Vlastná výroba bioplynu. Bioplynová stanica - jednoduché nápady pre súkromný dom. Výkresy, schémy a projekty najlepších inštalácií. Všetky výhody a nevýhody inštalácie doma Zariadenia pre bioplynové stanice

Farmy potrebujú palivo pre vykurovacie systémy, výrobu elektriny a iné každodenné potreby. Keďže ceny energií rok čo rok neustále rastú, každý majiteľ domu alebo malého podniku sa aspoň raz zamyslel nad tým, ako si vyrobiť bioplyn doma.

Bioplynové stanice sa čoraz viac využívajú na farmách, čo im umožňuje ušetriť peniaze na vykurovanie

Bioplynová stanica pre súkromný dom vám umožňuje organizovať výrobu bioplynu priamo vo vašom dvore, čo rieši problém s palivom. Keďže značné percento obyvateľov obce má zručnosti v práci so zváračským a inštalatérskym náradím, otázka vlastnej výroby plynárne sa zdá byť logická. Týmto spôsobom môžete ušetriť nielen na práci, ale aj na materiáloch, ak použijete improvizované prostriedky.

Čo je bioplyn a ako vzniká: získavanie a výroba

Bioplyn je látka vznikajúca pri fermentácii organického odpadu, ktorá obsahuje metán v dostatočnom množstve na to, aby sa dal použiť ako palivo. Bioplyn pri spaľovaní uvoľňuje teplo, ktoré stačí na vykurovanie domu alebo natankovanie paliva do auta. zdrojom energie je hnoj, ktorý je ľahko dostupný a lacný alebo dokonca zadarmo, ak hovoríme o chove hospodárskych zvierat alebo o veľkej súkromnej farme.

Bioplyn je ekologické biopalivo, ktoré si môžete vyrobiť vlastnými rukami, biologický plyn súvisí so zemným plynom. Plyn sa vyrába spracovaním odpadu anaeróbnymi baktériami. Fermentácia prebieha v bezvzduchovej nádobe nazývanej bioreaktor. Miera produkcie bioplynu závisí od množstva odpadu naloženého do biogenerátora. Vplyvom baktérií sa zo suroviny uvoľňuje zmes metánu a oxidu uhličitého s niektorými prímesami iných plynných látok. Vzniknutý plyn sa z bioreaktora odvádza, čistí a používa pre vlastnú potrebu. Spracované suroviny sa po dokončení procesu stávajú hnojivom, ktoré sa používa na zlepšenie úrodnosti pôdy. Výroba bioplynu je výhodná pre podniky zaoberajúce sa chovom hospodárskych zvierat, ktoré majú prístup k voľnému hnoju a inému organickému odpadu.

Výhody spaľovania paliva z hnoja (farmárske hnojivo) na vykurovanie: elektrina z metánu

Výhody bioplynu ako paliva zahŕňajú:

• Efektívna a ekologická recyklácia odpadu
• Dostupnosť surovín na výrobu plynu vo vidieckych oblastiach
• Možnosť zorganizovať uzavretý cyklus bezodpadovej výroby plynu a hnojív z hnoja
• Nevyčerpateľný, samoobnoviteľný zdroj surovín

Ako postaviť bioreaktor (inštaláciu) vlastnými rukami

Bioplynové stanice, ktoré vyrábajú plyn z hnoja, sa dajú ľahko zostaviť vlastnými rukami na vašom vlastnom mieste. Pred zostavením bioreaktora na spracovanie hnoja sa oplatí nakresliť výkresy a starostlivo preštudovať všetky nuansy, pretože nádoba obsahujúca veľké množstvo výbušného plynu môže byť zdrojom veľkého nebezpečenstva, ak sa používa nesprávne alebo ak sa vyskytnú chyby v návrhu inštalácie.

Schéma výroby bioplynu

Kapacita bioreaktora sa vypočítava na základe množstva suroviny, ktorá sa používa na výrobu metánu. Aby boli prevádzkové podmienky optimálne, je kapacita reaktora naplnená odpadom aspoň do dvoch tretín. Na tieto účely sa používa hlboká jama. Na zabezpečenie vysokej tesnosti sú steny jamy vystužené betónom alebo vystužené plastom a niekedy sú do jamy inštalované betónové krúžky. Povrch stien je ošetrený roztokmi odolnými proti vlhkosti. Tesnosť je nevyhnutnou podmienkou pre efektívnu prevádzku inštalácie. Čím lepšie je nádoba izolovaná, tým vyššia je kvalita a množstvo. Okrem toho sú produkty rozkladu odpadu jedovaté a v prípade úniku môžu byť zdraviu škodlivé.

V nádobe na odpad je nainštalované miešadlo. Zodpovedá za premiešavanie odpadu pri kvasení, zabraňuje nerovnomernému rozloženiu surovín a vytváraniu kôrky. Po miešačke je v hnoji inštalovaná drenážna konštrukcia, ktorá uľahčuje odstraňovanie plynu do zásobníka a zabraňuje úniku. Plyn je potrebné odstrániť z bezpečnostných dôvodov, ako aj pre zlepšenie kvality hnojív zostávajúcich v reaktore po spracovaní. V spodnej časti reaktora je vytvorený otvor pre. Otvor je vybavený tesným vekom, aby zariadenie zostalo utesnené.

Ako zabezpečiť aktívnu fermentáciu biomasy doma pomocou generátora a ďalších zariadení: spracovanie odpadu, zloženie a extrakcia

Aby proces spracovania v bioreaktore prebiehal rýchlejšie, je potrebné zahrievanie. Okolitá teplota je dostatočná na to, aby spracovanie hnoja prebiehalo bez vonkajšej pomoci. Ale za nepriaznivých poveternostných podmienok, v zime, mini-bioplynová stanica potrebuje dodatočný zdroj tepla, inak je výroba plynu nemožná. Aby baktérie premenili odpad na plyn, musí byť teplota v reaktore vyššia ako 38 stupňov Celzia. Nie je ťažké získať bioplyn vlastnými rukami, hlavnou vecou je poznať určité výrobné pravidlá.

