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.
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.
Принцип роботи пристрою з виробництва біогазу досить простий:
Схема біогазової установки.
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.
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:
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.
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.
У 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.
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.
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.
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.
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.
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.
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:
Біогазові установки для фермерських господарств, ціна залежить кількості комплектуючих, різних параметрів притаманних подібних пристроїв, варіюється не більше 170 тыс.руб.
Вони працюють для отримання в результаті переробки кінцевого продукту, екологічно чистого палива, добрив, які виробляють в агрегаті, до його складу включені технічні споруди, апарати, об'єднані в єдиному технологічному циклі.
Біогазові установки для будинку, можливо, колись повністю замінять сільському мешканцю дорогі джерела енергії. Економічні катаклізми, вимагають від розробників обладнання для сільського господарства, Виробляти аналоги природних ресурсів у вигляді підручної сировини для зниження витрат на обслуговування приватного подвір'я, фермерства.
Цілі фермерів різні – одні отримують дешеву енергію іншим, важливо за допомогою невеликої міні установки переробити відходи життєдіяльності:
В результаті роботи отримують біодобрива та власне енергетичне джерело. До того ж у господарствах доводиться позбавлятися різного скупчення побутового сміття в цьому їм допомагає зручна, універсальна споруда, яка віддає замість непотрібних корисних продуктів.
Малі біогазові установки стануть у нагоді в сучасних господарствах сільського жителя. Найбільші пристрої використовують серйозні скотарі, де неможливо існувати без агрегатів, які виробляють необхідні енергетичні види.
Обгрунтуванням установки на подвір'ї приватного будинку або великого господарства є скупчення органіки, тому що будь-якому обладнанню необхідне харчування для роботи.
Світ бореться за екологію довкілляНайбільш прийнятним засобом для цього є споруди біогазових споруд, вони віддають чисті речовини і споживають альтернативне паливо. На цій підставі устрою отримали затребуваність у господарствах нашої країни та закордоном.
Інженери комплектують механізми різними за розмірами. Виробництво залежить від необхідної потужності, що переробляти агрегату і видавати в обмін. Установка стандартного вигляду складається з наступних комплектуючих:
Робота технологічного циклу відпрацьована до дрібних деталей, щоб полегшити людині обслуговування агрегату під час переробки.
Працездатність агрегатів заснована на принципі впливу бактеріальних утворень різної природи на органіку, що викликають бродіння. Ці процеси відбуваються усередині реактора. Від розкладання одних продуктів виходить інша речовина, до його складу входять:
Принцип роботи складається з наступних дій:
У реактор встановлюють пристрої для забезпечення додаткового підігріву, в межах +40 град., перемішування речовин, створюють їм відповідні умови, що прискорюють процеси розпаду і бродіння, від чого утворюється кінцевий продукт. Швидкість переробки залежить від потужності споруди та виду відходів.
В процесі:
Прийняття рішення розпочати будівництво має супроводжуватись урахуванням умов, за яких біогазові установки працюють із необхідною ефективністю.
Погана функціональність пристроїв відбувається через неправильне планування. Помилки можуть бути помічені одразу або через деякий час. Ретельним і всебічним дослідженням вимагають виключення виходу з ладу устаткування. Починають процедуру після визначення наявності сировинного матеріалу та скільки потрібно для нормального існування енергетичних засобів.
На реактор та його розміри впливає:
На практиці у конкретному господарстві слід звернути увагу на такі моменти:
Перед монтажем обладнання потрібно зробити вибір:
Основними критеріями, на які спираються при конструктивному виборі, є місце та визначення підземної або наземної споруди. Крім цього, при влаштуванні конструкції нагорі, слід вирішити, як встановити реактор у вертикальному або горизонтальному положенні.
У будівлях на ділянці зберігають біодобрива чи ямах, металевих бочках. Витрати скоротять готові частини установки, якщо вони є у господарстві. Скупченням матеріалів визначають розміри та форми резервуарів, в яких їх змішують, а також який потрібен реактор, пристрої для підігріву речовин, їх подрібнення та змішування.
Вибрана конструкція реактора повинна відповідати:
Необхідною умовою ефективної продуктивності є наявність якісної теплоізоляції. Зменшити витрати на будівництво та теплові втрати можна мінімальними поверхневими площами.
Споруда має відповідати стабільності, витримувати навантаження від тиску:
Установки обладнують у наступних найбільш оптимальних формах:
Не рекомендують обладнати квадратні бетонні або цегляні форми. Сировина чинить тиск на кути, чому з'являються тріщини, порушують процеси, що відбуваються всередині, тверді фрагменти, що накопичуються. Краще тиняються матеріали, не з'являються засохлі поверхні в спорудах з внутрішніми перегородками.
