Биоэнергетическая установка для производства биогаза

Биогазовая установка

Альтернативные источники энергии все увереннее входят в повседневную жизнь современного человека. Люди научились использовать в своих целях энергию солнца, ветра, воды, недр земли, а также иные, альтернативные традиционным источникам энергии, виды топлива.

К таким, не обычным источникам энергии, относится биогаз, который получают в специальных установках и используют для получения различных видов энергии, используемых человеком в повседневной жизни (тепло, электричество и топливо для автомобилей).

Что это?

Биогаз, который является экологически чистым топливом, получают в биогазовых установках, агрегатах, представляющих из себя комплекс технических сооружений и аппаратов, объединенных в единый технологический цикл.

Комплектация биогазовой установки может быть различной, в зависимости от ее мощности, вида сырья и получаемого конечного продукта в виде тепловой или электрической энергии, обоих видов энергии или только биогаза, используемого в бытовых газовых плитах и в качестве топлива для автомобилей.

Стандартная установка, состоит из следующих узлов и агрегатов:

Емкость накопитель, в которой накапливается используемое, для получения биогаза, сырье;
Миксеры и мельницы различной конструкции, делящие крупные фракции сырья на более мелкие;
Газгольдер, герметично закрываемая емкость, служащая накопителем получаемого газа;
Реактор, емкость или резервуар, в котором происходит процесс образования биотоплива;
Системы подачи сырья в реактор установки;
Система передачи получаемого топлива от реактора и газгольдера, далее на этапы обработки и преобразования в другие виды энергии;
Системы автоматики, защиты и контроля за процессами производства газа и продуктов его переработки.

На выше приведенной схеме, условно показан технологический цикл производства биогаза с использованием жидкого и твердого сырья, с дальнейшей его переработкой и получением тепловой и электрической энергий.

Кому нужны биогазовые установки

В связи с тем, что современному человеку достаточно трудно обходиться без тепла и электричества, то биогазовые установки, которые являются агрегатами, производящими эти виды энергии, нужны всем и везде. Единственный фактор, который влияет на необходимость и возможность установки подобного агрегата в том или ином месте, это наличие достаточного количества органического сырья, необходимого для работы устройства.

К тому же, в наше время борьбы за чистоту окружающего мира, являясь экологически чистыми при производстве энергии и работающие на альтернативном топливе, данные установки, все более широко используются как в нашей стране, так и за ее пределами.

Принцип действия

Принцип работы подобный устройств основан на брожении и разложении органических отходов сельскохозяйственных и иных производств, осуществляемом в реакторе биогазовой установки, под воздействием особых гидролизных, кислотообразующих и метанобразующих бактерий. В результате разложения сырья получается биогаз, состоящий из смеси метана, углекислого газа и примесей прочих газов (аммиак, сероводород, азот и т.д.).

Работа биогазовой установки осуществляется следующим образом:

Продукты жизнедеятельности сельскохозяйственных животных (навоз), отходы пищевых и иных производств (лесопереработка), поступают в накопительные емкости;
При использовании сырья, требующего измельчения, выполняется и эта операция, после чего подготовленное сырье, путем устройства насосов, транспортеров (для твердых видов сырья), поступает в переходную емкость (на схеме кислототенк), где происходит дополнительный подогрев биомассы;
Подготовленное сырье поступает в биореактор, который должен быть прочным, кислотостойким и герметично закрытым, что определяет процесс производства биогаза;
Для создания оптимальных условий для разложения подготовленного сырья и ускорения процесса брожения, в реакторе, как правило, монтируются устройства, обеспечивающие его дополнительный нагрев и перемешивание продуктов разложения;
Оптимальный температурный режим, для работы биорекатора – +40,0 *С;
В результате разложения и брожения, через определенные промежуток времени, который зависит от исходного сырья и технических возможностей конкретной установки, образуется биогаз и биоудобрения;
Биогаз накапливается в газгольдере, который может быть отдельно стоящим от биореактора, или смонтирован в едином корпусе с ним;
Биоудобрения накапливаются в емкости самого биореактора и после завершения процесса брожения убираются для дальнейшего использования;
Биогаз, под давлением, создаваемом в газгольдере, поступает в систему очистки, после чего используется потребителями для получения электрической, тепловой энергии и для бытового потребления;
Биоудобрения поступают в емкость накопитель, затем путем сепарации, разделяются на твердые и жидкие, после чего используются по прямому назначению.

Сравнение биогаза с другими источниками энергии

При сравнении производства биогаза, служащего топливом для получения различных видов энергии, с другими видами получения альтернативной энергии, как то, солнечные электростанции и ветровые генераторы, то видно, что данные установки, обладают одним преимуществом, это способность работать, вне зависимости от внешних факторов (погода, сезонность и т.д.) в круглосуточном и круглогодичном циклах.
Еще один аспект использования биогазовых установок, как то, возможность использовать в полном объеме установленную мощность агрегатов, сопоставляет их с традиционными устройствами получения энергии (нефть, газ и т.д.) и гарантирует их использование в ближайшей и долгосрочной перспективах.

Внутренняя энергия 1,0 м3 биогаза, сопоставима с:

0,6 м3 природного газа;
0,74 л нефти;
0,65 л дизельного топлива;
0,48 л бензина.

При сжигании 1,0 м3 биогаза выделяется 9,0 кВт тепловой энергии, что позволяет произвести до 1,5 кВт электрической энергии или обогреть помещение площадью до 80,0 м2 в течение нескольких часов.

Характеристики горючести биогаза и прочих горючих газов несколько разняться, для сравнения они приведены в ниже следующей таблице:

характеристики	Газ
характеристики	Единица измерения	Биогаз	Природный газ	Пропан	Метан
Теплота сгорания	кВт*ч/м3	6,0	10,0	26,0	10,0
Плотность	кг/м3	1,2	0,7	2,01	0,72
Соотношение плотности с воздухом	кг/м3	0,9	0,54	1,51	0,55
Температура воспламенения	*С	700	650	470	650
Скорость распространения пламени в воздухе	м/с	0,25	0,39	0,42	0,37
Предел воспламенения пламени в воздухе	%	6,0 – 12,0	5,0 – 15,0	2,0 – 10,0	5,0 – 15,0

Биогаз – это альтернативный вид топлива, постепенно завоевывающий рынок возобновляемых источников энергии в разных странах и на разных континентах нашей планеты.

Биогазовая установка для частного дома

В связи с тем, что в личном подсобном хозяйстве, количество образующихся органических отходов и продуктов деревообработки и переработки сельскохозяйственных культур, ограничено, то в качестве основного и единственного источника энергии, вне зависимости от направленности (тепловая, электрическая, газ), биогазовые установки рассматривать не целесообразно.

К тому же, необходимо учитывать, что при работе подобных устройств, выделяется целая группа прочих газов (сероводород, аммиак и т.д.), которым свойственен специфический неприятный запах, что требует выполнять монтаж установки на некотором удалении от жилых помещений.

Конструктивно, подобная установка может выглядеть следующим образом:

Главный элемент – это реактор, в качестве которого выступает емкость, соответствующая объемами сырья. Емкость может быть установлена в различном исполнении (подземная, наземная и частично заглубленная конструкция).
В емкости должны быть предусмотрены загрузочный люк, отводная труба или штуцер для отвода газа, люк для удаления переработанного сырья (может совмещаться с загрузочным) и механизм перемешивания, при необходимости. Монтируемые узлы и элементы должны герметично закрываться и держать определенное давление.
К штуцеру отводной трубы подсоединяется отводящий трубопровод, на котором устанавливается запорный вентиль и манометр, для контроля за давлением получаемого газа.
При необходимости, может быть установлен электрический привод на мешалке установки, а также насос и транспортер в системах подачи сырья.

Для фермерского хозяйства

При наличии у фермерского хозяйства, или иного не крупного предприятия, среднее количество органических отходов (пилорама, тепличное хозяйство, птицеферма и т.д.), появляется возможность смонтировать более крупную установку, позволяющую обеспечить собственные потребности в тепловой и электрической энергиях.
В этом случае процесс производства топлива аналогичен процессу, при использовании в частном порядке, отличие лишь в мощности агрегатов и соответственно, объемах перерабатываемого сырья.

Конструктивно, это может выглядеть следующим образом:

На данной схеме представлены:

1 – емкость накопитель продуктов жизнедеятельности сельскохозяйственных животных (навоз);
2 – фекальный насос, обеспечивающий подачу навоза для переработки;
3 – котел (реактор), агрегат в котором происходит процесс разложения и брожения сырья;
4 – элемент, обеспечивающий отвод переработанного сырья;
5 – отводящий трубопровод;
6 – газгольдер, накопитель биогаза;
7 – устройство по преобразовании газа в тепловую энергию (газовая горелка);
8 – получаемая тепловая энергия;
9 – устройство по преобразованию газа в электрическую энергию (газогенератор);
10 и 11 – электрическая и тепловая энергии, получаемые при работе газогенератора.

Биогазовая установка для предприятия

Когда крупное предприятие, имеющее значительный объем отходов производства, строит биогазовую установку, то сам процесс ничем не отличается от выше перечисленных вариантов (личное и фермерское хозяйства).

Разница лишь в мощности установки, ее геометрических размерах, наличии средств автоматики и защиты. Вариант такой установки, для крупного предприятия, может выглядеть следующим образом:

Как правило, на крупные биогазовых установка, кроме стандартных операций, рассмотренных в выше рассмотренных вариантах комплектации, применяются и дополнительные, это:

несколько ступеней очистки газа;
подготовка газа перед подачей на переработку;
охлаждение перед подачей на газогенератор;
прочие системы, в зависимости от конструкции установки и видов используемого сырья.

Средние цены

В настоящее время, биогазовые установки изготавливаются рядом отечественных и зарубежных компаний.

Наиболее популярны среди различных групп пользователей, следующие модели, это:

Мини биогазовая установка БУГ-М, производства Россия. В комплект установки входит оборудование емкостью 1,0 м3 (100 л) перерабатываемого сырья и выходом готового продукта в виде биогаза в объеме 1,0 м3/сутки и удобрения – 100 л/сутки.
Стоимость комплекта – от 170000,00 рублей.
Биогазовая установка “BioMash-20”, производство Россия.

Объем перерабатываемого сырья составляет 700,0 кг/сутки, при этом выход готового продукта составляет:

Электрической энергии – до 20,0 кВт/час;
Тепловой энергии – до 2,4 Гкал/сутки.
Данная модель может быть использована на животноводческих фермах по содержанию до 12 голов крупного рогатого скота, 250 свиней или до 1200 птиц, различных видов. Стоимость комплекта оборудования – от 2000000,00 рублей.

Биогазовые комплексы различной производительности, компании Rucons Gobal UG (Германия).
Все оборудование изготавливается из нержавеющей стали и монтируется в отдельных технологических модулях (ферментация, смешивание, брожение, автоматика и управление и т.д.).
Стоимость комплекта, в зависимости от производительности – от 2500000,00 рублей.

Как сделать своими руками

Умея работать с различным ручным инструментом, имея навыки сантехнических и сварочных работ, а также свободное время и желание, можно изготовить биогазовую установку малой мощности своими руками.

Работы выполняются в соответствии с ниже приведенной схемой и в следующей последовательности:

Монтируется корпус реактора, в котором будет происходить брожение. Для этого используется металлическая емкость или сооружается бетонная конструкция (№1 на схеме), произвольной формы.
В верхней части реактора изготавливается крышка (№3 на схеме), а в боковых стенках – отверстия для загрузки сырья (№2 на схеме) и выгрузки переработанного материала (№% на схеме). Крышка и отверстия должны быть герметичны по отношению к окружающей среде.
Отдельно устанавливается газгольдер, устройство, служащее накопителем биогаза (№4 на схеме).
От газгольдера до места потребления монтируется трубопровод (№6 на схеме), с устройством вентилей и элементов защиты (клапана и задвижки).

Плюсы и минусы

Топливо, получаемое в биогазовых установках (биогаз), является возобновляемым и альтернативным традиционным, источником энергии.

Использование подобных агрегатов позволяет добиться положительных результатов в различных составляющих их применения, это:

Экологическая – при устройстве подобных установок вблизи предприятий, являющихся поставщиками сырья, уменьшается защитная санитарная зона вокруг них. Снижаются выбросы вредных веществ в атмосферу.
Энергетическая – имея доступное сырье по минимальным ценам, а иногда и без таковой (бесплатно), в результате потребитель получает различные виды энергии и топлива с низкой себестоимостью.
Экономическая – монтаж биогазовых установок позволяет избежать строительства очистных сооружений и заградительных устройств (растекание навоза на животноводческих комплексах), и затрат по утилизации мусора.

Достоинствами подобных агрегатов, также являются:

Доступность различного вида сырья.
Неисчерпаемость сырьевой базы, обеспеченная ростом сельскохозяйственного производства и объемов продукции пищевой отрасли.
Обеспечивает утилизацию отходов жизнедеятельности животных и органического мусора.

Недостатками являются:

Являясь экологически чистым видом топлива, биогаз, тем не менее, при сжигании, выделяет определенное количество вредных веществ в атмосферу.
Территориальная зависимость места размещения установки от района нахождения источников сырья (крупные животноводческие комплексы, перерабатывающие предприятия и объекты сельскохозяйственного производства).
Высокая стоимость комплекта оборудования и соответственно продолжительные сроки его окупаемости.

Экогорошек – уголь дробленый, мелкофракционный, для автоматических твердотопливных котлов

Биогазовые установки – это комплексное решение утилизации отходов пищевой промышленности, агропромышленного комплекса, производство тепловой, электрической энергии, и удобрений. Производство метана в установке для производства биогаза, является – реализацией биологического процесса. Поскольку каждая установка, как и каждый клиент, имеет индивидуальные требования, биоэнергетическая станция создается по методу модульного строительства. Это позволяет найти индивидуальные и гибкие решения, от небольшой установки, до управляемых компьютерными системами, мощностью в диапазоне мегават. Успешный проект по производству биогаза базируется на обширных знаниях в различных областях.

Немецкая компания разрабатывает и производит комплектные установки для производства биогаза и продает их во всем мире. Построены, запущены и успешно работают более 300 заводов по производству биогаза в Германии, Франции, Нидерландах, Греции, Великобритании, Швеции, Испании, Люксембурге, Чехии, Литве, США, Японии и на Кипре. Предлагаемые установки – это не экспериментальное, а работающее, проверенное и надежное немецкое оборудование, сертифицированное по ISO и изготовленное в комплекте на собственном заводе.

Мы продемонстрируем Вам, каким образом Вы сможете, осмысленно и экономично использовать биоэнергию.

Биогаз – это газ, состоящий примерно из 60% метана (СН4) и 40% углекислого газа. Синонимами для биогаза являются канализационный газ, шахтный газ и болотный газ, газ-метан. Если в качестве примера рассмотреть навоз, то, если на предприятии образуется 1 т такого «биоотхода» в день, то это означает, что из него может быть получено 50 м3 газа или 100 кВт электроэнергии, или замещено 35 л дизельного топлива . Срок окупаемости оборудования для переработки навоза находится в пределах 2-3 лет, а для некоторых других видов сырья еще ниже и достигает 1,5 года. Кроме прямых денежных выгод, постройка биогазовой установки имеет косвенные выгоды. Она, например, обходится дешевле, чем протяжка газопровода, линии электропередач, резервных дизель генераторов и создание лагун. В таблице представлен выход газа для различных видов сырья.

Выход газа м3 на тонну сырья

Навоз коровий38-52Навоз свиной52-88Помет птичий47-94Отходы бойни250-500Жир1300Барда послеспиртовая50-100Зерно400-500Силос200-400Трава300-500Свекольный жом30-40Глицерин технический400-600Дробина пивная40-60

Важная область применения установок по производству биогаза – это крупные агропромышленные комплексы, фермы КРС, птицефабрики, рыбные заводы, хлебобулочные комбинатам, предприятия пищевой промышленности, мясокомбинаты, спиртовые заводы, пивоваренные заводы, молочные заводы, растениеводческие предприятия, сахарные заводы, крахмалопаточные заводы, предприятиям по производству дрожжей, и не только в качестве альтернативного источника энергии, но и как эффективного метода утилизации навоза (помета) и производства дешевого удобрения, как для собственных нужд, так и для продажи на рынке. Биогазовая установка производит биогаз и биоудобрения из органических отходов сельского хозяйства и пищевой промышленности путем бескислородного брожения, что обеспечивает самую активную систему очистки. В качестве сырья может использоваться навоз КРС, навоз свиней, птичий помет, отходы бойни (кровь, жир, кишки, кости), отходы растений, силос, прогнившее зерно, канализационные стоки, жиры, биомусор, отходы пищевой промышленности, садовые отходы, солодовый осадок, выжимка, спиртовая барда, свекольный жом, технический глицерин (от производства биодизеля). Большинство видов сырья можно смешивать друг с другом. Переработка отходов – это в первую очередь система очистки, которая сама себя окупает и приносит прибыль. На выходе установки из отходов образуется одновременно и в больших количествах: биогаз, электричество, тепло и удобрения.

Все перечисленное выше производится по нулевой себестоимости. Ведь навоз бесплатен, а сама установка на себя потребляет всего 10-15% энергии. Для работы мощной установки достаточно одного человека два часа в день. Биогазовые установки полностью автоматизированы и соответственно затраты на оплату труда минимальны.

ТЕХНОЛОГИЯ И ПРИНЦИП РАБОТЫ БИОГАЗОВОЙ УСТАНОВКИ

Биогазовая установка производит биогаз и биоудобрения из биологических отходов сельского хозяйства и пищевой промышленности путем бескислородного брожения. Биогаз является продуктом жизнедеятельности полезных метанобразующих бактерий. Микроорганизмы метаболизируют углерод из органических субстратов в бескислородных условиях (анаэробно). Этот процесс, называемый гниением или бескислородным брожением, следует за цепью питания.

Состав типовой биогазовой установки:

Участок хранения биотходо в
Система загрузки биомассы
Реактор
Реактор дображивания
Субстратер
Система отопления
Силовая установка
Система автоматики и контроля
Система газопроводов

Биоотходы могут доставляться грузовиками или же перекачиваться на биогазовую установку насосами. Сначала коферменты высыпаются (перемалываются), гомогенизируются и перемешиваются с навозом (пометом). Гомогенизация чаще всего выполняется при температуре 70 С в течение одного часа при размере максимальной частицы 1 см. Гомогенизация с навозом производится в перемешивающем резервуаре с мощными мешалками.

Реактор является газонепроницаемым, полностью герметичным резервуаром. Это конструкция теплоизолируется, потому что внутри резервуара должна быть фиксированная для микроорганизмов температура. Внутри реактора находится миксер, предназначенный для полного перемешивания содержимого реактора. Создаются условия для отсутствия плавающих слоев и/или осадка.

Микроорганизмы должны быть обеспечены всеми необходимыми питательными веществами. Свежее сырьё должно подаваться в реактор небольшими порциями несколько раз в день. Среднее время гидравлического отстаивания внутри реактора (в зависимости от субстратов) 20- 40 дней. На протяжении этого времени органические вещества внутри биомассы метаболизируются (преобразовываются) микроорганизмами. На выходе установки образуется два продукта: биогаз и субстрат (компостированный и жидкий).

Биогаз сохраняется в емкости для хранения газа газгольдере, в котором выравниваются давление и состав газа. Из газгольдера идет непрерывная подача газа в газовый двигатель генератор. Здесь уже производится тепло и электричество. При необходимости биогаз дочищается до природного газа (95% метана) после такой очистки, полученный газ – аналог природного газа (90-95 % метана CH4). Отличие только в его происхождении.

Биогазовые установки работают 24 часа в сутки, 7 дней в неделю, круглый год. Такой режим работы является еще одним их преимуществом. Всей системой управляет система автоматики. Для управления достаточно всего один человек два часа в день.

Этот сотрудник ведет контроль с помощью обыкновенного компьютера, а также работает на тракторе для подачи биомассы. После 2-х недельного обучения на установке может работать человек без особых навыков, т.е. со средним или средним специальным образованием.

Биогаз.
Собственная биоэнергетическая станция.
Правильная утилизацию органических отходов. Отходы в доходы!
Биоудобрения. При использовании удобрений, полученных на биогазовых установках, урожайность может быть повышена на 30-50%. Обычный навоз, барду или другие отходы нельзя эффективно использовать в качестве удобрения 3-5 лет. При использовании же биогазовой установки биоотходы перебраживают и, переброженная масса тут же может использоваться как высокоэффективное биоудобрение. Переброженная масса – это готовые экологически чистые жидкие и твердые биоудобрения, лишенные нитритов, семян сорняков, патогенной микрофлоры, яиц гельминтов, специфических запахов. При использовании таких сбалансированных биоудобрений урожайность значительно повышается.
Электроэнергия. Установив биогазовую установку, предприятие будете иметь свою, по сути, бесплатную электроэнергию, а значит, существенное снижение себестоимости продукции, что в свою очередь позволит последнему получить дополнительные конкурентные преимущества.
Тепло. Тепло от охлаждения генератора или от сжигания биогаза можно использовать для обогрева предприятия, теплиц, технологических целей, получения пара, сушки семян, сушки дров, получения кипяченой воды для содержания скота. Предприятие получает газ, электроэнергию, тепло, удобрения и обеспечивает замкнутый цикл производства. Проект окупается за счет уменьшения себестоимости производимой предприятием продукции, поскольку снижаются затраты на покупку газа, электроэнергии, горячей воды и удобрений.
Дополнительная прибыль может быть направлена на погашение кредита и на развитие производства. Уменьшение энергетической зависимости, уменьшение выбросов парниковых газов, уменьшение загрязнения окружающей среды отходами сельскохозяйственного производства, отсутствие на предприятии неприятного запаха.

Строительство биогазовой установки актуально не только для вновь создаваемых ферм, но и для старых. Ведь часто старые лагуны переполнены, и их ремонт требует значительных средств. Если некоторые отходы можно просто хранить в отстойниках, то на утилизацию некоторых (например, на отходы бойни) необходимо затрачивать энергию и средства. Требования к площадке. Установка может располагаться на месте отстойников, лагун или старой свалки. Средние размеры площадки под установку 40х70 м.

ЦЕНА БИОГАЗОВОЙ УСТАНОВКИ

Каждое предприятие индивидуально, поэтому в каждом случае финансовые затраты будут рассчитываться специалистами.

Мы приводим пример средних затрат и доходов при установке биогазового оборудования.
Калькуляция затрат и доходов на примере биогазовой установки для спиртового завода. Стоимость установки 1280 тыс. евро. Все услуги и работы включены. Производительность по зерновой барде 100 т в сутки.

Влажность сепарированной барды 70%. Средний срок окупаемости проекта 2-3 года. А при полном использовании возможностей установки окупаемость может быть 1,5-1,8 года. Использование возможностей – это добавление коферментов, использование тепла в теплицах, продажа полностью всех производимых удобрений.

Затраты на энергоносители – одна из основных статей издержек, которая существенно влияет на себестоимость продукции. Очистные сооружения потребляют около 50% энергии, а при постройке биогазовой установки происходит экономия этих 50%. Предприятие получает газ, электроэнергию, тепло, удобрения и обеспечивает замкнутый цикл производства.

Проект окупается за счет уменьшения себестоимости продукции, поскольку снижаются затраты на покупку газа, электроэнергии, горячей воды и удобрений. Дополнительная прибыль может быть направлена на погашение кредита и на развитие производства.

Биогазовая установка своими руками: интернет-мифы и сельская реальность

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!

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

Понравилась статья? Напишите свое мнение в комментариях.
Подпишитесь на наш ФБ:

Биогаз

Биогаз является ярким примером того, что из отходов можно получить высокую прибыль. Побочные материалы хозяйственной деятельности, в результате переработки становятся экологически чистым газообразным топливом. Такой цикл утилизации отходов дает возможность создать замкнутое производство, на базе фермерского предприятия или городского очистительного учреждения.

Получение биогаза

Производство биогаза невозможно без специального устройства: биогазовой установки. Это комплекс инженерных сооружений, состоящий из устройств и емкостей, которые предназначены для хранения и подготовки сырьевой базы, производства биогаза, его сбора и очистки. Во время производства выделяются побочные продукты переработки – сухая часть, используемая для получения высококачественных минеральных удобрений и вода. Чтобы получить электроэнергию биогазовую установку иногда совмещают с мини газотурбинным или иным генератором. С целью создания не только электро-, но и дополнительной тепловой энергии, биогазовое производство комплектуется когенерационными приборами.
Биогаз получают в особых, устойчивых к коррозии цилиндрических герметичных цистернах, называемых ферментерами. В этих резервуарах происходит процесс брожения. Однако, перед тем, как попасть в ферментер, сырье попадает в резервуар-приемник. Там происходит смешивание с водой до однородного состояния, при помощи особого насоса. После этого, из резервуара-приемника в ферментеры подается уже подготовленная сырьевая база. Стоит отметить, что процедуру перемешивания в это время не останавливают. Она продолжается до того времени, когда резервуар-приемник опустошается. Только при условии пустого резервуара насос автоматически остановится, и начнет выделяться биогаз. Рядом находится газгольдер, в который и попадает газ по трубам.
Биореактор должен находиться в отдельно стоящем быстровозводимом помещении, это является вынужденной необходимостью, которая продиктована нормами безопасности, а также тем, что для создания биогаза необходимо поддерживать постоянную, относительно высокую температуру на уровне 30 – 50 С°. Технология получения биогаза предполагает периодическое перемешивание смеси ферментируемых компонентов. Этот процесс предотвращает их расслоение и остановку процесса брожения.
Для того, чтобы установка для производства биогаза функционировала нормально, необходим позаботиться об измельчении крупных кусков сырья, поскольку они способствуют замедлению скорости выделения метана. За работой профессиональных биогазовых установок следит компьютер. Для обслуживания нескольких станций среднего размера, потребуется не более двух человек.

Сырье для биогаза

Основным сырьем для создания биогаза являются органические компоненты твердых бытовых отходов. Кроме этого, могут использоваться даже сточные воды, жидкие и твердые отходы сельскохозяйственного производства.
Сырье должно соответствовать определенным требованиям. Объем получаемого биогаза на единицу ферментируемого вещества зависит от уровня влажности исходного сырья. Например, из различных типов навоза получается различное количество биогаза на килограмм вещества с разным процентным содержанием метана. Наибольший выход биогаза и наивысшее процентное содержание в нем метана получается из свекольной ботвы. Таким образом, получение топлива на свекольно-сахарных заводах можно назвать самым эффективным.
Исходя из того, какое сырье будет приняться для получения биогаза, меняется и установка для его создания. К примеру, при использовании сухого или твердого сырья, его необходимо механически загрузить в шнековый транспортер, поставляющий сырье в реактор. А при использовании стоковых вод или навоза, сырье в резервуары попадает самотеком, откуда при помощи насосов, при необходимости, поступает в биореактор. В некоторых случаях сырье нуждается в дополнительной очистке и гидролизе. В данном случае, в системе получения биогаза будут присутствовать два соединенных вместе биореактора.
Химический состав биогаза:

50-87 % метана
13-50 % углекислого газа
водород
сероводород
аммиак.

После полной очистки получается биометан, являющийся аналогом природного газа. Примерно 10-15 % получаемого биогаза используется для обслуживания ферментатора, чтобы поддерживать в нем необходимую температуру 35-40 0С. Из остального биогаза происходит выработка электрической и тепловой энергии. Такой биогаз отлично подходит для обогрева промышленных теплиц, фермерских хозяйств.

Использование биогаза

Изготовление и использование биогаза характеризуется целым рядом обоснованных и подтверждённых мировой практикой преимуществ. Выделим следующие:

возобновляемый источник энергии (ВИЭ). Как известно для создания биогаза применяют возобновляемую биомассу
обширный перечень применяемого сырья для создания такого вида топлива дает возможность возводить биогазовые установки практически в любом месте в районе концентрации сельскохозяйственного производства, а также технологически связанных с ним сфер промышленности
универсальность методов энергетического применения биогаза. Его можно использовать в качестве электрической и/или тепловой энергии в месте его получения, а также на любом объекте, который подключен к газотранспортной сети (если возможна подача очищенного биогаза в эту сеть). Кроме этого, такой газ можно применять для заправки автомобилей
стабильность создания электроэнергии из биогаза на протяжении всего календарного года дает возможность покрывать пиковые нагрузки в сети, среди прочего и в условиях использования нестабильных ВИЭ, к примеру, солнечных или ветровых электростанций
формирование рабочих мест вследствие создания рыночной цепочки от поставщика биомассы до эксплуатирующего персонала энергетических объектов
существенное уменьшение отрицательного действия на окружающую среду в результате переработки и обезвреживания отходов методом контролированного сбраживания в биогазовых установках. Биогазовые технологии можно назвать одним из главных и наиболее рациональных путей утилизации органических отходов. Производство биогаза позволяет снизить выбросы парниковых газов в атмосферу.

Полученная электрическая и тепловая энергия смогут покрыть не только потребности производственного комплекса, но и прилегающей инфраструктуры. Примечательно, что сырьё для БГУ бесплатное, вследствие чего гарантируется высокая экономическая эффективность после завершения периода окупаемости (4-7 лет). Себестоимость производимой на БГУ энергии не возрастает, а наоборот – уменьшается.
Установка БГУ дает возможность:

не закупать постоянно дорожающую электроэнергию из сетей
не закупать газ для производства тепла
уменьшить объёмы закупки минеральных удобрений
снизить ёмкость лагун необходимую для хранения
улучшить экологического положение.

Биогаз в России

Существенным и определяющим фактором для развития биогазовой энергетики является поддержка на государственном уровне. К примеру, в странах, где правительство с целью приобретения электроэнергии, от биогазовых установок, применяет «зеленый тариф», доля биогазовой энергии достигает 20 %. Такая ситуация наблюдается в Финляндии, Швеции, Австрии. Представители Минэнерго России заявили, что страна выйдет на показатель 10 % энергии от альтернативных источников всех видов только в 2030 году.
Специалисты называют два перспективных направления в производстве биогаза в России:

возведение промышленных станций
продажа заводских модульных установок.

С точки зрения технологий, изготовление биогазовых реакторов также развивается в двух направлениях. Первый тип биогазовых установок – это модульные горизонтальные механизмы цилиндрической формы, в которых имеются мешалки серийного производства. Такие установки поставляются в готовом виде. Второй конструктивный тип – вертикально установленные метантенки, чаще всего собираемые на месте установки.
Практические данные говорят о том, что хозяйство, которое имеет биогазовую установку, потребляет не более 15 % вырабатываемой энергии, следовательно, большая ее часть поступает на реализацию. Чтобы стимулировать производителей биогазовой энергии специалисты Минэнерго занимаются разработкой целого комплекса мер:

установка надбавки к оптовой цене электроэнергии
компенсация расходов на подключении к электросети.

Тем не менее, невзирая на довольно благоприятную почву, в России работающих биогазовых электростанций всего несколько штук. Первый российский реактор запустили в 2009 году в деревне Дошино Калужской области. Еще один работает в Белгородской области – биогазовая станция «Байнцуры» на базе свиноводческого комплекса, и «Лучки». Несколько лет назад была запущена крупная биогазовая станция в мордовском поселке Ромадановское. Лидирует в производстве российского биогаза Белгородский регион.
Так как большой объем органических отходов вырабатывается именно в агропромышленном комплексе, то развитие биогазовой энергетики наиболее перспективно в сельской местности нашего государства. К сожалению на сегодняшний день в России биологическую массу преимущественно рассматривают в качестве источника убытков, ведь каждый год ущерб от отходов АПК оценивают примерно в 450 млрд руб. В то время, как биогаз – это экологически безопасный и дешевый тип энергоносителя. При помощи биогазовых технологий можно достичь целого ряда положительных побочных эффектов, которые крайне актуальны для российского села.

Биоэнергетические установки для сельского хозяйства “БИОЭН-1”

“БИОЭН-1” предназначен для полностью автономной работы в любых регионах России, где нет централизованного энергоснабжения. Он предназначен для переработки в сутки от 500 кг до 1 т органических отходов (навоза, фекальных стоков, растительных остатков, твердых бытовых отходов) и получения биогаза (20-40 куб.м/сут.), электроэнергии (40-80 кВт. ч/сут) и тепловой энергии (400-800 тыс. кДж/сут.). Кроме этого производится 0,5-1 т жидких экологически чистых органических удобрений.

Комплект “БИОЭН-1” включает 2 биореактора-метантенка с общим рабочим объемом 11 куб.м, 2 газгольдера мокрого типа объемом 12 куб.м, электрогенератор с установочной мощностью 4 кВт, отопительный газоводогрейный аппарат мощностью 23 кВт, бытовую газовую плиту, беспламенную каталитическую грелку мощностью 5 кВт, механизм подготовки и загрузки сырья. Дополнительно еще может входить центрифуга производительностью 1-3 куб.м/ч сепарируемой жидкости.

Загрузка сырья механизирована. Температура ферментации +53+-2град.С. Затраты всех видов энергии на поддержание необходимого температурного режима при условии размещения реакторов в помещении составляет 25-30% выработанной энергии.

“БИОЭН-1” транспортируют на двух КамАЗах или ЗИЛах с полуприцепами.

Органические удобрения, получаемые в качестве побочного продукта в 1994 году были испытаны в Московской и Кемеровской областях. Были получены хорошие результаты на картофеле, капусте, моркови, томатах, клубнике, черной смородине, а также на декоративных культурах.

Модуль “БИОЭН-1” обрабатывает отходы от 25-30 голов КРС или 250-300 голов свиней, или от 2500-3000 голов птицы и работает в автономном режиме, независимо от централизованного энергоснабжения. Эта система получила второе техническое название: мини-теплоэлектростанция на отходах.

Модуль перерабатывает в сутки до 1 т отходов при влажности 85 % и вырабатывает:

до 40 м3 биогаза (60 % метана) или
до 80 кВт/ час электрической энергии напряжением 220 в, 50 Гц или
до 230 кВт/ час тепловой энергии,
до 1 т жидких органических удобрений.

Собственные потребности в энергии на поддержание оптимальной температуры процесса (52-53 0С) составляют не более 30-35 %.

Модуль “БИОЭН-1” может собираться в батареи из 2, 3 и 4 комплектов для обработки отходов от 50 – 100 голов КРС или 500 – 1000 голов свиней, или 5000 – 10000 голов птицы.

С работой БИОЭН-1 можно ознакомиться на животноводческом комплексе “Поярково” агроплемфирмы “Искра” Солнечногорского района Московской области.

1. Назначение

“БИОЭН-1” предназначен для получения газообразного топлива (биогаза), тепловой и электрической энергии и экологически чистых высокоэффективных органических удобрений при биотехнологической переработке всех видов органических отходов (навоза, помета, фекально-мочевых стоков, твердых бытовых отходов, растительных остатков) фермы крупного рогатого скота (КРС) на 25-30 голов, или свинофермы на 250-300 голов, или птицефермы на 2500-3000 голов.

«БИОЭН-1» может собираться в батареи из 2-х и более блок-модулей и обрабатывать, соответственно, отходы от 50-60 и более голов КРС или другой живности.

2. Производительность

количество перерабатываемых отходов при влажности 85% – до 1,0 т/сутки;
выход по биогазу – до 40,0 куб.м./сутки (эквивалент 28кг топочного мазута в сутки);
количество вырабатываемых органических удобрений – до 1,0 т/сутки;
эквивалент по электрической энергии – до 80,0 кВтч/сутки;
расход тепла на собственные нужды в % от вырабатываемого – не более 30,0.

3. Комплектация

1. 2 биореактора-метантенка с общим рабочим объемом 10 куб.м.;
2. 2 газгольдера с общим объемом 6 куб.м.;
3. оборудование для подготовки и механической загрузки сырья.
4. газоиспользующее оборудование:

газовый водогрейный котел (типа АОГВ);
электрогенератор на биогазе мощностью от 0,5кВт и более;
бытовая газовая плита на биогазе;
инфракрасные газовые горелки.

4. Продукты

Биогаз – содержит 60% метана, 40% углекислого газа, не содержит сероводорода, теплотворная способность 20-22 тыс.кДж/куб.м.. Используется в любых бытовых газовых приборах.

Тепловая энергия – горячая вода (70-90 град.С) для отопления бытовых и производственных помещений площадью 120-150кв.м.

Электрическая энергия – переменный ток 220-380В, 50Гц. При возможности выработки до 80 кВтч/сутки потребности в электроэнергии составляют:

для 3-х разовой механической дойки 25 голов КРС – 8-10 кВтч;
для семьи из 5-6 человек, имеющей 2 холодильника, 2 телевизора, 10 ламп накаливания по 100 Вт каждая и другие электроприборы периодического пользования:
зимой – 8 кВтч,
летом – 4 кВтч.

Удобрения – экологически чистые, органические, жидкие, не содержащие патогенной (болезнетворной) микрофлоры, нитратов и нитритов, яиц гельминтов, семян сорняков, специфических фекальных запахов. 1 литр таких удобрений по своей эффективности на растение эквивалентен приблизительно 100 кг навоза или помета. Применяется под все сельскохозяйственные культуры, на любых почвах, во всех климатических зонах. Годовая производительность «БИОЭН-1» по удобрениям – 360т, что достаточно для обработки 360 га угодий в год.

5. Вес и габариты

Вес всего оборудования без сырья 12-14 т, занимаемая площадь 25-30 кв.м. Транспортируется на 2-х а/м КАМАЗ или ЗИЛ с полуприцепом.

6. Изготовление и монтаж

Биореакторы и газгольдеры изготавливаются из листовой углеродистой стали 3-4мм. Комплектующее оборудование – газоводогрейный котел, электрогенератор, инфракрасная газовая горелка, газовая плита – выпускаются серийно отечественными заводами.

Монтаж занимает 5-7 суток, выход на рабочий режим 3-5 суток.

7. Срок эксплуатации

10 лет, процесс непрерывный.

8. Окупаемость оборудования

От 0,5 до 1 года за счет реализации удобрений или получения дополнительного урожая (без учета дополнительного эффекта за счет вырабатываемого топлива).

Цена: 14 800 долларов США

Разработчик: АО Центр “ЭкоРос”, г. Москва
Изготовитель: АО Тульский завод “Стройтехника”, г. Тула

Биогаз из биомасс. Часть II

Уже почти три года назад я делал статью про биогазовые исследования, которые мы проводили в Томске. Статья в то время вызвала значительный интерес и даже сейчас мне на почту приходят письма с просьбой подробней рассказать об этой технологии и перспективах её практического внедрения. Мы не бросили развивать эту тему, накопилось много интересных мыслей и новостей, о которых хочется рассказать, поэтому заинтересованных милости просим под кат.

Что нового?

Самая главная новость — тема до сих пор жива. Идея перерабатывать отходы в что-то полезное и даже выгодное сама по себе греет душу. Напоминаю, что биогазовые технологии позволяют переработать органические отходы (навоз, канализационные стоки и т.п.) в горючий газ и биоудобрение.

Получаемое удобрение можно использовать для увеличения урожайности практически любых растений. К примеру, увеличение урожайности пшеницы, которое было зафиксировано в независимых испытаниях на Алтае по сравнению с контрольными участками где удобрение не использовалось, составило порядка 30 процентов.

На треть! При этом затраты на удобрения составили не более 10 процентов от суммы дополнительно полученной прибыли, что само по себе отличный результат.

В последнее время появились патенты по технологии ускорения получения биогаза, однако применить их в реальных установках пока не представляется возможным, но тот факт, что в этой области продолжаются разработки, безусловно, радует. Самой успешной (на наш взгляд) является технология, описанная в другом патенте, суть которого заключается в добавлении на разных стадиях процесса простой воды, но с измененным окислительно-восстановительным потенциалом. Авторы молодцы, что досконально разобрались в биологической сути процесса.

Биогаз или биоудобрения?

Как и ранее я остаюсь сторонником того, что биогазовые технологии трудно позиционировать как исключительно энергетические. В первую очередь, эти технологии хороши для облегчения экологической ситуации, связанной с утилизацией биологических отходов, которых вокруг сельскохозяйственных предприятий скапливается огромное количество. Это настоящая проблема, которая помимо экологического вреда часто является катализатором вспышек опасных инфекций.

Конечно, в процессе переработки выделяется большое количество биогаза, но он требует тщательной очистки, осушения, сжатия и с ним больше хлопот, чем выгод. Это, в первую очередь, связано с получением из биогаза электричества, что требует огромных затрат. Поэтому разумнее всего, особенно в России, утилизировать биогаз до тепла, которое можно использовать для поддержания самого биогазового процесса и для отопления зданий и сооружений. Мы — холодная страна и тепло будет необходимо всегда. Если не использовать биогаз для генерации электричества, то становится более выгодно строительство и самих биогазовых станций.

Исследовательская установка

Так случилось, что в процессе наших исследований для экспериментальной установки нам требовался навоз в количестве 40-50 кг в сутки. Живем мы в городе, коров у нас нет, как источник биомассы мы себя рассматривали в самом крайнем случае и мы стали искать поставщика навоза. Пришлось навоз возить с пригорода. Приезжаем в деревню и находим подворье с коровами. Зима. Стучимся в дверь, открывает хозяин и мы просим у него навоза. Изумление в глазах. Оно вам зачем, ребята? Говорим, мол, ученые, делаем эксперименты. Надо. Идите, говорит дедок, по добру по здорову. А если будем покупать? По 50 рублей за ведро? Через некоторое время в деревушке под Томском стали ходить легенды о том, что из города ездят чудаки, которые платят деньги за… Ну вы поняли. Но проблемы с сырьем решены.

Установка состоит из трех специализированных ёмкостей, связанных собой трубопроводами с запорной (управляемой) арматурой (задвижками). Основой установки является специализированная ёмкость определенного объема, называемой ферментером, также установка содержит ёмкость для пробоподготовки сырья, систему контроля и автоматизации процесса. Система автоматизации и управления установкой — собственной разработки. Ничего особо сложного в ней нет.

Управление процессом осуществляет головной контроллер ГК АСУ, который имеет экран вывода технической информации и всей необходимой телеметрии для нормальной работы оборудования. ГК АСУ связывает все блоки установки через последовательную ассиметричную шину данных. АСУ осуществляет непрерывную телеметрию и управление блока биогазовой обработки (БГО), в том числе снимает следующие данные:

— Температуру обрабатываемой биомассы в камере гомогенизации и стерилизации КГиС (предел 55 гр.С)
— Осуществляет управление насосами для перемешивания и подачи биомассы в основной ферментер ОФ
— Контролирует температуру течения биологического процесса анаэробного брожения в пределе 39 гр.С (блок нагрева установки БНУ содержит электрокотел, твердотельное реле 40 А и температурный датчик DS18B20 с допустимой температурой котла не более 85 гр.С)
— Осуществляет сбор данных с датчиков проводимости, окислительно-восстановительного потенциала и pH (RedOx потенциал не более -100 мВ, pH анаэробной стадии процесса — 6,2)
— Ведёт логгирование всех данных
— Имеет кнопку принудительного перемешивания биомассы при необходимости.
— Имеет датчик утечек метана и систему аварийного отключения оборудования при различных сценариях развития событий, к примеру, от краткосрочных отключений электроэнергии или потери надежного заземления, перенапряжений в сети и т.п.

Конечно, выход биогаза зависит от качества исходного сырья, если можно применить термин «качество» к навозу. Но на самом деле, исходное сырье имеет важнейшее значение. Лучше всего, чтобы сырье было без примесей, посторонних загрязнений, без плесени и ПАВов. Главный закон биогазовой установки — путь сырья к загрузке должен быть как можно короче. Выход биогаза из навоза различных животных, конечно, разный. Это зависит от особенностей пищеварения, что определяет состав и структуру отходов.

В биогазовую станцию может быть добавлены другие органические отходы, такие как очистки овощей, фруктов, свежая трава, хозяйственные стоки и т.п. Это даже лучше, чтобы сырье для станции было смесью различных отходов. Это улучшает процесс переработки, делает его более стабильным, а выход биогаза — больше. При этом на однотипном сырье, к примеру, на чистых свиных стоках или курином помете процесс вообще может остановиться, так как эти субстраты сильно токсичны и их обязательно надо разбавлять другими отходами, обеспечивая буферизацию сырья.

Выходящий из установки газ называется биогазом. Это горючий газ сложного состава. В нем две трети метан, остальное — углекислый газ, сероводород, примеси водорода, аммиака, пары воды. Накапливается газ в специальном газонепроницаемом мягком мешке — газгольдере.

Если накопленный газ очистить от углекислоты и других опасных примесей получаем биометан — полный аналог природного газа. Однако, очистка биогаза дорогая процедура и направлена, в первую очередь, для того, чтобы получать электричество или заправлять автомобили. Если такая задача не стоит — то биогаз можно использовать без особой очистки для получения тепла и горячей воды. Именно для этих целей (по нашему мнению) целесообразней всего использовать биогазовые установки в наших условиях.

Перспективы биогазовых технологий

Для России. И, конечно, это мое частное мнение. Для начала я бы разделил этот вопрос на две части. Промышленное использование биогазовой технологии и различные частные практики.

Промышленное использование биогазовых технологий слабо развивается в принципе из-за практического отсутствия добротных технологий, правового вакуума в законодательстве и жесточайшей коррупции. Безусловно, без бюджетного плеча такие технологии достойно развить не удастся, но как быть с тем, чтобы под маркой развития биогаза не проворачивались коррупционные схемы различных деятелей от инноваций — я не знаю. Остается направление использования биогазовых станций частниками. Вот здесь наблюдается некий наш российский феномен, о котором хочется поговорить особо. Во-первых, в природе нашего человека заложен принцип по возможности никогда ни за что не платить. По крайней мере существенные деньги. А лучше всего халява! Вот это свойство используют всякие жулики, которые завалили интернет видео и сайтами с предложениями за три копейки построить биогазовую станцию, получать биогаз в неограниченных объемах и забыть про все проблемы. Именно такие деятели дискредитировали саму тему биогаза в России, которая, кстати, очень активно развивается сейчас во всем мире. Особенно в Китае. Биогазовая установка не может стоить дешево.

Это все-же биотехнология, которая имеет ряд особенностей, требует современного контроллинга, определенной квалификации операторов и т.д. Это не сарайная технология, она требует нового понимания сути сельскохозяйственного производства, принципа неразрывности всех процессов — от подготовки сырья, транспортировки, ветеринарных манипуляций, навозоудаления, заканчивая маркетингом биоудобрений и энергетическим аудитом производства. Только в этом случае биогазовые технологии дадут необходимый эффект. Какой смысл городить биогазовые станции в старых коровниках и на СХ предприятиях прошлого века? Почему не делать новые проекты крупных животноводческих комплексов с интеграцией всех наиболее перспективных и интересных технологий, которые существуют? Ведь очевидно, что именно здесь заложен будущий успех. Опять же — это мое мнение.

Эффект кулака

С одной стороны мы видим большое количество самоделок биогазовых станций, с другой — наблюдается иной феномен. Эффект кулака. Что я имею ввиду? Есть люди, которые занимаются фермерским хозяйством. Такие вот современные кулаки. Хозяйственные и ответственные с одной стороны, но и независимые с другой.

Такие люди дают другой запрос. Они через биогазовую установку хотят приобрести независимость. Газ для себя, никому не кланяться в ноги. Такие люди готовы покупать установки хорошего качества и дорого. Именно на этот необычный сегмент потребителей стоит обратить особое внимание. В этой связи сейчас наша группа ориентирована на создание комплексного решения — минифермы для частного фермера с установкой биогазового синтеза на 500-600 м 3 газа в месяц. Для решения этой задачи хватит дюжины дойных коров. Проект самого коровника уже есть, остается его связать с биогазовой установкой, зарегистрировать и придать четкий технический и юридический статус этого животноводческого комплекса.

Почему такой подход? Поясняю. Станция предназначена для независимого отопления усадьбы фермера (до 200м 3 ) и обеспечения горячей водой как его дома, так и на производстве. Электричество из биогаза получать не предусматривается — дорого. Поддержкой проекта (помимо биогаза) является использование биоудобрения. Как для себя, так и для продажи под единым торговым брендом, который набирает обороты сейчас.

Это помогает формально окупить установку за два-три года. Не за два-три месяца, как в рекламе в Интернет или на YouTube, а именно за пару-тройку лет. Чтобы проект такой минифермы довести до ума, нужны электронщики, специалисты по промышленной автоматизации, специалисты- проектировщики легкий зданий и сооружений, эксперты по пожарной безопасности, люди, которые хорошо знают особенности технических регламентов, всяких ГОСТов, СНИПОВ, нужен хороший юрист (на всякий случай), маркетолог, патентовед, конструкторы. Мы делаем этот проект открытым, желающие могут предложить свои компетенции. Так часто бывало, что только всем миром можно что-то сделать. Что-то стоящее. Напишите мне asmtomsk@gmail.com если вам эта тема интересна и( или) есть собственные идеи.

Только зарегистрированные пользователи могут участвовать в опросе. Войдите, пожалуйста.