Nádoba je vyhrievaná pomocou špirály, ktorá je umiestnená pod reaktorom, alebo inštaláciou elektrických ohrievačov na priamy ohrev zásobníka. , ktoré spracúvajú odpad na plyn, sú už v surovine. Pre aktiváciu mikroorganizmov a spustenie procesu výroby bioplynu musí byť teplota v nádobe dostatočná na fermentáciu. Na uľahčenie kontroly dodržiavania teplotných podmienok je k reaktoru pripojený automatický ohrev. Ohrieva nádobu, keď je do nej vložené palivo na požadovanú teplotu a vypne ohrev, keď je dosiahnutá požadovaná značka na teplomere. Zariadenie na reguláciu teploty, ktoré sa dá ľahko nájsť v obchode s plynovými zariadeniami, zvládne úlohu automatického ohrievača.

Modul riadenia teploty. Dá sa kúpiť v každom železiarstve

Správne odstránenie plynu z bioreaktora: výkresy, použitie technológie

Na ľahké odstránenie vzniknutého plynu z nádrže sú bioplynové stanice vybavené množstvom zariadení:

1. Vertikálne usporiadané plastové rúrky s veľkým počtom otvorov na uľahčenie oddelenia plynu od suroviny. Horná časť potrubia by mala vyčnievať nad odpadovú hmotu, čo umožňuje voľný únik plynu.
2. Film položený cez nádobu a vytvárajúci akýsi skleníkový efekt. Udržuje požadovanú teplotu vo vnútri nádoby a tiež zabraňuje miešaniu plynu so vzduchom.
   

   Niekedy je nádoba pokrytá kupolou z betónu alebo iného materiálu. Aby takáto kupola pod tlakom vznikajúceho plynu neodletela, je opatrne pripevnená ku konštrukcii a zviazaná káblami.

3. Výfukové potrubie plynu je umiestnené v hornej časti reaktora. Rúrka je vybavená tesným uzamykacím mechanizmom, aby nenarušila tesnosť konštrukcie. Novo uvoľnený bioplyn vstupujúci do výstupného potrubia je nasýtený vodnou parou a obsahuje veľa nečistôt. vzniká kondenzáciou: pri ochladení na teplotu okolia sa voda usadzuje vo forme kondenzácie na stenách potrubia. Aby sa zabránilo korózii, je vypúšťacie potrubie inštalované tak, aby sa uľahčilo odvádzanie kondenzátu cez separátor.
4. Na odstránenie sírovodíkových nečistôt z bioplynu je na ceste do skladu inštalovaný filter zo špeciálne upraveného aktívneho uhlia, v ktorom sa zmes oxiduje na síru a ukladá sa do sorbentu.

POZRI SI VIDEO

Vlastnoručne zostavená bioplynová stanica, ktorá doma spracováva hnoj na bioplyn, výrazne znižuje náklady na vykurovanie a elektrinu. Takáto inštalácia zníži náklady na poskytovanie tepla v súkromnom dome, zníži náklady na poľnohospodárske produkty, čím sa zvýši ziskovosť farmy. – schopnosť premeniť odpad na zdroj energie a alternatívu k zemnému plynu. Bioplyn je ekologický a moderný.

Bol prezentovaný teoretický základ výroby metánu z biomasy anaeróbnou digesciou.

Bola vysvetlená úloha baktérií pri postupnej premene organických látok s popisom nevyhnutných podmienok pre čo najintenzívnejšiu produkciu bioplynu. Tento článok poskytne praktické implementácie bioplynových staníc s popisom niektorých podomácky vyrobených návrhov.

Keďže ceny energií rastú a mnohí majitelia chovov hospodárskych zvierat a malých fariem majú problémy s likvidáciou odpadu, sú na predaj priemyselné komplexy na výrobu bioplynu a malé bioplynové stanice pre súkromné ​​domy. Používateľ internetu si pomocou vyhľadávačov ľahko nájde cenovo dostupné hotové riešenie tak, aby bioplynová stanica a jej cena vyhovovala potrebám, skontaktuje sa s dodávateľmi zariadení a dohodne si stavbu generátora bioplynu doma alebo na farme.

Priemyselný komplex na výrobu bioplynu

Bioreaktor – základ bioplynovej stanice

Nádoba, v ktorej dochádza k anaeróbnemu rozkladu biomasy je tzv bioreaktor, fermentor, alebo metánová nádrž. Bioreaktory môžu byť úplne utesnené, s pevnou alebo plávajúcou kupolou a majú dizajn potápačského zvonu. Zvonové psychrofilné (nevyžadujúce ohrev) bioreaktory majú podobu otvoreného zásobníka s kvapalnou biomasou, do ktorého je ponorená nádoba vo forme valca alebo zvona, kde sa zbiera bioplyn.

Zozbieraný bioplyn vyvíja tlak na fľašu, čo spôsobuje, že stúpa nad nádrž. Zvon teda slúži aj ako zásobník plynu - dočasné úložisko vzniknutého plynu.

Bioreaktor s plávajúcou kupolou

Nevýhodou zvonovej konštrukcie bioplynového reaktora je nemožnosť miešania substrátu a jeho ohrevu v chladných obdobiach roka. Negatívnym faktorom je aj silný zápach a nehygienické podmienky spôsobené odkrytým povrchom časti podkladu.

Okrem toho časť vzniknutého plynu unikne do atmosféry a znečistí životné prostredie. Preto sa tieto bioreaktory používajú iba v remeselných bioplynových staniciach v chudobných krajinách s horúcim podnebím.

Ďalší príklad bioreaktora s plávajúcou kupolou

Aby sa zabránilo znečisťovaniu životného prostredia a eliminovali nepríjemné pachy, reaktory v bioplynových staniciach pre domácnosti a veľké priemyselné odvetvia sú navrhnuté s pevnou kupolou. Tvar konštrukcie v procese tvorby plynu nemá veľký význam, ale pri použití valca s kupolovitou strechou sa dosahujú značné úspory stavebných materiálov. Bioreaktory s pevnou kupolou sú vybavené potrubím na pridávanie nových dávok biomasy a výber použitého substrátu.