Кращими матеріалами для будівництва є:
Встановлюючи обладнання з бетону, цегли або каменю необхідно подбати про внутрішню вогнетривку обробку, стійку до органіки і сірководню.
До розташування конструкції слід поставитися з особливою серйозністю, передбачити фактори:
Реактори розміщують:
Пристрої, що діють за допомогою хімічної, біологічної реакції, мають люки, через які проводять періодичні ремонтні роботи. Гумовою прокладкою забезпечують герметизацію, коли закривають кришку. Теплоізоляція потрібна, щоб роботи виконувати незалежно від сезону.
Утеплюють споруду підручними матеріалами з пошаровою обробкою внутрішніх поверхонь.
Тема альтернативних видів палива є актуальною вже кілька десятиліть. Біогаз – це природне джерело палива, яке можна отримувати і використовувати самостійно, особливо якщо у вас є худоба.
За складом біогаз схожий на видобутку в промислових масштабах. Етапи отримання біогазу:
Виробництво своїми руками біогазу в домашніх умовах можливе за умови, що ви живете на селі і у вас є доступ до відходів тваринництва. Це гарний варіант палива для тваринницьких ферм та сільськогосподарських підприємств.
Перевага біогазу в тому, що дозволяє скоротити викиди метану і дає джерело альтернативної енергії. В результаті переробки біомаси утворюється добриво для городів та полів, що є додатковою перевагою.
Щоб отримати біогаз своїми руками, вам потрібно побудувати біореактор для переробки гною, пташиного посліду та інших органічних відходів. Як сировина використовуються:
Важливо не допускати попадання в реактор хімічних домішок, оскільки вони заважають процесу переробки.
Переробка гною в біогаз дає можливість отримувати електричну, теплову та механічну енергію. Це паливо використовується у промислових масштабах або у приватних будинках. Його застосовують для:
За допомогою біореактора можна створити власну енергетичну базу для забезпечення приватного будинку чи сільськогосподарського виробництва.
Теплоелектростанції на біогазі – це альтернативний спосіб опалення особистого підсобного господарства чи невеликого селища. Органічні відходи можна перетворювати на електрику, що набагато дешевше, ніж проводити його на ділянку та сплачувати комунальні платежі. Біогаз можна використовуватиме приготування їжі на газових плитах. Велика перевага біопалива в тому, що це невичерпне джерело енергії, що заповнюється.
Біогаз із посліду та гною не має кольору та запаху. Він дає стільки ж тепла, як природний газ. Один кубометр біогазу дає енергії стільки ж, скільки дає 1,5 кг вугілля.
Найчастіше фермерські господарства не утилізують відходи від худоби, а складують на одній ділянці. В результаті метан виділяється в атмосферу, гній втрачає свої властивості як добриво. Своєчасно перероблені відходи принесуть набагато більше користі фермерському господарству.
Розрахувати ефективність утилізації гною таким способом легко. Середня корова дає за добу 30-40 кг гною. З цієї маси виходить 1,5 кубометри газу. З такої кількості виробляється електроенергії 3 кВт/год.
Біореактори – це ємності з бетону з отворами для сировини. Перед будівництвом необхідно вибрати місце на ділянці. Розмір реактора залежить від кількості біомаси, що у вас з'являється щодня. Вона має заповнювати ємність на 2/3.
Якщо біомаси небагато, замість бетонної ємності можна взяти залізну, наприклад, звичайну бочку. Але вона має бути міцною, з якісними зварними швами.
Кількість зробленого газу залежить від обсягу сировини. У маленькій ємності його вийде небагато. Щоб одержати 100 кубометрів біогазу, потрібно переробити тонну біологічної маси.
Для підвищення міцності установки її зазвичай заглиблюють у землю. Реактор повинен мати вхідну трубу для завантаження біомаси та відвідний отвір для видалення відпрацьованого матеріалу. Зверху в баку має бути отвір, через який виводиться біогаз. Краще закривати його на гідрозатвор.
Для правильної реакції ємність має бути герметично закрита, без доступу повітря. Гідрозатвор забезпечить своєчасне виведення газів, що запобігатиме вибуху системи.
Проста схема біореактора підходить для невеликих господарств з 1-2 тваринами. Якщо ви володієте фермою, краще встановити промисловий реактор, який впорається з великими обсягами палива. Найкраще залучити спеціальні фірми, які займаються розробкою проекту та встановленням системи.
Промислові комплекси складаються з:
Найбільш ефективний варіант - будівництво одного комплексу для кількох сусідніх господарств. Чим більше біоматеріалу переробляється, тим більше енергії виходить у результаті.
Перед тим, як отримати біогаз, промислові установки потрібно узгодити з санепідемстанцією, пожежною та газовою інспекцією. Вони документально оформляються, існують спеціальні норми щодо розташування всіх елементів.
