировиною спеціальний нагрівач. Одночасно необхідно знизити втрати тепла від біореактора, для цього його укутують шаром скловати або проводять іншу теплоізоляцію, наприклад, з пінополістиролу.

Біогаз своїми руками

Для приватних будинків застосування біогазу зараз дуже актуальне – із практично безкоштовного гною можна отримати газ для побутових потреб та обігріву будинку та ферми. Власна біогазова установка – це гарантія від відключень електрики та подорожчання газу, а також відмінний спосіб утилізувати біовідходи, а також непотрібний папір.

Для будівництва вперше логічніше використовувати прості схеми, такі конструкції будуть більш надійними і прослужать довше. Надалі установку можна буде доповнити складнішими деталями. Для будинку площею 50 квадратів достатня кількість газу виходить при об'ємі ємності для ферментування 5 кубометрів. Для постійного температурного режиму, необхідного для правильного бродіння, можна використовувати трубу опалення.

На першому етапі будівництва риють траншею для біореактора, стінки якої повинні бути укріплені і герметизовані за допомогою пластику, бетонної суміші або кільцями з полімерів (бажано наявність в них глухого дна - періодично в міру користування їх доведеться замінювати).

Другий етап полягає у монтажі газового дренування у вигляді полімерних труб з численними отворами. При встановленні слід враховувати, що верхівки труб повинні перевищувати заплановану глибину наповнення реактора. Діаметр вихідних труб має бути не більше 7-8 сантиметрів.

Наступний етап – ізоляція. Після цього можна заповнювати реактор підготовленим субстратом, після чого він укутується плівкою для збільшення тиску.

На четвертому етапі монтують бані та відвідну трубу, яка ставиться в найвищій точці бані і з'єднує реактор з газгольдером. Газгольдер можна обкласти цеглою, поверх монтується сітка з нержавіючої сталі та покривається штукатуркою.

У верхній частині газгольдера поміщають люк, який герметично закривається, з нього виводять газову трубу з клапаном для зрівнювання тиску.

Важливо!Отриманий газ повинен відводитися і споживатися постійно, оскільки тривале зберігання у вільній частині біореактора може спровокувати вибух від підвищеного тиску. Необхідно передбачити гідрозатвор для того, щоб біогаз не поєднувався з повітрям.

Для розігріву біомаси можна встановити змійовик, що йде від опалювальної системи будинку – це економічно набагато вигідніше, ніж застосування електрообігрівачів. Зовнішнє обігрів можна передбачити за допомогою пари, це виключить перегрів сировини вище норми.

Загалом біогазова установка своїми руками – не така складна споруда, але при її облаштуванні необхідно звертати увагу на найдрібніші деталі, щоб уникнути пожеж та руйнувань.

Додаткова інформація.Будівництво навіть найпростішої біоустановки має бути оформлене відповідними документами, необхідно мати технологічну схему та карту монтажу обладнання, потрібно отримати схвалення Санепідемстанції, пожежної та газової служб.

В наш час використання альтернативних джерел енергії набирає обертів. Серед них дуже перспективною є галузь біоенергетики – отримання біогазу з органічних відходів типу гною та силосу. Станції виробництва біогазу (промислові чи маленькі домашні) здатні вирішити проблеми утилізації відходів, одержання екологічного палива та тепла, а також якісних сільськогосподарських добрив.

Відео

Власникам приватних будинків, розташованих у регіонах з обмеженим доступом до традиційних видів палива, слід обов'язково звернути увагу на сучасні біогазові установки. Подібні агрегати дозволяють отримувати біогаз із різноманітних органічних відходів та використовувати його для особистих потреб, у тому числі й обігріву житлових приміщень.

Газ можна отримувати практично з будь-якої біомаси – відходів тваринницької промисловості, харчового виробництва, сільського господарства, листя тощо. При цьому спорудити подібну установку можна своїми руками.

Механізм дії біогазових установок

Для отримання біогазу підходить як однорідна сировина, так і суміші різноманітної біомаси. Біогазова установка – це об'ємна герметична споруда, оснащена пристосуваннями для подачі сировини, підігріву біомаси, перемішування компонентів, відведення отриманого біогазу в газовий колектор і, звичайно, захисту конструкції.

У реакторі під впливом анаеробних бактерій здійснюється швидке розкладання біомаси. У процесі бродіння органічної сировини виділяється біогаз. Приблизно 70% складу такого газу представлено метаном, частина – вуглекислим газом.

Біогаз характеризується чудовими показниками теплотворної здатності, у нього немає вираженого запаху та кольору. За своїми властивостями біогаз практично ні в чому не поступається традиційнішому природному газу.

У найрозвиненіших країнах використовують додаткові установки для очищення біогазу від вуглекислого газу. За бажання ви зможете купити таку ж установку та отримувати чистий біометан.

Біогазові установки на силосі. 1 Силосні ями. 2 Система завантаження біомаси. 3 Реактор. 4 Реактор дображивания. 5 Субстратер. 6 Система опалення. 7 Силова установка. 8 Система автоматики та контролю. 9 Система газопроводів

В середньому одна корова або інша тварина вагою в півтонни здатна за добу зробити кількість гною, достатню для отримання приблизно 1,5 м3 біогазу. Добовий гній однієї середньої свині можна переробити в 0,2 м3 біогазу, а кролика чи курки – в 0,01-0,02 м3 палива.

Для порівняння: 1 м3 біогазу з гною дає приблизно стільки ж теплової енергії, як 3,5 кг дров, 1-2 кг вугілля, 9-10 кВт/год електрики.

Найпростіший рецепт суміші для отримання біогазу включає наступні компоненти:

• коров'ячий гній - близько 1500 кг;
• згнило листя або інші органічні відходи - 3500 кг;
• вода – 65-75% загальної маси попередніх компонентів. Попередньо воду потрібно підігріти приблизно до 35 градусів.

Такої кількості біомаси буде достатньо для отримання біогазу на півроку експлуатації з помірною витратою. У середньому біогаз починає виділятися через 1,5-2 тижні після завантаження суміші в установку.

Газ можна використовувати для обігріву будинку та різноманітних господарських та побутових будівель.

Конструкція типової біогазової установки

Біогазова установка

Основними компонентами повноцінної біогазової системи є:

• реактор;
• система подачі перегною;
• мішалки;
• біомаси;
• газгольдер;
• сепаратор;
• захисна частина

Побутова установка матиме дещо спрощену конструкцію, проте для повноти сприйняття вам пропонується ознайомитись з описом усіх перерахованих елементів.