Typ bioreaktora s pevnou kupolou

Hlavné typy bioplynových staníc

Keďže najprijateľnejším dizajnom je pevná kupola, väčšina hotových riešení bioreaktorov je tohto typu. V závislosti od spôsobu plnenia majú bioreaktory rôzne konštrukcie a delia sa na:

• Porciový, s jednorazovým naložením všetkej biomasy a následným úplným vyložením po spracovaní surovín. Hlavnou nevýhodou tohto typu bioreaktora je nerovnomerné uvoľňovanie plynu počas spracovania substrátu;
• kontinuálne nakladanie a vykladanie surovín, čím sa dosiahne rovnomerné uvoľňovanie bioplynu. Vďaka konštrukcii bioreaktora sa počas nakladania a vykladania nezastavuje produkcia bioplynu a nedochádza k únikom, keďže potrubia, cez ktoré sa biomasa pridáva a odoberá, sú vyrobené vo forme vodného uzáveru, ktorý zabraňuje úniku plynu.

Príklad vsádzkového bioreaktora

Dávkové bioplynové reaktory môžu mať akúkoľvek konštrukciu, ktorá zabraňuje úniku plynu. Napríklad v Austrálii boli svojho času obľúbené kanálové metánové nádrže s elastickou nafukovacou strechou, kde mierny pretlak vo vnútri bioreaktora nafúkol bublinu vyrobenú z odolného polypropylénu. Po dosiahnutí určitej úrovne tlaku vo vnútri bioreaktora sa spustil kompresor, ktorý odčerpával vyrobený bioplyn.

Kanálové bioreaktory s elastickým držiakom plynu

Typ fermentácie v tejto bioplynovej stanici môže byť mezofilný (nízky ohrev). Vzhľadom na veľkú plochu nafukovacej kupoly je možné kanálové bioreaktory inštalovať iba vo vykurovaných miestnostiach alebo v oblastiach s horúcou klímou. Výhodou konštrukcie je, že nie je potrebný medziprijímač, ale veľkou nevýhodou je zraniteľnosť pružnej kupoly voči mechanickému poškodeniu.

Veľký kanálový bioreaktor s elastickým zásobníkom plynu

V poslednej dobe získavajú na popularite vsádzkové bioreaktory so suchou fermentáciou hnoja bez pridávania vody do substrátu. Keďže maštaľný hnoj má svoju vlhkosť, pre život organizmov bude dostatočná, hoci intenzita reakcií sa zníži.

Bioreaktory suchého typu vyzerajú ako uzavretá garáž s tesne zatvárajúcimi dverami. Biomasa sa vkladá do reaktora pomocou čelného nakladača a zostáva v tomto stave, kým sa nedokončí celý cyklus tvorby plynu (asi šesť mesiacov), bez potreby pridávať substrát alebo ho miešať.

Dávkový bioreaktor s plnením cez hermeticky uzavreté dvere

DIY bioplynová stanica

Je potrebné poznamenať, že vo väčšine bioreaktorov je spravidla utesnená iba zóna tvorby plynu a kvapalná biomasa na vstupe a výstupe je pod atmosférickým tlakom. Nadmerný tlak vo vnútri bioreaktora premiestňuječasť tekutého substrátu do trysiek, preto je v nich hladina biomasy o niečo vyššia ako vo vnútri nádoby.

Červené čiary v diagrame označujú rozdiel v hladinách v bioreaktore a potrubiach

Tieto návrhy domácich bioreaktorov sú obľúbené medzi ľudovými remeselníkmi, ktorí samostatne vyrábajú bioplynové stanice vlastnými rukami pre domácnosť, čo umožňuje opakované manuálne nakladanie a vykladanie substrátu. Pri výrobe bioreaktorov vlastnými rukami mnohí remeselníci experimentujú s úplne utesnenými nádobami, pričom ako držiak plynu používajú niekoľko gumových trubíc z pneumatík veľkých vozidiel.

Výkres plynového držiaka vyrobeného z duší traktora

Vo videu nižšie nadšenec domácej výroby bioplynu na príklade sudov naplnených vtáčím trusom dokazuje možnosť skutočne si vyrobiť horľavý plyn doma spracovaním odpadu z hydinárne na užitočné hnojivo. Jediná vec, ktorú možno pridať k dizajnu opísanému v tomto videu, je, že na domáci bioreaktor musíte nainštalovať tlakomer a poistný ventil.

Výpočty produktivity bioreaktorov

Množstvo bioplynu je dané hmotnosťou a kvalitou použitých surovín. Na internete nájdete tabuľky, ktoré uvádzajú množstvo odpadu vyprodukovaného rôznymi zvieratami, no pre majiteľov, ktorí musia každý deň odstraňovať hnoj, je táto teória zbytočná, pretože vďaka vlastnej praxi poznajú množstvo a hmotnosť. budúci substrát. Na základe dostupnosti surovín obnoviteľných každý deň je možné vypočítať požadovaný objem bioreaktora a denný produkciu bioplynu.

Tabuľka na získanie množstva hnoja od niektorých zvierat s približným výpočtom výťažnosti bioplynu

Po vykonaní výpočtov a schválení návrhu bioreaktora sa môže začať s jeho výstavbou. Materiálom môže byť železobetónová nádoba zaliata do zeme, alebo murivo utesnené špeciálnym náterom, ktorý sa používa na ošetrenie bazénov.

Hlavnú nádrž domácej bioplynovej stanice je možné postaviť aj zo železa potiahnutého antikoróznym materiálom. Malé priemyselné bioreaktory sú často vyrobené z veľkoobjemových, chemicky odolných plastových nádrží.

Stavba bioreaktora z muriva

V priemyselných bioplynových staniciach sa na korekciu chemického zloženia substrátu a úrovne jeho kyslosti používajú elektronické riadiace systémy a rôzne činidlá a do biomasy sa pridávajú špeciálne látky - enzýmy a vitamíny, ktoré stimulujú reprodukciu a životnú aktivitu mikroorganizmov vo vnútri bioreaktora. . V procese rozvoja mikrobiológie sa vytvárajú stále stabilnejšie a efektívnejšie kmene metanogénnych baktérií, ktoré je možné zakúpiť od spoločností zaoberajúcich sa výrobou bioplynu.