Об'єм реактора залежить від кількості відходів, що утворюються щодня. Пам'ятайте, що ємність потрібно заповнювати лише на 2/3 для ефективного бродіння. Також враховуйте час бродіння, температуру та тип сировини.
Гній найкраще розводити водою перед відправкою в реактор. Для переробки гною за температури 35-40 градусів знадобиться приблизно 2 тижні. Щоб розрахувати обсяг, визначте початковий обсяг відходів із водою та додайте 25-30%. Обсяг біомаси має бути однаковим кожні два тижні.
Для правильного бродіння біомаси найкраще підігрівати суміш. У південних регіонах температура повітря сприяє початку бродіння. Якщо ви живете на півночі або середній смузі, можете підключити додаткові нагрівальні елементи.
Для запуску процесу потрібна температура 38 градусів. Є кілька способів її забезпечення:
У біологічній масі вже знаходяться бактерії, які необхідні для отримання біогазу. Вони прокидаються і починають активність у разі підвищення температури повітря.
Найкраще підігрівати їх автоматичними нагрівальними системами. Вони включаються під час вступу в реактор холодної маси і автоматично вимикаються, коли температура досягає потрібного значення. Такі системи встановлюються у водонагрівальних казанах, їх можна купити в магазинах газового обладнання.
Якщо ви забезпечите нагрів до 30-40 градусів, то на переробку піде 12-30 днів. Це залежить від складу та обсягу маси. При нагріванні до 50 градусів активність бактерій збільшується і переробка займає 3-7 днів. Мінус таких установок у великих витратах на підтримку високої температури. Вони можна порівняти з кількістю палива, тому система стає неефективною.
Інший спосіб активації анаеробних бактерій – перемішування біомаси. Ви можете самостійно встановити вали в котлі та вивести ручку назовні, щоб помішувати масу за потреби. Але набагато зручніше сформулювати автоматичну систему, яка перемішує масу без вашої участі.
Біогаз із гною виводиться через верхню кришку реактора. У процесі бродіння вона має бути щільно закрита. Зазвичай використовується водяний затвор. Він контролює тиск у системі, при зростанні кришка піднімається, спрацьовує клапан спуску. Як противаги використовується гиря. На виході газ очищається водою і надходить трубками далі. Очищення водою необхідно, щоб усунути водяні пари з газу, інакше він не згорить.
Перш ніж переробляти біогаз на енергію, його потрібно накопичити. Зберігати його слід у газгольдері:
Ще один варіант, як зробити газгольдер: використовувати мішок із ПВХ. Цей еластичний матеріал розтягується у міру заповнення мішка. При необхідності в ньому можна зберігати велику кількість біогазу.
Щоб заощадити простір, найкраще будувати підземні установки. Це найпростіший спосіб отримати біогаз у домашніх умовах. Для облаштування підземного біореактора потрібно викопати яму і залити її стіни і дно армованим бетоном.
З двох сторін у ємності роблять отвори для вхідної та вихідної труби. Причому вихідна труба повинна бути біля основи контейнера для відкачування відпрацьованої маси. Її діаметр - 7-10 см. Вхідний отвір діаметром 25-30 см найкраще розташовувати у верхній частині.
Зверху установку закривають цегляною кладкою та встановлюють газгольдер для приймання біогазу. На виході з ємності необхідно зробити клапан для регуляції тиску.
Біогазову установку можна закопати у дворі приватного будинку та підвести до неї каналізацію та відходи худоби. Переробні реактори можуть повністю покривати потреби сім'ї в електриці та опаленні. Додатковий плюс у отриманні добрива для городу.
Біореактор своїми руками – це спосіб отримувати енергію з підніжного матеріалу та робити гроші з гною. Він скорочує витрати фермерського господарства на електроенергію та збільшує рентабельність. Ви можете зробити його самостійно або замовити інсталяцію. Ціна на неї залежить від обсягу, що починається від 7000 рублів.
Створити біогаз самостійно може кожен. Для цього не потрібно особливих знань та спеціальних умінь у галузі відновлюваних джерел енергії. Якщо кожна людина думатиме про навколишній світ, ситуація з екологією на Землі значно покращиться.
Газ із гною – це реальність. Його справді можна отримати з гною, який так чи інакше удобрює землю. Але можна пустити його в обіг і отримати справжнісінький газ.
Щоб отримати газ із гною своїми руками в домашніх умовах застосовується біогазова установка фермерського господарства. Видобувати природний газ, використовуючи метантенк, можна прямо на фермі. Так видобувають багато фермерів. Для цього не треба купувати особливе паливо. Достатньо природної сировини.