Біогазові установки

Реактор

Ця частина установки зазвичай збирається з нержавіючої сталі або бетону. Зовні реактор схожий на велику герметичну ємність, зверху якої встановлено купол, що зазвичай має кулясту форму.

Нині найбільшої популярності користуються реактори з розбірної конструкції, виконані із застосуванням інноваційних технологій. Такий реактор можна легко зібрати своїми руками з мінімальними тимчасовими витратами. У разі потреби він так само легко розбирається і перевозиться в інше місце.

Сталь зручна тим, що можна без зайвих зусиль створювати отвори для підключення інших елементів системи. Бетон ж перевершує сталь за показниками міцності та довговічності.

Система подачі біомаси

Ця частина установки включає в свій склад бункер для прийому відходів, підвідний трубопровід для подачі води та шнековий насос, призначений для відправки перегною в реактор.

Для завантаження сухого компонента бункер використовується фронтальний навантажувач. У домашніх умовах із цим завданням можна впоратися без навантажувача, використовуючи різні підручні засоби, наприклад, лопати.

У бункері відбувається зволоження суміші до напіврідкого стану. Після досягнення потрібного рівня зволоження шнек переводить напіврідку масу нижній відсік реактора.

Мішалки

Бродіння перегною в реакторі має відбуватися рівномірно. Це одна з найголовніших умов забезпечення інтенсивного виділення біогазу із суміші. Саме для досягнення максимально рівномірного процесу бродіння суміші конструкція типової біогазової установки включає до свого складу мішалки з електроприводами.

Існують мішалки занурювального та похилого типу. Занурювальні механізми можуть опускатися в біомасу на необхідну глибину для забезпечення інтенсивного та рівномірного перемішування субстрату. Зазвичай такі мішалки розміщуються на щоглі.

Монтаж похилих мішалок виконується на бічних поверхнях реактора. За обертання гвинта у ферментаторі відповідає електродвигун.

Автоматизована система підігріву

Для успішного отримання біогазу температура всередині системи повинна підтримуватись на рівні +35-40 градусів. Для цього до конструкції включаються автоматизовані системи підігріву.

Джерелом тепла в даному випадку є водогрійний котел, в окремих ситуаціях застосовуються електричні опалювальні агрегати.

Газгольдер

Газгольдер

У цьому вся елементі конструкції збирається біогаз. Найчастіше газгольдер розміщують на даху реактора.

Виробництво сучасних газгольдерів зазвичай виконується із застосуванням полівінілхлориду – матеріалу, стійкого до сонячного світла та різноманітних несприятливих природних явищ.

Газгольдер

У деяких ситуаціях замість звичайного газгольдер застосовують спеціальні мішки. Також ці пристрої дозволяють тимчасово збільшити обсяг запасу отриманого біогазу.

Для виготовлення газгольдер-мішків застосовується спеціальний полівінілхлорид з еластичними властивостями, здатний роздмухуватися в міру збільшення об'єму біогазу.

Сепаратор

Сепаратор

Ця частина системи відповідає за сушіння відпрацьованого перегною та отримання при необхідності високоякісних добрив.

Найпростіший сепаратор складається із шнека та сепараторної камери. Камера виконана у формі сита. Це дозволяє розділяти біомасу на твердий компонент та рідку частину.

Прессо-шнековий сепаратор

Осушений перегній відправляється у відсік для відвантаження. Рідку частину система направляє назад у приймальну камеру. Тут рідина застосовується для зволоження нової вихідної сировини.

Найпростіша біогазова установка своїми руками

Біогазова установка для дому

Побутова біогазова установка матиме дещо спрощену конструкцію, але її виготовлення слід підходити з максимальною відповідальністю.

Перший крок. Вирийте яму. За своєю суттю біогазова установка є великою ямою із спеціальним оздобленням. Найвідповідальнішою і водночас складною частиною виготовлення аналізованої системи є правильна підготовка стінок біореактора та її основи.

Яма має бути герметичною. Закріпіть основу і стіни за допомогою пластику або бетону. Натомість ви можете придбати готові полімерні кільця з глухим дном. Такі пристрої дозволяють забезпечити необхідну герметичність системи. Матеріал зберігатиме свої початкові характеристики протягом довгих років, а при необхідності ви зможете легко замінити старе кільце новим.

Другий крок. Устаткуйте систему газового дренажу. Це позбавить вас необхідності купівлі та установки мішалок, завдяки чому витрати часу і коштів на складання установки істотно скоротяться.

Найпростіший варіант системи газового дренажу - вертикально закріплені каналізаційні труби з полівінілхлориду з безліччю отворів по корпусу.

Труби підбирайте такої довжини, щоб їх верхні краї трохи височіли над верхнім рівнем завантаженого перегною.

Третій крок. Накрийте зовнішній шар субстрату плівковою ізоляцією. Завдяки плівці будуть створюватися умови для накопичення біогазу під куполом в умовах незначного надлишкового тиску.

Четвертий крок. Встановіть купол і змонтуйте газовідвідну трубу в найвищій точці.

Споживання газу має бути регулярним. Інакше купол над ємністю з біомасою може просто вибухнути. Влітку газ утворюється інтенсивніше, ніж у зимовий період. Для вирішення останньої проблеми купіть та встановіть відповідні обігрівачі.

Порядок та умови успішного використання біогазової установки

Середній питомий вихід біогазу

Таким чином, самостійно зібрати просту біогазову установку нескладно. Однак для її успішної експлуатації ви повинні запам'ятати та дотримуватися кількох простих правил.

Одна з найважливіших вимог - у завантажуваній органічній масі не повинно бути ніяких речовин, здатних негативно вплинути на життєдіяльність анаеробних мікроорганізмів. До заборонених включень належать різного роду розчинники, антибактеріальні препарати та інші подібні речовини.

Ряд неорганічних речовин також може призвести до погіршення життєдіяльності бактерій. Тому забороняється, наприклад, розбавляти перегній водою, що залишилася після прання одягу або миття машини.

Пам'ятайте: біогазова установка є потенційно вибухонебезпечним агрегатом, тому дотримуйтесь усіх положень техніки безпеки, актуальної для експлуатації будь-якого газового обладнання.

