Cos'è il biogas e come realizzare un impianto di biogas con le proprie mani

Un impianto di biogas consente di utilizzare i rifiuti delle fattorie private, ricevendo elettricità o carburante a basso costo per il riscaldamento domestico e altre necessità domestiche. Il dispositivo è assemblato da materiali di scarto o da componenti di fabbrica.

Descrizione e proprietà del biogas

Il biogas si genera quando digestione anaerobica (senza aria) del metano della biomassa... La miscela contiene fino a 55-75% metano, 25-45% diossido di carbonio, quantità diversa impurità solfuro di idrogeno, ossidi di azoto, ammoniaca e altri composti.

Le proprietà della miscela dipendono dai costituenti componenti:

• metano esplosivo ed estremamente infiammabile, non ha colore o odore, le proprietà del consumatore sono associate a un grande rilascio di calore durante la combustione;
• diossido di carbonio (anidride carbonica) inalato provoca perdita di attenzione e affaticamento, riducendo la saturazione di ossigeno nel sangue;
• idrogeno solforato nella concentrazione che è nel prodotto finito, non è soggetto ad esplosione, ma è tossico per il corpo umano;
• ammoniaca Ha un odore sgradevole, ma in quantità pericolose che possono danneggiare le mucose degli occhi e delle vie respiratorie, raramente viene prodotto negli impianti.

Proprietà fisiche:

• riserva di energia 5-6,5 kW / h in un metro cubo;
• potere calorifico fino a 7500 kcal/m³;
• temperatura di accensione - 680–750 ° ;
• pressione nel reattore da 0,05 atm.

La diffusione dei parametri è predeterminata dalla diversa composizione delle materie prime, dalla selezione della tecnologia di lavorazione e dalle condizioni climatiche durante la reazione.

Materie prime per la produzione di biogas

Un impianto di biogas per una casa privata utilizza un'ampia varietà di rifiuti agricoli come materie prime. La stazione di biogas elabora:

• letame di qualsiasi frazione, escrementi di volatili;
• residui vegetali - erbacce, paglia, insilati;
• polpa e polpa;
• bottiglia di birra;
• colture di cereali scadenti;
• scarti di produzione del pesce;
• melassa di varia origine;
• i resti del macello;
• Grasso;
• radici che hanno perso il loro valore nutritivo.

La quantità esatta di biocarburante per ogni tipo di materia prima dipende dalla tecnologia di lavorazione.

Metodi minerari

La materia prima passa attraverso una fase di preparazione per rendere più attivo e produttivo il processo di fermentazione.

Letame può essere di due tipi: naturale e autolegato. La prima specie viene prelevata da sotto l'animale insieme alla lettiera. La specie autolegata viene allontanata dall'allevamento da un corso d'acqua.

Polpa e polpa - queste sono parti schiacciate di verdure, frutta e radici, da cui viene spremuto il succo.

Alambicco di birra, melassa - un sottoprodotto di birrerie, zuccherifici, sono un prezioso additivo alimentare, pertanto la fattibilità dell'utilizzo per la produzione di gas è determinata dal costo del prodotto.

Residui vegetali sottoposto a taglio o insilamento.

Quanto tempo è sufficiente?

La resa approssimativa del gas da diversi substrati è raccolta nella tabella.

La tabella seguente riassume la quantità di materie prime che si possono ottenere dagli animali e da un ettaro di seminativo.

I dati forniti nelle tabelle non possono servire come base per calcoli accurati, gli indicatori sono mediati nel settore.

Efficienza

I benefici del biogas sono valutati dai benefici del suo utilizzo e uscita di energia termica o elettrica.

L'indicatore di efficienza dipende dalla quantità di metano nella miscela, che può contenere il 45-75%. In media, quando si brucia 1 m³ di biogas, tenendo conto delle perdite e dell'efficienza del generatore, è possibile ottenere 1,5–2 kW / elettricità.

Confronto con altre fonti di energia

Per le sue proprietà di consumo, il biogas può essere paragonato ad altre fonti di energia: gas naturale e liquefatto, metano compresso.

Il principio di funzionamento di un impianto a biogas

I principi biochimici alla base della tecnologia di produzione del gas sono attività vitale di tre gruppi di batteri... Uso idrolisi, formazione di acido e formazione di metano batteri. Durante l'elaborazione multilivello, viene prodotto il prodotto finale: una miscela combustibile gassosa.

In pratica si sono diffusi due tipi di produzione di biocarburanti: “secco” e “umido”.

Bagnato

Il metodo è il più diffuso, in quanto adatto alla produzione di biocarburanti da materie prime ad alto contenuto di umidità... Ecco come si ottiene il gas dal letame.

Le materie prime sono sature di acqua fino al 90% di umidità. Il letame autolegante (rimosso dalle aziende agricole dai corsi d'acqua) è già pronto per la lavorazione. Negli impianti industriali, la sostanza viene immessa nei reattori tramite coclee o pompe fecali. Il serbatoio è coibentato e la biomassa viene costantemente miscelata al suo interno.

Man mano che la decomposizione progredisce, viene generata una miscela di gas, che viene scaricata nell'accumulatore. Il contenuto di zolfo viene ridotto da speciali batteri che colonizzano le pareti della vasca. Dopo la pulizia, il combustibile entra nel reparto di cogenerazione, dove l'elettricità viene generata da generatori a pistoni a gas. In altre varianti di stazioni, il gas viene portato alla pressione di esercizio richiesta dai compressori ed entra nella rete di distribuzione.

Parte dell'energia viene prelevata per riscaldare la biomassa nel reattore a 41-43 ° .

Il sedimento viene rimosso man mano che si accumula.

Nei modelli domestici non è presente il sistema di cogenerazione, tutto il gas viene utilizzato per le esigenze di generazione del calore. Il carico e lo scarico del reattore vengono effettuati manualmente.

Asciutto

Consente di ottenere gas da materie prime a basso contenuto di umidità. Non è prevista la diluizione del supporto con acqua, ma la fermentazione avviene al 50% umidità nella zona di reazione.

Con l'avanzare della fermentazione, la frazione liquida viene raccolta in un sistema di drenaggio e, tramite pompe di circolazione, viene spruzzata su un substrato semisecco.L'agitazione e il ribaltamento non si verificano, il che riduce il consumo di energia per la produzione.

La fermentazione avviene ad una temperatura di 34-37 ° . Il riscaldamento esterno è minimo, il calore viene rilasciato durante le reazioni chimiche delle materie prime organiche.

Entrambi i metodi possono essere applicati quando si gestisce un impianto di biogas autocostruito.

Ambito di applicazione

Gli obiettivi della lavorazione differiscono per le grandi industrie e le aziende agricole private.

Per una casa privata

Nelle famiglie private, di norma, non ci sono abbastanza rifiuti organici per fornire riscaldamento a un edificio residenziale. Tuttavia, il letame di una mucca e un paio di maiali è sufficiente per ottenere gas. per il riscaldamento dei luoghi dove sono tenuti gli animali e per la preparazione dei mangimi... Per la combustione vengono utilizzati bruciatori a gas infrarossi.

La massa fermentata viene distribuita nel giardino o nel cortile.

Per l'agricoltura

Ci sarà abbastanza gas nella fattoria per il riscaldamento di tutti gli ambienti con caldaie a gasche sono più sicuri dei bruciatori e possono funzionare tutto il giorno.

Il costo degli impianti di fabbrica con un generatore di elettricità si avvicina a 1 milione di rubli, quindi vengono acquistati raramente.

Trasformare il letame in una massa fermentata è vantaggioso per l'agricoltore, poiché riduce il costo di consegna del fertilizzante risultante ai campi.

Per l'impresa

Le grandi imprese agricole ricevono le materie prime per gli impianti di biogas tutto l'anno.

Il biogas risultante viene utilizzato per generare elettricità e combustibile per caldaie. I rifiuti vengono granulati e distribuiti sui seminativi. Alcune imprese producono fertilizzanti liquidi, che vengono venduti in piccoli contenitori da 5 litri o più.

Contemporaneamente alla produzione di gas, le aziende agricole stanno risolvendo il problema dell'utilizzo del letame e degli escrementi di pollame.

Stazione di biogas fai da te

Con una mancanza di esperienza nella costruzione di sistemi di ingegneria complessi, cercano di aderire al principio: più semplice è il design, più affidabile e durevole è... Le istruzioni per la produzione di biogas fai da te includono diverse fasi:

• design tenendo conto della quantità di materie prime disponibili e della produttività;
• scelta e preparazione del sito posizionamento delle attrezzature;
• vuoto dispositivi, assiemi, assiemi;
• installazione contenitori;
• connessione equipaggiamento ausiliario;
• installazione di gasdotti;
• avviamento, configurazione e regolazione.

Dopo un avviamento riuscito, le carenze individuate vengono eliminate e il sistema viene messo in funzione a pieno carico.

Design

Impianti di biogas semplici fatti in casa non differiscono in alta efficienza a causa del fatto che le reazioni sono nella modalità sbagliata.

Sulla base di ciò, si presume che un metro cubo il serbatoio di fermentazione emette gas sufficiente per il riscaldamento 10 m² di abitazione... Pertanto, per riscaldare una casa di campagna con una superficie di 50 m², avrai bisogno di un serbatoio di 5 m³.

Carico e scarico materie prime negli impianti domestici prodotti contemporaneamente, circa una volta ogni 15-25 giorni, a seconda del consumo. Potrebbero essere necessari fino a 5 giorni per entrare in modalità operativa.

In questo momento, provvedono al riscaldamento della casa in altri modi o costruiscono un serbatoio di 1-2 m³.

Posizione

Posto per il contenitore la fermentazione viene scelta in base a diverse condizioni:

• facilità di consegna delle materie prime e smaltimento dei rifiuti;
• stoccaggio sicuro delle materie prime e dei rifiuti lontano dalle abitazioni;
• costi minimi per la fornitura di reti di ingegneria.

La posizione corretta dovrebbe essere posizionata convenientemente tenendo conto dell'infrastruttura del sito.

Materiali per realizzare un bioreattore

La base di una stazione di biogas nelle abitazioni private è bunker... Usato come serbatoio:

• bunker in cemento o mattoni;
• contenitori sigillati in plastica e fibra di vetro;
• manicotti in polietilene, polipropilene e cloruro di polivinile;
• botti di acciaio, cubi, colonne.

Requisiti del reattore:

• impermeabilità;
• abbastanza forte da sopportare il peso del substrato umido e l'effettiva pressione del suolo;
• facilità di servizio;
• resistenza agli ambienti aggressivi.

Per la produzione del sistema di approvvigionamento delle materie prime, scegliere tubi di plasticache vengono utilizzati nella fogna. È più redditizio da usare Tubi HDPEPE - sono collegati senza utilizzare la saldatura a gas.

Sistema di raccolta e rimozione del gas

Nel punto più alto della tramoggia di fermentazione, fare tronchetto per gas di scarico... Se possibile, il tubo è montato in aria, ma protetto dal sole. Fornire un piccolo aumento dell'1–2%. In questo caso, l'uscita è un frigorifero e la condensa si deposita sulle pareti interne e scorre nel serbatoio.

Al tubo di uscita è collegata una diramazione che porta al serbatoio di stoccaggio del gas.

Nelle piccole stazioni, i gasometri sono realizzati in film polimerico rinforzato.

Purificazione dalle impurità

Per il funzionamento di caldaie o piani cottura per acqua calda sanitaria è necessario il gas purificato.

In casa, la pulizia e la deumidificazione si effettuano facendo passare il combustibile serbatoio con tenuta d'acqua... Un altro modo è usare alloggiamenti da filtri per l'acqua domestici con gel di silice versato in loro. Il secondo filtro è riempito con limatura metallica o salviette: questa è una protezione affidabile contro l'eccesso di zolfo.

Attrezzatura di miscelazione

Gli agitatori elettrici fabbricati in fabbrica con riduttori complessi sono usati raramente negli impianti di biogas fai-da-te a causa del loro prezzo elevato e dei costi dell'elettricità.

Altri si applicano modi:

• miscelazione a mano;
• accensione periodica delle pompe fecali, pompando la frazione liquida dal fondo alla superficie;
• l'uso di un compressore, che pompa il gas da sotto il coperchio del serbatoio nel substrato, sposta gli strati inferiori.

Non c'è bisogno di agitare 24 ore su 24; per automatizzare il processo di avviamento, pompe, compressori o miscelatori sono collegati tramite timer di potenza adeguata.

Riscaldamento e isolamento

La reazione di fermentazione avviene attivamente a temperature da 34 a 43°C. Nessuno dei metodi noti di produzione di biogas sarà in grado di mantenere tali parametri in modo indipendente durante tutto l'anno. Anche nelle regioni più meridionali, esterne riscaldamento e isolamento di alta qualità.

Metodi di conservazione del calore:

• approfondimento del reattore nel terreno con isolamento simultaneo delle pareti;
• isolamento del bunker esterno con materiali moderni: polistirene, polistirene espanso, lana di roccia, schiuma espansa.

A volte le apparecchiature vengono installate in annessi o padiglioni in legno o policarbonato vengono eretti attorno ai reattori. Il riscaldamento viene effettuato da resistenze elettriche o viene avviata una caldaia, che consuma parte del gas prodotto.

Quando la temperatura del substrato scende sotto i 30 °C, la fermentazione può richiedere fino a 30 giorni o interrompersi del tutto.

Calcolo del costo stimato

Prima di procedere con la progettazione dell'impianto, è necessario calcolare attentamente tutti i costi coinvolti. In alcuni casi - clima rigido, poche materie prime disponibili - è più redditizio abbandonare la costruzione.

Costi di produzione del biogas

I costi di produzione del biogas sono costituiti da il costo delle attrezzature, i costi di installazione e manutenzione... Se vengono utilizzate materie prime acquistate, viene preso in considerazione il costo di consegna.

L'installazione stessa è stata acquistata fabbricato in fabbrica o fai da te... I prodotti fabbricati sono installati, configurati e assistiti da organizzazioni specializzate. Per alcuni modelli dovrai acquistare Materiali di consumo - attivatori di fermentazione o batteri.

Durante il funzionamento, i costi sono costituiti da costi dell'elettricità per miscelare il substrato e riscaldare il reattore.

Il costo di un impianto di biogas pronto e fatto in casa

L'industria produce impianti di biogas per le aziende agricole. Il volume del bioreattore varia da da 0,5 a 30 m³... Sistema completo con serbatoio acceso 1 m³, ad esempio, BUG-M, contenente tutti i componenti necessari, costa circa 180 mila rubli... Impianti per allevamenti con mandrie di bovini 12 teste o 1000 uccelli costerà 2 milioni di rubli.

Poche famiglie possono permettersi l'acquisto di tali apparecchiature, quindi preferiscono eseguire l'installazione da sole.

Generatori domestici può costare l'importo da 50 mila rubli, che ti consente di risparmiare notevolmente sul tuo acquisto.