Біореактор має входити від 1 до 8-10 м.куб. відходів приватного виробництва, курячого посліду. Виробництво та переробка сировини на пристрої з таким обсягом буде здатна переробити понад 50 кг гною. Щоб зробити біогазову установку, слід знайти креслення, якими роблять устаткування, і навіть потрібна схема.
Робота установки здійснюється у кілька етапів:
Саморобна установка дозволить отримати газ із гною за лічені часи. Її можна зібрати самостійно, маючи схеми та креслення. Для теплогенератора можна вибирати казани для нагрівання води. Для збирання газу на ділянці потрібен газгольдер. Він здійснює збирання та зберігання газу.
Пам'ятайте, що час від часу повинне здійснюватися очищення домішок та сміття в резервуарі.
Отримати газ із гною можна за допомогою біогазової установки. Її можна сформулювати своїми руками. Визначте обсяг сировини, що переробляється, виберете відповідну ємність, в якій перероблятиметься і перемішуватиметься сировина - так і відбувається видобуток газу, насиченого метаном в біопаливі.
Існує стереотип, що отримати біогаз можна лише на спеціалізованих виробництвах та господарствах. Однак це не так. Сьогодні можна робити біогаз у домашніх умовах.
Біогаз - це сукупність різних газів, які створюються шляхом розкладання органічних речовин. Варто знати, що біогаз є вогнебезпечним. Він легко спалахує чистим полум'ям.
Відзначимо переваги біогазової установки будинку:
Мати біогазову установку будинку – це вигідна справа для господаря дачної ділянки. Щоб зробити таку установку потрібна мала кількість коштів: дві бочки по 200 літрів, бочка на 50 літрів, труби каналізації, газовий шланг і кран.
Як бачите, щоб зробити інсталяцію своїми руками, навіть не потрібно купувати додаткові інструменти. Бочки, кран, шланги та труби практично завжди можна знайти у господарстві власників дач. Газогенератор – це турбота про екологію, а також ваша можливість використовувати альтернативне джерело енергії та палива.
Деякі фермери, дачники, господарі приватних будинків не бачать необхідності робити біогазову установку. На перший погляд, так і є. Але потім, коли господарі бачать усі вигоди, питання необхідності такої установки відпадає.
Перша очевидна причина зробити біогазову установку на фермі – це отримання електроенергії, опалення, що дозволить менше платити за електрику.
Використання своєї енергії коштує дешевше, ніж оплата за її поставку на ферму.
Інша головна причина необхідності створення установки – це організація закінченого циклу безвідходного виробництва. Як сировину для пристрою ми використовуємо гній або послід. Після переробки ми отримуємо новий газ.
Третя причина на користь біогазової установки – це ефективна переробка та вплив на екологію.
3 переваги біогазової установки:
Наявність установки на фермі – це показник вашої ефективності та турботи про навколишній світ. Біогенератори заощаджують велика кількістьгрошей, здійснюючи безвідходне виробництво, ефективний розподіл ресурсів та сировини, але також вашу повну самозабезпеченість.
Тепловий насос легко зібрати своїми руками із старого домашнього обладнання. Весь процес описаний у статті:
Метан – це основний компонент біогазу. Сам біогаз є сумішшю різних газів. Серед них метан найголовніший.
Виділимо фактори, що впливають на одержання метану:
Перемішувати сировину в ємності слід вилами і щонайменше один раз на день, ідеально - шість разів.
Отримання метану безпосередньо з отриманням біогазу. Чим краще ви ставитиметеся до процесу отримання біогазу, тим якісніше ви отримаєте на виході біогаз. Для цього треба використовувати тільки якісну сировину, стежити за місцем, де стоїть установка, та перемішувати вміст резервуару. Тоді ви отримаєте метан правильно.
Прибічників збереження довкілля у її первозданному вигляді стає більше. Без викидів та забруднення навколишнього середовища. Установки для отримання біогазу вирішують цю проблему. Крім того, особисто господар біогазової установки отримує пряму грошову вигоду від її використання.
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.
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.
Чи не будь-які органічні відходи підходять для переробки на біогаз. Наприклад, послід від птахофабрик і свиноферм у чистому виглядівикористовувати категорично не можна, тому що вони мають 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%.
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 джерелще з кінця XVIII століття, а в колишньому СРСР перший пристрій з отримання біогазу було розроблено ще в 40-ті роки минулого сторіччя. У наш час ці технології набувають все більше значеннята популярність.
Біогаз як джерело енергії має незаперечні плюси:
Біогаз– не ідеальне паливо, він і технологія його одержання також не позбавлені недоліків:
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.
Будь-яка біоустановка складається з наступних основних частин:
Це повний списокелементів 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 по пластиковим трубамбезпосередньо 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.
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 надійнішими 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.