Таким чином, навіть гній і в принципі практично все, чого раніше ви намагалися всіма силами позбавлятися, може стати в нагоді в господарстві. Потрібно лише правильно спорудити домашню біогазову установку, і вже дуже скоро у вашому будинку буде тепло. Виконуйте отримані рекомендації, і вам більше не доведеться витрачати колосальні суми на опалення.

Вдалої роботи!

Читайте також на нашому сайті статтю – гідропонна установка своїми руками.

Відео – Біогазова установка своїми руками

svoimi-rykami.ru

Біогазова установка власними силами

У статті про отримання біогазу наводилися теоретичні основи виробництва газу метану з біомаси шляхом анаеробного зброджування.

Була пояснена роль бактерій у поетапному перетворенні органічних речовин з описом необхідних умов найбільш інтенсивного отримання біогазу. У цій статті будуть наведені практичні реалізації біогазових установок з описом деяких саморобних конструкцій.

Оскільки ціни на енергоносії зростають, і у багатьох власників тваринницьких ферм та малих господарств існують проблеми з утилізацією відходів, з'явилися у продажу промислові комплекси з виробництва біогазу та невеликі біогазові установки для приватного будинку. Користуючись пошуковими системами, користувач мережі Інтернет зможе легко знайти доступне готове рішення, щоб біогазова установка та ціна на неї відповідали запитам, вийти на зв'язок з постачальниками обладнання та домовитися про будівництво біогазового генератора у себе вдома або на господарстві.

Промисловий комплекс з виробництва біогазу

Біореактор – основа біогазової установки

Місткість, в якій відбувається анаеробне розкладання біомаси, називають біореактором, ферментатором або метантанком. Біореактори бувають повністю герметичними, з фіксованим або плаваючим куполом, що мають конструкцію водолазного дзвону. Дзвонові психрофільні (не вимагають підігріву) біореактори мають вигляд відкритого резервуара з рідкою біомасою, в яку занурена ємність у вигляді циліндра або дзвони, де збирається біогаз.

Біогаз, що зібрався, чинить тиск на циліндр, через що той піднімається над резервуаром. Таким чином, дзвін також виконує функцію газгольдера - тимчасового сховища газу, що утворився.

Біореактор з плаваючим куполом

Недоліком дзвонової конструкції біогазового реактора є неможливість перемішування субстрату та його підігріву у холодні періоди року. Також негативним фактором є сильний запах, і антисанітарія через відкриту поверхню частини субстрату.

До того ж, частина газу, що утворився, випарується в атмосферу, забруднюючи навколишнє середовище. Тому ці біореактори використовуються лише в кустарних біогазових установках у бідних країнах із спекотним кліматом.

Ще один приклад біореактора з плаваючим куполом

Задля запобігання забруднення навколишнього середовища та виключення неприємного запаху реактори біогазових установок для будинку та великих виробництв мають конструкцію з фіксованим куполом. Форма конструкції в процесі газоутворення великого значення не має, але при використанні циліндра з дахом у вигляді бані досягається значна економія будівельних матеріалів. Біореактори з фіксованим куполом забезпечуються патрубками для додавання нових порцій біомаси та відбору відпрацьованого субстрату.

Різновид біореактора з фіксованим куполом

Основні типи біогазових установок

Оскільки найбільш прийнятною є конструкція з фіксованим куполом, більшість готових рішень біореакторів мають даний тип. Залежно від способу завантаження біореактори мають різну конструкцію та поділяються на:

• Порційні, з разовим завантаженням усієї біомаси, і з наступним повним вивантаженням після відпрацювання сировини. Основним недоліком цього типу біореакторів є нерівномірність виділення газу протягом переробки субстрату;
• безперервним завантаженням та вивантаженням сировини, завдяки чому досягається рівномірне виділення біогазу. Завдяки конструкції біореактора під час завантаження та вивантаження не припиняється виробництво біогазу і не відбувається витоків, так як патрубки, за якими здійснюється додавання та видалення біомаси, виконані у вигляді гідрозатвора, що запобігає витіканню газу.

Приклад порційного біореактора

Порційні біогазові реактори можуть мати будь-яку конструкцію, що запобігає витоку газу. Так, наприклад, свого часу в Австралії були популярні канальні метантанки з еластичним склепінням, де невеликий надлишковий тиск всередині біореактора надувало міхур з міцного поліпропілену. При досягненні певного рівня тиску всередині біореактора включався компресор, що відкачує вироблений біогаз.

Канальні біореактори з еластичним газгольдером

Тип бродіння у цій біогазовій установці може бути мезофільним (зі слабким підігрівом). Через велику площу куполу, що роздується, канальні біореактори можуть встановлюватися тільки в опалюваних приміщеннях, або в регіонах зі спекотним кліматом. Перевагою конструкції є відсутність необхідності в проміжному ресивері, але великим недоліком є ​​вразливість еластичного купола до механічних пошкоджень.

Великий канальний біореактор з еластичним газгольдером

Останнім часом набирають популярності порційні біореактори із сухою ферментацією гною без додавання води до субстрату. Оскільки в гною є своя вологість, її буде достатньо життєдіяльності організмів, хоча інтенсивність реакцій зменшиться.

Біореактори сухого типу мають вигляд герметичного гаража з дверима, що щільно закриваються. Біомаса завантажується в реактор за допомогою фронтального навантажувача і залишається в такому стані до завершення повного циклу газоутворення (приблизно півроку), при цьому не потрібно додавання субстрату та його перемішування.

Порційний біореактор із завантаженням через двері, що герметично закриваються.

Біогазова установка своїми руками

Слід зазначити, що більшість біореакторів, як правило, герметичною є лише зона газоутворення, а рідка біомаса на вході і виході перебуває під атмосферним тиском. Надлишковий тиск усередині біореактора витісняє частину рідкого субстрату в патрубки, через що рівень біомаси в них дещо вищий, ніж усередині ємності.

Червоними лініями на схемі вказана різниця рівнів у біореакторі та патрубках

Дані конструкції саморобних біореакторів є популярними серед народних майстрів, які самостійно виготовляють біогазові установки своїми руками для дому, що допускають багаторазове ручне завантаження та вивантаження субстрату. При виготовленні біореакторів своїми руками багато майстрів ставлять експерименти з повністю герметичними ємностями, застосовуючи як газгольдер кілька гумових камер від шин коліс великої автотехніки.