Graf ukazuje, že pri použití enzýmov dochádza k maximálnej výťažnosti bioplynu dvakrát rýchlejšie

Potreba odčerpávania a čistenia bioplynu

Neustála produkcia plynu v bioreaktore akejkoľvek konštrukcie vedie k potrebe odčerpávať bioplyn. Niektoré primitívne bioplynové stanice môžu spaľovať výsledný plyn priamo v horáku inštalovanom v blízkosti, ale nestabilita pretlaku v bioreaktore môže viesť k zmiznutiu plameňa s následným uvoľnením. jedovatý plyn. Použitie takejto primitívnej inštalácie na bioplyn pripojenej k sporáku je kategoricky neprijateľné z dôvodu možnosti otravy toxickými zložkami nevyčisteného bioplynu.

Plameň horáka pri spaľovaní bioplynu musí byť čistý, rovnomerný a stabilný.

Preto takmer každá schéma inštalácie bioplynu zahŕňa zásobníky plynu a systém čistenia plynu. Ako domáci čistiaci komplex môžete použiť vodný filter a domácu nádobu naplnenú kovovými hoblinami alebo zakúpiť profesionálne filtračné systémy. Nádobu na dočasné uskladnenie bioplynu je možné vyrobiť z duší z pneumatík, z ktorých sa plyn čas od času odčerpáva kompresorom do štandardných propánových fliaš na uskladnenie a následné použitie.

V niektorých afrických krajinách sa na skladovanie a prepravu bioplynu používajú nafukovacie plynové zásobníky vo forme vankúša

Ako alternatívu k povinnému používaniu plynovej nádrže možno považovať vylepšený bioreaktor s plávajúcou kupolou. Zlepšenie spočíva v pridaní koncentrickej prepážky, ktorá tvorí vodnú kapsu, ktorá pôsobí ako vodný uzáver a zabraňuje kontaktu biomasy so vzduchom. Tlak vo vnútri plávajúcej kupoly bude závisieť od jej hmotnosti. Prechodom plynu cez čistiaci systém a reduktor je možné ho použiť v kachliach pre domácnosť a pravidelne ho odvzdušňovať z bioreaktora.

Bioreaktor s plávajúcou kupolou a vreckom na vodu

Mletie a miešanie substrátu v bioreaktore

Miešanie biomasy je dôležitou súčasťou procesu výroby bioplynu a poskytuje baktériám prístup k živinám, ktoré sa môžu hromadiť na dne digestora. Aby sa častice biomasy v bioreaktore lepšie premiešali, musia sa pred naložením do metánovej nádrže rozdrviť mechanicky alebo ručne. V súčasnosti sa v priemyselných a domácich bioplynových staniciach používajú tri spôsoby miešania substrátu:

1. mechanické miešadlá poháňané elektromotorom alebo ručne;
2. cirkulačné miešanie pomocou čerpadla alebo vrtule čerpajúcej substrát vo vnútri bioreaktora;
3. prebublávacie miešanie využívajúce preplachovanie kvapalnej biomasy existujúcim bioplynom. Nevýhodou tejto metódy je tvorba peny na povrchu substrátu.

Šípka označuje miešaciu cirkulačnú skrutku v domácom bioreaktore

Mechanické miešanie substrátu vo vnútri bioreaktora je možné vykonať manuálne alebo automaticky zapnutím elektromotora pomocou elektronického časovača. Vodný lúč alebo prebublávacie miešanie biomasy je možné vykonávať len pomocou elektromotorov riadených ručne alebo pomocou softvérového algoritmu.

Tento bioreaktor je vybavený mechanickým miešacím zariadením.

Vykurovanie substrátu v mezofilných a termofilných bioplynových staniciach

Optimálna teplota pre tvorbu plynu je teplota substrátu v rozmedzí 35-50ºC. Na udržanie tejto teploty rôzne vykurovacie systémy- voda, para, el. Regulácia teploty by sa mala vykonávať pomocou termostatu alebo termočlánkov pripojených k pohonu, ktorý reguluje ohrev bioreaktora.

Musíte tiež pamätať na to, že otvorený plameň prehreje steny bioreaktora a biomasa vo vnútri bude horieť. Spálený substrát zníži prenos tepla a kvalitu ohrevu a horúca stena bioreaktora sa rýchlo zrúti. Jednou z najlepších možností je ohrev vody zo spätného potrubia domáceho vykurovacieho systému. Je potrebné nainštalovať systém elektrických ventilov, aby bolo možné vypnúť ohrev bioreaktora alebo pripojiť ohrev substrátu priamo z kotla, ak je príliš chladno.

Systém elektrického ohrevu a ohrevu vody pre bioreaktor

Ohrievanie substrátu v bioreaktore pomocou vykurovacích telies bude prospešné iba vtedy, ak je k dispozícii alternatívna elektrina získaná z veterného generátora alebo solárnych panelov. V tomto prípade môžu byť vykurovacie telesá pripojené priamo ku generátoru alebo batérii, čo eliminuje drahé meniče napätia z obvodu. Pre zníženie tepelných strát a zníženie nákladov na ohrev substrátu v bioreaktore je potrebné ho čo najviac izolovať pomocou rôznych izolačných materiálov.

Izolácia bioreaktora tepelnoizolačným materiálom

Praktické experimenty nevyhnutné pri stavbe bioplynových staníc vlastnými rukami

Bez ohľadu na to, koľko literatúry prečíta začínajúci nadšenec samovýroby bioplynu a koľko videí si pozrie, v praxi sa bude musieť veľa naučiť sám a výsledky budú spravidla ďaleko od tie vypočítané.

Mnoho začínajúcich remeselníkov sa preto pri výrobe bioplynu vydáva cestou nezávislých experimentov, počnúc malými nádobami, určujúcimi, koľko plynu ich malá experimentálna bioplynová stanica z dostupných surovín vyrobí. Ceny komponentov, produkcia metánu a budúce náklady na vybudovanie plnohodnotnej fungujúcej bioplynovej stanice určia jej ziskovosť a realizovateľnosť.

Vo vyššie uvedenom videu majster demonštruje možnosti svojho bioplynového zariadenia a meria, koľko bioplynu sa vyprodukuje za jeden deň. V jeho prípade, keď sa do kompresorového prijímača načerpá osem atmosfér, objem výsledného plynu po prepočte s prihliadnutím na objem 24-litrovej nádoby bude asi 0,2 m².

Tento objem bioplynu získaný z dvestolitrového suda nie je významný, ale ako ukazuje nasledujúce video tohto majstra, toto množstvo plynu vystačí na hodinu horenia jedného horáka kachlí (15 minút vynásobených štyrmi atmosférami valca, ktorý je dvakrát väčší ako prijímač).

V ďalšom videu nižšie majster hovorí o výrobe bioplynu a biologicky čistých hnojív spracovaním organického odpadu v bioplynovej stanici. Treba mať na pamäti, že hodnota ekologických hnojív môže prevýšiť náklady na výsledný plyn a bioplyn sa tak stane užitočným vedľajším produktom procesu výroby kvalitných hnojív. Ďalšou užitočnou vlastnosťou organických surovín je schopnosť skladovať ich na určitú dobu pre použitie v správnom čase.

Rastúca popularita alternatívnych spôsobov výroby tepla a elektrickej energie viedla k túžbe mnohých majiteľov vidieckych domov a chát získať určitú autonómiu od externých dodávateľov energie. Navyše „nakupovaná“ energia vykazuje neustálu tendenciu zvyšovať ceny a údržba vidieckej farmy je každým dňom drahšia a drahšia. Bioplynová stanica je výbornou alternatívou k externým zdrojom energie. Minimálne dokáže zabezpečiť domu horľavý plyn pre sporák a pri zvýšení výkonu (ak je dostatok vlastného alebo kúpeného odpadu) dokáže zabezpečiť vykurovanie aj elektrinu ako pre dom, tak pre celú domácnosť.

Kto potrebuje bioplynové stanice

Bioplynové stanice slúžia na výrobu horľavých plynov z biologických surovín. Sú teda potrebné všade tam, kde sú potrebné horľavé plyny. Teda na získanie tepelnej a elektrickej energie.
V prvom rade sú bioplynové stanice potrebné pre tie farmy, kde je veľa surovín vo forme biologického odpadu. Týmto spôsobom je možné výrobu nielen urobiť bezodpadovou, ale aj výrazne zvýšiť jej rentabilitu – vďaka samostatnej výrobe energie a absencii nákladov na nákup tepelnej aj elektrickej energie.

Vladimír Rašin, konštruktér bioplynovej stanice a farmár z Permu, z vlastnej skúsenosti dokázal, že poľnohospodárska výroba, ktorá samostatne nakladá s odpadmi pomocou vhodného zariadenia, plne vyhovuje jej potrebám tepelnej a elektrickej energie, ako aj horľavého plynu. . V jeho prepeličej farme sa bioplyn využíva na vykurovanie priestorov (obytných, úžitkových aj priemyselných), na výrobu elektriny, v kuchynských sporákoch a tiež na tankovanie vozidiel – všetky autá na Rašinovej farme jazdia na bioplyn. Hlavnou surovinou pre bioplynovú stanicu je v tomto prípade prepeličí trus. Výstupom je okrem bioplynu aj organické hnojivo, ktoré farme prináša aj ďalší príjem.

Bioplynové stanice ako Vladimir Rashin môžu výrazne zvýšiť ziskovosť akejkoľvek poľnohospodárskej výroby. Ako surovinu na výrobu bioplynu možno použiť nielen hnoj, ale aj rôzne odpady z drevospracujúceho priemyslu (kôra, piliny a pod.) a takmer všetky organické látky.

Okrem toho sa bioplynové stanice môžu využívať vo vidieckych domoch a chatách, aj keď takéto farmy nemajú farmárske zameranie. Domovný odpad ktorejkoľvek farmy bude stačiť na zabezpečenie surovín pre individuálnu bioplynovú stanicu, a ak farma nie je plne vybavená tepelnou a elektrickou energiou, tak aspoň znížte náklady na nákup takejto energie. Okrem domáceho odpadu sa na každej vidieckej farme nachádza aj odpad z pozemku (burina, odrezky konárov atď.). Pomocou inštalácie mini-bioplynu vo vidieckom dome môžete dokonca poskytnúť kuchynský sporák s horľavým plynom.

Princíp výroby bioplynu

Bioplyn vzniká anaeróbnou (čiže bezkyslíkovou) fermentáciou biomasy, ktorú zabezpečujú špeciálne baktérie. Na procese sa podieľajú tri druhy baktérií: hydrolytické, kyselinotvorné a metánotvorné.

Bioplynová stanica pozostáva z niekoľkých častí (nádob). Najprv sa surovina dostane do predbežnej nádoby, kde sa dôkladne premieša a rozdrví (v prípade pevnej frakcie) na homogénnu hmotu. Potom sa rozdrvená surovina dostáva do reaktora (nádoba, kde sa biomasa priamo fermentuje).

Reaktor je zvyčajne vyrobený zo železobetónu, ktorý je odolný voči kyselinám. Táto nádoba je úplne utesnená. Aby sa urýchlil proces fermentácie, kvapalina v nádobe sa zahrieva a mieša. Najčastejšie sa na vykurovanie reaktora používa kogeneračná jednotka - v takejto inštalácii je potrebné chladiť generátor tepla a elektriny a odobraté teplo vstupuje do reaktora. Teplo môže pochádzať aj zo špeciálneho teplovodného kotla.

Po ukončení fermentačného procesu sa vyprodukovaný plyn z reaktora dostáva do plynojemu, kde sa vyrovná tlak a následne bioplyn vstupuje do generátora tepla a elektriny (plyn alebo nafta-plyn), v dôsledku čoho dochádza k tepelnému alebo elektrickému sa vyrába energia.

