Газ метан в домашних условиях: что нужно для его получения, монтаж и запуск реактора, правила безопасности, рентабельность

Содержание

что нужно для его получения, монтаж и запуск реактора, правила безопасности, рентабельность

Постоянное повышение стоимости традиционных энергоносителей подталкивает домашних мастеров на создание самодельного оборудования, позволяющего получать из отходов биогаз своими руками. При таком подходе к ведению хозяйства удается не только получить дешевую энергию для отопления дома и других нужд, но и наладить процесс утилизации органических отходов и получения бесплатных удобрений для последующего внесения в почву.

Излишки произведенного биогаза, как и удобрений, можно реализовать по рыночной стоимости заинтересованным потребителям, превратив в деньги то, что буквально «валяется под ногами». Крупные фермеры могут позволить себе купить готовые станции по выработке биогаза, собранные в заводских условиях. Стоимость такого оборудования довольно высока. Однако и отдача от его эксплуатации соответствует сделанным вложениям. Менее мощные установки, работающие по тому же принципу, можно собрать своими силами из доступных материалов и деталей.

Содержание

1 Что такое биогаз и как он образуется
2 Типы биореакторов
3 Рентабельно ли делать реактор и пользоваться биогазом
4 Как построить биореактор своими силами
- 4.1 Расчёт необходимых инструментов и материалов
- 4.2 Подготовка места для устройства биореактора
- 4.3 Сборка и монтаж установки
- 4.4 Запуск биореактора
5 Правильный отвод газа из биореактора
6 Правила эксплуатации и безопасности
7 Как обеспечить активность биомассы
8 Какие специальные разрешения требуются на установку и использование биогаза

Что такое биогаз и как он образуется

В результате переработки биомассы получается биогаз

Биогаз относят к экологически чистым видам топлива. По своим характеристикам биогах во многом сходится с природным газом, добываемым в промышленных масштабах. Представить технологию получения биогаза можно следующим образом:

в специальной емкости, называемой биореактором, происходит процесс переработки биомассы с участием анаэробных бактерий в условиях безвоздушного брожения в течение определенного периода, длительность которого зависит от объема загруженного сырья;
в результате происходит выделение смеси газов, состоящей на 60 % из метана, на 35 % — из углекислого газа, на 5 % — из других газообразных веществ, среди которых есть и сероводород в небольшом количестве;
получаемый газ постоянно отводится из биореактора и после очистки отправляется на использование по назначению;
переработанные отходы, ставшие высококачественными удобрениями, периодически удаляются из биореактора и вывозятся на поля.

Наглядная схема процесса выработки биотоплива

Чтобы производство биогаза наладить в домашних условиях в непрерывном режиме, надо владеть или иметь доступ к сельскохозяйственным и животноводческим предприятиям. Экономически выгодно заниматься получением биогаза только в том случае, если есть источник бесплатной поставки навоза и иных органических отходов животноводства.

Отопление газом по прежнему остаётся самым надёжным способом обогрева. Подробнее узнать об автономной газификации можно в следующем материале: https://aqua-rmnt.com/gazosnabzhenie/avtonomnoe-gazosnabzhenie-chastnogo-doma.html

Типы биореакторов

Установки для производства биогаза различаются по типу загрузки сырья, сбору полученного газа, размещению реактора относительно поверхности земли, материала изготовления. Бетон, кирпич и сталь являются наиболее подходящими материалами для строительства биореакторов.

По типу загрузки различают биоустановки, в которые загружается заданная порция сырья и проходит цикл переработки, а затем полностью выгружается. Выработка газа в этих установках нестабильна, зато в них можно загружать любые виды сырья. Как правило они имеют вертикальное расположение и занимают мало места.

В систему второго типа ежедневно подгружается порция органических отходов и выгружается равная ей по объему порция готовых ферментированных удобрений. В реакторе всегда остается рабочая смесь. Установка так называемой непрерывной загрузки стабильно вырабатывает больше биогаза и пользуется большой популярностью у фермеров. В основном эти реакторы расположены горизонтально и удобны при наличии свободного места на участке.

Выбранный тип сбора биогаза определяет конструктивные особенности реактора.

баллонные системы состоят из резинового или пластикового термостойкого баллона, в котором совмещены реактор и газгольдер. Преимущества этого вида реакторов – простота конструкции, загрузки и выгрузки сырья, легкость очистки и транспортировки, малая стоимость. К минусам можно отнести небольшой срок службы, 2-5 лет, возможность повреждения в результате внешних воздействий. К баллонным реакторам относятся и установки канального типа, которые широко используются в Европе для переработки жидких отходов и сточных вод. Такой резиновый верх эффективен при высокой температуре окружающей среды и отсутствии риска повреждений баллона. У конструкции с фиксированным куполом полностью закрытый реактор и компенсирующая емкость для выгрузки шлама. Газ скапливается в куполе, при загрузке очередной порции сырья переработанная масса выталкивается в компенсационную емкость.
Биосистемы с плавающим куполом состоят из монолитного биореактора, расположенного под землей и подвижного газгольдера, который плавает в специальном водяном кармане или прямо в сырье и поднимается под действием давления газа. Преимуществом плавающего купола является легкость эксплуатации и возможность определения давления газа по высоте поднятия купола. Это отличное решение для крупной фермы.
При выборе подземного или расположения установки над поверхностью, нужно учитывать уклон рельефа, что облегчает загрузку и выгрузку сырья, усиленную теплоизоляцию подземных конструкций, которая защищает биомассу от суточных колебаний температуры и делает процесс брожения более стабильным.

Конструкция может оснащаться дополнительными устройствами для подогрева и перемешивания сырья.

Рентабельно ли делать реактор и пользоваться биогазом

Строительство биогазовой установки преследует следующие цели:

производство дешевой энергии;
выработка легкоусваиваемых удобрений;
экономия на подключении к дорогостоящей канализации;
переработка отходов хозяйства;
возможная прибыль от продажи газа;
снижение интенсивности неприятного запаха и улучшение экологической обстановки на территории.

График рентабельности выработки и использования биогаза

Для оценки выгоды строительства биореактора рачительному хозяину следует учесть следующие аспекты:

затраты на биоустановку относятся к долгосрочным капиталовложениям;
самодельное биогазовое оборудование и установка реактора без привлечения сторонних специалистов обойдется гораздо дешевле, но и его эффективность ниже, чем у дорогого заводского;
для поддержания стабильного давления газа, у фермера должен быть доступ к отходам животноводческого производства в достаточном количестве и на длительный срок. В случае высоких цен на электроэнергию и природный газ или отсутствие возможности газификации, использование установки становится не только выгодным, но и необходимым;
для крупных хозяйств с собственной сырьевой базой, выгодным решением будет включение биореактора в систему теплиц и ферм КРС;
для небольших ферм повысить эффективность можно путем монтажа нескольких небольших реакторов и загружать сырье в разные промежутки времени. Это позволит избежать перебоев с газом при недостатке исходного сырья.

Узнать о том, как обустроить отопление в частном доме без газа, можно здесь: https://aqua-rmnt.com/otoplenie/alt_otoplenie/otoplenie-chastnogo-doma-bez-gaza.html

Как построить биореактор своими силами

Решение о строительстве принято, теперь нужно спроектировать установку и рассчитать необходимые материалы, инструменты и оборудование.

Важно! Стойкость к агрессивным кислым и щелочным средам – основное требование к материалу биореактора.

Если в наличии есть металлическая цистерна – ее можно использовать при условии защитного покрытия от коррозии. При выборе емкости из металла обратите внимание на наличие сварных швов и их прочность.

Прочный и удобный вариант – емкость из полимера. Этот материал не гниет и не ржавеет. Прекрасно выдержит нагрузку бочка с толстыми жесткими стенками или армированная.

Самый дешевый способ – выкладка емкости из кирпича или камня, бетонных блоков. Для увеличения прочности стены армируют и покрывают внутри и снаружи многослойным гидроизоляционным и газонепроницаемым покрытием. Штукатурка должна содержать присадки, обеспечивающие заданные свойства. Наилучшая форма, которая позволит выдержать все нагрузки давления – овальная или цилиндрическая.

В основании этой емкости предусматривают наличие отверстия, через которое будет удаляться отработанное сырье. Данное отверстие должно плотно закрываться, ведь система эффективно работает лишь в герметичных условиях.

Расчёт необходимых инструментов и материалов

Для выкладки кирпичной емкости и устройства всей системы понадобятся следующие инструменты и материалы:

ёмкость для замешивания цементного раствора или бетономешалка;
дрель с насадкой миксер;
щебень и песок для устройства дренажной подушки;
лопата, рулетка, мастерок, шпатель;
кирпич, цемент, вода, мелкофракционный песок, арматура, пластификатор и другие необходимые присадки;
сварочный аппарат и крепеж для монтажа металлических труб и комплектующих;
водяной фильтр и ёмкость с металлической стружкой для очистки газа;
баллоны от шин или стандартные пропановые баллоны для хранения газа.

Размер бетонного резервуара определяется из количества органических отходов, появляющихся ежесуточно в частном подворье или фермерском хозяйстве. Полноценная работа биореактора возможно в случае его заполнения на две трети от имеющегося объема.

Определим объем реактора для небольшого частного хозяйства: если в наличии есть 5 коров, 10 свиней и 40 кур, то за сутки их жизнедеятельности образуется помета 5 х 55 кг + 10 х 4,5 кг + 40 х 0,17 кг = 275 кг + 45 кг + 6,8 кг = 326,8 кг. Чтобы довести куриный помет до необходимой влажности 85% необходимо долить 5 литров воды. Общая масса = 331,8 кг. Для переработки за 20 дней необходимо: 331,8 кг х 20 = 6636 кг — около 7 кубов только под субстрат. Это две трети нужного объема. Чтобы получить результат, нужно 7х1,5= 10,5 куб. Полученная величина и есть необходимый объём биореактора.

Помните, что добыть большое количество биогаза в маленьких емкостях не получится. Выход напрямую зависит от массы перерабатываемых в реакторе органических отходов. Так, чтобы получить 100 кубических метров биогаза, надо переработать тонну органических отходов.

Подготовка места для устройства биореактора

Для получения бесплатного биотоплива на участке необходимо выбрать место для строительства армированной бетонной емкости, которая будет служить биореактором.

Оптимальное расположение выбирают вдали от жилых помещений, мест размещения животных. Склад хранения сырья может быть недалеко. Следует учесть уровень грунтовых вод и удобство загрузки и выгрузки биомасс. Желательно место для подвоза сырья.

Экономичным размещением емкости реактора является строительство его ниже уровня земли. Уклон рельефа также очень удобен. Это удешевит теплоизоляцию и облегчит загрузку органического субстрата.

Надежность конструкции и долговечность работы реактора напрямую зависит от подготовки дна и стенок ямы для емкости. Укрепление стен и их герметизацию производят с помощью пластика, бетона, используют полимерные кольца. Важно и тщательное утепление. В качестве дешевого утеплителя используют солому, глину, сухой навоз и шлак, подручные материалы.

Сборка и монтаж установки

Для экономии бюджета оптимально смонтировать простую и надёжную конструкцию без наворотов, а потом, в процессе эксплуатации и при появлении финансовых возможностей, добавлять дополнительные элементы для подогрева, автоматизации, управления.

Наглядная схема устройства биореактора

Пошаговая инструкция по сборке и установке биореактора поможет смонтировать установку своими силами.

Выкопать котлован, на дно насыпать выравнивающий слой песка, проложить весь котлован ПВХ пленкой, затем насыпать теплоизоляционный слой керамзита, соломы, выровнять в горизонт. Смонтировать трубы для загрузки и выгрузки субстрата. Диаметр труб для сырья должен иметь диаметр не менее 300 мм, иначе они забьются.
Выложить кирпичную емкость или установить готовую. Утеплить боковые стенки реактора, обмазав глиной и соломой в несколько слоёв или применив современные утеплители, например, пенополистирол, вспененный пенополиуретан.
Сделать систему газового дренажа, состоящую из вертикальных труб с многочисленными отверстиями по корпусу. Такая система заменит мешалки.
Накрыть внешний слой загруженного биосырья специальной пленкой для создания небольшого избыточного давления и скапливания биогаза под куполом. Установить купол, который должен быть герметичным и газоотводящую трубу наверху, фильтры для очистки герметичный люк, гидрозатвор. Газ накапливается и хранится в специальных мешках-газгольдерах.

Запуск биореактора

Для эффективной работы биореактора необходима его загрузка сырьем на 2/3 объема, необходимая для работы бактерий температура, поэтому бункер для подачи биомассы следует расположить на солнечной стороне, чтобы он прогревался.
Загрузку нового и вывод отработанного органического субстрата дешевле и легче проводить по принципу перелива, т.е. подъем уровня органики внутри реактора при вводе новой порции выведет через трубу выгрузки субстрат в объеме, равном объему вводимого материала.
Загрузить партию бактерий. При необходимости подогреть.

Правильный отвод газа из биореактора

Получаемый в процессе брожения органики газ отводят через специальное отверстие, предусмотренное в конструкции верхней части крышки, которой плотно закрывают резервуар. Чтобы исключить вероятность смешивания биогаза с воздухом, надо обеспечить его отвод через водяной затвор (гидрозатвор).

Контролировать давление газовой смеси внутри биореактора можно с помощью крышки, которая должна при избытке газа приподниматься, то есть играть роль спускового клапана. В качестве противовеса можно использовать обычную гирю. Если давление в норме, то выработанный газ будет поступать по отводящей трубе в газгольдер, по пути подвергаясь очистке в воде.

Получаемый газ отводят через специальное отверстие, расположенное в конструкции крышки

Правила эксплуатации и безопасности

Постоянная подгрузка очередных партий и выгрузка готовых удобрений, контроль условий брожения, обеспечат правильную работу биогазовой установки.

Специализированные фирмы продают партии ферментирующих органику бактерий для выработки биогаза.

Существуют мезофильные, термофильные и психрофильные бактерии. Полная ферментация органики с участием термофильных бактерий произойдет за 12 дней. Мезофильные бактерии работают медленнее, они переработают сырье за 20 дней.

Биомассу в реакторе нужно перемешивать как минимум два раза в день, иначе на поверхности образуется корка, препятствующая свободному выходу биогаза. В холодное время года реактор следует подогревать, поддерживая оптимальную температуру для наибольшей выработки продукта.

Изготовить камин для квартиры на экологически чистом топливе не составляет труда при наличии должного желания и соответствующих инструкций. Подробности: https://aqua-rmnt.com/otoplenie/biokamin-svoimi-rukami.html

Органическая смесь, загружаемая в реактор не должна содержать антисептиков, моющих средств, химических веществ, вредных для жизнедеятельности бактерий и замедляющих выработку биогаза.

Важно! Биогаз является воспламеняющимся и взрывоопасным.

Для правильной работы биореактора необходимо соблюдать те же правила, что и для любых газовых установок. Если оборудование герметично, биогаз своевременно отводится в газгольдер, то проблем не возникнет.

Если же давление газа превысит норму или будет травить при нарушении герметичности, возникает риск взрыва, поэтому рекомендуется установить датчики температуры и давления в реакторе. Вдыхание биогаза также опасно для здоровья человека.

Как обеспечить активность биомассы

Ускорить процесс брожения биомассы можно с помощью ее подогрева. Как правило, в южных регионах такой проблемы не возникает. Температуры окружающего воздуха хватает для естественной активации процессов брожения. В регионах с суровыми климатическими условиями в зимнее время без подогрева вообще невозможна эксплуатация установки по производству биогаза. Ведь процесс брожения запускается при температуре, превышающей отметку в 38 градусов по Цельсию.

Организовать подогрев резервуара с биомассой можно несколькими способами:

подключить к системе отопления змеевик, расположенный под реактором;
установить в основании емкости электрические нагревательные элементы;
обеспечить прямой нагрев резервуара путем использования электрических отопительных приборов.

Бактерии, влияющие на выработку метана, находятся в спящем состоянии в самом сырье. Их активность повышается при определенном уровне температуры. Обеспечить нормальное течение процесса позволит установка автоматизированной системы подогрева. Автоматика включит обогревательное оборудование при поступлении в биореактор очередной холодной партии, а затем выключит, когда биомасса прогреется до заданного уровня температуры.

Подобные системы контроля температуры устанавливаются в водогрейных котлах, поэтому их можно приобрести в магазинах, специализирующихся на продаже газового оборудования.

На схеме показан весь цикл, начиная от загрузки твердого и жидкого сырья, и заканчивая отводом биогаза к потребителям

Важно заметить, что активизировать выработку биогаза в домашних условиях можно с помощью перемешивания биомассы в реакторе. Для этого изготавливают устройство, конструктивно похожее на бытовой миксер. Привести устройство в движение может вал, который выводят через отверстие, расположенное в крышке или стенках резервуара.