Малюнок газгольдера з тракторних камер

На відео нижче ентузіаст саморобного виробництва біогазу на прикладі бочок, заповнених пташиним послідом, доводить можливість реального одержання пального газу в домашніх умовах, переробляючи на корисне добриво відходи з пташника. Єдине, що можна додати до конструкції, описаної в цьому відео, так це те, що потрібно поставити манометр і запобіжний клапан на саморобний біореактор.

Розрахунки продуктивності біореактора

Кількість біогазу визначається масою та якістю використовуваної сировини. У мережі інтернет можна знайти таблиці, де зазначено кількість відходів, що виробляються різними тваринами, але господарям, яким доводиться щодня прибирати гній, дана теорія ні до чого, тому що вони завдяки своїй практиці знають кількість і масу майбутнього субстрату. Виходячи з наявності відновлюваних щодня запасів сировини, можна розрахувати необхідний обсяг біореактора та щоденне виробництво біогазу.

Таблиця отримання кількості гною від деяких тварин з приблизним розрахунком виходу біогазу

Після проведених розрахунків та затвердженої конструкції біореактора можна приступити до його будівництва. Матеріалом може бути залізобетонна ємність, залита у землі, або цегляна кладка, герметизована спеціальним покриттям, яким обробляють басейни.

Також можливе будівництво основної ємності домашньої біогазової установки із заліза, покритого антикорозійним матеріалом. Малі промислові біореактори часто роблять із хімічно стійких пластикових резервуарів великого обсягу.

Будівництво біореактора з цегляної кладки

У промислових біогазових установках застосовуються електронні системи контролю та різні реактиви для корекції хімічного складу субстрату та його рівня кислотності, а також додаються до біомаси спеціальні речовини – ензими та вітаміни, що стимулюють розмноження та життєдіяльність мікроорганізмів усередині біореактора. У процесі розвитку мікробіології створюються дедалі стійкіші та ефективні штами бактерій метаногенів, які можна придбати в які займаються виробництвом біогазу фірм.

З графіка видно, що із застосуванням ензимів максимальний вихід біогазу настає вдвічі швидше

Необхідність у відкачуванні та очищенні біогазу

Постійне вироблення газу в біореакторі будь-якої конструкції призводить до необхідності відкачування біогазу. Деякі примітивні біогазові установки можуть спалювати отриманий газ прямо в пальнику, встановленому неподалік, але нестабільність надлишкового тиску в біореакторі може призвести до зникнення полум'я з подальшим викидом отруйного газу. Застосування такої примітивної біогазової установки, підключеної до плити, категорично неприпустимо через можливість отруєння отруйними компонентами неочищеного біогазу.

Полум'я пальника при горінні біогазу має бути чистим, рівним та стабільним.

Тому практично будь-яка схема біогазової установки включає ємності для зберігання газу і систему його очищення. Як саморобний комплекс очищення можна застосувати водяний фільтр, і саморобну ємність, наповнену металевою стружкою, або придбати професійні системи фільтрації. Місткість для тимчасового зберігання біогазу може бути виконана з камер від автошин, з яких газ час від часу відкачується компресором стандартні пропанові балони для зберігання і подальшого вживання.

У деяких африканських країнах для зберігання та транспортування біогазу використовують надувні газгольдери у вигляді подушки

Як альтернативу обов'язковому застосуванню газгольдера можна сприймати вдосконалений біореактор із плаваючим куполом. Удосконалення полягає у додаванні концентричної перегородки, яка утворює водяну кишеню, що діє на кшталт гідрозатвору і не допускає дотику біомаси з повітрям. Тиск усередині плаваючого купола залежатиме від його ваги. Пропускаючи газ через систему очищення та редуктор, його можна використовувати в побутовій плиті, періодично нацьковуючи з біореактора.

Біореактор з плаваючим куполом та водяною кишенею

Подрібнення та перемішування субстрату в біореакторі

Перемішування біомаси є важливою складовою процесу утворення біогазу, забезпечуючи бактеріям доступ до поживних речовин, які можуть збитися в кому на дні біореактора. Щоб частинки біомаси краще перемішувалися в біореакторі, їх потрібно подрібнити механічним або ручним способом до завантаження метантанк. На даний момент у промислових та саморобних біогазових установках застосовуються три способи перемішування субстрату:

1. механічні мішалки, що приводяться в дію електродвигуном або вручну;
2. циркуляційне перемішування за допомогою насоса або гребного гвинта, що перекачує субстрат усередині біореактора;
3. барботажне перемішування за допомогою продування вже наявним біогазом рідкої біомаси. Недоліком цього способу є утворення піни на поверхні субстрату.

Стрілкою вказаний циркуляційний гвинт, що перемішує, в саморобному біореакторі.

Механічне перемішування субстрату всередині біореактора може здійснюватися вручну або автоматично шляхом включення електродвигуна за допомогою електронного таймера. Водоструйне або барботажне перемішування біомаси може здійснюватись лише за допомогою електродвигунів, керованих вручну або за допомогою програмного алгоритму.

У цьому біореакторі встановлено механічний пристрій, що перемішує.

Підігрів субстрату в мезофільних та термофільних біогазових установках

Оптимальною для газоутворення температура субстрату в межах 35-50ºC. Для підтримки даної температури в біореакторі можуть встановлюватися різні системи обігріву - водяні, парові, електричні. Контроль температури повинен проводитися за допомогою термореле або термопар, підключених до виконавчого механізму, що регулює опалення біореактора.

Також потрібно пам'ятати, що відкрите полум'я перегріватиме стінки біореактора, і всередині його біомаса пригорятиме. Сустрат, що пригорів, знизить тепловіддачу і якість підігріву, а розжарена стінка біореактора буде швидко руйнуватися. Одним з найкращих варіантів є водяний підігрів із зворотної труби системи опалення будинку. Потрібно встановити систему електричних вентилів для можливості відключення підігріву біореактора або підключення обігріву субстрату безпосередньо від котла, якщо буде занадто холодно.

Електрична та водяна система обігріву біореактора

Підігрів субстрату в біореакторі за допомогою ТЕНів буде вигідним лише у разі наявності альтернативної електрики, що отримується від вітрогенератора або сонячних батарей. В даному випадку ТЕНи можуть бути підключені безпосередньо до генератора або батареї, що виключить дорогу перетворювачі напруги зі схеми. Щоб знизити втрати тепла та зменшити витрати на підігрів субстрату в біореакторі, потрібно його максимально утеплити за допомогою різних утеплювачів.

