Farme trebaju gorivo za sustave grijanja, proizvodnju električne energije i druge dnevne potrebe. Budući da cijene energije iz godine u godinu neprestano rastu, svaki vlasnik kuće ili male tvrtke barem je jednom razmišljao o tome kako proizvesti bioplin kod kuće.
Bioplinska postrojenja se sve više koriste na farmama, što im omogućuje uštedu novca na grijanjuBioplinsko postrojenje za privatnu kuću omogućuje vam da organizirate proizvodnju bioplina u svom dvorištu, što rješava problem goriva. Budući da značajan postotak stanovnika sela ima vještine rada s alatima za zavarivanje i vodoinstalacije, pitanje samoproizvodnje postrojenja za proizvodnju plina čini se logičnim. Na taj način možete uštedjeti ne samo na radu, već i na materijalima ako koristite improvizirana sredstva.
Što je bioplin i kako nastaje: dobivanje i proizvodnja
Bioplin je tvar nastala fermentacijom organskog otpada, koja sadrži dovoljne količine metana da se može koristiti kao gorivo. Sagorijevanjem bioplin oslobađa toplinu koja je dovoljna za grijanje kuće ili gorivo za automobil. izvor energije je gnojivo koje je lako dostupno i jeftino ili čak besplatno ako je riječ o stočarskom poduzeću ili velikom privatnom gospodarstvu.
Bioplin je ekološki prihvatljivo biogorivo koje možete proizvesti vlastitim rukama; biološki plin je srodan prirodnom plinu. Plin se proizvodi preradom otpada od strane anaerobnih bakterija. Fermentacija se odvija u bezračnom spremniku koji se naziva bioreaktor. Brzina proizvodnje bioplina ovisi o količini otpada utovarenog u biogenerator. Pod utjecajem bakterija iz sirovine se oslobađa mješavina metana i ugljičnog dioksida s primjesama drugih plinovitih tvari. Nastali plin uklanja se iz bioreaktora, pročišćava i koristi za vlastite potrebe. Prerađene sirovine po završetku procesa postaju gnojivo koje se koristi za poboljšanje plodnosti tla. Proizvodnja bioplina je korisna za stočarska poduzeća koja imaju pristup besplatnom gnojivu i drugom organskom otpadu.
Prednosti izgaranja goriva iz stajnjaka (gnojiva za farme) za grijanje: električna energija iz metana
Prednosti bioplina kao goriva uključuju:
- Učinkovito i ekološki prihvatljivo recikliranje otpada
- Dostupnost sirovina za proizvodnju plina u ruralnim područjima
- Mogućnost organiziranja zatvorenog ciklusa proizvodnje plina i gnojiva iz stajnjaka bez otpada
- Neiscrpan, samoobnavljajući izvor sirovina
Kako izgraditi bioreaktor (instalaciju) vlastitim rukama
Bioplinska postrojenja koja proizvode plin iz gnoja mogu se jednostavno sastaviti vlastitim rukama na vlastitom mjestu. Prije sastavljanja bioreaktora za preradu gnoja, vrijedi nacrtati crteže i pažljivo proučiti sve nijanse, jer spremnik koji sadrži veliku količinu eksplozivnog plina može biti izvor velike opasnosti ako se nepravilno koristi ili ako postoje pogreške u projektiranju instalacije.
Shema proizvodnje bioplinaKapacitet bioreaktora izračunava se na temelju količine sirovine koja se koristi za proizvodnju metana. Kako bi radni uvjeti bili optimalni, kapacitet reaktora se popunjava otpadom najmanje do dvije trećine. U ove svrhe koristi se duboka jama. Kako bi se osigurala visoka nepropusnost, zidovi jame su ojačani betonom ili ojačani plastikom, a ponekad su u jamu ugrađeni betonski prstenovi. Površina zidova tretirana je otopinama za zaštitu od vlage. Nepropusnost je nužan uvjet za učinkovit rad instalacije. Što je spremnik bolje izoliran, to je kvaliteta i količina veća. Osim toga, produkti razgradnje otpada su otrovni i, ako iscure, mogu biti štetni za zdravlje.
U spremnik za otpad ugrađena je mješalica. Odgovoran je za miješanje otpada tijekom fermentacije, sprječava neravnomjernu raspodjelu sirovina i stvaranje kore. Nakon mješalice u stajnjak se ugrađuje drenažna konstrukcija koja olakšava odvođenje plina u spremnik i sprječava istjecanje. Plin je potrebno ukloniti iz sigurnosnih razloga, kao i radi poboljšanja kvalitete gnojiva koja ostaju u reaktoru nakon obrade. Na dnu reaktora napravljena je rupa za. Otvor je opremljen čvrstim poklopcem tako da oprema ostaje zapečaćena.
Kako osigurati aktivnu fermentaciju biomase kod kuće pomoću generatora i druge opreme: obrada otpada, sastav i ekstrakcija
Kako bi se proces obrade u bioreaktoru odvijao brže, potrebno je zagrijavanje. Temperatura okoline je dovoljna da se obrada gnojiva odvija bez vanjske pomoći. Ali u nepovoljnim vremenskim uvjetima, zimi, mini bioplinsko postrojenje treba dodatni izvor topline, inače proizvodnja plina postaje nemoguća. Da bi bakterije pretvorile otpad u plin, temperatura u reaktoru mora biti iznad 38 stupnjeva Celzijusa. Nije teško dobiti bioplin vlastitim rukama, glavna stvar je znati određena pravila proizvodnje.