Какие специальные разрешения требуются на установку и использование биогаза

Чтобы построить и эксплуатировать биореактор, а также использовать полученный газ, нужно еще на стадии проектирования озаботиться получением необходимых разрешений. Согласование нужно пройти с газовой службой, пожарниками и Ростехнадзором. В целом правила установки и эксплуатации аналогичны правилам пользования обычным газовым оборудованием. Строительство должно производиться строго по СНИПам, все трубопроводы должны быть желтого цвета и иметь соответствующую маркировку. Готовые системы, изготовленные на заводе, стоят в разы дороже, но имеют все сопроводительные документы, соответствуют всем техническим требованиям. Производители дают на оборудование гарантию и производят обслуживание и ремонт своей продукции.

Самодельная установка для получения биогаза может позволить экономить на оплате энергоносителей, занимающих большую долю в определении себестоимости сельскохозяйственной продукции. Снижение расходов на выпуск продукции скажется на увеличении рентабельности фермерского хозяйства или частного подворья. Теперь, когда вы знаете, как получить из имеющихся отходов биогаз, остается лишь реализовать идею на практике. Многие фермеры уже давно научились из навоза делать деньги.

Автор: Марина

Инструкция по самостоятельному строительству
Этап 1 — подготовка ямы под биореактор
Этап 2 — обустройство газового дренажа
Этап 3 — монтаж купола и труб

Биогаз образуется в результате брожения биологического субстрата. Его разлагают гидролизные, кислото- и метанообразующие бактерии. Смесь вырабатываемых бактериями газов получается горючей, т.к. содержит большой процент метана.

При желании каждый владелец дома может приобрести биогазовую установку промышленного изготовления, но это дорого, а окупаются вложения в течение 7-10 лет. Поэтому имеет смысл приложить усилия и сделать биореактор своими руками

Биогаз – экологически чистое топливо, а технология его получения не оказывает особого влияния на окружающую среду. Более того, в качестве сырья для биогаза используют отходы жизнедеятельности, которые нуждаются в утилизации.

в результате деятельности анаэробных бактерий выделяется горючая смесь газов, в состав которой входят метан (60%), углекислый газ (35%) и некоторые другие газы (5%). Также при брожении в небольших количествах выделяется потенциально опасный сероводород. Он ядовит, поэтому крайне нежелательно, чтобы люди подвергались его воздействию;
разложившуюся биомассу необходимо регулярно удалять из ферментатора. Это дополнительные трудозатраты, однако усилия окупаются. После брожения сырье превращается в высококачественное удобрение, которое используют на полях и огородах.

Биогазовая установка выгодна для владельца частного дома только в том случае, если у него есть постоянный доступ к отходам животноводческих ферм. В среднем из 1 м.куб. субстрата можно получить 70-80 м.куб. биогаза, но выработка газа идет неравномерно и зависит от многих факторов, в т.ч. температуры биомассы. Это осложняет расчеты.

Чтобы процесс получения газа был стабильным и непрерывным, лучше всего строить несколько биогазовых установок, а субстрат в ферментаторы закладывать с разницей во времени. Такие установки работают параллельно, а сырье в них загружают последовательно.

Самодельное , собранное из подручных материалов, обходится гораздо дешевле установок промышленного производства. Его эффективность ниже, но вполне соответствует вложенным средствам. Если есть доступ к навозу и желание приложить собственные усилия для сборки и обслуживания конструкции, это очень выгодно.

Относительная небольшое количество СО2. При получении газа окружающая среда не загрязняется, а вот при его использовании в атмосферу выделяется небольшое количество двуокиси углерода. Оно не опасно и не способно критично изменить экологию, т.к. его поглощают растения в процессе роста.
Умеренное выделение серы. При сгорании биогаза в атмосферу попадает небольшое количество серы. Это негативное явление, однако его масштабы познаются в сравнении: при сжигании природного газа загрязнение окружающей среды окислами серы гораздо больше.
Можно использовать несколько установок. Газ – это всегда риски. Чтобы снизить потенциальный ущерб в случае аварии, можно рассредоточить по участку несколько биогазовых установок. Если правильно спроектировать и собрать систему из нескольких ферментаторов, она будет работать стабильнее, чем один крупный биореактор.

В качестве сырья для производства биогаза обычно используют коровий навоз. Одна взрослая корова может дать его столько, чтобы обеспечить 1. 5 м.куб. топлива; свинья – 0.2 м.куб.; курица или кроль (в зависимости от массы тела) – 0.01-0.02 м.куб. Чтобы понять, много это или мало, можно сравнить с более привычными видами ресурсов.

Транспортировка сырья – отдельный вопрос, который следует обдумать в процессе проектирования биогазовой установки. Для перевозки по участку лучше использовать специальную технику или прицепы. Если нужна доставка на большие расстояния, следует просчитать расходы на топливо и определить, окупятся ли они

Биогазовая установка может стать настоящим спасением для фермерского хозяйства. Она позволяет сэкономить на топливе для обогрева и/или освещения коровников. Также это отличный вариант безвредной утилизации отходов. Однако в первые годы вряд ли приходится рассчитывать на полноценную отдачу

Один из главных недостатков добычи биогаза – запах. Возможность использования небольших компостных куч – это большой плюс, но придется терпеть неудобства и тщательно контролировать процесс, чтобы не спровоцировать распространение болезнетворных микроорганизмов

Расчет субстрата сделан для одной закладки на полгода, если исходить из умеренного потребления газа. Примерно через 10-15 дней процесс ферментации даст первые результаты: газ появится в небольших количествах и начнет заполнять хранилище. Через 30 дней можно ожидать полноценной выработки топлива.

Оборудование для производства биогаза пока еще не особенно распространено в нашей стране. Во многом это связано с плохой информированностью людей о преимуществах и особенностях работы биогазовых систем. В Китае и Индии многие небольшие фермерские хозяйства оборудованы кустарными установками для получения дополнительного чистого топлива

Если установка работает правильно, объем биогаза постепенно будет увеличиваться, пока субстрат не перегниет. Производительность конструкции напрямую зависит от скорости брожения биомассы, которая в свою очередь связана с температурой и влажностью субстрата.

В дорогих конструкциях промышленного производства предусмотрены системы перемешивания биомассы, автоматического подогрева, очистки газа и т.д. Бытовое оборудование не так сложно. Лучше собрать простую установку, а потом добавить элементы, в которых возникнет необходимость

При расчете объема ферментатора стоит ориентироваться на 5 м.куб. Такая установка позволяет получить количество газа, необходимое для обогрева частного дома площадью 50 м. кв., если в качестве источника тепла используют газовый котел или печь.

Чтобы процесс ферментации протекал более-менее стабильно, нужно добиться правильного температурного режима. Для этого биореактор устанавливают в земляной яме или заранее продумывают надежную теплоизоляцию. Постоянный подогрев субстрата можно обеспечить, если под основание ферментатора подвести трубу водяного отопления

Практически вся биогазовая установка находится под землей, поэтому многое зависит от того, как была вырыта и отделана яма. Есть несколько вариантов укрепления стенок и герметизации ямы – пластик, бетон, полимерные кольца.

Оптимальное решение – покупка готовых полимерных колец с глухим дном. Они обойдутся дороже подручных материалов, зато не потребуется дополнительная герметизация. Полимеры чувствительны к механическим нагрузкам, зато не боятся влаги и химически агрессивных веществ. Они не подлежат ремонту, но при необходимости их легко будет заменить.

Покупка и монтаж специальных мешалок для биогазовых установок – дорогое удовольствие. Систему можно удешевить, обустроив газовый дренаж. Он представляет собой вертикально установленные полимерные , в которых проделано множество отверстий.

В готовый биореактор можно сразу загрузить субстрат. Его накрывают пленкой, чтобы выделяющийся в процессе ферментации газ находился под небольшим давлением. Когда будет готов купол, это обеспечит нормальную подачу биометана по отводящей трубе.

Емкость биореактора закрывают плотной крышкой. Чтобы предотвратить смешивание биометана с воздухом, обустраивают гидрозатвор. Также он служит для очистки газа. Нужно предусмотреть спусковой клапан, который сработает, если давление в ферментаторе будет слишком высоким.

Свободное пространство биореактора в какой-то мере выполняет функции хранилища газа, однако этого недостаточно для безопасной работы установки. Газ должен потребляться постоянно, иначе возможен взрыв от избыточного давления под куполом

Проще всего обустроить подогрев снизу, проложив трубу от системы отопления, но эффективность работы такого теплообменника относительно низка. Лучше обустроить внешний обогрев, в идеале – паром, чтобы биомасса не перегревалась

Хотя в сборке и обустройстве биогазового оборудования нет ничего сложного, нужно быть предельно внимательным к деталям. Ошибки недопустимы, т.к. могут привести к взрывам и разрушениям. Предлагаем видеоинструкции, которые помогут разобраться в устройстве установок, правильно их собрать и дополнить полезными приспособлениями для более удобного использования биогаза.

У нас в государстве далеко не сплошь и рядом есть отопление газом, а обогревать деревенский дом дровами или углем довольно дорого, уже не говоря об электроотоплении.
В подобной ситуации можно пробовать выполнить биогазовую установку.

Биогаз — это газ, получаемый метановым брожением биомассы. Разложение биомассы происходит под влиянием трёх видов бактерий. В цепочке питания дальнейшие бактерии питаются продуктами деятельности предыдущих. Первый вид — бактерии гидролизные, второй — кислотообразующие, 3-ий — метанообразующие. В изготовлении биогаза принимают участие не только бактерии класса метаногенов, а все 3 вида.

Для изготовления биогаза дома применяются говоря иначе биогазовые реакторы. Это в основном герметическая емкость обшитую сверху теплоизолятором. Также можно реактор помещать под землёй. Топливом для реактора служат отходы, по большей части навоз.

Энергетическую проблематику Давыдов решил так. Вырыл большую яму. Положил в нее очень большие кольца из бетона: сам отливал! Накрыл ее металлическим колоколом весом в тонну. Трубы в сторону от агрегата отвел. А потом собрал у всех соседей навоз, заполнил пахучей массой установку и стал ожидать. Соседи сначала задумались, что он спятил.

В наше время все большее привлекают внимание нетрадиционные, с технической точки зрения, источники энергии: солнце, морские приливы и волны и многое иное. Отдельные из них, к примеру ветер, находили повсеместное использование и в минувшем, а сегодня переживают новое рождение. Одним из «забытых» видов сырья считается и биогаз, применявшийся еще в Древнем Китае и вновь «открытый» в последнее время.

Что такое биогаз? Данным термином обозначают газообразный продукт, получаемый в результате анаэробной, другими словами происходящей без доступа воздуха, ферментации (перепревания) органических веществ всевозможного происхождения. В любом крестьянском хозяйстве на протяжении года собирается большое количество навоза, ботвы растений, разных отходов. В большинстве случаев после разложения их применяют как органическое удобрение. Однако немногие знают, какое кол-во биогаза и тепла выделяется при ферментации. А ведь эта энергия тоже может сослужить хорошую службу жителям деревни.

Так как разложение отходов органики происходит благодаря деятельности конкретных типов бактерий, важное воздействие на него оказывает внешняя среда. Так, кол-во вырабатываемого газа в большей мере зависит от температуры: чем теплее, тем больше скорость и степень ферментации органического сырья. Собственно поэтому, возможно, первые установки для получения биогаза возникли в государствах с тёплым климатом. Однако использование хорошей тепловой изоляции, а порой и подогретой воды позволяет постичь строительство генераторов биогаза в районах, где температура в зимний период опускается до -20?С. Есть некоторые требования и к сырью: оно обязано быть пригодным для формирования бактерий, содержать биологически разлагающееся органическое вещество и в огромном количестве воду (90-94%). Лучше всего, чтобы среда была нейтральной и без веществ, мешающих действию бактерий: к примеру, мыла, стиральных порошков, антибиотиков.

Для получения биогаза можно применять растительные и хозяйственные отходы, навоз, канализационные воды и т. п. В процессе ферментации жидкость в резервуаре имеет тенденцию к разделению на три фракции. Верхняя — корка, интеллигентная из больших частиц, увлекаемых поднимающимися пузырьками газа, через определенный промежуток времени может стать достаточно твёрдой и будет помехой выделению биогаза. В средней части ферментатора накапливается жидкость, а нижняя, грязеобразная фракция выпадает в осадки.

Бактерии наиболее энергичны в средней зоне. Благодаря этому содержание резервуара нужно иногда размешивать — хотя бы 1 раз в день, а лучше всего — до 6-ти раз. Смешивание может выполняться при помощи механических устройств, гидравлическими средствами (рециркуляция под воздействием насоса), под напором пневматической системы (неполная рециркуляция биогаза) или при помощи разных способов самоперемешивания.

В Румынии резервные электростанции биогаза стали широко распространены. Одна из первых индивидуальных установок (рис.1А) была открыта еще в декабре 1982 года. С той поры она удачно обеспечивает газом три соседствующие семьи, имеющие каждая по обыкновенной кухонной плите с тремя конфорками и духовкой. Ферментатор находится в яме диаметром около четырех метров и глубиной 2 м (объем приблизительно 21 м3), выложенной внутри железом для кровли, сваренным два раза: в первую очередь электрической сваркой, а потом, для верности, газовой. Для противокоррозионной защиты поверхность внутри резервуара покрыта смолой. С наружной стороны верхней кромки ферментатора выполнена кольцевая канавка из бетона глубиной приблизительно 1 м, выполняющая функцию водяного замка; в данной канавке, заполненной водой, скользит вертикальная часть колокола, закрывающего резервуар.

Автор данного проекта подобрал вариант собирания газа в отличив от остальных установок при помощи трубы, находящейся в середине ферментатора и имеющей три подземных ответвления — к трем хозяйствам. Более того, вода в канавке водяного замка проточная, что предохраняет обледенение в зимнее время. Ферментатор загружается приблизительно 12 м3 свежего навоза, сверху которого выливается коровья моча (без добавки воды. Генератор начинает работать через 7 дней после наполнения.

Похожую компоновку имеет еще одна установка (рис. 1Б). Ее ферментатор выполнен в яме, имеющей квадратное поперечное сечение размерами 2х2 и глубиной приблизительно 2,5 м. Яма выложена плитами из железобетона толщиной 10-12 см, оштукатурена цементом и покрыта для герметичности смолой. Канавка водяного замка глубиной около 50 см также бетонная, колокол сварен из кровельного железа и может на четырех «ушках» свободно скользить по четырем по вертикали направляющим, установленным на бетонном резервуаре. Высота колокола приблизительно 3 м, из которых 0,5 м погружено в канавку.

Подобную конструкцию имеет и генератор биогаза, который свободно рассчитан на прием 6 м3 смешанного навоза (от коров, овец и свиней). Этого оказалось достаточно, чтобы обеспечить нормальную работу кухонной плиты с тремя конфорками и духовкой.

Еще одна установка выделяется любе пытной конструктивной деталью: рядом с ферментатором положены присоединенные к нему при помощи Т-образного шланга три большие тракторные камеры, скреплённые и между собой (риг. 2). Ночью, когда биогаз не применяется и скапливается под колоколом, появляется опасность, что заключительный из-за лишнего давления опрокинется. Резиновый резервуар служит добавочной емкостью. Ферментатора размером 2х2×1,5 м в реальности достаточно для работы 2-ух горелок, а при увеличении полезного объема установки до 1 м3 можно получить кол-во биогаза, достаточное и для обогревания дома.

Характерность этого типа установки — устройство колокола 138 см и высотой 150 см из прорезиненного полотна, используемого для производства надувных лoдок. Ферментатор собой представляет железный резервуар 140х380 см и имеет объем 4,7 м3. Колокол вводится в который находится в ферментаторе навоз на глубину не меньше 30 см для оснащения гидравлического заслона выходу биогаза в атмосферу. Сверху разбухающего резервуара имеется кран, объединенный со шлангом; по нему газ поступает к кухонной плите с тремя конфорками и колонке чтобы нагреть воду. Чтобы обеспечить идеальные условия для работы ферментатора, навоз перемешивается с горячей водой.Самые лучшие результаты установка показала при влаги сырья 90% и температуре 30-35°.

Для обогревания ферментатора применяется и эффект теплицы. Над емкостью строится каркас из металла, который покрывают пленкой на основе полиэтилена: при неблагоприятных условиях погоды она хранит тепло и дает возможность ощутимо сделать быстрее процесс гниения сырья.

В Румынии резервные электростанции биогаза применяются и в государственных или кооперативных хозяйствах. Вот один из них. Он имеет два ферментатора емкостью по 203 м3, закрытых каркасом с пленкой на основе полиэтилена (рис. 3). В зимний период навоз нагревается горячей водой. Продуктивность установки составляет 300-480 м3 газа в день. Подобного количества абсолютно достаточно для оснащения всех потребностей местного агропромышленного комплекса.

Как уже говорилось, важную роль. в формировании процесса ферментации играет температура: нагрев сырья с 15? до 20° может в два раза сделать больше производство энергоносителя. Благодаря этому часто генераторов имеет специализированную подогревательную систему сырья, однако большинство установок не оборудовано ею; они применяют лишь тепло, выделяемое в процессе самого разложения органических веществ. Одним из очень важных условий правильной работы ферментатора считается наличие хорошей Тепловой изоляции. Более того, нужно свести до минимума теплопотери при очистке и наполнении бункера ферментатора.

Нужно не забывать также про необходимость оснащения химического равновесия, Порой темпы производства бактериями кислот больше, чем темпы их использования бактериями второй группы, В данном случае кислотность массы растет, а выработка биогаза уменьшается. Положение может быть исправлено либо уменьшением повседневной порции сырья, либо увеличением его растворимости (если есть возможность, горячей водой), либо, наконец, добавкой нейтрализующего вещества — к примеру известкового молока, стиральной или пригодной для питья соды.

Производство биогаза может сократиться за счёт нарушение соотношения между углеродом и азотом. В данном случае в ферментатор вводят вещества, содержащие азот, — мочу или в минимальном количестве соли аммония, применяемые в большинстве случаев в качестве химических удобрений (50 — 100 г на 1 м3 сырья).

Необходимо не забывать, что большая влажность и наличие сероводорода (содержание которого в биогазе достигает 0,5%) активизируют очень высокую коррозию частей сделанных из металла установки. Благодаря этому состояние всех других компонентов ферментатора следует постоянно контролировать и в местах повреждений тщательно оберегать: прекраснее всего свинцовым суриком — в один или 2 слоя, а потом еще 2-мя слоями любой краски на масляной основе.

В качестве трубопровода для перевозки биогаза от выпускного отрезка трубы сверху колокола установки до потребителя могут применяться как трубы (железные или пластмассовые), так и шланги из резины. Их лучше всего вести в глубокой траншее, чтобы убрать разрывы из-за замерзания в зимний период конденсировавшейся воды. Если же перевозка газа при помощи шланга выполняется по воздуху, то для отвода конденсата требуется особенное устройство. Наиболее простая схема подобного устройства собой представляет U-образную трубку, присоединенную к шлангу в самой нижней его точке (рис. 4). Длина свободной ветки трубки (х) должна быть более, чем выраженное в миллиметрах столба воды давление биогаза. По мере того как в трубку течет конденсат из трубопровода, вода выливается через ее свободный конец без утечки газа.

Опыт эксплуатации установок показал, что применение в качестве сырья смеси различных органических веществ даёт больше биогаза, чем при загрузка ферментатора одним из элементов. Влажность сырья рекомендуется чуть-чуть уменьшать в зимний период (до 88-90%) и увеличивать летом (92-94%). Вода, какую применяют для разбавки, должна быть тёплой (лучше всего 35-40°).

Сырье подается дозами, как минимум 1 раз в день. После первой загрузки ферментатора нередко в первую очередь формируется биогаз, содержащий более 60% углекислого газа и благодаря этому не горит. Этот газ убирают в атмосферу, и через 1 -3 дня установка начнет работать хорошо.

Постоянное увеличение стоимости классических источников энергии подталкивает домашних умельцев для создания самодельного оборудования, позволяющего получать из отходов биогаз собственными руками. С подобным подходом к ведению хозяйства получается не только получить недорогую энергию для отапливания дома и прочих нужд, но и наладить процесс утилизации отходов органики и получения бесплатных удобрений для будущего внесения в грунт.

Остатки произведенного биогаза, как и удобрений, можно осуществить по рыночной цены заинтересованным потребителям, превратив в наличные средства то, что буквально «лежит под ногами». Большие фермеры могут себе позволить приобрести готовые станции по выработке биогаза, собранные на производстве. Стоимость данного оборудования очень большая. Однако и отдача от его эксплуатации отвечает выполненным вложениям. Менее мощные установки, работающие по аналогичному принципу, можно собрать самостоятельно из экономичных материалов и деталей.

Биогаз относят к чистым в экологическом плане видам топлива. По собственным свойствам биогах в большинстве случаев сходится с сетевым газом, добываемым в масштабах промышленности. Представить технологию получения биогаза можно так:

в специализированной емкости, называемой биореактором, происходит процесс переработки биомассы с участием анаэробных бактерий в условиях безвоздушного брожения на протяжении какого-то периода, продолжительность которого зависит от объема загруженного сырья;

Чтобы производство биогаза наладить дома в непрерывном режиме, нужно обладать или иметь доступ к сельскохозяйственным и животноводческим фирмам. Выгодно с точки зрения экономии заниматься получением биогаза исключительно в случае, если есть источник бесплатной поставки навоза и других отходов органики животноводства.

Установки для изготовления биогаза отличаются по типу загрузки сырья, сбору полученного газа, расположению реактора относительно поверхности земли, материала изготовления. Бетон, кирпич и сталь являются самыми приемлимыми строительными материалами биореакторов.

По типу загрузки отличают биоустановки, в которые загружается заданная часть сырья и проходит цикл переработки, а потом полностью выгружается. Выработка газа в таких установках нестабильна, зато в них можно загружать различные варианты сырья. В основном они имеют вертикальное размещение и занимают ограниченность места.

В систему второго типа каждый день подгружается часть отходов органики и выгружается равная ей по объему часть готовых ферментированных удобрений. В реакторе всегда остается рабочая смесь. Установка говоря иначе непрерывной загрузки стабильно формирует больше биогаза и пользуется огромной популярностью у фермеров. По большей части эти реакторы размещены в горизонтальном положении и комфортны если есть наличие свободного пространства на участке.

баллонные системы состоят из резинового или пластикового термоустойчивого баллона, в котором объединены реактор и газгольдер. Плюсы данного вида реакторов – конструкционная простота, загрузки и выгрузки сырья, простота очистки и транспортировки, небольшая стоимость. К недостаткам как правило относят маленький срок службы, 2-5 лет, вероятность повреждения в результате воздействий извне. К баллонным реакторам относятся и установки канального типа, которые повсеместно применяются в Европе для переработки жидких отходов и канализационных вод. Такой резиновый верх продуктивен при высокой температуре воздуха и отсутствии риска повреждений баллона. У конструкции с фиксированным куполом абсолютно закрытый реактор и компенсирующая емкость для выгрузки шлама. Газ собирается в куполе, при загрузке следующий порции сырья переработанная масса выталкивается в компенсационную емкость.
Биосистемы с плавающим куполом состоят из монолитного биореактора, размещенного под землёй и подвижного газгольдера, который плавает в специализированном водяном кармане или прямо в сырье и подымается под воздействием газового давления. Преимуществом плавающего купола считается простоту использования и возможность определения газового давления по высоте поднятия купола. Это прекрасное решение для крупной фермы.
Во время выбора подземного или размещения установки над поверхностью, необходимо брать во внимание уклон рельефа, что делает легче загрузку и выгрузку сырья, усиленную тепловую изоляцию подземных конструкций, она защитит биомассу от суточных температурных колебаний и выполняет процесс брожения более стабильным.

для поддержки стабильного газового давления, у фермера обязан быть доступ к отходам животноводческого производства в необходимом количестве и на большой срок. В случае больших цен на электрическую энергию и сетевой газ или отсутствие возможности газификации, применение установки становится не только рентабельным, но и нужным;
для маленьких ферм увеличить результативность можно путем монтажа нескольких маленьких реакторов и загружать сырье в различные временные промежутки. Это даст возможность избежать перебоев с газом в случае дефицита начального сырья.

Очень недорогой способ – выкладка емкости из камня или кирпича, блоков бетона. Для крепости стены усиляют и покрывают снаружи и внутри многослойным гидроизоляционным и газонепроницаемым покрытием. Штукатурка должна содержать присадки, обеспечивающие заданные свойства. Самая лучшая форма, которая даст возможность выдерживать все нагрузки давления – округлая или цилиндрическая.

В основании этой емкости предполагают наличие отверстия, через какое будет удаляться отработанное сырье. Данное отверстие должно плотно закрываться, ведь система прекрасно не прекращает работу лишь в герметичных условиях.

Размер бетонного резервуара устанавливается из количества отходов органики, появляющихся ежесуточно в приватном подворье или фермерском хозяйстве. Полная работа биореактора возможно в случае его наполнения на две трети от имеющегося объема.

Определим объем реактора для маленького приватного хозяйства: если в наличии есть 5 коров, 10 свиней и 40 кур, то за день их деятельности образуется помета 5 х 55 кг + 10 х 4,5 кг + 40 х 0,17 кг = 275 кг + 45 кг + 6,8 кг = 326,8 кг. Чтобы довести куриный помет до нужной влаги 85% нужно долить 5 литров воды. Вся масса = 331,8 кг. Для переработки за 20 дней нужно: 331,8 кг х 20 = 6636 кг — около 7 кубов исключительно под субстрат. Это две трети необходимого объема. Дабы получить результат, необходимо 7х1,5= 10,5 куб. Полученная величина и есть нужный объём биореактора.

Не забывайте, что добыть немалое количество биогаза в небольших емкостях не выйдет. Выход зависит от массы перерабатываемых в реакторе отходов органики. Так, дабы получить 100 метров кубических биогаза, нужно переработать тонну отходов органики.

Идеальное размещение подбирают вдалеке от помещений для жилья, мест расположения зверей. Склад хранения сырья может быть недалеко. Нужно учитывать уровень вод которые находятся в грунте и удобство загрузки и выгрузки биомасс. Лучше всего место для подвоза сырья.

Конструкционная надежность и долговечность работы реактора зависит от подготовки дна и стенок ямы для емкости. Укрепление стен и их герметизацию делают при помощи пластика, бетона, применяют полимерные кольца. Важно и подробное утепление. В качестве недорогого теплоизолятора применяют солому, глину, сухой навоз и шлак, подручные материалы.

Для экономии бюджета приемлемо установить обычную и надёжную конструкцию без наворотов, а потом, во время эксплуатации и при появлении материальных возможностей, прибавлять добавочные детали для подогрева, автоматизации, управления.

Вырыть котлован, на днище насыпать выравнивающий песочный слой, провести весь котлован Поливинилхлоридной пленкой, потом насыпать утеплительный слой керамзита, соломы, поровнять в горизонт. Установить трубы для загрузки и выгрузки субстрата. Трубный диаметр для сырья обязан иметь диаметр не меньше 300 мм, по другому они забьются.
Выложить кирпичную емкость или установить готовую. Теплоизолировать стенки по бокам реактора, обмазав глиной и соломой несколькими слоями или использовав современные теплоизоляторы, к примеру, вспененного пластика, вспененный искусственный латекс.
Покрыть слой находящийся с внешней стороны загруженного биосырья специализированной пленкой для создания маленького лишнего давления и сосредоточения биогаза под куполом. Установить купол, который обязан быть непроницаемым и газоотводящую трубу сверху, фильтры для очищения герметичный люк, водяной замок. Газ скапливается и хранится в специализированных мешках-газгольдерах.

Для производительной работы биореактора нужна его загрузка сырьем на 2/3 объема, которая нужна для работы бактерий температура, благодаря этому бункер для подачи биомассы следует расположить с солнечной стороны, чтобы он прогревался.
Загрузку нового и вывод отработанного органического субстрата легче и дешевле проводить по принципу перелива, т.е. подъем уровня органики в середине реактора при вводе новой порции выведет через трубу выгрузки субстрат в объеме, равном объему вводимого материала.

Получаемый в процессе брожения органики газ отводят через специализированное отверстие, предусмотренное в конструкции части сверху крышки, которой плотно закрывают резервуар. Чтобы убрать вероятность смешивания биогаза с воздухом, нужно обеспечить его отвод через сифон (водяной замок).

Контролировать давление смеси газа в середине биореактора можно при помощи крышки, которая обязана при избытке газа приподниматься, другими словами играть роль спускового клапана. В качестве противовеса можно применять привычную гирю. Если давление в норме, то выработанный газ будет поступать по отводящей трубе в газгольдер, по пути подвергаясь очистке в водной массе.

Есть мезофильные, термофильные и психрофильные бактерии. Полная ферментация органики с участием термофильных бактерий случится за 12 дней. Мезофильные бактерии работают очень медленно, они переработают сырье за 20 дней.

Биомассу в реакторе необходимо размешивать как минимум 2 раза в день, иначе на поверхности образуется корка, мешающая свободному выходу биогаза. Когда на улице холодно реактор следует нагревать, поддерживая приятную температуру для самой большой выработки продукта.

Если же газовое давление превысит норму или будет травить при нарушении герметичности, появляется риск взрыва, благодаря этому рекомендуется установить термопреобразователи и давления в реакторе. Вдыхание биогаза также страшно для человеческого здоровья.

Сделать быстрее процесс брожения биомассы можно при помощи ее подогрева. В основном, на юге такой проблемы не появляется. Температуры окружающего воздуха хватает для естественной активации процессов брожения. В регионах с жёсткими условиями климата в зимнее время без подогрева вообще не представляется возможной работа установки по изготовлению биогаза. Ведь процесс брожения запускается при температуре, превышающей отметку в 38 градусов по шкале Цельсия.

Бактерии, которые влияют на производство метана, будут в спящем состоянии в самом сырье. Их активность увеличивается при определенном температурном уровне. Обеспечить обычное течение процесса даст возможность установка автоматической системы подогрева. Автоматика включит оборудование для обогрева при поступлении в биореактор следующий холодной партии, а потом выключит, когда биологическая масса прогреется до заданного уровня температуры.

Важно отметить, что активизировать производство биогаза дома можно при помощи смешивания биомассы в реакторе. Для этого делают устройство, конструктивно аналогичное на бытовой миксер. Привести устройство в движение может вал, который выводят через отверстие, размещенное в крышке или стенках резервуара.

Чтобы выстроить и использовать биореактор, а еще задействовать получившийся газ, необходимо еще на стадии проектирования обеспокоиться получением требующихся разрешений. Согласование необходимо пройти с газовой службой, пожарниками и Ростехнадзором. В общем правила установки и эксплуатации сходственны правилам пользования традиционным газовым оборудованием. Строительство должно выполняться строго по СНИПам, все магистрали из труб обязаны быть жёлтого цвета и иметь необходимую маркировку. Готовые системы, сделанные на заводе, стоят в несколько раз дороже, но имеют все сопроводительные документы, подходят всем тех. требованиям. Изготовители дают на оборудование гарантию и делают обслуживание и ремонт собственной продукции.

Рукодельная установка для получения биогаза как правило позволяет экономить на оплате источников энергии, занимающих приличную долю в определении себестоимости продукции сельского хозяйства. Снижение затрат на выпуск продукции отобразится на увеличении доходности сельского хозяйства или приватного подворья. Сейчас, когда вы знаете, как получить из имеющихся отходов биогаз, остается только осуществить идею В практических условиях. Многие фермеры уже давно научились из навоза зарабатывать.

Не для всех жителей Украины проблема газоснабжения является такой важной. Например, братья Петр и Анатолий Родионовы, живущие в поселке Прилиманское, который расположен неподалеку от знаменитого одесского рынка «7-й километр», ценами на голубое топливо не интересуются. Биогаз они получают сами, используя для этого в качестве сырья… обыкновенный навоз.

Заходя во двор дома братьев, я ожидал почувствовать запах исходного сырья. Однако нет. Двор как двор. Правда, в одном из углов обращает на себя внимание большой стеллаж, на полках которого лежат штук двадцать газовых баллонов. Ничего, похожего на чудо-установку, способную решить энергетические проблемы Украины, не наблюдается. Лишь какие-то ржавые железные бочки.

Оказывается, бесформенный предмет, напоминающий то ли верстак, то ли мусорный бак, и есть изобретение прилиманских Кулибиных. Создана эта установка для получения биогаза своими руками из самых что ни на есть бросовых материалов. Сходство с мусорным баком оказалось не случайным – корпус действительно сварен из двух таких емкостей. По бокам к нему примотаны куски пенопласта, видимо, для теплоизоляции. Сверху – пара люков. От одного из них поднимаются прозрачные пластиковые трубки. Они ветвятся, перевешиваются через натянутые над установкой бечевки, переплетаются, свисают на забор. Из боковой стенки торчит ручка, придающая сооружению сходство с шарманкой. Рядом на земле неровными стопками свалено около десятка автомобильных камер. Груда ржавого железа чуть поодаль оказывается компрессором ручной работы. Общее впечатление такое: ничего «более самодельного» себе и представить невозможно.

– Принцип довольно прост: через люк на одном конце бака загружается навоз. Кроме него туда можно добавлять любой органический мусор: ботву, пищевые отходы, опавшие листья. Внутри происходит разложение этой биомассы специальными метановыми бактериями. Чтобы процесс проходил интенсивнее, содержимое бака нужно перемешивать (Петр Родионов покрутил ручку сбоку) и подогревать. Внутри есть трубы, по которым должна идти горячая вода.

Результатом жизнедеятельности бактерий является метан, который по трубкам попадает в автомобильные камеры. (Из метана – его еще называют болотным или рудничным газом – на 90-98 процентов состоит природный газ, которым мы пользуемся в быту) Там газ накапливается, а когда его набирается достаточное количество, мы при помощи компрессора сжимаем и загоняем топливо в баллоны. В 50-литровый вмещается около кубометра газа.

– Температура низкая. А мы специально установку не подогреваем. Проводим эксперимент с низкотемпературными бактериями. Ведь большинство существующих агрегатов работает при температуре около 50 градусов, а наша установка, как видите, способна давать газ почти при нуле, хоть и в небольших количествах. Чтобы полностью остановить процесс, массу внутри придется заморозить. А весной она оттает и снова будет давать газ.
«В бытовых отходах, скапливающихся на свалках, много моющих веществ, поэтому такой мусор дает метан только через несколько лет»

– Они присутствуют в кишечнике коров, а значит, и в навозе. Но дело в том, что в обычных атмосферных условиях метановые бактерии не работают. Их жизнедеятельность угнетает кислород. Именно поэтому нельзя добывать газ просто из навозной ямы, а нужно создавать установки, подобные этой, чтобы бактерии не контактировали с воздухом. Таких бактерий тысячи видов. И очень важно подобрать правильные – те, которые наиболее эффективно справляются со своей задачей.

– «Грязной» органикой называют сырье, в котором присутствуют вещества, угнетающие бактерии: антибиотики, мыло, другие моющие средства. В такой органике бактерии размножаются хуже, следовательно, газ из нее добыть труднее.

«Грязным» может быть и навоз. Например, если корове кололи антибиотики, в него попадает значительная часть лекарства. Если же речь идет о бытовых отходах, огромное количество которых скапливается на свалках, то там всегда много моющих веществ. Поэтому такой мусор дает метан через несколько лет, поскольку сначала должны разрушиться все вещества, уничтожающие бактерии. И только тогда наступает время массового размножения бактерий.

– Первые публикации по биогазу попали ко мне в руки еще лет 20 назад. Сведения там были отрывочные, однако сама идея меня заинтересовала. Тем более тогда я держал корову, и сырья было вдоволь. Однако эксперименты не дали результата, и об идее как-то забылось. Вернулись мы с братом к ней в 2000 году. Уже тогда поняли, что газ недолго будет оставаться дешевым, и решили все-таки добиться результата. Снова обратились к литературе. Оказалось, что существующие установки очень сложны по конструкции. Во многих публикациях даже писали, мол, частным лицам не рекомендуется собирать такие устройства дома. Естественно, возникло желание доказать обратное.

Пришлось все создавать с нуля. Конечно, сразу ничего не получилось. Первый раз мы взяли для эксперимента обычный 40-литровый бачок из-под краски. Наполнили его навозом и стали ждать газа. Но его не было. Вроде все делали так, как положено. Написано: греть и перемешивать. Ну, мы каждый день бачок этот на плите подогревали да по двору катали, чтоб содержимое перемешивалось. В общем, мороки было много, а на выходе получали только углекислый газ.

После этого начали создавать установки: одну, вторую, пятую, десятую… В общем, штук пятнадцать их наделали различных типов. Много работали над конструкцией. Наша цель была – создать установку непрерывного действия, чтобы иметь возможность постоянно добавлять сырье и извлекать отходы.

– Если все-таки внедрить ваш способ в промышленных масштабах, то, надо полагать, установка, сырье и обслуживание будут стоить денег. Вы пробовали прикинуть, во что обойдется полученный газ? Может, он окажется дороже импортного.

– По нашим подсчетам, себестоимость газа – около 20 копеек за кубометр. Приблизительно такие же данные содержатся в специальной литературе. Поэтому внедрение этой технологии очень выгодно. Затраты на строительство промышленной установки окупятся за полтора, максимум за два года.

– Да ведь это же ценнейшее органическое удобрение – биогумус. В нем нет патогенной флоры и семян сорняков, которые присутствуют в навозе. В нашей установке все перегнивает. Зато полностью сохраняются азот, фосфор и все микроэлементы, необходимые растениям. Происходит это в течение месяца. А для того, чтобы хорошо перегнил компост, нужно три-пять лет.

– Постоянно кто-то приезжает консультироваться. За шесть лет было больше полутора тысяч человек. Думают, «переснимем» глазом и себе такое же сделаем. Однако тут не все так просто, как кажется на первый взгляд. По моей информации, только два человека смогли сделать подобные установки. Особенно много интересующихся появилось в этом году. А уж после Нового года, когда газ снова подорожает, думаю, в очередь выстроятся.

– Пока нет. У нас одни расходы. Мы занимаемся патентованием технологии, а это стоит немалых денег. Оформление украинского патента обошлось нам со всеми «накрутками» и посредниками в 6,5 тысячи долларов. Теперь делаем международный документ. Это будет стоить до 40 тысяч долларов.

– На одну страну подать заявку стоит 200 долларов. Только в Европе около 40 стран. Получается, что Европа обойдется в 8 тысяч. А если подавать заявки по всему миру, то выйдет около 40 тысяч. Плюс еще расходы на посредников, переводчиков, консультантов. На днях ходили к одному профессору на консультацию – 200 долларов. Мы тоже теперь стали советы давать за деньги.

– Огромные. Ведь в газ можно перерабатывать не только навоз, но и любые органические отходы. По статистике, в тонне бытового мусора, который вывозится на свалки, 50 процентов составляет органика, которая может гнить и давать биогаз. Обычно такие отходы гниют около 30 лет. По нашей технологии их можно переработать за пять лет. При этом объем свалки уменьшится вдвое. Грубо говоря, от горы мусора высотой 20 метров через пять лет останется только 10 метров.

– В принципе, да. И эта технология уже дает практические результаты за границей. Треть Лондона отапливается биогазом. В Германии электростанции работают на таком топливе. Причем государство закупает у них электроэнергию по более высоким тарифам, чем на обычных станциях. Ведь они выполняют сразу две полезные функции: дают энергию и решают экологические проблемы.

А чем мы хуже? Вот недавно по телевизору говорили, что в Киеве большая проблема со свалками. Каждый день город дает три тысячи тонн отходов. Продукты гниения отравляют реки, грунтовые воды. Мы могли бы весь этот мусор перерабатывать, да еще и давать стране газ и биогумус. Со столичных свалок можно получать от 6 до 18 миллионов кубометров газа в месяц.

P.S. Вот так. Говорят, даже у самой темной тучи – светлая изнанка. Главное – посмотреть на нее с правильной стороны. Бытует мнение, что Украина уже по уши в дерьме. А может, это не прискорбный диагноз нашей экономике, а указание на большие перспективы развития и грядущую энергетическую независимость?

С необходимостью решать вопросы по утилизации продуктов жизнедеятельности животных приходится сталкиваться каждому фермеру, независимо от его статуса. Чтобы погрузить, вывезти и захоронить отходы требуются немалые вложения. Существует эффективное и относительное решение, позволяющее превратить экскременты в деньги. Переработка навоза в биогаз — это технология, которой уже давно пользуются в развитых странах.

Из навоза можно получать газ, так как на 70% летучие выделения состоят из метана
Навоз содержит в себе множество питательных веществ и минералов. В малом количестве его можно реализовать в небольшом хозяйстве, где есть грядки и огороды. Для средних и крупных фермеров утилизация отходов является настоящей головной болью. Скапливающиеся кучи издают нестерпимый запах, являются источниками инфекции, их содержимое постепенно теряет свои полезные свойства.
Биогаз из навоза имеет практически одинаковый состав с природным газом, который используется в коммунальных системах. Образование горючих летучих соединений происходит благодаря деятельности анаэробных бактерий, для которых органическое сырье является источником пищи. Выделяемое ими вещество на 70% состоит из метана и на 30% из углекислого газа. Первый компонент легче воздуха, второй тяжелее, что способствует их естественному разделению без использования механики и электроники. Остается собрать газ из навоза и направить его к потребителям.
На этом преимущества добычи биотоплива в домашних условиях не заканчиваются. В бункере остается высококачественное удобрение, насыщенное фосфором и азотом, утратившее большую часть патогенных микроорганизмов, погибших в условиях отсутствия кислорода. Полученный газ по своим свойствам практически не уступает природным аналогам. По степени теплоотдачи 1 м³ сопоставим с 1,5 кг каменного угля.
Условия для образования газа из навоза
В реакторе нужно поддерживать температуру от 30 до 50 градусов для жизнедеятельности бактерий
Горючее вещество является продуктом жизнедеятельности миллиардов бактерий перерабатывающих органические остатки, которые производят домашние животные и птицы. Чтобы этот процесс происходил интенсивно и непрерывно, должны быть созданы соответствующие условия. Метан природного происхождения образовался в недрах земли, на территории с теплым климатом.
Чтобы получить газ из навоза необходимо следующее:
Герметичный резервуар. Находящийся в воздухе кислород угнетающе действует на анаэробных бактерий. От этого их активность снижается, выработка горючих соединений уменьшается до минимума. Кроме этого, наличие кислорода способствует развитию болезнетворных организмов, вредных и опасных для здоровья человека. Не следует забывать и о специфических ароматах, которые издают фекалии.
Температурный режим. Участвующие в процессе разложения навоза бактерии активизируются и отлично себя чувствуют при температуре + 30-50 ºС. Чтобы этого достичь, потребуется создать надежную и эффективную теплоизоляцию для емкости с навозом.
Оборудование для сбора, хранения и транспортировки добытого сырья в дом. Установку нужного типа можно купить или сделать ее самостоятельно из подручных материалов. Второй способ дешевле, но требует больше времени и сил.
При правильном подходе к делу несложно получать до 4 л биотоплива на 1 л полезного объема емкости.
Технология получения биогаза из навоза
Полученный газ необходимо осушить, чтобы он мог гореть
Добыча газа из отходов и последующее его использование в качестве топлива позволяет сэкономить на коммунальных услугах и снизить нагрузку на окружающую среду. При большом объеме получаемого сырья его можно использовать для нагрева воды и выработки электроэнергии.
В качестве сырья для производства метана в домашних условиях применяются экскременты птиц, пушных животных, мелкого, среднего и крупного домашнего скота. Допускается включать в смесь ботву, опилки, траву, листву, животные жиры и субпродукты, оставшиеся после забоя.
Получение топлива происходит следующим образом:
Создание конструкции, которая по своему устройству напоминают место, где обитают анаэробные бактерии — желудок. Там тепло, темно и нет кислорода.
Приготовление смеси для брожения. Она на 90% должна состоять из воды без хлора. Раствор заливается и практически сразу начинается процесс брожения. При грамотно созданных условиях он длится около 12 дней.
Отработанный материал откачивается, вместо него заливается новый. Подсаживать свежих бактерий не нужно, так как они уже есть в помете.
Осушение биогаза. В нем содержится большое количество влаги, если продукт не переработать, гореть он не будет.
Сбор полученного топлива. Для этого используются цистерны, бочки, пластиковые резервуары или полимерные мешки.
Газодобывающие установки могут быть индивидуальными, для одного дома, или общими, снабжающими топливом несколько фермерских хозяйств, специализирующихся на животноводстве.
Схема базовой установки
Летом установка не требует затрат. Зимой необходим подогрев навозной жижи
Чтобы добыть биометан из навоза, нужно создать эффективную установку, в которой будет интенсивно и непрерывно происходить процесс брожения, вызванный деятельностью анаэробных бактерий. Чтобы перерабатывать сырье на протяжении года, вне зависимости от температуры воздуха, следует продумать систему подогрева.
Стандартная базовая установка состоит из таких частей:
Биореактор. Представляет собой цистерну, емкостью 5-50 м³. Изделие имеет ревизионный люк, отверстия для подачи сырья, вывода удобрений и оттока продуктов брожения. Также в танке устанавливается устройство для перемешивания биомассы принудительного или естественного действия. Бак отделывается теплоизоляционным материалом для защиты от холода.
Загрузочный контейнер. В него сваливается навоз и прочее сырье. После смешивания с водой субстанция насосом закачивается в реактор.
Емкость для сбора удобрений. В него поступает отработанный материал, богатый минералами и питательными веществами.
Система обогрева. Для поддержания нужной температуры под баком устанавливается отдельный обогреватель или по его периметру пускаются трубы от котла, работающего на биогазе.
Трубопровод. В нем ставится фильтр, клапан, осушитель и компрессор. Эти конструкции забирают часть выделяемых из навоза веществ, но качество газа значительно повышается.
Газгольдер. Находится на самой высокой точке конструкции. Предназначен для сбора и хранения готового продукта. Емкость хранилища соответствует расчетному объему производимого газа. Если бак металлический, газ содержится в нем под давлением до 12 атмосфер.
Некоторые модели установок оснащаются щитом управления. Это несколько увеличивает стоимость изделия, но полностью автоматизирует процесс получения биогаза. Контроллер поддерживает нужную температуру, производит перемешивание сырья, отводит газ, загружает навоз и откачивает отработанный материал.
Получение газа из навоза в домашних условиях
Кроме газа из биореактора получают качественное органическое удобрение
Для строительства установки для получения газа из навоза нет необходимости согласовывать свои планы с какими-либо инстанциями. Это сооружение замкнутого типа и не создает угрозы загрязнения почвы, атмосферы и грунтовых вод.
Возведение биореактора проводится в такой последовательности:
Определение места расположения и размера установки. Составление схемы.
Изготовление или покупка готового бака. Как вариант для маленького участка — строительство подземного резервуара из армированного бетона.
Сверление отверстий для труб, установка уплотнителей.
Установка бака для навоза и приема удобрения.
Прокладка коммуникаций (подающая и выводная труба, отопительный контур).
Монтаж баллона для сбора биогаза. Обустройство соединительного канала компрессором, фильтром и гидрозатвором.
Подвод воды и электричества.
Утепление и отделка сооружения, уборка территории.
Массу нужно постоянно перемешивать, чтобы она была однородной. Делать это можно вручную или с помощью электродвигателя. Используется миксер, закрепленный на верхней стенке реактора.
Добыча и использование биогаза дает фермерам множество преимуществ. Технология позволяет получать большой объем бесплатного топлива для отопления всех строений и высококачественные органические удобрения. При правильной организации процесс получения газа из помета можно вывести в отдельное прибыльное производство. Не стоит забывать и об экологии. Сжигание газа гораздо безопаснее, чем угля, мазута и дров.
Биогазовая установка своими руками: интернет-мифы и сельская
Экология потребления.Усадьба: Выгодно ли производить биотопливо в домашних условиях в малых количествах в личном подсобном хозяйстве? Если у вас есть несколько металлических бочек и прочего железного хлама, а также бездна свободного времени и вы не знаете, как им распорядиться — да.
Предположим, природного газа в вашей деревне не было и не будет. А даже если есть, он денег стоит. Хотя и на порядок дешевле, чем разорительное отопление электричеством и жидким топливом. Ближайший цех по производству пеллет находится в паре сотен километров, везти накладно. Дрова купить с каждым годом всё сложнее, да и топить ими хлопотно. На этом фоне весьма заманчиво выглядит идея получать дармовой биогаз на собственном подворье из сорняков, куриного помёта, навоза от любимой свинки или содержимого хозяйского нужника. Достаточно лишь смастерить биореактор! По телевизору рассказывают, как экономные немецкие фермеры согревают себя «навозными» ресурсами и никакой «Газпром» им теперь не нужен. Вот уж где справедлива поговорка «с фекалий плёнку снимет». Интернет пестрит статьями и роликами на тему «биогаз из биомасс» и «биогазовая установка своими руками». Но о практическом применении технологии у нас мало что известно: про производство биогаза в домашних условиях говорят все, кому не лень, но конкретные примеры в деревне, так же, как и легендарный Ё-Мобиль на дороге, мало кто видел живьём.
Попробуем разобраться, почему это так и каковы перспективы прогрессивных биоэнергетических технологий на селе.
Что такое биогаз + немного истории
Биогаз образуется в результате последовательного трёхступенчатого разложения (гидролиз, кислото- и метанообразование) биомассы различными видами бактерий. Полезная горючая составляющая — метан, может присутствовать также водород.
Процесс бактериального разложения, в результате которого образуется горючий метан
В большей или меньшей степени горючие газы образуются в процессе разложения любых остатков животного и растительного происхождения.

Ориентировочный состав биогаза, конкретные пропорции составляющих зависят от применяемых сырья и технологии
Люди издавна пытаются использовать этот вид природного топлива, в средневековых хрониках содержатся упоминания о том, что жители низменных районов нынешней Германии ещё тысячелетие назад получали биогаз из гниющей растительности, погружая в болотную жижу кожаные мехи. В тёмные средние века и даже просвещённые столетия наиболее талантливые метеористы, благодаря специально подобранной диете умевшие пустить и вовремя поджечь обильный метановый flatus, вызывали неизменный восторг публики на весёлых ярмарочных представлениях. Промышленные биогазовые установки с переменным успехом начали строить с середины XIX века. В СССР в 80-е годы прошлого века была принята, но не реализована госпрограмма по развитию отрасли, хотя с десяток производств всё же запустили. За рубежом технология получения биогаза совершенствуется продвигается относительно активно, общее число работающих установок исчисляется десятками тысяч. В развитых странах (ЕЭС, США, Канада, Австралия) это высокоавтоматизированные крупные комплексы, в развивающихся (Китай, Индия) — полукустарные биогазовые установки для дома и небольшого крестьянского хозяйства.

Процентное соотношение числа биогазовых установок в странах Евросоюза. Отчётливо видно, что технология активно развивается только в Германии, причина — солидные государственные дотации и налоговые льготы
Какое применение находит биогаз
Понятно, что в качестве топлива, раз он горит. Отопление производственных и жилых зданий, генерация электроэнергии, приготовление пищи. Однако не всё так просто, как показывают в роликах, разбросанных по ютюбу. Биогаз должен стабильно гореть в теплогенерирующих установках. Для этого его параметры газовой среды необходимо привести к довольно жёстким стандартам. Содержание метана должно быть не ниже 65% (оптимум 90-95%), водород отсутствовать, водяные пары выведены, углекислый газ удалён, оставшиеся составляющие инертны к высоким температурам.

Использовать биогаз «навозно-животного» происхождения, не освобождённый от зловонных примесей, в жилых домах невозможно.
Нормируемое давление — 12,5 бар, при значении менее 8-10 бар автоматика в современных моделях отопительного оборудования и кухонного оборудования прекращает подачу газа. Очень важно, чтобы характеристики поступающего в теплогенератор газа были стабильными. В случае скачка давления за пределы нормы сработает клапан, включать обратно придётся вручную. Плохо, если используются устаревшие газовые приборы, не оснащённые системой газ-контроля. В лучшем случае может выйти из строя горелка отопительного котла. Худший вариант — газ потухнет, но его поступление не прекратится. А это уже чревато трагедией. Обобщим сказанное: характеристики биогаза необходимо привести к необходимым параметрам, а технику безопасности соблюдать неукоснительно. Упрощённая технологическая цепочка получения биогаза. Важный этап — сепарация и газоотделение

Какое сырьё используют для получения биогаза
Растительное и животное сырьё
Растительное сырьё отлично подходит для производства биогаза: из свежей травы можно получить максимальный выход топлива — до 250 м3 на тонну сырья, содержание метана до 70%. Несколько меньше, до 220 м3 можно получить из кукурузного силоса, до 180 м3 из свекольной ботвы. Пригодны любые зелёные растения, хороши водоросли, сено (100 м3 из тонны), но пускать ценные корма на топливо имеет смысл лишь при их явном избытке. Невелик выход метана из жома, образующегося при изготовлении соков, масел и биодизеля, но и материал дармовой. Недостаток растительного сырья — длительный производственный цикл, 1,5-2 месяца. Можно получать биогаз и из целлюлозы, других медленно разлагающихся растительных отходов, но эффективность крайне низкая, метана образуется мало, производственный цикл очень длительный. В заключение скажем, что растительное сырьё обязательно должно быть мелко измельчено.

Сырьё животного происхождения: традиционные рога и копыта, отходы молокозаводов, боен и перерабатывающих предприятий также пригодно и тоже в измельчённом виде. Самая богатая «руда» — животные жиры, выход высококачественного биогаза с концентрацией метана до 87% достигает 1500 м3 на тонну. Тем не менее, животное сырьё в дефиците и, как правило, ему находят иное применение.

Горючий газ из экскрементов
Навоз дёшев и во многих хозяйствах имеется в достатке, однако выход и качество биогаза значительно ниже, чем из других видов. Коровьи лепёшки и лошадиные яблочки можно использовать в чистом виде, ферментация начинается сразу, выход биогаза 60 м2 на тонну сырья с невысоким содержанием метана (до 60%). Производственный цикл короткий, 10-15 дней. Свиной навоз и куриный помёт токсичны — чтобы полезные бактерии могли развиваться, его смешивают с растительными отходами, силосом. Большую проблему представляют моющие составы, ПАВы, которые применяются при уборке животноводческих помещений. Вкупе с антибиотиками, которые в большом количестве попадают в навоз, они угнетают бактериальную среду и тормозят образование метана. Не применять дезинфицирующих средств вовсе невозможно и агропредприятия, вложившиеся в производство газа из навоза, вынуждены искать компромисс между гигиеной и контролем над заболеваемостью животных с одной стороны и поддержанием продуктивности биореакторов с другой.

Человеческие экскременты, совершенно бесплатные, тоже подходят. Но использовать обычные канализационные стоки нерентабельно, слишком мала концентрация фекалий и высока дезинфицирующих средств, ПАВ.
Технологи утверждают, что их можно было бы использовать лишь в случае, если в канализацию будут поступать «продукты» только из унитаза при условии, что смыв чаши осуществляется лишь одним литром воды (стандарт 4/8 л). И без моющих средств, естественно.

Дополнительные требования к сырью
Серьёзная проблема, с которой сталкиваются хозяйства, установившие у себя современное оборудование для получения биогаза — сырьё не должно содержать твёрдых включений, случайно попавший в массу камень, гайка, кусок проволоки или доска закупорит трубопровод, выведет из строя дорогостоящий фекальный насос или мешалку. Нужно сказать, что приведенные данные по максимальному выходу газа из сырья соответствуют идеальным лабораторным условиям. Чтобы приблизиться в реальном производстве к этим цифрам, необходимо соблюсти ряд условий: поддерживать необходимую температуру, периодически перемешивать мелко измельчённое сырье, вносить добавки, активизирующие ферментацию и т.
д. На кустарной установке, собранной по рекомендациям статей о «получении биогаза своими руками», едва лишь можно достичь 20% от максимального уровня, высокотехнологические установки позволяют добиваться значений в 60-95%.
Достаточно объективные данные по максимальному выходу биогаза для различных типов сырья
Устройство биогазовой установки
«Домашняя» биогазовая установка. Как минимум, необходимо иметь два герметичных сосуда, биореактор и накопитель, в который по трубочке отводится газ. Желательно иметь третий сосуд, куда биогаз будет закачиваться под давлением, тогда во втором частично осядет влага. Конструкция несильно отличается от самогонного аппарата. Сырьё хорошо бы постоянно помешивать, для этого нужна мешалка и электродвигатель или здоровый выносливый мужик. Рассчитывать на высокую производительность и хорошее качество биогаза особо не стоит.

Промышленная установка по производству биогаза. Не будем вдаваться в подробности, лучше приведём принципиальную схему:Оборудование включает в себя, как минимум, реактор и газгольдер, сепаратор, мешалки, насосы, компрессорную станцию, систему поддержания постоянной температуры, устройства безопасности, управление. Для интенсификации процессов применяют также кавитаторы, устройства для анализа среды и внесения активаторов, и т.д

Состав полученного биогаза необходимо нормализовать, после хранилища он поступает на разделительные и сорбционные колонки, далее в газгольдере доводится до необходимого давления и лишь только тогда поступает в магистраль, ведущую к теплогенераторам. Биоэнергетическое производство в составе современного животноводческого комплекса.Включение в его состав теплиц и цеха по производству удобрений повышает рентабельность.

Выгодно ли заниматься производством биогаза

Мы уже упоминали, что в развитых странах строят крупные промышленные установки, а в развивающихся главным образом мелкие, для небольшого хозяйства. Объясним, почему так:
Бедные страны. В кустарной установке при её чудовищной неэффективности всю работу можно производить вручную. Для стран, где крестьянам за тяжёлый труд платят сущие копейки, в этом есть выгода. Тем более, что в тёплых краях урожай можно собирать несколько раз в год и дешёвое растительное сырьё имеется в избытке. Вложения в простейшую систему относительно небольшие, с низким качеством биогаза люди готовы мириться. Хозяину дешевле приставить к допотопному котлу или плите «смотрящего», чем приобретать оборудование для нормализации биогаза. Китайские крестьяне заготавливают сырьё для производства биогаза

Богатые страны. В Германии, мировом лидере в области производства биогаза, почти половина птицефабрик и крупных животноводческих хозяйств вырабатывает собственный метан. Процессы максимально автоматизированы, качество биогаза высокое, производственные мощности большие. Отработанное сырьё проходит дополнительную обработку, минерализуется, в результате хозяйства получают обеззараженное неагрессивное комплексное удобрение. Несмотря на высокие показатели выхода метана из сырья, и немалые цены на энергоносители, специалисты утверждают, что для фермеров биогазовая энергетика оправдывает себя лишь потому, что государство дотирует 50% стоимости оборудования. Дополнительную выгоду можно получить, произведя из газа электроэнергию. Во-первых, правительство покупает её по завышенным ценам; во-вторых, таким образом можно минимизировать последствия неравномерного сезонного производства биогаза. За улучшение экологического состояния земель в результате применения не агрессивного навоза, а «мягкого» удобрения государство тоже доплачивает. Биогазовое производство в Германии: экологично, эстетично, возможно только благодаря финансовой помощи федерального правительства

Россия. Худо-бедно биогазовая энергетика развивается и у нас. Время от времени СМИ рапортуют о пуске очередного производства, в интервью радостный учёный, проектировщик или директор хозяйства сообщает, что срок окупаемости установки — один год. Но жизнь вносит свои коррективы. Со временем оказывается, что при составлении бизнес-плана не учли эксплуатационные расходы, на практике выход газа намного ниже, чем планировалось, а сроки ферментации намного выше. Те, кто поработал с полгодика, уже называют срок окупаемости инвестиций в 5 лет. А по истечении этого времени люди вообще стараются не давать интервью. К сожалению, биоэнергетикой у нас занимаются разрозненные коллективы и заслуживающих доверия данных по доходности в условиях России нет. В целом можно предположить, что, с учётом меньших, чем на Западе, цен на энергоносители и доступность местных видов топлива, производство биогаза в нашей стране находится на грани рентабельности, что не способствует её развитию без поддержки государства.

Имеет ли смысл производить биотопливо в домашних условиях
Выгодно ли производить биотопливо в домашних условиях в малых количествах в личном подсобном хозяйстве? Если у вас есть несколько металлических бочек и прочего железного хлама, а также бездна свободного времени и вы не знаете, как им распорядиться — да. Но экономия, увы, мизерная. А уж вкладывать деньги в высокотехнологичное оборудование при небольших объёмах поступления сырья и производства метана не имеет смысла ни при каком раскладе.
Очередной ролик отечественного Кулибина
ПОДПИСЫВАЙТЕСЬ на НАШ youtube канал Эконет.ру, что позволяет смотреть онлайн, скачать с ютуб бесплатно видео об оздоровлении, омоложении человека. Любовь к окружающим и к себе, как чувство высоких вибраций — важный фактор оздоровления — econet.ru.

Ставьте ЛАЙКИ, делитесь с ДРУЗЬЯМИ!
https://www.youtube.com/channel/UCXd71u0w04qcwk32c8kY2BA/videos
Без перемешивания сырья и активации процесса ферментации выход метана составит не более 20% от возможного. Значит, в лучшем случае с 100 кг (загрузка бункера) отборной травы можно получить 5 м3 газа без учёта сжатия. И будет хорошо, если содержание метана превысит 50% и не факт, что он будет гореть в теплогенераторе. По утверждению автора, сырьё загружается ежедневно, то есть производственный цикл у него — одни сутки. На самом деле необходимое время — 60 суток. Количества полученного изобретателем биогаза, содержащегося в 50-литровом баллоне, который он сумел заполнить, в морозную погоду для отопительного котла мощностью 15 кВт (жилой дом около 150 м2) хватит на 2 минуты.
Тем, кого возможность производства биогаза заинтересовала, рекомендуется внимательно изучить проблему, особенно с финансовой точки зрения, с техническими вопросами обратиться к специалистам, имеющим опыт подобных работ. Весьма ценной будет практическая информация, полученная в тех хозяйствах, где биоэнергетические технологии уже используются какое-то время. опубликовано econet.ru

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление — мы вместе изменяем мир! © econet
Создайте генератор биогаза для производства собственного природного газа – Новости Матери-Земли
Вы можете использовать многие бытовые органические «отходы» для производства собственного природного газа для приготовления пищи, освещения, обогрева помещений и воды. Этот газ, известный как «биогаз», также может заменить природный газ на основе ископаемого топлива в качестве топлива для двигателя или абсорбционной системы охлаждения, такой как газовый холодильник или чиллер. Некоторые бензиновые двигатели предназначены или могут быть модифицированы для работы на природном газе, пропане или биогазе. Дизельные двигатели могут потреблять до 80 процентов биогаза.
Биогаз представляет собой смесь в основном горючих газов — в основном метана — вместе с двуокисью углерода, которая образуется везде, где органические материалы разлагаются анаэробно (без кислорода), например, в воде, глубоко на свалке или в кишках животных, включая вас.
Я предпочитаю термин «генератор» для системы, потому что он передает намерение произвести что-то. Соорудив домашний биогазовый генератор, вы можете производить достаточно топлива, по крайней мере, для обеспечения энергии для приготовления пищи. Семье со скромными ежедневными потребностями в приготовлении пищи потребуется как минимум теплый, сытый генератор на 200 галлонов (27 кубических футов). Этого количества биогаза хватит примерно на один час ежедневного приготовления пищи на плите. Начните с малого, чтобы развить понимание биогаза, сделав небольшой генератор из одной 55-галлонной бочки.
Дом Много энергии из биогаза в домашних условиях вы можете произвести?
Хорошо управляемый метанварочный котел может производить приблизительно свой объем биогаза каждый день. Где-то от 10 до 60 процентов твердых веществ преобразуется в биогаз во время пищеварения, поэтому ожидайте от 3 до 18 кубических футов доступной энергии биогаза на каждый фунт сухого материала.
Точный состав биогаза зависит от того, что вы подаете в метантенк. Основным компонентом биогаза является метан. Метан (химически известный как Ch5) является основным компонентом обычного природного газа, обычно используемого для приготовления пищи и отопления, хотя биогаз не такой энергоемкий. Содержание метана в биогазе, вероятно, будет колебаться от 50 до 80 процентов по сравнению с примерно 70-9.0 процентов природного газа, поставляемого коммунальными службами. Природный газ содержит до 20 процентов других горючих газов, таких как пропан, бутан и этан, а биогаз не содержит. Основными негорючими компонентами биогаза являются двуокись углерода, некоторое количество водяного пара, азот и, возможно, следы сероводорода.
Хорошим материалом для производства биогаза с точки зрения производства и доступности является свежескошенная трава, из которой можно получить около 1-1/2 кубических футов биогаза на фунт. При такой скорости около 20 фунтов скошенной травы будут генерировать один час топлива для приготовления пищи (травяной силос еще лучше, поскольку для производства такого же количества биогаза требуется всего около 10 фунтов). Пищевые отходы могут давать немного большее количество биогаза на фунт, чем трава, но у большинства людей будет доступ к обрезкам травы в больших количествах. Если у вас есть корова, свежий навоз хорошо подходит для производства метана на ферме, несмотря на его относительно низкий выход на сухой фунт. Одна корова будет производить около 140 фунтов (18 галлонов) навоза каждый день, что в конечном итоге может произвести в среднем 85 кубических футов биогаза или около трех часов ежедневного топлива для приготовления пищи. (Имейте в виду, что навоз, произведенный в те часы, когда ваша корова находится на пастбище, будет трудно собрать.)
Производство биогаза в метановом реакторе
Если вы можете компостировать это, вы можете это переварить. Идеальные ингредиенты для биогаза — это те материалы, которые у вас есть в изобилии, удобные и стабильные поставки, поэтому вы можете производить стабильное и полезное количество биогаза. Почти любая комбинация овощей, пищевых отходов, скошенной травы, навоза животных, мяса, отходов бойни и жиров будет работать, если ваш рецепт содержит правильное соотношение углерода и азота. Избегайте использования слишком большого количества древесных продуктов, таких как древесная щепа и солома, которые содержат большое количество лигнина (часть клеточных стенок растений, устойчивую к микробному разрушению), которая имеет тенденцию блокировать процесс пищеварения.
Генератор метана обычно содержит подающую трубу для заполнения резервуара метантенка, выпускное отверстие для удаления сброженных твердых и жидких веществ (называемое «дигестатом»), выпускное отверстие для газа и сборный резервуар для хранения биогаза.
Для производства биогаза в домашних условиях сначала смешайте воду с органическим материалом или «сырьем». Диапазон общего содержания твердых веществ в смеси для оптимального производства биогаза составляет от 2 до 10 процентов, а это означает, что от 90 до 98 процентов материала внутри вашего генератора может составлять вода, включая воду, которая является частью исходного сырья. Измельчите твердый материал на кусочки размером 1 дюйм или меньше. Наличие большей площади поверхности, доступной для микробов, будет способствовать лучшему перевариванию органического материала. Волокнистый материал может усваиваться легче, если он выдерживается в течение нескольких дней (позволяя грибкам и бактериям начать разрушать волокно) перед попаданием в генератор.
После того, как вы добавили исходное сырье, добавьте достаточное количество воды, чтобы сделать суспензию, а затем добавьте стартовую культуру организмов, вырабатывающих метан. Эти микробы, известные как «метаногены», естественным образом присутствуют в навозе большинства животных, поэтому, если вы используете навоз, вам не нужно их добавлять. Но если вы хотите переваривать только пищевые отходы или траву, вам нужно будет инокулировать смесь, чтобы запустить биологические процессы (в идеале вам нужно будет сделать это только один раз).
Поддерживать температуру внутри контейнера, близкую к температуре тела, 9от 0 до 100 градусов по Фаренгейту, и вы должны производить биогаз примерно через неделю. Чтобы уменьшить количество необходимого внешнего тепла, поместите генератор на солнце или в теплицу. Для дополнительной изоляции оберните генератор тонкой гибкой изоляцией из пенопласта или даже пузырчатой пленкой, покрытой устойчивым к ультрафиолетовому излучению черным или прозрачным полиэтиленом толщиной 6 мил.
Когда вы производите биогаз, перекачивайте его в простой резервуар для хранения, например, в маленькую бочку, перевернутую в бочку большего размера, наполненную водой. Можно использовать любой контейнер для хранения, который является воздухонепроницаемым и расширяемым по мере поступления и выхода газа. Приложите внешний груз к контейнеру для хранения, чтобы достичь правильного давления, необходимого для вашего газового прибора.
Вы определите время удерживания — количество времени, которое требуется генератору для преобразования твердых веществ в биогаз — путем непосредственного наблюдения. После того, как ваш генератор загружен и работает, отслеживайте скорость производства газа, наблюдая за расширением газосборного ствола. Когда расширение замедляется, производительность падает, и пора подкармливать. Возможно, вам потребуется подкармливать каждый день или один раз в неделю, в зависимости от смеси материалов и условий внутри генератора. Лучше всего кормить по рецепту.
Сточные воды представляют собой смесь со слабым запахом компостируемых твердых частиц и богатой питательными веществами жидкости из вашего биогазового генератора. Вы можете применять сточные воды непосредственно в своем саду в качестве удобрения для почвы, но разумно сначала компостировать сточные воды, чтобы уничтожить любые патогены.
Температура генератора биогаза: самая важная деталь
В большинстве случаев материал, который вы поместите в хорошо обслуживаемый генератор метана, работающий в диапазоне температур от 70 до 105 градусов, будет довольно хорошо переварен примерно через месяц (вы будете постоянно добавлять сырье по мере переваривания материала). Условия, которые вы пытаетесь воспроизвести в генераторе, аналогичны условиям в кишечнике животного. Биологическая активность внутри генератора будет выделять некоторое количество тепла, но в зависимости от вашего климата вам может потребоваться дополнительная подача тепла.
Для производства газа зимой в холодном климате вам потребуется дополнительный источник тепла. Генератор большего размера может производить достаточно газа, чтобы часть его могла непрерывно нагревать воду, которая может циркулировать по закрытым трубопроводам, выступая в качестве теплообменника. Или вы можете обернуть бочку снаружи гибкой трубкой, покрытой изоляцией, и прокачать через нее горячую воду (узнайте, как построить солнечный коллектор). Другим вариантом является погружной электрический водонагреватель с термостатическим управлением, предназначенный для предотвращения замерзания поилок для скота.
Сопоставьте затраты на теплоснабжение с выгодами от добычи газа. Если вы живете в жарком климате, обеспечьте тень, чтобы температура внутри генератора не поднималась намного выше 105 градусов.
Вопросы безопасности
Никогда не производите биогаз в помещении или в закрытых помещениях. Метан — легковоспламеняющийся газ, который загорается при смешивании с воздухом и воздействии пламени. Генератор биогаза может взорваться, если давление упадет, а пламя вернется обратно по трубопроводу. Риски такие же, как и при обращении с обычным природным газом и его хранении.
Бесплатные планы
Вы можете найти планы по созданию генераторов объемом до 2640 галлонов в Интернете в The Complete Biogas Handbook. Иметь генератор биогаза — это как иметь еще один рот, который нужно кормить, но с правильной настройкой и стабильными поставками сырья вы будете производить природный газ без ископаемого топлива для различных энергетических потребностей на своей усадьбе.
Энергия биогаза из свалочного метана
Муниципальные свалки твердых отходов составляют третий по величине источник выбросов метана в США. Но вместо того, чтобы выбрасывать метан в атмосферу, где он усугубляет изменение климата, газ можно улавливать для производства электроэнергии. По данным Агентства по охране окружающей среды США, около 600 американских свалок улавливают метан для использования различными способами, включая сжигание в стеклодувных и гончарных печах, отопление теплиц и даже питание катка. Другие запланированные проекты будут преобразовывать свалочный газ в метанол для использования в качестве альтернативного топлива для транспортных средств. — Кейл Робертс
Пол Шекел (Paul Scheckel) — практичный поселенец, работающий в автономном режиме, а также консультант по эффективности для коммунальных служб, домовладельцев и предприятий.

Backyard Biogas 101: мы отвечаем на 9 важных вопросов
Биогазовые метантенки — простая форма технологии, которая превращает отходы в топливо — существуют уже много столетий. Но только недавно бесстрашные городские поселенцы начали добавлять это изящное оборудование вместе со своими курятниками, огородами и дождевыми бочками.
Один из способов обеспечить дом биогазом — это приобрести готовую к использованию систему. HomeBiogas предлагает модель для домашнего использования, которая продается по цене менее 1000 долларов. Израильская компания утверждает, что продала свои устройства, которые напоминают небольшую палатку и способны производить час топлива для приготовления пищи на литр пищевых отходов, примерно 1000 семьям в 76 странах.
Также можно построить биогазовый реактор своими руками, но имейте в виду, что это значительно сложнее, чем создание компостной кучи или установка дождевой бочки.
Даже если вы купите сборный комплект, успешное преобразование отходов в пригодное для использования топливо требует самоотверженности, а иногда и множества проб и ошибок. Вот почему мы создали этот небольшой учебник, чтобы познакомить вас с основами. Думайте об этом как о биогазе 101. Давайте начнем занятие:
В чем разница между биотопливом и биогазом?
Органические отходы, будь то навоз животных, отходы жизнедеятельности человека, скошенная трава или пищевые отходы, могут быть преобразованы в жидкое топливо (этанол) или газообразное топливо (метан). Первое, часто называемое биотопливом, производится в больших масштабах на Среднем Западе, смешивается с бензином на нефтяной основе и продается на заправочных колонках по всей стране. Последний продукт, часто называемый биогазом, иногда собирают на свалках, в очистных сооружениях и в отстойниках для навоза на промышленных фермах, которые обычно преобразуют топливо в электричество для обеспечения своей деятельности.
Как я могу использовать биогаз?
В домашних условиях биогаз обычно не преобразуется в электричество, а используется непосредственно в качестве топлива для приготовления пищи. Биогаз почти идентичен природному газу на основе ископаемого топлива и может использоваться в бытовых целях, таких как печи, водонагреватели, печи и печи. Однако для некоторых приборов могут потребоваться незначительные модификации (например, для преобразования стандартной плиты просто необходимо удалить редукционную форсунку внутри каждой горелки). Биогазовые установки также производят жидкие и твердые побочные продукты, которые можно использовать в качестве удобрения.
Как работает биогазовый реактор?
Большинство людей знакомы с аэробным разложением — это то, что происходит в любой успешной компостной куче. Анаэробное разложение, напротив, происходит в илистых почвах болот или в заболоченной компостной куче. Микробы, которые естественным образом размножаются в таких условиях, испускают ужасные газообразные запахи, выполняя свою работу. Эти газы являются горючими, если их улавливают в герметичном резервуаре или другом контейнере, а улавливая газ, вы также улавливаете запах.
Интернет переполнен моделями самодельных варочных котлов, но все они имеют несколько основных функций. Основным компонентом является герметичный резервуар, в котором происходит пищеварительный процесс (то есть разложение) и собирается газ. Это может быть 55-галлонная бочка, пластиковый резервуар для воды или резиновый «пузырь» (представьте себе гигантский пакет на молнии из толстой резины). Сырье (например, навоз, кухонные отходы и т. д.) подается через желоб на одной стороне резервуара; некоторые системы также включают измельчитель, который измельчает материал в однородный осадок, что повышает эффективность устройства.
На противоположной стороне резервуара перепускной клапан позволяет отводить сточные воды для орошения, а клапан наверху направляет метан в бытовую технику через обычную газовую трубу, которую можно найти на любом складе хозяйственных товаров. На газопроводе должен быть установлен фильтр специального типа для удаления сероводорода, естественного, но очень вонючего компонента биогаза.
Упрощенная иллюстрация работы биогазового реактора. Фото Павла С / Shutterstock.com
Можно ли использовать биогазовый реактор в любом климате?
Да, теоретически.
Биогазовые установки наиболее распространены в тропических странах, потому что микробам, которые творят чудеса, для размножения требуется теплая погода – для оптимальной работы днем и ночью необходимы температуры от 70 до 80 градусов. В более холодном климате их часто помещают в теплицу или под землю для изоляции. В противном случае необходимо обеспечить некоторую форму искусственного тепла, чтобы обеспечить надежный источник топлива в зимние месяцы, что, конечно, противоречит цели. Летняя эксплуатация всегда возможна.
Какое обслуживание требуется биогазовому реактору?
Ежедневная работа биогазового реактора заключается, прежде всего, в добавлении сырья и сборе богатой питательными веществами воды, вытекающей из резервуара (живая ткань – это прежде всего вода, которая высвобождается в процессе разложения). Густой ил, который скапливается на дне резервуара, необходимо время от времени удалять (это отличное удобрение).
Также важно регулярно контролировать уровень pH внутри аквариума. В зависимости от используемого сырья и других факторов окружающей среды навозная жижа внутри резервуара может легко наклониться к кислому концу шкалы pH, что приводит к гибели микробов и прекращению производства биогаза. Окисление легко устраняется добавлением щелочного вещества, такого как известь или пищевая сода.
Это безопасно?
Хотя биогаз, конечно же, легко воспламеняется, небольшие метантенки не создают давление в топливе до уровня, скажем, баллона с пропаном. Это сводит риск взрыва практически к нулю. Если газ выходит из баллона, он просто рассеивается в воздухе. При использовании метантенка внутри теплицы необходима вентиляция, так как вдыхание газа в закрытом помещении опасно для здоровья.
Законно ли это?
Американские строительные нормы, насколько нам известно, не касаются непосредственно домашних биогазовых установок. Большинство людей, использующих их, вряд ли будут запрашивать разрешение у местных властей, да и неясно, требуется ли от них это. По сути, биогазовые установки — это просто влажная закрытая компостная куча, и это, безусловно, законно. С другой стороны, их можно рассматривать как устройство для удержания легковоспламеняющихся газов, что касается строительных инспекторов. Действуйте на свой страх и риск.
Что лучше: сделай сам или набор?
Здесь компромисс между ценой и желанием возиться. Микробы, производящие биогаз, привередливы и могут не выполнять свою работу, если условия не совсем подходящие, поэтому вполне оправданно платить за продукт, усовершенствованный профессиональными дизайнерами, проработавшими все тонкости. С другой стороны, самодельный варочный котел можно построить всего за 50 долларов по частям.
Как узнать больше/пообщаться с другими?
На эту тему есть множество книг и множество веб-сайтов. Одним из лучших онлайн-ресурсов является руководство по биогазу, опубликованное Национальной информационной службой устойчивого сельского хозяйства. Онлайн-форум Permies включает в себя множество тем, связанных с биогазом, где энтузиасты обмениваются идеями и вдохновением.
Домашние биореакторы — превращение пищевых отходов в зеленую энергию
Для тех из нас, кто стремится стать самодостаточным, получение собственной энергии, вероятно, занимает первое место в вашем списке желаний. Наша эволюция проистекает из нашей способности разводить огонь и готовить, теперь мы можем снова вернуться к основам и самостоятельно создавать собственную энергию, используя пищевые отходы с помощью домашнего биореактора от homebiogas.
Что такое домашний биореактор?
Домашний биореактор — это автономная система, которая превращает ваши органические отходы (пищевые отходы) в газ для приготовления пищи для вашей кухни, а также для создания жидкого удобрения для вашего сада.
Устройство производит биогаз, бездымный газ с синим пламенем, аналогичный сжиженному нефтяному газу или природному газу, который содержит около 60% метана.
В дополнение к газу вы получите постоянный поток богатого удобрения, содержащего макро- и микроэлементы .
Изобретатели домашней биогазовой системы черпали вдохновение в небольших биореакторах, которые они видели во время путешествий по развивающимся странам, и поставили перед собой задачу усовершенствовать систему, сделав ее более эффективной и доступной для повседневного использования. Их система сейчас продается по всему миру, помогая тысячам людей перейти на экологичное приготовление пищи.
Подача пищевых отходов в домашний биореактор Homebiogas.
Вы хотите иметь прямое влияние на изменение климата? Сэр Дэвид Аттенборо сказал, что лучшее, что мы можем сделать, — это вернуть планете дикую природу. Поэтому мы запускаем программы лесовосстановления и восстановления дикой природы по всему миру, чтобы восстановить дикие экосистемы и улавливать углерод.
Принять участие
Как работает домашний биореактор?
Во-первых, вы скармливаете кухонные остатки в домашнюю биореакторную установку , после чего внутренние бактерии могут начать разлагать ваши отходы в ходе естественного процесса, называемого анаэробным пищеварением, который осуществляется без присутствия кислорода. Это, в свою очередь, высвобождает биогаз, который возвращается на кухню к кухонной плите и завершает цикл.
Пять простых шагов к отключению энергии от сети
Что нужно?
Чтобы произвести двухчасовое приготовление на одном сильном огне, вам потребуется ежедневно вводить 6 литров (1,5 галлона) органических отходов в домашний биореактор , хотя при необходимости устройство может удвоить это количество. Свежий/полусвежий навоз также подойдет, для того же времени приготовления требуется 20 литров (5 галлонов). Можно использовать множество пищевых отходов, включая фрукты и овощи, зерна, кожуру, растительное масло, дневник и мясо. Что касается навоза, допустимы коровы, лошади, свиньи, овцы и даже собаки.
Чтобы бактерии благополучно размножались на ваших пищевых остатках, вам нужен теплый климат со средней дневной/ночной температурой 20°C/68°F. Вам также понадобится подходящее место снаружи для вашего домашнего биореактора размером 2,10 м x 1,2 м и не дальше 20 метров от вашего дома.
Наконец, после того, как вы настроите его (специалист не нужен!), вам нужно будет активировать его, используя 100 литров навоза животных, и подождать 1-3 недели, пока выработается газ. Если вы не можете достать какой-либо навоз или не хотите, вы можете приобрести стартовый набор бактерий вместе со своим агрегатом.
Превратите органические пищевые отходы в ресурс с помощью домашнего биореактора
Преимущества домашнего биореактора
Если бы ваши пищевые отходы подвергались органическому разложению на свалке, метан, выделяющийся естественным путем, попадал бы в атмосферу в виде мощного парникового газа. В то время как в домашнем биореакторе Homebiogas метан улавливается и отправляется обратно на вашу кухню для использования, что позволяет сэкономить на использовании другого газа для приготовления пищи. Кроме того, биогаз сам по себе не загрязняет окружающую среду, поэтому вы фактически сократите выбросы! Эта переработка метана не только сократит выбросы углерода на 6 тонн в год, но и уменьшит вашу зависимость от существующих систем управления отходами, которые в значительной степени неэффективны. Вместо этого вы будете утилизировать свои собственные органические отходы на месте без беспорядка дома.
Есть опасения по поводу безопасности хранения этого газа на заднем дворе? Биогаз несжатый и менее опасен, чем LGP или баллоны с пропаном , которые хранятся под высоким давлением. Более того, он на 20% легче воздуха и сразу же рассеивается, если его выпустить.
Дополнительные преимущества дает биоудобрение в виде навозной жижи, содержащее азот, калий, кальций, магний и в небольших количествах фосфор, серу и железо (железо). Все это повысит потенциал ваших растений для роста и борьбы с болезнями . Его жидкая форма означает, что он легко усваивается и экономит время и труд, которые были бы потрачены на управление компостной кучей. Ознакомьтесь с нашим руководством по выращиванию овощей, чтобы узнать больше о подготовке и посадке собственного грядки.
Наконец, вам не придется беспокоиться о неприятном запахе, исходящем от устройства, так как все нежелательные запахи содержатся внутри.
В дополнение к газу вы получите стабильный поток богатых удобрений, которые увеличат потенциал роста ваших овощей.
Стоимость
Дигестор Homebiogas 2.0 можно заказать онлайн за 720 долларов США плюс доставка (кроме Израиля). За дополнительные 39 долларов вы можете купить годовой комплект фильтров (фильтр необходимо менять каждые 6 месяцев) и таблетки с пробиотиками, которые улучшают анаэробное пищеварение в более холодных условиях.
В целом автоклав Homebiogas получил высокую оценку за изобретательность и воздействие на окружающую среду , так что, если вы стремитесь отключиться от сети, почему бы не использовать пищевые отходы, чтобы разжечь огонь для следующего приема пищи в рамках самоподдерживающегося цикла. Благодаря этому больше не нужно собирать мусор в мусорное ведро и упаковывать в пакеты, вы действительно можете упаковать себе немного свободной энергии, которая в противном случае пошла бы впустую!
Если вы хотите прочитать еще немного и ознакомиться со следующей главой их истории коммерциализации Homebiogas, посетите их веб-сайт.
Чтобы узнать больше об экологичных улучшениях дома или даже о строительстве экодома с нуля, ознакомьтесь с нашими руководствами по теплоизоляции дома и строительству экодома.
Источники и дополнительная литература
«Как уменьшить количество пищевых отходов» — замшелая земля
«Домашнее компостирование» — замшелая земля
Производство биогаза — это просто — Научно-исследовательский институт пермакультуры
ДизайнЭнергетические системыОбщиеинструкцииЖивотноводствоСистемы утилизации отходов и переработка
Научно-исследовательский институт пермакультуры Следите за новостями в Твиттере Отправить письмо 6 июля 2016 г.
3 4 минуты чтения
Метан — это универсальный экологически чистый газ, который можно использовать для выполнения повседневных задач, таких как нагрев воды и приготовление пищи, с удивительной простотой.
К сожалению, его изготовление и использование в домашних условиях может показаться грязным, но ниже мы приводим простую инструкцию по изготовлению биогазового реактора своими руками.
У всех пастбищных животных есть бактерии, которые необходимы для создания метана в их кишках, причем коровы являются наиболее эффективными производителями газа. Для тех из вас, кто не может регулярно получать коровий навоз, есть другие варианты, так как конский или овечий навоз также может эффективно работать.
При этом навоз необходим для запуска процесса и поддержания этого конкретного метода производства метана. Однако использование только навоза — не самый эффективный метод непрерывного производства метана. Добавление измельченных растительных материалов, которые пасущиеся животные естественным образом превращают в метан, таких как трава, дает большой урожай. Листья и гниющие овощи также являются вариантами питания биогазового реактора и создания метана после того, как система будет установлена.
Еще одним преимуществом этого является то, что тщательное создание и управление биогазовым реактором позволяет использовать функции штабелирования. Как только биореактор построен для создания метана, оставшееся полужидкое вещество становится отличным удобрением.
Создание простого биореактора не должно быть дорогостоящим мероприятием.
Требуется всего несколько предметов, а принципы их создания просты.
При этом производимый газ не будет чистым метаном. Коровий навоз дает около 60% метана, а остальное — углекислый газ с примесью сероводорода. Есть способы его извлечения, но это гораздо более сложная конструкция, требующая очистки от биогаза. В качестве новичка лучше всего попробовать сделать биогазовый котел своими руками из следующих материалов.
● Две бочки – одна бочка должна быть немного меньше другой, чтобы меньшую можно было вставить в большую.
● Навоз, подходящий для создания необходимой культуры анаэробных бактерий.
● Входная труба и воронка для высыпания переработанных пищевых отходов.
● Выпускной патрубок для слива отходов для удобрений.
● 3 универсальных уплотнения.
● Клапан для контроля выхода газа.
● Трубка для соединения выпускного клапана с горелкой Газовая горелка
● Проволочная сетка и кабельные стяжки, чтобы сделать клетку для биореактора.
● Для холодного климата и зимы – черная аэрозольная краска (если бочки не черные) и/или алюминиевая лента или другие наружные изоляционные материалы.
Шаг 1
Убедитесь, что бочки установлены достаточно плотно, чтобы предотвратить попадание кислорода и утечку метана, но не слишком плотно, чтобы бочка меньшего размера не скользила. Меньший барабан все равно должен скользить вниз сам по себе из-за собственного веса, так что здесь есть давление меньшего барабана на создаваемый газ.
Шаг 2
В двух барабанах необходимо прорезать три отверстия. Входная труба твердого вещества и выпускной клапан газа должны быть врезаны в верхнюю часть меньшего барабана, в то время как выходная труба для остатков переваренной массы необходима в нижней части большего барабана, чтобы сливать излишки материала для удобрения. Вырежьте отверстия, соответствующие размеру трех отверстий, и вставьте унифицированные уплотнения соответствующего размера. Эти отверстия необходимо будет заклеить, чтобы газ не вытекал, а кислород не попадал внутрь и не разрушал процесс пищеварения.
Как правило, ваша входная труба будет намного больше, чем ваш выпускной клапан, так как пища, поступающая внутрь, будет занимать больший объем, а меньшее пространство для выпускной трубы увеличит давление, необходимое для эффективного использования биогаза. Убедитесь, что они надежно запечатаны, поместив барабан в воду. Если он просачивается сквозь барабан и попадает в него, значит, он плохо герметизирован и будет потеряно много газа. Наконец, входная труба должна иметь герметичное закрытие, чтобы ее нельзя было оставить открытой после добавления навоза или растительности.
Шаг 3
Создайте клетку для ваших барабанов, которая предотвратит выскакивание крышки. Проволочная сетка имеет форму, обеспечивающую достаточно места для подъема маленького барабана. Однако не сверлите отверстия в большом барабане, чтобы закрепить его. Это позволит проникнуть кислороду. Помните, клетка должна обеспечивать доступ к входным и выходным трубам.
Этап 4
Навоз необходимо развести водой в соотношении 1:1 и перемешать до консистенции, похожей на кашицу. Затем осторожно налейте его на дно большего барабана.
Шаг 5
Вставьте меньший барабан в больший и дайте бактериям некоторое время. Примерно через три недели или месяц добавление скошенной травы — хороший способ нарастить систему. Не добавляйте слишком много растительных продуктов с высоким содержанием сахара, таких как зерновые, фрукты и овощи. Сначала позвольте бактериям установить себя и правильный уровень pH с помощью растительного вещества, которое пасущиеся животные очень эффективно превращают в метан. Через некоторое время вместе со скошенной травой можно добавить любые оставшиеся овощи. Навоз необходим время от времени для поддержания количества бактерий.
Шаг 6
Поддерживайте температуру. Если вы живете в холодном климате, вам может потребоваться дополнительная изоляция вашей системы биогазового реактора. Температура, необходимая бактериям, колеблется от 32 до 37 градусов по Цельсию или от 90 до 99 градусов по Фаренгейту. Если она упадет ниже 15 градусов по Цельсию или 60 градусов по Фаренгейту, бактерии перестанут быть активными.
Вот несколько советов по обеспечению изоляции контейнера:
● Распылите краску для контейнера в черный цвет, чтобы он притягивал как можно больше солнечного тепла.
● Закопайте контейнер, чтобы земля изолировала тепло, выделяемое бактериями.
● Накройте контейнер алюминиевой лентой или другим доступным изоляционным материалом, подходящим для использования вне помещений.
Шаг 7
Подсоедините горелку к трубе, которую вы прикрепили к выпускному клапану, и пожинайте плоды добычи газа.
Вот серия отличных иллюстративных видеороликов, любезно предоставленных Томом Кендаллом, https://diyfoodandhealth.com/.
The Next Stage of the Bio Digester at PRI Sunshine Coast <noscript><img loading='lazy' src='' /></noscript> youtube.com/embed/bTKiDJsZc2E?feature=oembed» frameborder=»0″ allow=»accelerometer; autoplay; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture» allowfullscreen=»»> Playing with Cow Poo: Bio Digester Routines Part 1 Milking – Bio Digester Routines Part 2 Игра с коровьими какашками – Процедуры биореактора, часть 3 <noscript><img loading='lazy' src='' /></noscript> youtube.com/embed/QHgtUuCvfAw?feature=oembed» frameborder=»0″ allow=»accelerometer; autoplay; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture» allowfullscreen=»»> Игра с коровьими какашками – Процедуры биореактора, часть 40127
Иллюстрации: Aerialist Joe Art
Статьи по теме
Производство метанового газа из навоза
Чарльз Д. Фулхейдж, Деннис Сиверс и Джеймс Р. Фишер

Департамент сельскохозяйственной инженерии
На первый взгляд, идея получения метанового газа имеет значительные преимущества, поскольку она кажется предложить хотя бы частичное решение двух насущных проблем — экологического кризиса и нехватки энергии. К сожалению, современная крупномасштабная генерация метана требует достаточно больших финансовых и управленческих вложений, что значительно снижает практичность идеи. Это руководство предназначено для предоставления количественной информации, чтобы можно было оценить возможность производства метана в данной ситуации.
Анаэробный процесс
Навоз домашнего скота содержит часть летучих (органических) твердых веществ, которые представляют собой жиры, углеводы, белки и другие питательные вещества, доступные в качестве пищи и энергии для роста и размножения анаэробных бактерий.
Процесс анаэробного сбраживания протекает в две стадии. Летучие твердые вещества в навозе первоначально расщепляются до ряда жирных кислот. Эта стадия называется кислотообразующей стадией и осуществляется особой группой бактерий, называемых кислотообразующими. На втором этапе узкоспециализированная группа бактерий, называемых метанообразователями, превращает кислоты в газообразный метан и углекислый газ.
Анаэробный процесс зависит от метанообразователей, поскольку они более чувствительны к окружающей среде, чем кислотообразователи. Метановые бактерии являются строгими анаэробами и не переносят кислород в окружающей среде. Лучше всего они работают при температуре 95 градусов по Фаренгейту; поэтому для получения максимальной производительности газа в метантенк обычно необходимо добавлять тепло.
Метановые бактерии растут медленнее, чем кислотообразующие бактерии, и чрезвычайно чувствительны к pH (оптимум pH 6,8-7,4). Кислотообразователи будут быстро расти, если в варочный котел подавать избыток органического материала, производя избыток летучих кислот. Накопившиеся кислоты снижают pH, подавляя рост метановых бактерий и прекращая газообразование. Чтобы защитить систему от повышения кислотности, необходимо поддерживать высокую щелочность. Известь добавлялась в метантенки во время запуска или в периоды загрузки пробками для поддержания контроля pH.
Различные материалы могут стать токсичными для анаэробных бактерий — соли, тяжелые металлы, аммиак и антибиотики. Бактерии требуют минимального количества солей для оптимального роста. Однако, если соли накапливаются сверх потребностей бактерий, они могут стать токсичными и препятствовать пищеварению.
Растворимые тяжелые металлы (медь, цинк, никель) могут быть токсичными для пищеварительных бактерий. Большинство тяжелых металлов можно осадить с помощью сульфидов, и это не вызовет проблем в осадке. Корма для скота, содержащие значительное количество тяжелых металлов, могут потребовать особого внимания.
Большая часть навоза домашнего скота (особенно свиного и птичьего) содержит значительное количество азота, который в ферментере преобразуется в аммиак. Большая часть аммиака будет накапливаться в материале варочного котла и станет токсичным, если его не контролировать. Токсичность аммиака является серьезной проблемой при анаэробном сбраживании навоза домашнего скота. Чтобы избежать этой проблемы, необходимо тщательно контролировать скорость загрузки.
Потенциал производства метана
Непосредственным и очевидным преимуществом производства метана является энергетическая ценность самого газа. Следовательно, наиболее часто задаваемый вопрос о процессе: «Сколько газа я получу?» Ответ на этот вопрос зависит от нескольких факторов, определяющих эффективность операции.
В анаэробном процессе образуется определенное количество газа на фунт летучих твердых веществ, расщепленных или разрушенных бактериями. Это называется «выходом газа». Средние значения приведены для различных видов животных в таблице 1. Во время переваривания только часть летучих твердых веществ, содержащихся в сыром навозе, расщепляется или уничтожается бактериями. Средние проценты распада летучих твердых веществ для различных видов животных также приведены в таблице 1.
Таблица 1
Потенциальное выделение газа из свиного, молочного, птичьего и мясного навоза (68 градусов по Фаренгейту, атмосферное давление) bird) Beef (1,000 pounds) Gas yield, cubic feet per pound volatile solids destroyed 12 7.7 8.6 15 Volatile solids voided, pounds per day 0.7 9.5 0.044 5 Percent reduction of volatile solids 49 31 56 41 Potential gas production cubic feet per animal unit per day 4. 1 22.7 0.21 31 Energy production rate, Btu per hour per animal 103 568 5.25 775 Доступная энергия BTU в час (после отопления Digester) 70 380 3,5 520555 9000 3. можно рассчитать потенциальную добычу газа для каждого вида на ежедневной основе. Например, свинья весом 150 фунтов будет производить около 0,7 фунта летучих твердых веществ в день. Из них 49 процентов (или 0,34 фунта) расщепляются бактериями. Поскольку около 12 кубических футов газа на фунт летучих твердых веществ производится бактериями, свинья весом 150 фунтов может производить около 4,1 кубических футов газа в день. Эти данные также приведены в таблице 1 для каждого вида.
Газ, полученный при анаэробном сбраживании отходов животноводства, представляет собой смесь двуокиси углерода и метана со следовыми количествами сероводорода и газообразного водорода. Как правило, смесь состоит примерно из 60 процентов метана и 40 процентов двуокиси углерода, независимо от типа отходов. Чистый метан имеет теплотворную способность около 1000 БТЕ на кубический фут, поэтому мы можем ожидать, что смесь метана и диоксида углерода будет иметь теплотворную способность около 600 БТЕ на кубический фут. Данные о теплотворной способности различных видов в расчете «в час» приведены в таблице 1. Обычно около одной трети энергии газообразного навоза требуется для поддержания необходимой теплоты сгорания.Температура в котле 5 градусов по Фаренгейту. Следовательно, энергия, доступная для других целей, составляет две трети всей производимой энергии. Эти значения перечислены в последней строке таблицы 1.
Чтобы иметь смысл, эти значения тепла необходимо сравнить с некоторыми типичными потребностями в тепле, которые логически могут использовать газ в качестве источника энергии. В Таблице 2 перечислены типичные потребности ферм в тепле, которые могли бы использовать газообразный навоз в качестве источника энергии, а также количество различных животных, необходимых для производства энергии с требуемой скоростью. Очевидно, что наилучшими возможностями использования навозного газа являются различные потребности в отоплении, связанные с домом.
Таблица 2
Сравнение некоторых типичных потребностей ферм в тепле и количества животных, необходимого для удовлетворения этих потребностей (1,200 pounds) Poultry (4 pound bird) Beef (1,000 pounds) Kitchen range ¹ 65,000 77 14 1,547 11 Water heater ² 45,000 107 20 2,143 15 Refrigerator ³ 3,000 22 4 429 3 HEAT 1 500 квадратный фут.0490 5 2 million 14,285 2,631 285,714 1,923 50 hp tractor operating at full load ⁶ 637,000 4,550 838 91,000 612
¹ Предполагается, что он будет работать 2 часа в день, т. е. среднее значение за 24 часа составит 5 417 БТЕ в час
² Предполагается, что оно будет работать 4 часа в день, среднее значение за 24 часа = 7 500 БТЕ в час
³ При условии работы 12 часов в день, среднее значение за 24 часа = 1500 БТЕ в час Средняя за 24 часа = 1 миллион БТЕ в час
⁶ Предполагается, что она будет работать 12 часов в сутки, средняя за 24 часа = 318 500 БТЕ в час необходимого количества животных. Следует отметить, что потребность большинства хозяйств в тепле носит сезонный характер и существует проблема оптимального использования газа в межсезонье. Хранение газа является одной из возможностей и будет обсуждаться позже.
Данные, представленные в таблицах 1 и 2, полностью получены в результате лабораторных экспериментов. Во многих случаях происходит значительная потеря эффективности, когда такая операция проводится в крупномасштабной полевой ситуации. Например, при расчете потенциального газообразования на одно животное предполагалось, что все летучие твердые вещества, выделяемые животным, попадают в варочный котел. В практической ситуации часть летучих твердых веществ, вероятно, будет потеряна по пути в автоклав. Возможно, более значительными потерями будет расщепление части летучих твердых веществ в период между выделением и введением в варочный котел. Такие потери указывают на необходимость эффективной системы обращения с навозом, которая непрерывно подает навоз в метантенк. Возможно, что значения добычи газа, указанные в Таблице 1, могут быть снижены на целых 50 процентов, в зависимости от эффективности системы.
Конструкция и оборудование
Расчетный объем анаэробного варочного котла определяется в зависимости от количества летучих твердых веществ, которые необходимо обрабатывать ежедневно, и периода времени, в течение которого материал остается в варочном котле (время задержания). Скорость загрузки обычно выражается в фунтах летучих твердых веществ (#VS) на кубический фут объема варочного котла. Нормы загрузки и время содержания для разного скота представлены в Таблице 3. Нормы загрузки, указанные в Таблице 3, предназначены для поддержания необходимого бактериального баланса и предотвращения токсичности аммиака.
Таблица 3
Скорость загрузки, время выдержки и объем варочного котла для свиней, молочных продуктов, птицы и говядины

Рисунок 1 и требует значительных вложений.

Первичная конструкция состоит из бака для разложения, обычно цилиндрической формы, что способствует лучшему перемешиванию. Большинство резервуаров построены из бетона и должны быть достаточно прочными, чтобы выдерживать вес и давление содержащейся в них жидкости. Дно обычно имеет конусообразную форму для облегчения удаления шлама. Верх может быть фиксированным или плавающим. Плавающий верх обеспечивает расширяемое хранилище газа с контролем давления, но стоит дороже и им сложнее управлять. Независимо от формы резервуара или используемой крышки конструкция должна быть герметичной. Газообразный метан при смешивании с кислородом очень взрывоопасен. Большинство резервуаров устанавливаются, по крайней мере, частично ниже уровня земли. Это помогает поддерживать структуру и обеспечивает некоторую изоляцию. Часть резервуара над землей, возможно, придется изолировать, чтобы свести к минимуму потери тепла.
Смешивание способствует пищеварению за счет постоянного контакта бактерий с отходами и более равномерного распределения тепла. Смешивание можно осуществить с помощью:
Рециркуляции газа, собранного в верхней части резервуара
Механических смесителей. Рециркуляция газа лучше справляется со смешиванием, но стоимость оборудования выше.
Тепло можно добавить путем циркуляции материала варочного котла через внешний теплообменник, как показано на рис. 1, или путем прокачки нагретой воды через змеевик теплообменника внутри варочного котла (не показан). Внешние теплообменники трудно использовать из-за коррозионной природы варочной жидкости. Требуемые специальные неагрессивные материалы дороги, и обычно используется подход с подогревом воды.
Перекачивание содержимого варочного котла и удаление шлама потребует использования специальных насосов для перекачки твердых частиц (шлама). Все трубопроводы должны быть достаточного размера, чтобы предотвратить засорение.
Для использования газообразного метана в качестве источника энергии требуется некоторое оборудование для сбора газа и регулирования давления, включая необходимые предохранительные устройства для предотвращения взрывов.
Управление автоклавом
Автоклав должен регулярно загружаться навозом, чтобы обеспечить непрерывную поставку пищи для анаэробных бактерий. Сбор навоза из животноводческих помещений и подача в метантенк должны производиться не реже одного раза в день. Периодическое или порционное внесение навоза может привести к накоплению кислоты, нарушению бактериального баланса и уменьшению газообразования. После разрушения бактериальных популяций может потребоваться несколько месяцев для их стабилизации.
Навозная жижа с надлежащим содержанием твердых частиц необходима для поддержания правильной скорости загрузки и времени выдержки, а также для облегчения смешивания и перекачивания. Нормы загрузки, указанные в Таблице 3, приводят к содержанию твердых частиц от 2 до 10 процентов в исходном материале. В зависимости от животноводческого предприятия и системы сбора навоза в систему обращения с навозом должен быть включен какой-либо метод разбавления и смешивания сырого навоза.
Устойчивая работа анаэробного варочного котла в значительной степени зависит от надлежащего управления химической и физической средой внутри варочного котла. Содержимое варочного котла следует контролировать через регулярные промежутки времени. Лучшими индикаторами дисбаланса варочного котла являются:
Уменьшение производства газа
Уменьшение pH
Уменьшение соотношения метан/диоксид углерода
Увеличение летучих кислот.
Дисбаланс в системе может быть вызван изменением температуры, скорости загрузки или характера отходов. Добавление токсичных материалов, таких как антибиотики, также может вызвать дисбаланс.
При обнаружении несбалансированного состояния поддерживайте контроль pH до тех пор, пока не будет обнаружена причина нарушения. Уровень pH можно контролировать, уменьшая подачу в варочный котел и/или добавляя известь. Если подача будет уменьшена, поток отходов с производственных объектов придется перерабатывать альтернативным способом.
Управление метановым газом
Даже при нехватке энергии существуют проблемы с оптимальным обращением или использованием газа, образующегося из навоза. По сути, можно сделать две вещи: хранить газ по мере его производства или сжигать газ по мере его производства для удовлетворения некоторой потребности в энергии. В действительности практическая система будет включать комбинацию этих двух, но в целях обсуждения мы рассмотрим их по отдельности.
Метан, в отличие от пропана, не сжижается при разумных давлениях и температурах. В то время как пропан может сжижаться при давлении от 130 до 250 фунтов на квадратный дюйм при температуре окружающей среды, метан не сжижается ни при каком давлении, если температура выше -116 градусов по Фаренгейту. Топливо имеет наибольшую теплотворную способность на единицу объема в жидком виде. Метан имеет относительно низкую теплотворную способность на единицу объема, потому что он не сжижается при нормальном давлении в хранилище и температуре окружающей среды.
Например, предположим, что мы хотим хранить накопленный за два месяца газ от установки по производству метана свиней на 500 голов. Из таблицы 1 мы видим, что это составляет 70 БТЕ в час. х 720 часов в месяц х 2 месяца = 100 800 БТЕ на свинью. По цене 600 британских тепловых единиц за кубический фут. это составляет 168 кубических футов на свинью или 84 000 кубических футов на 500 свиней. Если метан сжимается под давлением 5500 фунтов на квадратный дюйм, потребуется резервуар для хранения объемом 224 кубических фута диаметром 3 фута и длиной 32 фута.
Для сравнения, равное количество БТЕ (энергии) содержится в 548 галлонах пропана. Для этого потребуется резервуар диаметром всего 3 фута и длиной 10 футов при давлении (от 130 до 250 фунтов на квадратный дюйм), намного меньшем, чем у метана. Другим важным фактором является прочность стенок резервуара, в котором хранится газ при очень высоком давлении. Для давления более 1000 фунтов на квадратный дюйм резервуары для хранения диаметром более фута или около того должны иметь дополнительную толщину стенок, что делает такое хранение непрактичным.
Из-за относительно низкой теплотворной способности метана (по сравнению с пропаном и другими жидкими видами топлива) и сложности его сжижения при разумных давлениях метан нецелесообразно хранить в больших количествах. Следовательно, большинство приложений для хранения, вероятно, будут связаны только с кратковременным накоплением метана.
Другой очевидной альтернативой хранению метана является его использование по мере его образования. Самый простой способ добиться этого — сжигать газ, вытекающий из метантенка. Очевидно, что это неэффективное использование газа, если пламя не используется для удовлетворения потребности в тепле. Наиболее часто предлагаемое использование — отопление дома газом метаном.
Из Таблицы 2 обратите внимание, что для обогрева дома площадью 1500 квадратных футов требуется 535 свиней, и почти 800 свиней потребуется для отопления, нагрева воды, кухонной плиты и охлаждения типичного дома. Это показывает, что метан можно использовать в некоторой степени для удовлетворения энергетических потребностей домохозяйства. Однако такой спрос носит сезонный характер, и использование газа в межсезонье остается проблемой. По уже упомянутым причинам хранение межсезонного (летнего) газа до зимы, вероятно, нецелесообразно.
Энергопотребление зерносушилок и тракторов настолько велико, что использование метана нецелесообразно. Из-за относительно низкой теплотворной способности метана для удовлетворения таких потребностей требуются огромные объемы. Большинство животноводческих предприятий просто не имеют достаточного количества животных для удовлетворения этих потребностей.
Часто предлагаемая альтернатива для решения сезонных проблем потребности в тепловой энергии включает сжигание метана в двигателе внутреннего сгорания. Двигатель, в свою очередь, приводит в действие генератор переменного тока, который питает электрическую систему фермы. При наличии надлежащего регулирующего и управляющего оборудования эта мощность может быть использована с максимальной доступностью, и в то же время потребность в электроэнергии поставщика электроэнергии будет пропорционально снижена. Однако в такой схеме происходят значительные потери энергии при преобразовании энергии из газовой формы в электрическую. Двигатели внутреннего сгорания имеют КПД около 25 процентов, а генераторы — около 85 процентов.
Рассмотрим, например, производственное предприятие на 500 свиней, производящее около 103 БТЕ на свинью в час (Таблица 1). В этом примере мы используем более высокую производительность БТЕ (103, а не 70), потому что избыточное тепло от охлаждающей жидкости двигателя может быть использовано для нагрева автоклава. Для 500 свиней, производящих энергию в размере 103 БТЕ в час, мы получаем общее производство энергии 51 500 БТЕ в час. Если бы мы могли преобразовать эту энергию непосредственно в электричество со 100-процентной эффективностью, у нас было бы около 15 киловатт мощности, или около 15 лошадиных сил. Однако, поскольку наша общая эффективность составляет всего 0,25 x 0,85 = 0,21, мы будем реализовывать только 51 500 БТЕ в час. x 0,21 = 10 815 БТЕ в час. или около 3,2 киловатта электрической мощности от первоначального эквивалента 15 киловатт. Следовательно, преимущества, которые предлагает эта система в устранении сезонных потребностей в энергии, могут быть компенсированы большой потерей эффективности при преобразовании энергии из газа в электричество.
Эффективное управление и использование метанового газа по-прежнему будет проблемой. Необходимы исследования для изучения более эффективных методов преобразования энергии и методов концентрации энергии в газообразном метане для устранения проблем с хранением.
Автоклавы как компоненты управления отходами
Вышеприведенное обсуждение касалось энергетических аспектов анаэробного дигерирования. Диспергатор также будет неотъемлемой частью системы обращения с отходами. Преимущества и недостатки следует рассматривать с точки зрения обращения с отходами.
Основным преимуществом анаэробного ферментера является его способность практически полностью стабилизировать сырой навоз. В результате стоки из правильно работающего метантенка относительно не имеют запаха, и проблемы с запахом, обычно связанные с производственными установками и операциями по удалению, могут быть уменьшены.
Еще одним преимуществом анаэробного сбраживания является почти полное сохранение питательных веществ (N, P, K), которые содержались в сыром навозе. Потери питательных веществ могут происходить при последующей обработке сточных вод. Это преимущество может стать более значительным в будущем, если нехватка удобрений станет более острой.
Еще одним преимуществом анаэробного варочного котла является его способность стабилизировать больше отходов на единицу объема, чем другие очистные сооружения, такие как лагуны. Это преимущество в большинстве случаев компенсируется тем фактом, что лагуна, вероятно, потребуется для хранения стоков метантенка до тех пор, пока их можно будет использовать для орошения или иным образом распределить по земле.
Отсюда следует, что варочный котел сам по себе не является полноценным средством утилизации. Объем жидких стоков из варочного котла равен объему жидких отходов, поступающих в варочный котел. Следовательно, из-за действия метантенка не происходит уменьшения объема жидких отходов, подлежащих обработке. Варочный котел уменьшает количество обрабатываемых твердых частиц и обеспечивает обработку без запаха.
Сточные воды метантенка не подходят для сброса в реки. Обычно существуют менее дорогие системы, которые соответствуют нормам загрязнения, установленным Комиссией по чистой воде штата Миссури.
Резюме
Некоторое количество энергии можно извлечь из навоза путем анаэробного сбраживания. Но это, вероятно, будет составлять лишь небольшую часть общих энергетических потребностей типичной фермы. Высокие финансовые и управленческие вложения наряду с трудностями эффективного использования метана делают анаэробное сбраживание сомнительным предприятием для большинства фермеров.
Если нехватка энергии и удобрений станет более острой, а нормы загрязнения, касающиеся запаха, станут более строгими, образование метана может стать возможным процессом в системах управления отходами. Необходимы исследования для снижения капитальных затрат на системы производства метана и разработки методов надлежащего управления такими системами.
Перейти к основному содержанию
Перейти к основному содержанию
Превращение пищевых отходов в возобновляемую энергию
Вчера вечером я приготовил для своей семьи вкусный ужин из макарон с использованием энергии биогаза. Сегодня утром мы все ели яйца, приготовленные на биогазе. Я не уверен, что сегодня на ужин, но я знаю, что даст энергию для приготовления пищи: биогаз.
И не просто биогаз — это домашний биогаз, который производится на заднем дворе нашего пригорода в рамках моего постоянного «действенного исследования» методов устойчивой энергетики.
Читать далее: Биогаз: пахнет решением наших проблем с энергией и отходами
В эпоху тревожных изменений климата и надвигающегося упадка ископаемых источников энергии преимущества биогаза очевидны. Это возобновляемый источник энергии с нулевым чистым выбросом парниковых газов. И все же его потенциал в значительной степени остался неиспользованным, по крайней мере, в развитых странах.
Основываясь на своих исследованиях и опыте, я утверждаю, что производство биогаза в домашних условиях является чрезвычайно многообещающей технологией, время которой пришло. На самом деле, я считаю, что это могло бы спровоцировать революцию в зеленой энергетике, если бы мы только позволили этому.
Что такое биогаз?
Биогаз образуется при биоразложении органических веществ в анаэробных условиях (то есть в отсутствие кислорода). В ходе этого процесса образуется смесь газов, в первую очередь метана, некоторого количества углекислого газа и небольшого количества других газов, таких как сероводород.
Когда биогаз фильтруется для удаления сероводорода, полученная смесь может быть сожжена в качестве источника энергии для приготовления пищи, освещения или нагрева воды или помещения. В сжатом виде его можно использовать в качестве топлива для транспортных средств. В промышленных масштабах биогаз можно использовать для выработки электроэнергии или даже очищать и подавать в газовую сеть.
Типы органических веществ, используемых для производства биогаза, включают пищевые отходы, навоз животных и побочные продукты сельского хозяйства. Некоторые коммерческие системы используют сточные воды для производства и сбора биогаза.
Преимущества биогаза
Основным преимуществом биогаза является его возобновляемость. В то время как добыча нефти и других ископаемых видов топлива в конечном итоге будет достигать пика и падать, мы всегда сможем производить биогаз, пока светит солнце и растения могут расти.
Биогаз не имеет чистых выбросов парниковых газов, потому что CO₂, который выбрасывается в атмосферу при его сгорании, не превышает того количества, которое было выброшено из атмосферы при первом выращивании органического вещества.
Как уже отмечалось, при биодеградации органического вещества в анаэробных условиях образуется метан. Подсчитано, что каждый год между 590 миллионов и 800 миллионов тонн метана выбрасывается в атмосферу. Это плохие новости для климата — фунт за фунтом, метан является гораздо более мощным парниковым газом, чем CO₂.
Но в биогазовой системе этот метан улавливается и в конечном итоге превращается в CO₂ при сжигании топлива. Поскольку этот CO₂ в любом случае попадет в атмосферу в результате естественного разложения, у биогаза нет чистых выбросов.
Есть и другие преимущества. Органические вещества, используемые в биогазовых установках, обычно являются отходами. Используя биогаз, мы можем уменьшить количество пищевых отходов и других органических материалов, отправляемых на свалку.
Кроме того, биогазовые системы производят богатый питательными веществами шлам, который можно разводить водой в качестве удобрения для садов или ферм. Все это может помочь повысить энергонезависимость, повысить устойчивость и сэкономить деньги.
Мой биогазовый эксперимент
В духе научных исследований я установил одну из немногих доступных в настоящее время домашних биогазовых систем, стоимость доставки которой составила чуть более 1000 австралийских долларов, и был впечатлен ее простотой и функциональностью. (Обратите внимание, что я не имею коммерческого или иного отношения к производителю.)
С практической точки зрения, я выбрасываю около 2 кг пищевых отходов каждый день, и до сих пор у меня было достаточно газа для приготовления пищи, иногда два раза в день. Если бы мне когда-нибудь понадобилось больше газа, я бы добавил больше органических веществ. Я буду продолжать следить за системой в рамках моего исследования и своевременно публиковать обновления. Если интересно, посмотрите это пространство.
Моя личная мотивация к изучению биогаза (связанная с моими исследованиями) проистекает в первую очередь из желания обезуглерожить потребление энергии в моем домашнем хозяйстве. Все идет нормально. Мы отключились от обычной газовой сети, и теперь у нас есть больше денег, чтобы тратить их на такие проекты, как расширение нашей солнечной батареи.
Учитывая тревожный уровень пищевых отходов в Австралии, мне также нравится идея превратить эти отходы в экологически чистую энергию. Мои соседи любезно жертвуют свои органические вещества, чтобы дополнить наш собственный вклад, увеличивая участие сообщества. Когда необходимо, я езжу на велосипеде на местный овощной рынок и с энтузиазмом прыгаю в их большую корзину для пищевых отходов, чтобы взять то, что мне нужно, с разрешения.
Они думают, что я сумасшедший. Но тогда я думаю, что использование ископаемого топлива — это безумие.
Препятствия и надежды
Домашний биогаз широко производится в развивающихся регионах мира. Всемирный банк и Организация Объединенных Наций активно поощряют его использование в качестве дешевого и экологически чистого источника энергии. В Китае 27 миллионов биогазовых установок.
Но развитые регионы, включая Австралию, не спешили использовать этот огромный потенциал. Учитывая, что Австралия является одной из самых углеродоемких стран на Земле, это прискорбно.
Неспособность использовать домашний биогаз отчасти объясняется отсутствием четких правил его использования.