Утеплення біореактора термоізоляційним матеріалом

Практичні досліди, неминучі під час будівництва біогазових установок своїми руками

Скільки б літератури не прочитав ентузіаст-початківець самостійного виробництва біогазу, і скільки б відеороликів не переглянув, на практиці багато доведеться пізнавати самому, і результати, як правило, будуть далекі від розрахункових.

Тому, багато майстрів-початківців йдуть шляхом самостійних експериментів з отримання біогазу, починаючи з малих ємностей, визначаючи, скільки газу з наявної сировини дає його невелика експериментальна біогазова установка. Ціни на комплектуючі, вихід метану та майбутні витрати на будівництво повноцінної робочої біогазової установки визначатимуть її рентабельність та доцільність.

У наведеному вище відеоролику майстер демонструє можливості своєї біогазової установки, засікаючи, скільки біогазу вийде за одну добу. У його випадку, при закачуванні в ресивер компресора восьми атмосфер, обсяг газу після перерахунків з урахуванням обсягу ємності 24л буде близько 0,2 м ².

Даний обсяг біогазу, отриманий з двосотлітрової бочки, не є значним, але, як показано в наступному відео цього майстра, такої кількості газу вистачить на годину горіння однієї конфорки плити (15 хв помножити на чотири атмосфери балона, який вдвічі більший за ресивер).

В іншому відеоролику нижче майстер розповідає про отримання біогазу та біологічно чистих добрив шляхом переробки у біогазовій установці органічних відходів. Потрібно мати на увазі, що цінність екологічних добрив може перевищити вартість отриманого газу, і тоді біогаз стане корисним продуком процесу виготовлення якісних добрив. Ще однією корисною властивістю органічної сировини є можливість її зберігання певний період для використання у потрібний час.

infoelectrik.ru

Біогаз своїми руками: технологія отримання альтернативного палива з біологічних відходів

Занепокоєне енергетичною кризою, що насувається, людство активно намагається освоювати відновлювані джерела енергії.

Поряд із сонячними та вітровими електростанціями з'явилися установки для отримання з органічних відходів газоподібного палива, що називається біогазом.

Чудова особливість цієї технології полягає у її простоті: реалізувати її в невеликих масштабах може будь-хто. Отже, біогаз своїми руками – ось про що йтиметься розмова.

Якщо появою сонячних батарей та вітрогенераторів ми зобов'язані відкриттям вчених, то у випадку з біогазом винаходити їм нічого не довелося – природа все зробила сама. Цей вид палива є продуктом життєдіяльності спеціальних бактерій, які узагальнено називають гідролізними, кислотоутворюючими і метанообразующими.

За назвою неважко здогадатися про основну складову біогазу – це метан, який також міститься у природному газі. У біогаз на його частку припадає 60% всього обсягу. Близько третини (35%) становить вуглекислота, решта 5% - інші гази, наприклад, сірководень.

Принципова схема біогазової установки

Звідки беруться ці чудові мікроорганізми? Вони є природною мікрофлорою, що мешкає в кишечнику великої рогатої худоби і розкладає його вміст. Ці бактерії виводяться назовні разом із гноєм, який використовується для заправки нової газогенераторної установки.

Коли мікроби будуть заселені на місце проживання, їх «меню» можна урізноманітнити іншими відходами. Пригодиться будь-яка органіка: екскременти інших тварин та птахів, рослини та тирсу, відходи харчової промисловості. Все це піддається зброджування з утворенням біогазу. При цьому сировина перетворюється на цінне добриво.

Обов'язковою умовою життєдіяльності метаногенів та інших бактерій є відсутність доступу повітря (такі мікроорганізми називаються анаеробними).

Чинники, що впливають на виробництво біогазу

Обсяг продукованого дружною командою мікробів біогазу за різних умов може змінюватись і залежить від ряду факторів.

Вид сировини

Найбільше біогазу можна отримати з відходів харчової промисловості, що містять цукровий жом та велику кількість жирів. Найменш вигідним видом сировини є гній великої рогатої худоби.

Гній - сировина для біогазу

Температура

Зі зростанням температури продуктивність бактерій збільшується. За температурним режимом газогенератори поділяються на три типи.

Психофільні

Це установки без підігріву, де температура підтримується в межах від 18 до 25 градусів. На даний момент майже не застосовуються.

Мезофільні

Завдяки підігріву температурний режим витримується від 25 до 40 градусів.

Переваги:

• низькі енерговитрати;
• амінокислотний склад добрив є дуже корисним.

Недоліки:

• відносно низька продуктивність з біогазу;
• відсутність знезаражуючого ефекту (у сировині містяться хвороботворні бактерії, яких слід було б позбутися).

Термофільний

Застосовується інтенсивне підігрів, температура перевищує 40 градусів.

Переваги:

• висока продуктивність;
• гинуть хвороботворні бактерії

Недоліки:

• високі енерговитрати;
• низька якість добрив.

Термофільний біореактор на гною

До кожного виду сировини існує оптимальний температурний режим. Чому не можна просто розігріти реактор до максимально можливої ​​температури? З двох причин:

• через зростання енерговитрат знизиться рентабельність установки;
• із зростанням температури збільшується і кількість вільного аміаку.

Остання залежність призводить до гальмування газогенерації (цей газ є токсичним для бактерій).

Обмін речовин та свобода переміщення

Сировина має бути досить розрідженою, щоб мікроби та бульбашки газу могли в ньому рухатися. Для цього до встановлення доливають гарячу воду, доводячи вологість завантаження до 85% взимку і до 92% влітку.

Щоб у реакторі краще відбувалися обмінні процеси, його потрібно раз у раз (приблизно кожні 4 – 6 годин) перемішувати.

Час бродіння

Якщо сировину вивантажувати раніше за встановлений термін, бактерії не встигатимуть компенсувати втрати в чисельності і продуктивність їх колоній впаде.

При надмірно тривалій витримці продуктивність також знижується через нестачу поживних речовин.

У середньому оптимальний час бродіння становить:

• для психрофільного режиму: 30-40 діб або більше;
• для мезофільного: 10 – 20 діб;
• для термофільного: 5 – 10 діб.