Spremnik se grije pomoću spirale koja se nalazi ispod reaktora ili ugradnjom električnih grijača za izravno zagrijavanje rezervoara. , koji otpad prerađuju u plin, već su u sirovini. Kako bi se aktivirali mikroorganizmi i pokrenuo proces proizvodnje bioplina, temperatura u posudi mora biti dovoljna za fermentaciju. Kako bi se olakšala kontrola usklađenosti s temperaturnim uvjetima, automatsko grijanje je povezano s reaktorom. Zagrijava posudu kada se u nju stavi gorivo na željenu temperaturu i isključuje grijanje kada se postigne željena oznaka na termometru. Uređaj za kontrolu temperature, koji je lako pronaći u trgovini plinskom opremom, može se nositi s ulogom automatskog grijača.
Modul za kontrolu temperature. Može se kupiti u bilo kojoj trgovini hardveraIspravno uklanjanje plina iz bioreaktora: crteži, korištenje tehnologije
Za jednostavno uklanjanje formiranog plina iz spremnika, bioplinska postrojenja su opremljena nizom uređaja:
- Okomito postavljene plastične cijevi s velikim brojem rupa za lakše odvajanje plina od sirovine. Vrh cijevi trebao bi stršati iznad mase otpada, dopuštajući plinu da slobodno izlazi.
- Film postavljen preko posude i stvara neku vrstu efekta staklenika. Održava željenu temperaturu unutar spremnika i također sprječava miješanje plina sa zrakom.
Ponekad je kontejner pokriven kupolom od betona ili drugog materijala. Kako takva kupola ne bi odletjela pod pritiskom nastalog plina, pažljivo je pričvršćena na konstrukciju i vezana kabelima.
- Na vrhu reaktora nalazi se ispušna cijev za plin. Cijev je opremljena čvrstim mehanizmom za zaključavanje kako ne bi narušila nepropusnost konstrukcije. Novoispušteni bioplin, koji ulazi u izlaznu cijev, zasićen je vodenom parom i sadrži mnoge nečistoće. nastaje kondenzacijom: kada se ohladi na temperaturu okoline, voda se u obliku kondenzacije taloži na stijenkama cijevi. Kako bi se izbjegla korozija, ispusna cijev je postavljena na način da se olakša uklanjanje kondenzata kroz separator.
- Za uklanjanje nečistoća sumporovodika iz bioplina, na putu do skladišta postavlja se filter od posebno obrađenog aktivnog ugljena u kojem se smjesa oksidira u sumpor i taloži u sorbent.
GLEDAJ VIDEO
Samosastavljeno bioplinsko postrojenje, koje kod kuće prerađuje gnojivo u bioplin, značajno smanjuje troškove grijanja i električne energije. Takva će instalacija smanjiti troškove opskrbe privatne kuće toplinom, smanjiti troškove poljoprivrednih proizvoda, čime će se povećati profitabilnost farme. – sposobnost pretvaranja otpada u izvor energije i alternativu prirodnom plinu. Bioplin je ekološki prihvatljiv i moderan.
Prikazane su teorijske osnove za proizvodnju plina metana iz biomase anaerobnom digestijom.
Objašnjena je uloga bakterija u postupnoj pretvorbi organskih tvari, uz opis potrebnih uvjeta za što intenzivniju proizvodnju bioplina. Ovaj članak će pružiti praktične izvedbe bioplinskih postrojenja, s opisom nekih domaćih dizajna.
Budući da cijene energenata rastu, a mnogi vlasnici stočarskih farmi i malih poljoprivrednih gospodarstava imaju problema sa zbrinjavanjem otpada, industrijski kompleksi za proizvodnju bioplina i mala bioplinska postrojenja za privatne kuće dostupni su u prodaji. Koristeći tražilice, korisnik interneta može lako pronaći pristupačno gotovo rješenje kako bi bioplinsko postrojenje i njegova cijena zadovoljili potrebe, stupiti u kontakt s dobavljačima opreme i dogovoriti izgradnju bioplinskog generatora kod kuće ili na gospodarstvu.
Industrijski kompleks za proizvodnju bioplina
Bioreaktor – osnova bioplinskog postrojenja
Spremnik u kojem se odvija anaerobna razgradnja biomase naziva se bioreaktor, fermentor ili spremnik metana. Bioreaktori mogu biti potpuno zatvoreni, s fiksnom ili plutajućom kupolom te imaju dizajn ronilačkog zvona. Zvonasti psihrofilni (ne zahtijevaju zagrijavanje) bioreaktori imaju oblik otvorenog rezervoara s tekućom biomasom u koji se uranja spremnik u obliku cilindra ili zvona, gdje se skuplja bioplin.
Sakupljeni bioplin vrši pritisak na cilindar, uzrokujući njegovo podizanje iznad spremnika. Dakle, zvono služi i kao držač plina - privremeno skladište za generirani plin.
Bioreaktor s plutajućom kupolom Nedostatak zvonastog dizajna bioplinskog reaktora je nemogućnost miješanja supstrata i zagrijavanja u hladnim razdobljima godine. Također negativan čimbenik je jak miris i nehigijenski uvjeti zbog izložene površine dijela podloge.
Osim toga, dio nastalog plina će pobjeći u atmosferu, zagađujući okoliš. Stoga se ovi bioreaktori koriste samo u zanatskim bioplinskim postrojenjima u siromašnim zemljama s vrućom klimom.
Još jedan primjer bioreaktora s plutajućom kupolom Kako bi se spriječilo onečišćenje okoliša i uklonili neugodni mirisi, reaktori u bioplinskim postrojenjima za domove i velike industrije dizajnirani su s fiksnom kupolom. Oblik strukture u procesu stvaranja plina nije od velike važnosti, ali pri korištenju cilindra s kupolastim krovom postižu se značajne uštede u građevinskom materijalu. Bioreaktori s fiksnom kupolom opremljeni su cijevima za dodavanje novih porcija biomase i odabir istrošenog supstrata.