Okrem bioplynu sa v reaktore usadzuje tuhá frakcia – organické hnojivá, ktoré sa potom dajú využiť na poliach. Po uvoľnení plynu sa z reaktora získavajú aj tekuté hnojivá. Kvapalné aj tuhé hnojivá sú koncentrované a aktívne sa používajú v poľnohospodárstve.

Priemyselné bioplynové stanice majú automatické riadenie. Automatizácia je zodpovedná za tok surovín do zariadenia a za miešanie, riadi teplotu, prevádzku generátora atď. Takéto zariadenia sú tiež vybavené núdzovými zariadeniami na vzplanutie - v prípade, že sa motor zastaví, plyn sa jednoducho spáli. Priemyselné bioplynové stanice sú navyše často vybavené linkou na balenie tekutých hnojív, v tomto prípade sú hnojivá plnené do malých (do 1 litrových) fliaš.

Samostatná bioplynová stanica

Princíp činnosti samostatnej bioplynovej stanice je rovnaký ako pri priemyselnej. Je pravda, že mini-inštalácie sú zriedka vybavené automatickými zariadeniami na miešanie substrátu a inú automatizáciu - kvôli výraznému zvýšeniu nákladov na inštaláciu v domácnosti s takýmto zariadením. Tieto zariadenia majú najčastejšie len zariadenia na reguláciu teploty, prevádzky generátora atď. a všetka údržba mini bioplynovej stanice sa vykonáva ručne.

Bioplynové stanice pre domácnosť slúžia najmä na výrobu horľavého plynu pre kuchynské potreby, ak na farme nie je živočíšna alebo rastlinná výroba. Rastie však tendencia používať miniinštalácie na poskytovanie kompletného energetického komplexu vidieckych domov a chát, teda nielen „kuchynského“ plynu, ale aj tepelnej a elektrickej energie. Navyše to už nezávisí od prítomnosti veľkých alebo malých hospodárskych zvierat na farme, suroviny pre domáce bioplynové stanice sa jednoducho nakupujú z najbližšej farmy. Môže to byť buď hnoj alebo odpad z drevospracujúceho priemyslu.

DIY bioplynová stanica

Výstavba bioplynových staníc, dokonca aj mini, pre domáce potreby nie je lacná. A hoci je doba návratnosti takéhoto zariadenia relatívne krátka (5-7 rokov), nie každý majiteľ je pripravený alebo má možnosť investovať požadovanú sumu. Áno, výhody sú zrejmé: za krátky čas môžete pomocou mini-bioplynovej stanice získať takmer úplnú autonómiu od nakúpených zdrojov energie, previesť svoju farmu do sebestačnosti a dokonca máte ako bonusy zadarmo aj hnojivá. Peniaze však musíte platiť už dnes a výhody sa dostavia až o niekoľko rokov. Preto sa mnohí majitelia vidieckych domov a chát zaujímajú: ako si vyrobiť bioplynovú stanicu sami?

Mini bioplynová stanica nie je až taká zložitá a jej výstavba je celkom zvládnuteľná. Tým sa ušetrí značné množstvo. Okrem toho existujú projekty pre bioplynové stanice, ktoré využívajú improvizované prostriedky a materiály (napríklad so zvonovým reaktorom a zvon môže byť vyrobený z gumy atď.). To znamená, že domáce zariadenia na výrobu bioplynu znamenajú získanie požadovaných bonusov za minimálne peniaze.

Pri výstavbe bioplynovej stanice je potrebné urobiť presný výpočet, aká by mala byť jej produktivita. Aby ste to dosiahli, mali by ste vziať do úvahy všetkých želaných spotrebiteľov bioplynu (napríklad sporák, automobilové vybavenie atď.). Ak sa plánuje použitie bioplynu na výrobu elektrickej a/alebo tepelnej energie, výpočet musí zahŕňať všetkých spotrebiteľov energie. Na základe výpočtu sa vytvorí projekt bioplynovej stanice.

Domáce zariadenia na výrobu bioplynu sú široko dostupné na internete. Môžete nájsť vzorové výpočty, nákres zariadenia a podrobný popis. Obrovský výber zariadení vám umožní vytvoriť komplexnú inštaláciu s niekoľkými komorami a zjednodušenú verziu (napríklad také jednoduché zariadenie, ako je žumpa pokrytá gumovým zvonom so zariadením na odvádzanie plynu). Každý si môže vybrať domácu inštaláciu podľa svojich túžob, schopností a zručností. V tomto prípade sú užitočné najmä popisy sprevádzané podrobnými fotografiami alebo videami.

Výroba bioplynovej stanice vlastnými rukami vám umožňuje ušetriť až 50% nákladov na zariadenie, čo výrazne urýchľuje návratnosť zariadenia. Navyše, vykonanie najjednoduchšej inštalácie na začiatok vám umožní posúdiť potrebu takéhoto zariadenia v domácnosti, ako aj investovať peniaze postupne, čo je pre mnohých oveľa jednoduchšie ako zaplatiť celú požadovanú sumu naraz.

Ako funguje bioplynová stanica?

Šetrný majiteľ sníva o lacných zdrojoch energie, efektívnej likvidácii odpadu a získavaní hnojív. Domáca domáca bioplynová stanica je lacný spôsob, ako si splniť svoj sen.

Vlastná montáž takéhoto zariadenia bude stáť primerané množstvo peňazí a vyrobený plyn bude dobrým pomocníkom v domácnosti: dá sa použiť na varenie, vykurovanie domu a iné potreby.

Pokúsme sa pochopiť špecifiká tohto zariadenia, jeho výhody a nevýhody. A tiež, či je možné postaviť si bioplynovú stanicu svojpomocne a či to bude efektívne.

Bioplyn vzniká ako výsledok fermentácie biologického substrátu. Rozkladajú ho hydrolytické, kyselinotvorné a metánotvorné baktérie. Zmes plynov produkovaných baktériami je horľavá, pretože obsahuje veľké percento metánu.

Jeho vlastnosti sa prakticky nelíšia od zemného plynu, ktorý sa používa na priemyselné a domáce potreby.

Ak je to žiaduce, každý majiteľ domu si môže kúpiť priemyselnú bioplynovú stanicu, ale je to drahé a investícia sa vráti do 7-10 rokov. Preto má zmysel vynaložiť úsilie a vyrobiť bioreaktor vlastnými rukami

Bioplyn je ekologické palivo a technológia jeho výroby nemá veľký vplyv na životné prostredie. Okrem toho sa odpadové produkty, ktoré je potrebné zneškodniť, používajú ako suroviny na výrobu bioplynu.

Sú umiestnené v bioreaktore, kde dochádza k spracovaniu:

• biomasa je nejaký čas vystavená baktériám. Doba fermentácie závisí od objemu surovín;
• V dôsledku činnosti anaeróbnych baktérií sa uvoľňuje horľavá zmes plynov, ktorá zahŕňa metán (60 %), oxid uhličitý (35 %) a niektoré ďalšie plyny (5 %). Fermentáciou sa v malých množstvách uvoľňuje aj potenciálne nebezpečný sírovodík. Je jedovatý, preto je veľmi nežiaduce, aby mu boli ľudia vystavení;
• zmes plynov z bioreaktora sa čistí a dodáva do plynovej nádrže, kde sa skladuje, kým sa nepoužije na určený účel;
• plyn z plynovej nádrže je možné použiť rovnako ako zemný plyn. Ide do domácich spotrebičov - plynové sporáky, vykurovacie kotly atď.;
• Rozložená biomasa sa musí z fermentora pravidelne odstraňovať. Ide o dodatočnú prácu, ale vynaložené úsilie sa vypláca. Po fermentácii sa surovina mení na kvalitné hnojivo, ktoré sa používa na poliach a zeleninových záhradách.

Bioplynová stanica je pre majiteľa súkromného domu výhodná iba vtedy, ak má neustály prístup k odpadu z chovov hospodárskych zvierat. V priemere od 1 kubického metra. Môžete získať 70-80 metrov kubických substrátu. bioplyn, ale produkcia plynu je nerovnomerná a závisí od mnohých faktorov, vrátane teploty biomasy. To komplikuje výpočty.

Mnoho majiteľov domácností sa obáva, ako znížiť náklady na vykurovanie domu, varenie a dodávku elektriny. Niektorí z nich už postavili bioplynové stanice vlastnými rukami a čiastočne alebo úplne sa izolovali od dodávateľov energií. Ukazuje sa, že získať takmer bezplatné palivo v súkromnej domácnosti nie je veľmi ťažké.

Čo je bioplyn a ako sa dá využiť?

Majitelia usadlostí vedia: uložením akéhokoľvek rastlinného materiálu, vtáčieho trusu a hnoja na hromadu môžete časom získať cenné organické hnojivo. Málokto z nich ale vie, že biomasa sa nerozkladá sama od seba, ale vplyvom rôznych baktérií.

Spracovaním biologického substrátu tieto drobné mikroorganizmy uvoľňujú odpadové produkty vrátane zmesi plynov. Väčšinu z toho (asi 70 %) tvorí metán – ten istý plyn, ktorý horí v horákoch domácich sporákov a vykurovacích kotlov.

Myšlienka využitia takýchto ekologických palív pre rôzne ekonomické potreby nie je nová. Zariadenia na jeho extrakciu sa používali už v starovekej Číne. Sovietski inovátori skúmali možnosť využitia bioplynu aj v 60. rokoch minulého storočia. Táto technológia však zažila skutočné oživenie začiatkom roku 2000. V súčasnosti sa bioplynové stanice aktívne využívajú v Európe a USA na vykurovanie domácností a iné potreby.

Ako funguje bioplynová stanica?

Princíp činnosti zariadenia na výrobu bioplynu je pomerne jednoduchý:

• Biomasa zriedená vodou sa vloží do uzavretej nádoby, kde začne „kvasiť“ a uvoľňovať plyny;
• obsah nádrže je pravidelne aktualizovaný - baktériami spracované suroviny sa vypúšťajú a pridávajú čerstvé (v priemere asi 5-10% denne);
• Plyn nahromadený v hornej časti nádrže sa privádza špeciálnou trubicou do zberača plynu a potom do domácich spotrebičov.

Schéma zariadenia na výrobu bioplynu.

Aké suroviny sú vhodné pre bioreaktor?

Zariadenia na výrobu bioplynu sú rentabilné len tam, kde dochádza k dennému dopĺňaniu čerstvej organickej hmoty – hnoja alebo trusu hospodárskych zvierat a hydiny. Do bioreaktora môžete pridať aj nasekanú trávu, vrcholy, lístie a domáci odpad (najmä šupky zo zeleniny).

Účinnosť inštalácie do značnej miery závisí od typu nakladanej suroviny. Je dokázané, že pri rovnakej hmotnosti sa najvyššia výťažnosť bioplynu získava z hnoja ošípaných a morčacieho trusu. Na druhej strane kravské exkrementy a silážny odpad produkujú menej plynu pri rovnakej záťaži.

Využitie biosurovín na vykurovanie domácností.

Čo nemožno použiť v bioplynovej stanici?

Existujú faktory, ktoré môžu výrazne znížiť aktivitu anaeróbnych baktérií, či dokonca úplne zastaviť proces výroby bioplynu. Suroviny obsahujúce:

• antibiotiká;
• pleseň;
• syntetické detergenty, rozpúšťadlá a iné „chemikálie“;
• živice (vrátane pilín z ihličnatých stromov).

Je neefektívne používať už hnijúci hnoj – nakladať možno len čerstvý alebo predsušený odpad. Suroviny by sa tiež nemali nechať namočiť - ukazovateľ 95% sa už považuje za kritický. K biomase je však ešte potrebné pridať malé množstvo čistej vody, aby sa uľahčilo jej nakladanie a urýchlil proces fermentácie. Hnoj a odpad sa zriedia na konzistenciu riedkej krupicovej kaše.

Bioplynová stanica pre domácnosť

Dnes priemysel už vyrába zariadenia na výrobu bioplynu v priemyselnom meradle. Ich obstaranie a inštalácia je nákladná, takéto zariadenia v súkromných domácnostiach sa vrátia najskôr za 7-10 rokov, ak sa na spracovanie použijú veľké objemy organických látok. Skúsenosti ukazujú, že v prípade potreby môže skúsený majiteľ postaviť malú bioplynovú stanicu pre súkromný dom vlastnými rukami az najdostupnejších materiálov.