Кислотно-лужний баланс

Найбільша продуктивність спостерігається при значеннях рН від 65 до 85 (залежить від сировини).

Співвідношення вуглецю та азоту

Оптимальне значення знову ж таки залежить від сировини. Вуглецю має бути раз на 10 – 20 більше, ніж азоту.

Порівняння біогазу з традиційнішими видами палива

До сильних сторін цієї технології відносять таке:

1. Сировина, що використовується для отримання біогазу, є невичерпним ресурсом і обходиться безкоштовно.
2. Біогазова енергетика не прив'язана до певного місця – сировина для встановлення знайдеться у будь-якому регіоні.
3. Широка сфера застосування: біогаз може бути джерелом тепла, електроенергії і моторного палива.

За вартістю будівництва (3 – 4 тис. євро на кожний кВт потужності) біогазові установки знаходяться між атомними (5 тис. євро на 1 кВт) та вугільними (2 тис. євро на 1 кВт) станціями.

Установка для отримання біогазу

На практиці доведено: чим більша потужність установки, тим дешевше обходиться енергія, що виробляється з її допомогою. Також рентабельність залежить від виду використовуваної сировини.

Схема організації виробництва біогазу в домашніх умовах

При спорудженні газогенератора потужністю понад 10 МВт, який працює на харчових відходах, доведеться витратити близько 2 тис. євро на кожний кВт потужності; у той же час установка з потужністю до 1 МВт, яка використовує як сировину коров'ячий гній, обійдеться в 7 тис. євро на 1 кВт.

Агрегат складається з кількох технологічних вузлів.

Реактор

Є оббитою теплоізоляцією цільною залізобетонною ємністю з кількома технологічними отворами. Реактор повинен герметично закриватися, щоб повітря не потрапляло до його внутрішнього простору.

Система подачі біомаси

Для завантаження сировини установка оснащується бункером. Відходи подаються сюди вручну або транспортером.

Також до реактора підводиться труба із гарячою водою.

Мішалки

Лопатки для перемішування закріплені на вертикальному валу, хвостовик якого виходить назовні через ущільнений отвір у кришці реактора.

Пристрій рухається електродвигуном за допомогою зубчастого редуктора.

Увімкнення електродвигуна може здійснюватися вручну або автоматично.

Автоматизована система підігріву

Обігрів встановлюється у нижній частині реактора. Теплоносієм можуть бути вода або електрика. Увімкнення нагрівальних елементів здійснюється термостатом, налаштованим на певну температуру.

Газгольдер

Це ємність, в яку надходить біогаз, що утворюється в реакторі.

Сепаратор

Як було сказано вище, біогаз є сумішшю різних газів. Сепаратор дозволяє відокремити метан від домішок для подальшого подання до споживача.

Найпростіша біогазова установка своїми руками для дому

Саморобний біогазогенератор, звичайно, поступається за характеристиками дорогим установкам заводського виготовлення, зате вимагатиме значно менших початкових витрат.

Для його спорудження знадобляться:

• залізобетонні кільця;
• сталевий бункер;
• масивна кришка зі сталі або залізобетону (відомий випадок, коли як кришка було застосовано важкий дзвін);
• трубопроводи для подачі води та відведення готового продукту.

Об'єм реактора повинен перевищувати обсяг завантаження в 1,5 рази.

Схема встановлення

У найпростішому виконанні газогенератор не оснащується підігрівом та пристроєм перемішування. Роботи з будівництва установки ведуться в наступній послідовності:

1. Викопується котлован достатніх розмірів, дно якого бетонується.
2. У котлован опускають одне за одним кілька ж/б-кілець, формуючи з них циліндричний резервуар. Усі стики слід герметизувати бітумною мастикою.
3. Бетонна ємність обклеюється теплоізоляцією та гідроізоляцією, після чого приступають до засипки котловану.
4. Зверху на реактор укладається кришка з завантажувальним люком, що щільно закривається. У ході бродіння сировини у реакторі утворюється високий тиск, тому кришку для надійності можна закріпити тросами. Не зайве встановити в ній запобіжний клапан з противагою у вигляді гирі.
5. До завантажувального люка необхідно приєднати бункер.
6. Залишається підключити до реактора трубопроводи. При цьому на лінії відведення готового продукту має бути встановлений гідрозатвор.

Біомаса готується наступним чином:

• Слід взяти 3 частини коров'ячого гною та 7 частин згнилих рослинних залишків – бадилля овочевих культур, листя, очищення тощо.
• Суміш, що вийшла, необхідно розбавити водою, піднявши тим самим її вологість до 60% - 70%.

З метою збільшення продуктивності можна застосувати досконалішу схему установки, що включає водяний підігрів. У ролі теплогенератора буде виступати водогрійний котел, що працює на установлюваному паливі.

Біогазова установка своїми руками - креслення

При завантаженні сировину достатньо прогріти до 35 градусів, після чого температура в результаті бродіння підніметься до 70 градусів.

Як показала практика, 5-тонне завантаження біомаси дозволяє протягом 6 місяців отримувати щодня в середньому близько 40 куб. м газоподібного палива.

Відео на тему

Немає коментарів

microklimat.pro

Біогазова установка для приватного будинку своїми руками: рекомендації щодо влаштування та приклад облаштування саморобки

Обережний господар мріє про дешеві енергоресурси, ефективну утилізацію відходів та отримання добрив. Домашня біогазова установка власноруч – це недорогий спосіб втілення мрії в реальність. Самостійне складання такого обладнання обійдеться в розумні гроші, а газ, що виробляється, стане гарною підмогою в господарстві: його можна використовувати для приготування їжі, опалення будинку та інших потреб.

Що потрібно для отримання біогазу

Біогаз утворюється внаслідок бродіння біологічного субстрату. Його розкладають гідролізні, кислото- та метаноутворюючі бактерії. Суміш газів, що виробляються бактеріями, виходить пальною, т.к. містить великий відсоток метану.

За своїми властивостями вона практично не відрізняється від природного газу, що використовується для промислових та побутових потреб.

За бажанням кожен власник будинку може придбати біогазову установку промислового виготовлення, але це дорого, а окупаються вкладення протягом 7-10 років. Тому має сенс докласти зусиль і зробити біореактор своїми руками.

Біогаз – екологічно чисте паливо, а технологія його отримання не має особливого впливу на довкілля. Більш того, як сировина для біогазу використовують відходи життєдіяльності, які потребують утилізації. Їх поміщають у біореактор, де відбувається переробка:

• Протягом деякого часу біомаса піддається дії бактерій. Термін бродіння залежить від обсягу сировини.
• В результаті діяльності анаеробних бактерій виділяється горюча суміш газів, до складу якої входять метан (60%), вуглекислий газ (35%) та деякі інші гази (5%). Також при бродінні у невеликих кількостях виділяється потенційно небезпечний сірководень. Він отруйний, тому вкрай небажано, щоб люди зазнавали його впливу.
• Суміш газів з біореактора очищається і надходить у газгольдер, де зберігається до моменту використання за призначенням.
• Газ із газгольдера можна використовувати так само, як природний. Він надходить до побутових приладів – газових печей, опалювальних котлів тощо.
• Біомасу, що розклалася, необхідно регулярно видаляти з ферментатора. Це додаткові трудовитрати, проте зусилля окупаються. Після бродіння сировина перетворюється на високоякісне добриво, яке використовують на полях та городах.

Біогазова установка вигідна для власника приватного будинку лише в тому випадку, якщо він має постійний доступ до відходів тваринницьких ферм. У середньому із 1 м.куб. субстрату можна отримати 70-80 м3. біогазу, але вироблення газу йде нерівномірно і від багатьох чинників, зокрема. температури біомаси. Це ускладнює розрахунки.

Біогазові установки ідеально підходять для фермерських господарств. Відходи життєдіяльності тварин здатні дати достатньо газу для повноцінного обігріву житлових приміщень та господарських будівель

Щоб процес отримання газу був стабільним і безперервним, найкраще будувати кілька біогазових установок, а субстрат у ферментатор закладати з різницею в часі. Такі установки працюють паралельно, а сировину в них завантажують послідовно. Це гарантує постійне виробництво газу, завдяки чому можна домогтися його безперервного надходження до побутових приладів.

В ідеалі біореактор має підігріватися. Кожні 10 градусів тепла збільшують вироблення газу вдвічі. Хоча облаштування підігріву вимагає вкладень, це окупається більшою ефективністю конструкції.

Саморобне біогазове обладнання, зібране з підручних матеріалів, обходиться набагато дешевше за установки промислового виробництва. Його ефективність нижча, але цілком відповідає вкладеним коштам. Якщо є доступ до гною та бажання докласти власних зусиль для збирання та обслуговування конструкції, це дуже вигідно.

Переваги та недоліки системи

Біогазові установки мають чимало переваг, але й недоліків вистачає, тому перед початком проектування та будівництва слід зважити все:

• Утилізація відходів. Завдяки біогазовій установці можна отримати максимум користі від сміття, якого все одно довелося б позбавлятися. Ця утилізація менш небезпечна для довкілля, ніж закопування відходів.
• Відновлюваність сировини. Біомаса – це вугілля і природний газ, видобуток яких виснажує запаси ресурсів. Під час ведення сільського господарства сировина утворюється постійно.
• Відносна невелика кількість СО2. При отриманні газу навколишнє середовище не забруднюється, а при його використанні в атмосферу виділяється невелика кількість двоокису вуглецю. Воно безпечно і здатне критично змінити екологію, т.к. його поглинають рослини у процесі зростання.
• Помірне виділення сірки. При згорянні біогазу в атмосферу потрапляє невелика кількість сірки. Це негативне явище, проте його масштаби пізнаються в порівнянні: при спалюванні природного газу забруднення навколишнього середовища окислами сірки набагато більше.
• Стабільна робота. Виробництво біогазу стабільніше, ніж робота сонячних батарей або вітряків. Якщо енергією сонця і вітру не можна керувати, біогазові установки залежать від діяльності людини.
• Можна використовувати кілька налаштувань. Газ – це завжди ризики. Щоб знизити потенційні збитки у разі аварії, можна розосередити по ділянці кілька біогазових установок. Якщо правильно спроектувати та зібрати систему з кількох ферментаторів, вона працюватиме стабільніше, ніж один великий біореактор.
• Вигоди для сільського господарства. Для отримання біомаси висаджують деякі види рослин. Можна вибрати такі, які покращують стан ґрунту. Наприклад, сорго знижує ерозію ґрунту, покращує його якість.

У біогазу є й недоліки. Хоча це відносно чисте паливо, воно все ж таки забруднює атмосферу. Також можуть виникати проблеми з постачанням рослинної біомаси. Безвідповідальні власники установок нерідко заготовляють її так, що виснажують землю та порушують екологічний баланс.

Як розрахувати рентабельність установки

Як сировину для біогазу зазвичай використовують коров'ячий гній. Одна доросла корова може дати стільки, щоб забезпечити 1.5 м.куб. палива; свиня - 0.2 м.куб.; курка чи кроль (залежно від маси тіла) – 0.01-0.02 м.куб. Щоб зрозуміти, багато це чи мало, можна порівняти з більш звичними видами ресурсів.

1 м.куб. біогазу забезпечує таку ж кількість теплової енергії, як:

• дрова – 3.5 кг;
• вугілля – 1-2 кг;
• електрика – 9-10 кВт/год.

Якщо знати приблизну вагу сільськогосподарських відходів, які будуть доступні протягом найближчих років, та кількість необхідної енергії, можна прорахувати рентабельність біогазової установки.

Один із головних недоліків видобутку біогазу – запах. Можливість використання невеликих компостних куп – це великий плюс, але доведеться терпіти незручності та ретельно контролювати процес, щоб не спровокувати поширення хвороботворних мікроорганізмів.

Для закладки в біореактор готують субстрат, до якого входять кілька компонентів у таких пропорціях:

• гній (найкраще коров'ячий чи свинячий) – 1.5 т;
• органічні відходи (це може бути листя, що перегнило, або інші компоненти рослинного походження) – 3.5 т;
• підігріта до 35 градусів вода (кількість теплої води розраховують так, щоб її маса становила 65-75% від загальної кількості органіки).

Розрахунок субстрату зроблено для однієї закладки на півроку, якщо виходити з помірного споживання газу. Приблизно через 10-15 днів процес ферментації дасть перші результати: газ з'явиться у невеликих кількостях та почне заповнювати сховище. Через 30 днів очікується повноцінного вироблення палива.

Устаткування для виробництва біогазу поки що не дуже поширене в нашій країні. Багато в чому це пов'язано з поганою поінформованістю людей про переваги та особливості роботи біогазових систем. У Китаї та Індії багато невеликих фермерських господарств обладнано кустарними установками для отримання додаткового чистого палива.

Якщо установка працює правильно, обсяг біогазу поступово збільшуватиметься, поки субстрат не перегниє. Продуктивність конструкції безпосередньо залежить від швидкості бродіння біомаси, яка у свою чергу пов'язана з температурою та вологістю субстрату.

Інструкція з самостійного будівництва

Якщо немає досвіду у складанні складних систем, має сенс підібрати в мережі або розробити найпростіший креслення біогазової установки для приватного будинку.

Чим простіше конструкція, тим вона надійніша і довговічніша. Пізніше, коли з'являться навички будівництва та поводження із системою, можна буде переробити обладнання або змонтувати додаткове встановлення.

У дорогих конструкціях промислового виробництва передбачені системи перемішування біомаси, автоматичного підігріву, очищення газу тощо. Побутове обладнання не таке складне. Краще зібрати просту установку, а потім додати елементи, в яких виникне потреба

Під час розрахунку обсягу ферментатора варто орієнтуватися на 5 м.куб. Така установка дозволяє отримати кількість газу, необхідну для обігріву приватного будинку площею 50 м.кв., якщо джерелом тепла використовують газовий котел або піч. Це усереднений показник, т.к. калорійність біогазу зазвичай не вище 6000 ккал/м.

Щоб процес ферментації протікав більш-менш стабільно, потрібно досягти правильного температурного режиму. Для цього біореактор встановлюють у земляній ямі або заздалегідь продумують надійну теплоізоляцію. Постійне підігрів субстрату можна забезпечити, якщо під основу ферментатора підвести трубу водяного опалення.

Будівництво біогазової установки можна поділити на кілька етапів.

Етап 1: підготовка ями під біореактор

Практично вся біогазова установка знаходиться під землею, тому багато залежить від того, як була викопана і оброблена яма. Є кілька варіантів зміцнення стін та герметизації ями – пластик, бетон, полімерні кільця.

Від підготовки стін та днища біореактора залежить інтенсивність бродіння субстрату та вихід газу, тому яму ретельно зміцнюють, утеплюють та герметизують. Це найскладніший і найважчий етап робіт

Оптимальне рішення – купівля готових полімерних кілець із глухим дном. Вони обійдуться дорожче за підручні матеріали, зате не буде потрібна додаткова герметизація. Полімери чутливі до механічних навантажень, зате не бояться вологи та хімічно агресивних речовин. Вони не підлягають ремонту, але при необхідності їх легко замінити.

Етап 2: облаштування газового дренажу

Купівля та монтаж спеціальних мішалок для біогазових установок – дороге задоволення. Систему можна здешевити, облаштувавши газовий дренаж. Він є вертикально встановлені полімерні каналізаційні труби, в яких пророблено безліч отворів.

Для газового дренажу можна вибрати металеві чи полімерні труби. Перші міцніші, а другі стійкіші до хімічних впливів. Краще віддати перевагу полімерам, т.к. метал швидко проіржавіє та згниє

Під час розрахунку довжини труб дренажу слід орієнтуватися на заплановану глибину заповнення біореактора. Верхні частини труб повинні бути вищими за цей рівень.

Етап 3: облаштування ізоляційного шару

У готовий біореактор можна відразу завантажити субстрат. Його накривають плівкою, щоб газ, що виділяється в процесі ферментації, знаходився під невеликим тиском. Коли буде готовий купол, це забезпечить нормальну подачу біометану трубою, що відводить.

Етап 4: монтаж купола та труб

Завершальний етап збирання найпростішої біогазової установки – це монтаж купольної верхньої частини. У найвищій точці бані встановлюють газовідвідну трубу і простягають її до газгольдера.

Вільний простір біореактора певною мірою виконує функції сховища газу, проте цього недостатньо для безпечної роботи установки. Газ повинен споживатись постійно, інакше можливий вибух від надлишкового тиску під куполом

Місткість біореактора закривають щільною кришкою. Щоб запобігти змішуванню біометану з повітрям, облаштують гідрозатвор. Також він слугує для очищення газу. Потрібно передбачити спусковий клапан, який спрацює, якщо тиск у ферментаторі буде надто високим.

Два способи підігріву біореактора

Мікроорганізми, що переробляють субстрат, є в біомасі постійно, проте для їх інтенсивного розмноження потрібна температура 38 градусів і вище. Для підігріву в холодну пору можна використовувати змійовик, під'єднаний до системи опалення будинку, або електричні нагрівачі. Перший спосіб економічно вигідніший, тому частіше використовують саме його.

Найпростіше облаштувати підігрів знизу, проклавши трубу від системи опалення, але ефективність роботи такого теплообмінника відносно низька. Краще облаштувати зовнішнє обігрів, в ідеалі – пором, щоб біомаса не перегрівалася.

Біогазову установку необов'язково заглиблювати в землю, є інші варіанти облаштування. Приклад роботи системи, зібраної з бочок, наведено у відео нижче.

Відеоматеріали зі збирання та облаштування системи

Хоча в збиранні та облаштуванні біогазового обладнання немає нічого складного, потрібно бути дуже уважним до деталей. Помилки неприпустимі, т.к. можуть призвести до вибухів та руйнувань. Пропонуємо відеоінструкції, які допоможуть розібратися у пристрої установок, правильно їх зібрати та доповнити корисними пристроями для зручнішого використання біогазу.

У відеоролику розказано, як влаштована та працює стандартна біогазова установка:

Приклад саморобної біогазової установки. Відеоурок з облаштування системи своїми руками:

Відеоінструкція зі збирання біогазової установки з бочки:

Опис процесу виготовлення мішалок для субстрату:

Детальний опис роботи саморобного газового сховища:

Якою б простою не була біогазова установка, обрана для приватного будинку, не варто економити на ній. Якщо є можливість, краще купити розбірний біореактор промислового виробництва. Якщо ні – виготовити з якісних та стійких матеріалів: полімерів, бетону чи нержавіючої сталі. Це дозволить створити по-справжньому надійну та безпечну систему газопостачання будинку.

sovet-ingenera.com

Як провести опалення в приватному будинку своїми руками