Vrsta bioreaktora s fiksnom kupolom Glavne vrste bioplinskih postrojenja
Budući da je najprihvatljiviji dizajn fiksne kupole, većina gotovih bioreaktorskih rješenja je ovog tipa. Ovisno o načinu punjenja, bioreaktori imaju različite izvedbe i dijele se na:
- Porcionirano, s jednokratnim utovarom cjelokupne biomase i kasnijim potpunim istovarom nakon obrade sirovina. Glavni nedostatak ove vrste bioreaktora je neravnomjerno oslobađanje plina tijekom obrade supstrata;
- kontinuirani utovar i istovar sirovina, čime se postiže ravnomjerno ispuštanje bioplina. Zahvaljujući dizajnu bioreaktora, tijekom utovara i istovara, proizvodnja bioplina ne prestaje i ne dolazi do curenja, budući da su cijevi kroz koje se biomasa dodaje i odvodi izvedene u obliku vodene brtve koja sprječava curenje plina.
Primjer šaržnog bioreaktora Šaržni reaktori za bioplin mogu imati bilo koji dizajn koji sprječava istjecanje plina. Na primjer, svojedobno su u Australiji bili popularni kanalski spremnici metana s elastičnim krovom na napuhavanje, gdje je lagani višak tlaka unutar bioreaktora napuhao mjehurić izrađen od izdržljivog polipropilena. Kada se postigne određena razina tlaka unutar bioreaktora, uključuje se kompresor koji ispumpava proizvedeni bioplin.
Kanalni bioreaktori s elastičnim držačem plina Vrsta fermentacije u ovom bioplinskom postrojenju može biti mezofilna (nisko zagrijavanje). Zbog velike površine kupole za napuhavanje, kanalni bioreaktori mogu se instalirati samo u grijanim prostorijama ili u regijama s vrućom klimom. Prednost dizajna je u tome što nema potrebe za međuprijamnikom, ali veliki nedostatak je osjetljivost elastične kupole na mehanička oštećenja.
Bioreaktor velikog kanala s elastičnim spremnikom plina U posljednje vrijeme sve su popularniji šaržni bioreaktori sa suhom fermentacijom stajnjaka bez dodavanja vode u supstrat. Budući da stajnjak ima vlastitu vlagu, ona će biti dovoljna za život organizama, iako će se intenzitet reakcija smanjiti.
Bioreaktori suhog tipa izgledaju kao zatvorena garaža s vratima koja se čvrsto zatvaraju. Biomasa se puni u reaktor pomoću prednjeg utovarivača i ostaje u tom stanju dok se ne završi puni ciklus stvaranja plina (oko šest mjeseci), bez potrebe za dodavanjem supstrata ili miješanjem.
Šaržni bioreaktor s punjenjem kroz hermetički zatvorena vrata Uradi sam bioplinsko postrojenje
Treba napomenuti da je u većini bioreaktora, u pravilu, samo zona stvaranja plina zatvorena, a tekuća biomasa na ulazu i izlazu je pod atmosferskim tlakom. Pretjerani tlak unutar bioreaktora istiskuje dio tekućeg supstrata u mlaznice, zbog čega je razina biomase u njima nešto viša nego u spremniku.
Crvene linije na dijagramu označavaju razliku u razinama u bioreaktoru i cijevima Ovi dizajni domaćih bioreaktora popularni su među narodnim obrtnicima koji samostalno izrađuju bioplinska postrojenja vlastitim rukama za dom, omogućujući opetovano ručno punjenje i istovar supstrata. Prilikom izrade bioreaktora vlastitim rukama, mnogi majstori eksperimentiraju s potpuno zatvorenim spremnicima, koristeći nekoliko gumenih cijevi iz guma velikih vozila kao držač plina.
Crtež držača plina izrađenog od zračnica traktora U videu ispod, entuzijast domaće proizvodnje bioplina, koristeći bačve napunjene ptičjim izmetom kao primjer, dokazuje mogućnost stvarne proizvodnje zapaljivog plina kod kuće preradom otpada iz peradarnika u korisno gnojivo. Jedino što se može dodati dizajnu opisanom u ovom videu je da trebate ugraditi manometar i sigurnosni ventil na bioreaktor domaće izrade.
Proračuni produktivnosti bioreaktora
Količina bioplina određena je masom i kvalitetom korištenih sirovina. Na internetu se mogu pronaći tablice u kojima je navedena količina otpada koju proizvedu razne životinje, ali vlasnicima koji svakodnevno moraju uklanjati gnoj ova teorija ne koristi jer zahvaljujući vlastitoj praksi znaju količinu i masu gnoja. budući supstrat. Na temelju raspoloživosti sirovina obnovljivih svaki dan, moguće je izračunati potreban volumen bioreaktora i dnevni proizvodnja bioplina.
Tablica za dobivanje količine gnoja od nekih životinja s približnim izračunom prinosa bioplina Nakon što su napravljeni proračuni i odobren dizajn bioreaktora, može se započeti s njegovom izgradnjom. Materijal može biti armiranobetonski spremnik izliven u zemlju ili zidanje od opeke zapečaćeno posebnim premazom koji se koristi za obradu bazena.
Također je moguće izgraditi glavni spremnik kućnog bioplinskog postrojenja od željeza obloženog antikorozivnim materijalom. Mali industrijski bioreaktori često se izrađuju od plastičnih spremnika velikog volumena otpornih na kemikalije.
Izgradnja bioreaktora od opeke U industrijskim bioplinskim postrojenjima koriste se elektronički sustavi upravljanja i različiti reagensi za korekciju kemijskog sastava supstrata i razine njegove kiselosti, a biomasi se dodaju posebne tvari - enzimi i vitamini koji potiču razmnožavanje i vitalnu aktivnost mikroorganizama unutar bioreaktora. . U procesu razvoja mikrobiologije stvaraju se sve stabilniji i učinkovitiji sojevi metanogenih bakterija koji se mogu nabaviti od tvrtki koje se bave proizvodnjom bioplina.