Príprava spracovateľského bunkra

V prvom rade budete potrebovať hermeticky uzavretú valcovú nádobu. Môžete samozrejme použiť veľké hrnce alebo varne, ale ich malý objem neumožní dosiahnuť dostatočnú produkciu plynu. Preto sa na tieto účely najčastejšie používajú plastové sudy s objemom od 1 m³ do 10 m³.

Môžete si ho vyrobiť sami. PVC dosky sú komerčne dostupné, s dostatočnou pevnosťou a odolnosťou voči agresívnemu prostrediu ich možno ľahko zvariť do konštrukcie požadovanej konfigurácie. Ako bunker sa dá použiť aj kovový sud dostatočného objemu. Je pravda, že budete musieť vykonať antikorózne opatrenia - zakryte ho zvnútra aj zvonka farbou odolnou voči vlhkosti. Ak je nádrž vyrobená z nehrdzavejúcej ocele, nie je to potrebné.

Systém výfuku plynu

Výstupné potrubie plynu je namontované v hornej časti suda (zvyčajne vo veku) - tu sa hromadí podľa fyzikálnych zákonov. Prostredníctvom pripojeného potrubia sa bioplyn privádza do uzáveru vody, potom do zásobníka (voliteľne pomocou kompresora do valca) a do domácich spotrebičov. Odporúča sa tiež nainštalovať vypúšťací ventil vedľa výstupu plynu - ak je tlak vo vnútri nádrže príliš vysoký, uvoľní prebytočný plyn.

Systém dodávky a vykládky surovín

Na zabezpečenie nepretržitej produkcie plynnej zmesi je potrebné baktérie v substráte neustále (denne) „kŕmiť“, to znamená pridávať čerstvý hnoj alebo inú organickú hmotu. Na druhej strane už spracované suroviny z bunkra musia byť odstránené, aby nezaberali užitočný priestor v bioreaktore.

Na tento účel sú v hlavni vytvorené dva otvory - jeden (na vykladanie) takmer pri dne, druhý (na nakladanie) vyššie. Do nich sú privarené (spájkované, lepené) rúry s priemerom minimálne 300 mm. Nakladacie potrubie je nasmerované nahor a je vybavené lievikom a odtok je usporiadaný tak, aby bolo vhodné zbierať spracovanú hnojovicu (neskôr sa môže použiť ako hnojivo). Spoje sú utesnené.

Vykurovací systém

Tepelná izolácia bunkra.

Ak je bioreaktor inštalovaný vo vonkajšom prostredí alebo v nevykurovanej miestnosti (čo je potrebné z bezpečnostných dôvodov), potom musí byť vybavený tepelnou izoláciou a ohrevom substrátu. Prvá podmienka sa dosiahne „obalením“ hlavne akýmkoľvek izolačným materiálom alebo zahĺbením do zeme.

Pokiaľ ide o vykurovanie, môžete zvážiť rôzne možnosti. Niektorí remeselníci inštalujú potrubia, cez ktoré cirkuluje voda z vykurovacieho systému, a inštalujú ich pozdĺž stien suda vo forme cievky. Iní umiestnia reaktor do väčšej nádrže s vodou vo vnútri, vyhrievanej elektrickými ohrievačmi. Prvá možnosť je pohodlnejšia a oveľa ekonomickejšia.

Pre optimalizáciu prevádzky reaktora je potrebné udržiavať teplotu jeho obsahu na určitej úrovni (najmenej 38⁰C). Ak však stúpne nad 55 °C, baktérie tvoriace plyn sa jednoducho „uvaria“ a proces fermentácie sa zastaví.

Systém miešania

Ako ukazuje prax, v konštrukciách ručné miešadlo akejkoľvek konfigurácie výrazne zvyšuje účinnosť bioreaktora. Os, ku ktorej sú privarené (priskrutkované) lopatky „mixéra“, sa odstráni cez veko suda. Potom sa na ňu umiestni kľučka brány a otvor sa starostlivo utesní. Domáci remeselníci však nie vždy vybavujú fermentory takýmito zariadeniami.

Výroba bioplynu

Po pripravenosti inštalácie sa do nej naloží biomasa zriedená vodou v pomere približne 2:3. Veľký odpad je potrebné rozdrviť - maximálna veľkosť frakcie by nemala presiahnuť 10 mm. Potom sa veko zatvorí – stačí len počkať, kým zmes začne „kvasiť“ a uvoľňovať bioplyn. Za optimálnych podmienok sa prvá dodávka paliva pozoruje niekoľko dní po naložení.

Skutočnosť, že plyn „naštartoval“, možno posúdiť podľa charakteristického bublavého zvuku vo vodnom uzávere. Zároveň treba skontrolovať tesnosť hlavne. Robí sa to pomocou bežného mydlového roztoku - naneste ho na všetky kĺby a pozorujte, či sa objavia bubliny.

Prvá aktualizácia biosurovín by sa mala uskutočniť približne o dva týždne. Po naliatí biomasy do lievika vytečie z výstupného potrubia rovnaký objem odpadovej organickej hmoty. Potom sa tento postup vykonáva denne alebo každé dva dni.

Ako dlho vydrží výsledný bioplyn?

V malej farme nebude bioplynová stanica absolútnou alternatívou k zemnému plynu a iným dostupným zdrojom energie. Napríklad pomocou zariadenia s objemom 1 m³ získate palivo len na pár hodín varenia pre malú rodinu.

Ale s bioreaktorom s objemom 5 m³ je už možné vykurovať miestnosť s plochou 50 m², ale jej prevádzku bude potrebné udržiavať denným nakladaním surovín s hmotnosťou najmenej 300 kg. Na to potrebujete mať na farme asi desať ošípaných, päť kráv a pár desiatok sliepok.

Remeselníci, ktorým sa podarilo samostatne vyrobiť pracovné bioplynové stanice, zdieľajú videá s majstrovskými kurzami na internete: