Was ist Biogas und wie baut man mit eigenen Händen eine Biogasanlage

Mit einer Biogasanlage können Sie Abfälle aus privaten landwirtschaftlichen Betrieben verwerten und gleichzeitig kostengünstig Strom oder Kraftstoff für die Hausheizung und andere Haushaltszwecke erhalten. Das Gerät wird aus Abfallmaterialien oder aus Werkskomponenten zusammengebaut.

Beschreibung und Eigenschaften von Biogas

Biogas entsteht, wenn anaerobe (ohne Luft) Methanaufschluss von Biomasse... Die Mischung enthält bis zu 55-75% Methan, 25-45% Kohlendioxid, unterschiedliche Menge Verunreinigungen Schwefelwasserstoff, Stickoxide, Ammoniak und andere Verbindungen.

Die Eigenschaften der Mischung hängen von den Bestandteilen ab Komponenten:

• Methan explosiv und hochentzündlich, farb- und geruchlos, Verbrauchereigenschaften sind mit großer Wärmeabgabe bei der Verbrennung verbunden;
• Kohlendioxid (Kohlendioxid) inhaliert führt zu Aufmerksamkeitsverlust und Müdigkeit und verringert die Sauerstoffsättigung des Blutes;
• Schwefelwasserstoff in der Konzentration, die sich im Endprodukt befindet, ist es nicht explosionsgefährdet, aber für den menschlichen Körper giftig;
• Ammoniak Es riecht unangenehm, wird aber in gefährlichen Mengen, die die Schleimhäute der Augen und Atmungsorgane schädigen können, selten in Anlagen produziert.

Physikalische Eigenschaften:

• Energiereserve 5–6,5 kW / h in einem Kubikmeter;
• Brennwert bis 7500 kcal/m³;
• Zündtemperatur - 680–750 ° C;
• Druck im Reaktor von 0,05 atm.

Die Streuung der Parameter wird durch die unterschiedliche Zusammensetzung der Rohstoffe, die Wahl der Verfahrenstechnik und die klimatischen Bedingungen während der Reaktion vorgegeben.

Rohstoffe für die Biogasproduktion

Eine Biogasanlage für ein Privathaus nutzt als Rohstoff verschiedenste landwirtschaftliche Abfälle. Die Biogasstation verarbeitet:

• Mist jeder Fraktion, Vogelkot;
• Pflanzenreste - Unkraut, Stroh, Silage;
• Zellstoff und Zellstoff;
• Bier Schlempe;
• minderwertige Getreidekulturen;
• Abfälle aus der Fischproduktion;
• Melasse verschiedener Herkunft;
• die Überreste des Schlachthofs;
• Fett;
• Wurzelfrüchte, die ihren Nährwert verloren haben.

Die genaue Menge an Biokraftstoff für jede Art von Rohstoff hängt von der Verarbeitungstechnologie ab.

Bergbaumethoden

Der Rohstoff durchläuft eine Vorbereitungsphase, um den Fermentationsprozess aktiver und produktiver zu machen.

Düngen kann von zwei Arten sein: natürlich und selbstlegiert. Die erste Art wird dem Tier zusammen mit der Einstreu entnommen. Die selbstlegierte Art wird durch einen Wasserstrahl vom Hof ​​entfernt.

Zellstoff und Zellstoff - dies sind zerkleinerte Teile von Gemüse, Obst und Hackfrüchten, aus denen Saft gepresst wird.

Bierschleuder, Melasse - ein Nebenprodukt von Brauereien, Zuckerfabriken, sind ein wertvoller Lebensmittelzusatzstoff, daher wird die Möglichkeit der Verwendung zur Gaserzeugung durch die Kosten des Produkts bestimmt.

Pflanzenreste dem Schneiden oder Silieren ausgesetzt.

Wie lange ist genug

Die ungefähre Gasausbeute aus verschiedenen Substraten ist in der Tabelle zusammengestellt.

Die folgende Tabelle fasst die Menge an Rohstoffen zusammen, die von Tieren und von einem Hektar Ackerland gewonnen werden kann.

Die in den Tabellen angegebenen Daten können nicht als Grundlage für genaue Berechnungen dienen, die Indikatoren sind über die Branche gemittelt.

Effizienz

Der Nutzen von Biogas wird anhand des Nutzens seiner Nutzung beurteilt und Abgabe von thermischer oder elektrischer Energie.

Die Effizienzkennzahl hängt von der Methanmenge im Gemisch ab, die 45–75 % enthalten kann. Im Durchschnitt können bei der Verbrennung von 1 m³ Biogas unter Berücksichtigung von Verlusten und Generatorwirkungsgrad 1,5–2 kW / Strom gewonnen werden.

Vergleich mit anderen Energiequellen

Biogas ist in seinen Verbrauchereigenschaften mit anderen Energieträgern vergleichbar: Erd- und Flüssiggas, komprimiertes Methan.

Das Funktionsprinzip einer Biogasanlage

Die biochemischen Prinzipien, die der Gaserzeugungstechnologie zugrunde liegen, sind lebenswichtige Aktivität von drei Bakteriengruppen... Benutzen Hydrolyse, säure- und methanbildend Bakterien. Bei der mehrstufigen Verarbeitung entsteht das Endprodukt - ein gasförmiges brennbares Gemisch.

In der Praxis haben sich zwei Arten der Biokraftstoffherstellung durchgesetzt: „trocken“ und „nass“.

Nass

Das Verfahren ist am weitesten verbreitet, da es zur Herstellung von Biokraftstoffen geeignet ist aus Rohstoffen mit hohem Feuchtigkeitsgehalt... So wird aus Gülle Gas gewonnen.

Rohstoffe sind mit Wasser bis zu 90% Feuchtigkeit gesättigt. Selbstlegierender Dünger (durch Wasserbäche aus den Betrieben entfernt) ist bereits zur Verarbeitung bereit. In Industrieanlagen wird die Substanz über Schneckenförderer oder Fäkalienpumpen in Reaktoren gefördert. Der Tank ist isoliert und die Biomasse wird ständig darin gemischt.

Bei fortschreitender Zersetzung entsteht ein Gasgemisch, das in den Akkumulator abgeführt wird. Der Schwefelgehalt wird durch spezielle Bakterien reduziert, die sich an den Tankwänden ansiedeln. Nach der Reinigung gelangt der Brennstoff in die KWK-Abteilung, wo Strom durch Gas-Kolben-Generatoren erzeugt wird. Bei anderen Stationsvarianten wird das Gas durch Kompressoren auf den erforderlichen Betriebsdruck gebracht und gelangt in das Verteilernetz.

Ein Teil der Energie wird für das Aufheizen der Biomasse im Reaktor auf 41–43 ° C verwendet.

Das Sediment wird entfernt, wenn es sich ansammelt.

Bei Haushaltsmodellen gibt es kein Blockheizkraftwerk, das gesamte Gas wird für den Bedarf zur Wärmeerzeugung verwendet. Das Be- und Entladen des Reaktors erfolgt manuell.

Trocken

Ermöglicht die Gewinnung von Gas aus Rohstoffen mit niedrigem Feuchtigkeitsgehalt. Eine Verdünnung des Substrats mit Wasser ist nicht vorgesehen, aber Gärung erfolgt bei 50% Feuchtigkeit in der Reaktionszone.

Mit fortschreitender Fermentation wird die flüssige Fraktion in einem Entwässerungssystem gesammelt und mit Umwälzpumpen über ein halbtrockenes Substrat gesprüht.Rühren und Wenden entfallen, was den Energieverbrauch für die Produktion reduziert.

Die Gärung erfolgt bei einer Temperatur von 34–37 ° C. Externe Erwärmung ist minimal, Wärme wird bei chemischen Reaktionen organischer Rohstoffe freigesetzt.

Beide Verfahren können beim Betrieb einer selbstgebauten Biogasanlage angewendet werden.

Geltungsbereich

Die Ziele der Verarbeitung unterscheiden sich für große Industrien und private landwirtschaftliche Betriebe.

Für ein Privathaus

In Privathaushalten gibt es in der Regel nicht genügend organische Abfälle, um ein Wohngebäude zu heizen. Allerdings reicht der Mist von einer Kuh und ein paar Schweinen, um Gas zu bekommen. zum Heizen von Tierhaltungsplätzen und zur Futterzubereitung... Zur Verbrennung werden Gas-Infrarotbrenner verwendet.

Die fermentierte Masse wird über den Garten oder Hinterhof verteilt.

Für die Landwirtschaft

Es wird genug Gas in der Farm geben zum Beheizen aller Räume mit Gaskesselndie sicherer als Brenner sind und rund um die Uhr arbeiten können.

Die Kosten für Fabrikinstallationen mit einem Stromgenerator nähern sich 1 Million Rubel, so dass sie selten gekauft werden.

Die Verarbeitung von Mist zu einer fermentierten Masse ist für den Landwirt von Vorteil, da die Kosten für die Lieferung des resultierenden Düngers auf die Felder reduziert werden.

Für das Unternehmen

Große landwirtschaftliche Betriebe erhalten ganzjährig Rohstoffe für Biogasanlagen.

Das anfallende Biogas wird zur Strom- und Brennstofferzeugung für Kessel verwendet. Der Abfall wird granuliert und auf Ackerland verteilt. Einige Unternehmen produzieren Flüssigdünger, die in kleinen Behältern von 5 Litern oder mehr verkauft werden.

Gleichzeitig mit der Gasproduktion lösen landwirtschaftliche Betriebe das Problem der Verwertung von Mist und Geflügelkot.

DIY Biogasstation

Mangels Erfahrung im Bau komplexer technischer Systeme versuchen sie, dem Grundsatz zu folgen: je einfacher das Design, desto zuverlässiger und langlebiger ist es... Anleitung zur Herstellung einer DIY-Biogasanlage enthalten mehrere Stufen:

• Design unter Berücksichtigung der Menge der verfügbaren Rohstoffe und der Produktivität;
• Wahl und Standortvorbereitung Platzierung der Ausrüstung;
• leer Geräte, Baugruppen, Baugruppen;
• Installation Behälter;
• Verbindung Zusatzausrüstung;
• Installation von Gasleitungen;
• Inbetriebnahme, Einrichtung und Einstellung.

Nach erfolgreicher Inbetriebnahme werden die festgestellten Mängel beseitigt und die Anlage unter Volllast in Betrieb genommen.

Design

Hausgemachte einfache Biogasanlagen unterscheiden sich nicht durch hohe Effizienz aufgrund der Tatsache, dass die Reaktionen im falschen Modus sind.

Auf dieser Grundlage wird davon ausgegangen, dass ein Kubikmeter der Gärtank gibt ausreichend Gas zum Heizen ab 10 m² Wohnfläche... Um ein Landhaus mit einer Fläche von 50 m² zu heizen, benötigen Sie also einen 5 m³-Speicher.

Be- und Entladen von Rohstoffen bei gleichzeitig produzierten Hausinstallationen ca. einmal alle 15-25 Tage, je nach Verbrauch. Der Wechsel in den Betriebsmodus kann bis zu 5 Tage dauern.

Zu dieser Zeit sorgen sie für die Beheizung des Hauses auf andere Weise oder bauen ein Reservoir von 1–2 m³.

Ort

Platz für den Behälter Die Fermentation wird basierend auf mehreren Bedingungen ausgewählt:

• einfache Lieferung von Rohstoffen und Abfallentsorgung;
• sichere Lagerung von Rohstoffen und Abfällen außerhalb von Wohnungen;
• minimale Kosten für die Bereitstellung von Engineering-Netzwerken.

Der richtige Standort sollte unter Berücksichtigung der Infrastruktur des Standorts günstig gelegen sein.

Materialien zur Herstellung eines Bioreaktors

Die Basis einer Biogasstation in Privathaushalten ist Bunker... Als Reservoir verwendet:

• Beton- oder Ziegelbunker;
• Versiegelte Behälter aus Kunststoff und Glasfaser;
• Polyethylen-, Polypropylen- und Polyvinylchlorid-Hülsen;
• Stahlfässer, Würfel, Säulen.

Reaktoranforderungen:

• Wasserdichtheit;
• stark genug, um dem Gewicht des nassen Substrats und dem effektiven Bodendruck standzuhalten;
• Servicefreundlichkeit;
• Beständigkeit gegen aggressive Umgebungen.

Wählen Sie für die Herstellung des Rohstoffversorgungssystems Kunststoffrohredie in der Kanalisation verwendet werden. Es ist rentabler zu verwenden HDPE-Rohre - sie werden ohne Gasschweißen verbunden.

Gassammel- und -abfuhrsystem

Am höchsten Punkt des Gärtrichters machen Stutzen für Abgas... Wenn möglich, wird das Rohr in der Luft montiert, aber vor der Sonne geschützt. Sorgen Sie für einen kleinen Anstieg von 1-2%. In diesem Fall ist der Auslass ein Kühlschrank und Kondensat setzt sich an den Innenwänden ab und fließt in den Tank.

An das Auslaufrohr ist ein Abzweig zum Gasspeicher angeschlossen.

In kleinen Stationen werden Gasbehälter aus verstärkter Polymerfolie hergestellt.

Reinigung von Verunreinigungen

Für den Betrieb von Warmwasserboilern oder Kochfeldern wird gereinigtes Gas benötigt.

Zu Hause erfolgt die Reinigung und Entfeuchtung durch Durchleiten von Brennstoff Tank mit Wasserverschluss... Eine andere Möglichkeit ist die Verwendung Gehäuse aus Haushaltswasserfiltern mit Kieselgel hineingegossen. Der zweite Filter ist mit Metallspäne oder Waschlappen gefüllt - das ist ein zuverlässiger Schutz vor überschüssigem Schwefel.

Mischanlagen

In DIY-Biogasanlagen werden aufgrund des hohen Preises und der Stromkosten werkseitig hergestellte Elektrorührwerke mit komplexen Getrieben nur selten eingesetzt.

Andere bewerben sich Wege:

• Mischen von Hand;
• periodisches Einschalten von Fäkalienpumpen, wobei die flüssige Fraktion vom Boden an die Oberfläche gepumpt wird;
• Der Einsatz eines Kompressors, der Gas unter dem Reservoirdeckel in das Substrat pumpt, bewegt die unteren Schichten.

Es muss nicht rund um die Uhr gerührt werden, um den Anfahrvorgang zu automatisieren, werden Pumpen, Kompressoren oder Mischer über Zeitschaltuhren mit entsprechender Leistung zugeschaltet.

Heizung und Isolierung

Die Fermentationsreaktion erfolgt aktiv bei Temperaturen von 34 bis 43 °C. Keines der bekannten Verfahren zur Biogaserzeugung wird solche Parameter das ganze Jahr über unabhängig halten können. Auch in den südlichsten Regionen extern Heizung und hochwertige Isolierung.

Wärmekonservierungsmethoden:

• Vertiefung des Reaktors in den Boden bei gleichzeitiger Wandisolierung;
• Isolierung des Außenbunkers mit modernen Materialien - Polystyrol, expandiertes Polystyrol, Steinwolle, folienbeschichteter Schaumstoff.

Manchmal werden Geräte in Nebengebäuden installiert oder Pavillons aus Holz oder Polycarbonat rund um die Reaktoren aufgestellt. Die Beheizung erfolgt durch elektrische Heizelemente oder es wird ein Kessel gestartet, der einen Teil des produzierten Gases verbraucht.

Sinkt die Substrattemperatur unter 30 °C, kann die Fermentation bis zu 30 Tage dauern oder ganz aufhören.

Kalkulation der geschätzten Kosten

Bevor Sie mit der Planung der Installation fortfahren, müssen alle anfallenden Kosten sorgfältig kalkuliert werden. In manchen Fällen - raues Klima, wenig Rohstoffe verfügbar - Es ist rentabler, den Bau aufzugeben.

Produktionskosten Biogasgas

Die Produktionskosten für Biogas setzen sich zusammen aus Ausrüstungskosten, Installations- und Wartungskosten... Bei Verwendung zugekaufter Rohstoffe werden die Lieferkosten berücksichtigt.

Die Installation selbst wird gekauft fabrikgefertigt oder selbst gemacht... Hergestellte Produkte werden von spezialisierten Organisationen installiert, konfiguriert und gewartet. Für einige Modelle müssen Sie kaufen Verbrauchsmaterialien - Fermentationsaktivatoren oder Bakterien.

Im Betrieb setzen sich die Kosten zusammen aus Stromkosten zum Mischen des Substrats und Beheizen des Reaktors.

Die Kosten für eine fertige und selbstgebaute Biogasanlage

Die Industrie produziert Biogasanlagen für landwirtschaftliche Betriebe. Das Volumen des Bioreaktors variiert von 0,5 bis 30 m³... Komplettsystem mit Behälter auf 1m³B. BUG-M, das alle notwendigen Komponenten enthält, kostet ca. 180 Tausend Rubel... Anlagen für Betriebe mit Rinderherden 12 Köpfe oder 1000 Vögel wird Kosten 2 Millionen Rubel.

Nur wenige Haushalte können sich die Anschaffung solcher Geräte leisten, daher ziehen sie es vor, die Installation selbst vorzunehmen.

Heimgeneratoren kann den Betrag kosten ab 50 Tausend Rubel, wodurch Sie bei Ihrem Einkauf erheblich sparen können.