Grafikon pokazuje da se korištenjem enzima maksimalni prinos bioplina događa duplo brže Potreba za ispumpavanjem i pročišćavanjem bioplina
Konstantna proizvodnja plina u bioreaktoru bilo koje izvedbe dovodi do potrebe za ispumpavanjem bioplina. Neka primitivna bioplinska postrojenja mogu spaliti dobiveni plin izravno u plameniku instaliranom u blizini, ali nestabilnost viška tlaka u bioreaktoru može dovesti do nestanka plamena s naknadnim oslobađanjem otrovni plin. Korištenje ovako primitivne bioplinske instalacije spojene na štednjak je kategorički neprihvatljivo zbog mogućnosti trovanja toksičnim komponentama nepročišćenog bioplina.
Plamen plamenika kod izgaranja bioplina mora biti čist, ravnomjeran i stabilan. Stoga gotovo svaka shema bioplinske instalacije uključuje spremnike plina i sustav za pročišćavanje plina. Kao domaći kompleks za čišćenje možete koristiti filtar za vodu i domaći spremnik napunjen metalnim strugotinama ili kupiti profesionalne sustave za filtriranje. Spremnik za privremeno skladištenje bioplina može se izraditi od zračnica od guma, iz kojih se plin s vremena na vrijeme kompresorom ispumpava u standardne propanske boce za skladištenje i kasniju upotrebu.
U nekim afričkim zemljama za skladištenje i transport bioplina koriste se spremnici plina na napuhavanje u obliku jastuka. Poboljšani bioreaktor s plutajućom kupolom može se smatrati alternativom obveznoj uporabi plinskog spremnika. Poboljšanje se sastoji od dodavanja koncentrične pregrade koja tvori vodeni džep, djelujući poput vodene brtve i sprječavajući biomasu da dođe u kontakt sa zrakom. Tlak unutar plutajuće kupole ovisit će o njezinoj težini. Prolaskom plina kroz sustav za čišćenje i reduktor, može se koristiti u kućanskoj peći, povremeno ga odzračujući iz bioreaktora.
Bioreaktor s plutajućom kupolom i vodenim džepom Usitnjavanje i miješanje supstrata u bioreaktoru
Miješanje biomase važan je dio procesa proizvodnje bioplina, osiguravajući bakterijama pristup hranjivim tvarima koje se mogu nakupiti na dnu digestora. Kako bi se čestice biomase bolje izmiješale u bioreaktoru, potrebno ih je mehanički ili ručno usitniti prije utovara u metan spremnik. Trenutno se u industrijskim i domaćim bioplinskim postrojenjima koriste tri metode miješanja supstrata:
- mehaničke mješalice, pogonjene elektromotorom ili ručno;
- cirkulacijsko miješanje pomoću pumpe ili propelera koji pumpa supstrat unutar bioreaktora;
- miješanje s mjehurićima korištenjem pročišćavanja tekuće biomase s postojećim bioplinom. Nedostatak ove metode je stvaranje pjene na površini podloge.
Strelica označava cirkulacijski vijak za miješanje u bioreaktoru kućne izrade Mehaničko miješanje supstrata unutar bioreaktora može se vršiti ručno ili automatski uključivanjem elektromotora pomoću elektroničkog mjerača vremena. Mješanje biomase vodenim mlazom ili mjehurićima može se provoditi samo pomoću elektromotora kojima se upravlja ručno ili pomoću softverskog algoritma.
Ovaj bioreaktor je opremljen mehaničkim uređajem za miješanje.
Zagrijavanje supstrata u mezofilnim i termofilnim bioplinskim postrojenjima
Optimalna temperatura za stvaranje plina je temperatura podloge unutar 35-50ºC. Za održavanje ove temperature, razne sustavi grijanja– vodeni, parni, električni. Kontrolu temperature treba provoditi pomoću termostata ili termoparova spojenih na aktuator koji regulira zagrijavanje bioreaktora.
Također morate zapamtiti da će otvoreni plamen pregrijati stijenke bioreaktora, a biomasa unutar njega će izgorjeti. Spaljena podloga smanjit će prijenos topline i kvalitetu grijanja, a vruća stijenka bioreaktora brzo će se srušiti. Jedna od najboljih opcija je grijanje vode iz povratne cijevi sustava kućnog grijanja. Potrebno je ugraditi sustav električnih ventila kako bi se moglo isključiti grijanje bioreaktora ili spojiti grijanje supstrata direktno iz kotla ako je prehladno.
Sustav električnog i vodenog grijanja bioreaktora Zagrijavanje supstrata u bioreaktoru pomoću grijaćih elemenata bit će korisno samo ako je dostupna alternativna električna energija, dobivena iz vjetrogeneratora ili solarnih panela. U tom se slučaju grijaći elementi mogu spojiti izravno na generator ili bateriju, što eliminira skupe pretvarače napona iz kruga. Kako bi se smanjili toplinski gubici i smanjili troškovi zagrijavanja supstrata u bioreaktoru, potrebno ga je što bolje izolirati raznim izolacijskim materijalima.
Izolacija bioreaktora termoizolacijskim materijalom Praktični eksperimenti neizbježni pri izgradnji bioplinskih postrojenja vlastitim rukama
Koliko god početnik entuzijast samoproizvodnje bioplina pročitao literature i koliko god videa pogledao, u praksi će puno toga morati naučiti sam, a rezultati će u pravilu biti daleko od one proračunate.
Stoga mnogi obrtnici početnici slijede put samostalnih eksperimenata u proizvodnji bioplina, počevši od malih spremnika, određujući koliko plina njihovo malo eksperimentalno bioplinsko postrojenje proizvodi od raspoloživih sirovina. Cijene komponenti, proizvodnja metana i budući troškovi izgradnje punopravnog bioplinskog postrojenja odredit će njegovu isplativost i izvedivost.
U videu iznad, majstor demonstrira mogućnosti svoje bioplinske instalacije, mjereći koliko se bioplina proizvede u jednom danu. U njegovom slučaju, kada se osam atmosfera pumpa u prijemnik kompresora, volumen dobivenog plina nakon ponovnog izračuna uzimajući u obzir volumen spremnika od 24 litre bit će oko 0,2 m².
Ova količina bioplina dobivena iz bačve od dvjesto litara nije značajna, ali, kao što je prikazano u sljedećem videu ovog majstora, ova količina plina dovoljna je za sat vremena gorenja jednog plamenika štednjaka (15 minuta pomnoženo s četiri atmosfere). cilindra, koji je dvostruko veći od prijemnika).
U drugom videu ispod, majstor govori o proizvodnji bioplina i biološki čistih gnojiva preradom organskog otpada u bioplinskom postrojenju. Mora se imati na umu da vrijednost ekoloških gnojiva može premašiti cijenu dobivenog plina, a tada će bioplin postati korisni nusprodukt procesa proizvodnje kvalitetnih gnojiva. Još jedno korisno svojstvo organskih sirovina je mogućnost skladištenja na određeno vrijeme za korištenje u pravo vrijeme.
Rastuća popularnost alternativnih metoda za proizvodnju toplinske i električne energije dovela je do želje mnogih vlasnika seoskih kuća i vikendica da steknu određenu autonomiju od vanjskih dobavljača energije. Štoviše, "kupljena" energija pokazuje stalnu tendenciju povećanja cijena, a održavanje seoskog gospodarstva svakim danom postaje sve skuplje. Bioplinsko postrojenje izvrsna je alternativa vanjskim izvorima energije. Minimalno može osigurati kući zapaljivi plin za peć, a kad se poveća snaga (ako ima dovoljno vlastitog ili kupovnog otpada) može osigurati i grijanje i struju za kuću i cijelo kućanstvo.
Kome trebaju bioplinska postrojenja
Bioplinska postrojenja koriste se za proizvodnju zapaljivih plinova iz bioloških sirovina. Stoga su potrebni gdje god su potrebni zapaljivi plinovi. Odnosno za dobivanje toplinske i električne energije.
Prije svega, bioplinska postrojenja su potrebna onim farmama gdje postoji mnogo sirovina u obliku biološkog otpada. Na taj način je moguće ne samo učiniti proizvodnju bez otpada, već i značajno povećati njezinu isplativost - zbog neovisne proizvodnje energije i odsutnosti troškova za kupnju toplinske i električne energije.
Vladimir Rashin, projektant bioplinskog postrojenja i poljoprivrednik iz Perma, na vlastitom je iskustvu dokazao da poljoprivredna proizvodnja, koja samostalno zbrinjava otpad odgovarajućim uređajem, u potpunosti zadovoljava svoje potrebe za toplinskom i električnom energijom, ali i zapaljivim plinom. . U njegovoj farmi prepelica bioplin se koristi za grijanje prostorija (stambenih, komunalnih i industrijskih), za proizvodnju električne energije, u kuhinjskim štednjacima, a također i za punjenje vozila - svi automobili na farmi Rashin rade na bioplin. U ovom slučaju glavna sirovina za bioplinsko postrojenje je izmet prepelica. Izlaz, osim bioplina, proizvodi i organsko gnojivo, što također donosi dodatni prihod farmi.
Bioplinska postrojenja poput Vladimira Rashina mogu značajno povećati isplativost svake poljoprivredne proizvodnje. Kao sirovina za proizvodnju bioplina može se koristiti ne samo gnoj, već i razni otpad iz drvoprerađivačke industrije (kora, piljevina, itd.), te gotovo sve organske tvari.
Osim toga, bioplinska postrojenja mogu se koristiti u seoskim kućama i vikendicama, čak i ako takve farme nemaju poljoprivredni fokus. Otpad iz kućanstva svake farme bit će dovoljan da osigura sirovine za pojedino bioplinsko postrojenje, a ako farma nije u potpunosti opskrbljena toplinskom i električnom energijom, onda barem smanjiti troškove nabave te energije. Osim toga, osim kućnog otpada, svaka seoska farma sadrži i otpad s parcele (korov, reznice grana i tako dalje). Pa, čak možete osigurati kuhinjski štednjak sa zapaljivim plinom pomoću mini bioplinske instalacije u seoskoj kući.
Princip proizvodnje bioplina
Bioplin se proizvodi anaerobnom (tj. bez kisika) fermentacijom biomase koju daju posebne bakterije. U procesu sudjeluju tri vrste bakterija: hidrolitičke, kiselotvorne i metantvorne.
Bioplinsko postrojenje sastoji se od nekoliko dijelova (kontejnera). Prvo, sirovina ulazi u preliminarni spremnik, gdje se temeljito miješa i drobi (u slučaju čvrste frakcije) do homogene mase. Zatim usitnjena sirovina ulazi u reaktor (spremnik u kojem se biomasa izravno fermentira).
Reaktor je obično izrađen od armiranog betona koji je otporan na kiseline. Ovaj spremnik je potpuno zatvoren. Kako bi se ubrzao proces fermentacije, tekućina u posudi se zagrijava i miješa. Najčešće se za zagrijavanje reaktora koristi kogeneracijska jedinica - kod takve instalacije potrebno je hladiti generator topline i električne energije, a odvedena toplina ulazi u reaktor. Toplina može dolaziti i iz posebnog toplovodnog kotla.
Nakon završenog procesa fermentacije, proizvedeni plin iz reaktora ulazi u spremnik plina, gdje se izjednačava tlak, a potom bioplin ulazi u generator topline i električne energije (plinski ili dizel-plinski), uslijed čega dolazi do toplinske ili električne energije. energija se proizvodi.
Osim bioplina, u reaktoru se taloži čvrsta frakcija - organska gnojiva, koja se zatim mogu koristiti u poljima. Iz reaktora se također dobivaju tekuća gnojiva nakon ispuštanja plina. I tekuća i kruta gnojiva su koncentrirana i aktivno se koriste u poljoprivredi.
Industrijska bioplinska postrojenja imaju automatsku regulaciju. Automatizacija je odgovorna za protok sirovina u instalaciju, te za miješanje, kontrolira temperaturu, rad generatora i tako dalje. Također, takve instalacije opremljene su uređajima za hitne baklje - u slučaju da se motor zaustavi, tada se plin jednostavno spaljuje. Osim toga, industrijska bioplinska postrojenja često su opremljena linijom za pakiranje tekućih gnojiva, u ovom slučaju gnojiva se pune u male (do 1 litre) boce.
Individualno bioplinsko postrojenje
Princip rada pojedinačnog bioplinskog postrojenja isti je kao i industrijskog. Istina, mini instalacije rijetko su opremljene automatskim uređajima za miješanje supstrata i drugom automatizacijom - zbog značajnog povećanja troškova kućne instalacije s takvom opremom. Ova postrojenja najčešće imaju samo uređaje za kontrolu temperature, rada generatora i slično, a sve održavanje mini bioplinskog postrojenja obavlja se ručno.
Bioplinska postrojenja u kućanstvima uglavnom se koriste za proizvodnju gorivog plina za kuhinjske potrebe, ako se na gospodarstvu ne uzgajaju stoka ili ratarska proizvodnja. Međutim, postoji sve veća tendencija korištenja mini-instalacija kako bi seoskim kućama i vikendicama osigurao cjeloviti energetski kompleks, to jest ne samo "kuhinjski" plin, već i toplinsku i električnu energiju. Štoviše, to više ne ovisi o prisutnosti velike ili male stoke na farmi; sirovine za kućna bioplinska postrojenja jednostavno se kupuju na najbližoj farmi. To može biti stajski gnoj ili otpad iz drvoprerađivačke industrije.
Uradi sam bioplinsko postrojenje
Izgradnja bioplinskih postrojenja, čak i onih mini, za domaće potrebe nije jeftina. I, iako je razdoblje povrata za takvu opremu relativno kratko (5-7 godina), nije svaki vlasnik spreman ili ima priliku uložiti potrebni iznos. Da, prednosti su očite: u kratkom vremenu, uz pomoć mini bioplinskog postrojenja, možete dobiti gotovo potpunu autonomiju od kupljenih izvora energije, prebaciti svoju farmu na samodostatnost, pa čak i imati besplatna gnojiva kao dodatne bonuse. Međutim, novac trebate uplatiti danas, a koristi će se pojaviti tek za nekoliko godina. Stoga se mnogi vlasnici seoskih kuća i vikendica pitaju: kako sami napraviti bioplinsko postrojenje?
Mini bioplinsko postrojenje nije toliko komplicirano, a njegova izgradnja je sasvim izvodljiva. Ovo štedi značajan iznos. Osim toga, postoje projekti za bioplinska postrojenja koja koriste improvizirana sredstva i materijale (npr. s reaktorom u obliku zvona, a zvono može biti od gume i sl.). Odnosno, domaće instalacije za proizvodnju bioplina znače stjecanje željenih bonusa za minimalan novac.
Prilikom izgradnje bioplinskog postrojenja potrebno je napraviti točan izračun kolika bi trebala biti njegova produktivnost. Da biste to učinili, trebali biste uzeti u obzir sve željene potrošače bioplina (na primjer, štednjak, automobilsku opremu i tako dalje). Ako se bioplin planira koristiti za proizvodnju električne i/ili toplinske energije, tada u proračunu moraju biti uključeni svi potrošači energije. Na temelju proračuna izrađuje se projekt bioplinskog postrojenja.
Domaća postrojenja za proizvodnju bioplina su naširoko dostupna na internetu. Možete pronaći ogledne proračune, crtež uređaja i detaljan opis. Veliki izbor uređaja omogućit će vam da stvorite i složenu instalaciju s nekoliko komora i pojednostavljenu verziju (na primjer, takav jednostavan uređaj kao što je septička jama prekrivena gumenim zvonom s uređajem za ispuštanje plina). Svatko može odabrati instalaciju vlastite izrade u skladu sa svojim željama, mogućnostima i vještinama. Opisi popraćeni fotografijama ili videozapisima korak po korak posebno su korisni u ovom slučaju.
Izrada bioplinskog postrojenja vlastitim rukama omogućuje vam uštedu do 50% troškova uređaja, što značajno ubrzava povrat opreme. Osim toga, izrada najjednostavnije montaže za početak omogućuje procjenu potrebe za takvom opremom u kućanstvu, ali i postupno ulaganje novca, što je mnogima puno lakše nego platiti cijeli potreban iznos odjednom.
Kako radi bioplinsko postrojenje?
Štedljiv vlasnik sanja o jeftinim izvorima energije, učinkovitom zbrinjavanju otpada i dobivanju gnojiva. DIY kućno postrojenje za bioplin je jeftin način da ostvarite svoj san.
Samostalna montaža takve opreme koštat će razumnu količinu novca, a proizvedeni plin bit će dobra pomoć u kućanstvu: može se koristiti za kuhanje, grijanje kuće i druge potrebe.
Pokušajmo razumjeti specifičnosti ove opreme, njegove prednosti i nedostatke. I također je li moguće sami izgraditi bioplinsko postrojenje i hoće li biti učinkovito.
Bioplin nastaje kao rezultat fermentacije biološkog supstrata. Razgrađuju ga hidrolitičke bakterije, bakterije koje stvaraju kiselinu i metan. Mješavina plinova koju proizvode bakterije je zapaljiva, jer sadrži veliki postotak metana.
Njegova svojstva praktički se ne razlikuju od prirodnog plina koji se koristi za industrijske i kućanske potrebe.
Po želji svaki vlasnik kuće može kupiti bioplinsko postrojenje industrijske proizvodnje, ali ono je skupo, a investicija se isplati u roku od 7-10 godina. Stoga ima smisla uložiti napor i napraviti bioreaktor vlastitim rukama
Bioplin je ekološki prihvatljivo gorivo, a tehnologija njegove proizvodnje nema previše utjecaja na okoliš. Štoviše, otpadni proizvodi koje je potrebno zbrinuti koriste se kao sirovine za bioplin.
Stavljaju se u bioreaktor, gdje se odvija obrada:
- biomasa je neko vrijeme izložena bakterijama. Razdoblje fermentacije ovisi o volumenu sirovina;
- Kao rezultat aktivnosti anaerobnih bakterija oslobađa se zapaljiva mješavina plinova koja uključuje metan (60%), ugljični dioksid (35%) i neke druge plinove (5%). Fermentacija također oslobađa potencijalno opasan sumporovodik u malim količinama. Otrovan je, pa je vrlo nepoželjno da mu ljudi budu izloženi;
- smjesa plinova iz bioreaktora se pročišćava i dovodi u spremnik plina, gdje se skladišti do upotrebe za namjeravanu namjenu;
- plin iz plinskog spremnika može se koristiti na isti način kao i prirodni plin. Ide na kućanske aparate - plinske peći, kotlove za grijanje itd.;
- Razgrađenu biomasu potrebno je redovito uklanjati iz fermentora. Ovo je dodatni rad, ali trud se isplati. Nakon fermentacije sirovina se pretvara u visokokvalitetno gnojivo koje se koristi na poljima i povrtnjacima.
Bioplinsko postrojenje je korisno za vlasnika privatne kuće samo ako ima stalan pristup otpadu sa stočnih farmi. U prosjeku od 1 kubičnog metra. Može se dobiti 70-80 kubika supstrata. bioplin, ali proizvodnja plina je neravnomjerna i ovisi o mnogim čimbenicima, uključujući temperature biomase. To komplicira izračune.
Mnogi vlasnici kućanstava brinu kako smanjiti troškove grijanja doma, kuhanja i opskrbe električnom energijom. Neki od njih već su vlastitim rukama izgradili bioplinska postrojenja te su se djelomično ili potpuno izolirali od dobavljača energije. Ispada da nije teško dobiti gotovo besplatno gorivo u privatnom kućanstvu.
Što je bioplin i kako se može koristiti?
Vlasnici poljoprivrednih gospodarstava znaju: stavljanjem bilo kojeg biljnog materijala, ptičjeg izmeta i gnoja na hrpu, s vremenom možete dobiti vrijedno organsko gnojivo. No malo njih zna da se biomasa ne razgrađuje sama od sebe, već pod utjecajem raznih bakterija.
Preradom biološkog supstrata ti sićušni mikroorganizmi oslobađaju otpadne proizvode, uključujući i mješavinu plinova. Većina (oko 70%) je metan - isti plin koji gori u plamenicima kućanskih peći i kotlova za grijanje.
Ideja o korištenju takvih eko-goriva za razne gospodarske potrebe nije nova. Uređaji za njegovu ekstrakciju koristili su se još u staroj Kini. Sovjetski inovatori također su istraživali mogućnost korištenja bioplina 60-ih godina prošlog stoljeća. No, pravi preporod tehnologija je doživjela početkom 2000-ih. Trenutno se bioplinska postrojenja aktivno koriste u Europi i SAD-u za grijanje domova i druge potrebe.
Kako radi bioplinsko postrojenje?
Princip rada uređaja za proizvodnju bioplina je vrlo jednostavan:
- biomasa razrijeđena vodom stavlja se u zatvoreni spremnik, gdje počinje "fermentirati" i oslobađati plinove;
- sadržaj spremnika redovito se ažurira - sirovine obrađene bakterijama se ispuštaju i dodaju svježe (u prosjeku oko 5-10% dnevno);
- Plin nakupljen u gornjem dijelu spremnika dovodi se kroz posebnu cijev u kolektor plina, a zatim u kućanske aparate.
Dijagram bioplinskog postrojenja.
Koje su sirovine prikladne za bioreaktor?
Postrojenja za proizvodnju bioplina isplativa su samo tamo gdje postoji svakodnevna nadoknada svježe organske tvari - gnoja ili izmeta stoke i peradi. U bioreaktor možete dodati i nasjeckanu travu, vrhove, lišće i kućni otpad (osobito kore od povrća).
Učinkovitost instalacije uvelike ovisi o vrsti sirovina koje se utovaruju. Dokazano je da se uz istu masu najveći prinos bioplina dobiva iz svinjskog gnoja i purećeg izmeta. S druge strane, kravlji izmet i silažni otpad proizvode manje plina za isto opterećenje.
Korištenje bio-sirovina za grijanje doma.
Što se ne može koristiti u bioplinskom postrojenju?
Postoje čimbenici koji mogu značajno smanjiti aktivnost anaerobnih bakterija, ili čak potpuno zaustaviti proces proizvodnje bioplina. Sirovine koje sadrže:
- antibiotici;
- kalup;
- sintetski deterdženti, otapala i druge "kemikalije";
- smole (uključujući piljevinu crnogoričnog drveća).
Neučinkovito je koristiti već truli stajnjak - može se utovariti samo svježi ili prethodno osušeni otpad. Također, ne smije se dopustiti da se sirovine natapaju - pokazatelj od 95% već se smatra kritičnim. Ipak, biomasi je još uvijek potrebno dodati malu količinu čiste vode kako bi se olakšalo njezino punjenje i ubrzao proces fermentacije. Gnoj i otpad se razrijede do konzistencije rijetke krupice.
Bioplinsko postrojenje za dom
Danas industrija već proizvodi postrojenja za proizvodnju bioplina u industrijskim razmjerima. Njihova nabava i ugradnja je skupa, takva oprema u privatnim kućanstvima isplati se tek nakon 7-10 godina, pod uvjetom da se za preradu koriste velike količine organske tvari. Iskustvo pokazuje da, po želji, vješti vlasnik može vlastitim rukama izgraditi malo bioplinsko postrojenje za privatnu kuću i to od najpristupačnijih materijala.
Priprema bunkera za obradu
Prije svega, trebat će vam hermetički zatvorena cilindrična posuda. Možete, naravno, koristiti velike lonce ili kuhati, ali njihov mali volumen neće omogućiti postizanje dovoljne proizvodnje plina. Stoga se u ove svrhe najčešće koriste plastične bačve zapremine od 1 m³ do 10 m³.
Možete ga sami napraviti. PVC ploče su komercijalno dostupne, s dovoljnom čvrstoćom i otpornošću na agresivna okruženja, lako se mogu zavariti u strukturu željene konfiguracije. Kao bunker može poslužiti i metalna bačva dovoljnog volumena. Istina, morat ćete provesti mjere protiv korozije - pokriti ga iznutra i izvana bojom otpornom na vlagu. Ako je spremnik izrađen od nehrđajućeg čelika, to nije potrebno.
Sustav ispušnih plinova
Odvodna cijev za plin postavljena je u gornjem dijelu bačve (obično u poklopcu) - tu se, prema zakonima fizike, nakuplja. Kroz spojenu cijev bioplin se dovodi u vodenu brtvu, zatim u spremnik (opcionalno pomoću kompresora u cilindar) i u kućanske aparate. Također je preporučljivo ugraditi otpusni ventil pored izlaza plina - ako tlak unutar spremnika postane previsok, ispustit će višak plina.
Sustav za dovod i istovar sirovina
Da bi se osigurala kontinuirana proizvodnja plinske smjese, bakterije u supstratu moraju se stalno (svakodnevno) “hraniti”, odnosno dodavati svježi stajnjak ili drugu organsku tvar. S druge strane, već obrađene sirovine iz bunkera moraju se ukloniti kako ne bi zauzimale koristan prostor u bioreaktoru.
Da biste to učinili, u bačvi su napravljene dvije rupe - jedna (za istovar) gotovo blizu dna, druga (za utovar) viša. U njih su zavarene (lemljene, zalijepljene) cijevi promjera najmanje 300 mm. Utovarni cjevovod je usmjeren prema gore i opremljen je lijevkom, a odvod je postavljen tako da je pogodno skupljati prerađenu gnojnicu (kasnije se može koristiti kao gnojivo). Spojevi su zapečaćeni.
Sistem grijanja
Toplinska izolacija bunkera.
Ako se bioreaktor postavlja na otvorenom ili u negrijanoj prostoriji (što je nužno iz sigurnosnih razloga), tada se mora osigurati toplinska izolacija i grijanje podloge. Prvi uvjet se postiže "omatanjem" bačve bilo kojim izolacijskim materijalom ili produbljivanjem u zemlju.
Što se tiče grijanja, možete razmotriti razne mogućnosti. Neki majstori ugrađuju cijevi kroz koje cirkulira voda iz sustava grijanja i postavljaju ih duž stijenki bačve u obliku zavojnice. Drugi smještaju reaktor u veći spremnik s vodom unutra, grijanom električnim grijačima. Prva opcija je praktičnija i mnogo ekonomičnija.
Kako bi se optimizirao rad reaktora, potrebno je održavati temperaturu njegovog sadržaja na određenoj razini (najmanje 38⁰C). Ali ako poraste iznad 55⁰C, tada će bakterije koje stvaraju plin jednostavno "skuhati" i proces fermentacije će se zaustaviti.
Sustav miješanja
Kao što praksa pokazuje, u dizajnu, ručna mješalica bilo koje konfiguracije značajno povećava učinkovitost bioreaktora. Osovina na koju su zavarene (šrafljene) lopatice "mješalice" uklanja se kroz poklopac bačve. Zatim se na nju postavi ručka vrata, a rupa se pažljivo zatvori. Međutim, domaći majstori ne opremaju uvijek fermentore takvim uređajima.
Proizvodnja bioplina
Nakon što je instalacija spremna, u nju se puni biomasa razrijeđena vodom u omjeru cca 2:3. Krupni otpad mora se usitniti - maksimalna veličina frakcije ne smije biti veća od 10 mm. Zatim se poklopac zatvori - sve što trebate učiniti je pričekati da smjesa počne "fermentirati" i ispuštati bioplin. U optimalnim uvjetima, prva opskrba gorivom opažena je nekoliko dana nakon utovara.
Činjenica da je plin "krenuo" može se procijeniti po karakterističnom zvuku grgljanja u vodenoj brtvi. Istodobno, bačvu treba provjeriti na curenje. To se radi pomoću obične otopine sapuna - nanosi se na sve spojeve i promatra da li se pojavljuju mjehurići.
Prvo ažuriranje bio-sirovina trebalo bi se provesti za otprilike dva tjedna. Nakon što se biomasa ulije u lijevak, ista količina otpadne organske tvari će se izliti iz odvodne cijevi. Zatim se ovaj postupak provodi svakodnevno ili svaka dva dana.
Koliko traje dobiveni bioplin?
U malom gospodarstvu bioplinsko postrojenje neće biti apsolutna alternativa prirodnom plinu i drugim raspoloživim izvorima energije. Na primjer, pomoću uređaja s kapacitetom od 1 m³, možete dobiti samo gorivo za nekoliko sati kuhanja za malu obitelj.
Ali s bioreaktorom od 5 m³ već je moguće zagrijati prostoriju površine 50 m², ali će se njegov rad morati održavati svakodnevnim utovarom sirovina težine najmanje 300 kg. Da biste to učinili, na farmi morate imati desetak svinja, pet krava i nekoliko desetaka kokoši.
Obrtnici koji su uspjeli samostalno napraviti radna bioplinska postrojenja dijele videozapise s majstorskim tečajevima na internetu:
