Bioplynová stanica pre domácnosť. DIY bioplynová stanica. Komponenty, ktoré musí bioplynová stanica obsahovať

Na farme akejkoľvek farmy môžete využiť nielen energiu vetra, slnka, ale aj bioplynu.

Bioplyn- plynné palivo, produkt anaeróbneho mikrobiologického rozkladu organických látok. Bioplynové technológie sú najradikálnejším, ekologickým, bezodpadovým spôsobom spracovania, recyklácie a dezinfekcie rôznych organický odpad rastlinného a živočíšneho pôvodu.

Podmienky prijatia a energetická hodnota bioplyn.

Tí, ktorí si chcú na svojej farme postaviť malú bioplynovú stanicu, musia podrobne vedieť, aké suroviny a akou technológiou možno bioplyn vyrábať.

Získava sa bioplyn v procese anaeróbnej (bez prístupu vzduchu) fermentácie (rozkladu) organických látok (biomasy) rôzneho pôvodu: vtáčí trus, vršky, listy, slama, stonky rastlín a iný organický odpad z jednotlivých domácností. Bioplyn tak možno vyrobiť zo všetkých domových odpadov, ktoré majú schopnosť kvasiť a rozkladať sa v tekutom alebo mokrom stave bez prístupu kyslíka. Anaeróbne zariadenia (fermentory) umožňujú spracovať akúkoľvek organickú hmotu počas procesu v dvoch fázach: rozklad organickej hmoty (hydratácia) a jej splyňovanie.

Použitie organickej hmoty, ktorá prešla mikrobiologickým rozkladom v bioplynových staniciach zvyšuje úrodnosť pôdy a úrodu rôznych plodín o 10 – 50 %.

Bioplyn, ktorý sa uvoľňuje pri komplexnej fermentácii organického odpadu, pozostáva zo zmesi plynov: metán („bažinový“ plyn) - 55-75%, oxid uhličitý - 23-33%, sírovodík - 7%. Metánová fermentácia je bakteriálny proces. Hlavnou podmienkou jeho prúdenia a výroby bioplynu je prítomnosť tepla v biomase bez prístupu vzduchu, ktoré môže vzniknúť v jednoduchých bioplynových staniciach. Inštalácie sa dajú ľahko vybudovať na jednotlivých farmách vo forme špeciálnych fermentorov na fermentáciu biomasy.

V usadlosti je hlavnou organickou surovinou na nakladanie do fermentora hnoj.

V prvej fáze nakladania maštaľného hnoja do fermentačnej nádoby by doba fermentácie mala byť 20 dní, prasačí hnoj - 30 dní. Pri plnení rôznych organických zložiek sa získa viac plynu v porovnaní s naložením iba jednej zložky. Napríklad pri spracovaní maštaľného hnoja a hydinového trusu môže bioplyn obsahovať až 70 % metánu, čo výrazne zvyšuje účinnosť bioplynu ako paliva. Po stabilizácii fermentačného procesu by sa do fermentora mali denne nakladať suroviny, maximálne však 10 % z množstva v ňom spracovanej hmoty. Odporúčaná vlhkosť surovín v lete je 92-95%, v zime - 88-90%.

Vo fermentore popri produkcii plynu prebieha dezinfekcia organického odpadu z patogénnej mikroflóry, dezodorácia vylučovaných nepríjemné pachy. Výsledný kal Hnedá pravidelne vykladané z fermentora a používané ako hnojivo.

Na ohrev spracovávanej hmoty sa využíva teplo, ktoré sa uvoľňuje pri jej rozklade v biofermenteri. Keď teplota vo fermentore klesá, intenzita vývoja plynu sa znižuje, pretože mikrobiologické procesy v organickej hmote sa spomaľujú. Spoľahlivá tepelná izolácia bioplynovej stanice (biofermentora) je preto jednou z najdôležitejších podmienok jej normálnej prevádzky.

Pre zabezpečenie požadovaného fermentačného režimu sa odporúča hnoj umiestnený vo fermentore zmiešať s horúcou vodou (najlepšie 35-40 °C). Tepelné straty sa musia minimalizovať aj pri periodickom prekládke a čistení fermentora. Pre lepšie vykurovanie možno použiť fermentor" skleníkový efekt" Na tento účel je nad kupolou inštalovaný drevený alebo ľahký. kovová kostra a pokryté plastovou fóliou. Najlepšie výsledky sa dosahujú pri teplote fermentovanej suroviny 30-32°C a vlhkosti 90-95%. Na juhu Ukrajiny môžu bioplynové stanice efektívne fungovať bez dodatočného ohrevu organickej hmoty vo fermentore. V regiónoch stredného a severného pásma sa časť vyprodukovaného plynu musí v chladných obdobiach roka minúť na dohrievanie fermentovanej hmoty, čo komplikuje projektovanie bioplynových staníc. Je možné, že po prvom naplnení fermentora a spustení extrakcie plynu tento nezhorí. Vysvetľuje to skutočnosť, že pôvodne vyrobený plyn obsahuje viac ako 60% oxidu uhličitého. V tomto prípade sa musí vypustiť do atmosféry a po 1-3 dňoch bude bioplynová stanica fungovať stabilne.

Pri fermentácii exkrementov od jedného zvieraťa môžete získať za deň: hovädzí dobytok (živá hmotnosť 500-600 kg) - 1,5 metra kubického bioplynu, ošípané (živá hmotnosť 80-100 kg) - 0,2 metra kubického, kura alebo králik - 0,015 metra kubického .

Za jeden deň fermentácie sa z maštaľného hnoja vytvorí 36 % bioplynu, z bravčového 57 %. Energeticky sa 1 kubický meter bioplynu rovná 1,5 kg uhlia, 0,6 kg petroleja, 2 kW/h elektriny, 3,5 kg palivového dreva, 12 kg hnojových brikiet.

Bioplynové technológie sú v Číne široko rozvinuté a aktívne sa implementujú v mnohých krajinách Európy, Ameriky, Ázie a Afriky. V západnej Európe, napríklad v Rumunsku a Taliansku, začali pred viac ako 10 rokmi vo veľkom využívať malé bioplynové stanice s objemom spracovaných surovín 6-12 metrov kubických.

O takéto inštalácie začali prejavovať záujem aj majitelia usadlostí a fariem na Ukrajine. Na území akéhokoľvek panstva je možné vybaviť jednu z najjednoduchších bioplynových staníc, ktoré sa napríklad používajú na jednotlivých farmách v Rumunsku. Podľa tých, ktoré sú znázornené na obr. 1-a je podľa rozmerov vybavená jama 1 a kupola 3. Jama je vymurovaná železobetónové dosky 10 cm hrubé, ktoré sú omietnuté cementová malta a potiahnuté živicou pre tesnosť. Zo strešnej krytiny je zvarený zvon vysoký 3 m, v ktorého hornej časti sa bude hromadiť bioplyn. Na ochranu proti korózii je zvon pravidelne natieraný dvoma vrstvami olejovej farby. Ešte lepšie je najskôr potrieť vnútro zvončeka červeným olovom.

V hornej časti zvona je inštalované potrubie 4 na odvod bioplynu a tlakomer 5 na meranie jeho tlaku. Výstupná rúrka 6 plynu môže byť vyrobená z gumenej hadice, plastovej alebo kovovej rúrky.

Okolo fermentačnej jamy je osadená betónová drážka-voda 2 naplnená vodou, do ktorej je ponorená spodná strana zvona do hĺbky 0,5 m.

Plyn je možné privádzať do kachlí kovovými, plastovými alebo gumenými rúrkami. Aby sa zabránilo prasknutiu potrubia v dôsledku zamrznutia kondenzovanej vody v zime, používa sa jednoduché zariadenie (obr. 1-b): Rúrka v tvare U 2 sa pripojí na potrubie 1 v najnižšom bode. Výška jeho voľnej časti musí byť väčšia ako tlak bioplynu (v mm vodného stĺpca). Kondenzát 3 sa odvádza cez voľný koniec trubice a nedochádza k úniku plynu.

V druhom variante inštalácie (obr. 1-c) je jama 1 s priemerom 4 mm a hĺbkou 2 m vo vnútri obložená strešnou krytinou, ktorej plechy sú tesne zvarené. Vnútorný povrch zváranej nádrže je potiahnutý živicou pre antikoróznu ochranu. S vonku Na hornom okraji betónovej nádrže je usporiadaná kruhová drážka s hĺbkou 5 až 1 m, ktorá je naplnená vodou. Vertikálna časť kupoly 2, zakrývajúca nádrž, je do nej voľne inštalovaná. Drážka s vodou naliatou do nej teda slúži ako vodný uzáver. Bioplyn sa zhromažďuje v hornej časti kupoly, odkiaľ je privádzaný výstupným potrubím 3 a následne potrubím 4 (alebo hadicou) na miesto použitia.

Asi 12 metrov kubických organickej hmoty (najlepšie čerstvého hnoja) sa naplní do kruhovej nádrže 1, ktorá sa naplní tekutou frakciou hnoja (moču) bez pridania vody. Týždeň po naplnení začne fermentor pracovať. V tomto zariadení je kapacita fermentora 12 metrov kubických, čo umožňuje postaviť ho pre 2-3 rodiny, ktorých domy sa nachádzajú v blízkosti. Takáto inštalácia môže byť postavená na farme, ak rodina chová býky na základe zmluvy alebo chová niekoľko kráv.

Konštrukčné a technologické schémy najjednoduchších malých inštalácií sú znázornené na obr. 1-d, d, f, g. Šípky označujú technologické pohyby počiatočnej organickej hmoty, plynu a kalu. Konštrukčne môže byť kupola pevná alebo vyrobená z polyetylénovej fólie. Pevná kupola môže byť vyrobená s dlhou valcovou časťou pre hlboké ponorenie do spracovávanej hmoty, „plávajúca“ (obr. 1-d) alebo vložená do hydraulického ventilu (obr. 1-e). Filmová kupola môže byť vložená do vodného uzáveru (obr. 1-e) alebo vyrobená vo forme jednodielneho lepeného veľkého vrecka (obr. 1-g). V poslednej verzii je na fóliové vrecúško umiestnené závažie 9, aby sa vrecúško príliš nenafúklo a tiež aby sa vytvoril dostatočný tlak pod fóliou.

Plyn, ktorý sa zhromažďuje pod kupolou alebo fóliou, sa privádza cez plynovod na miesto použitia. Aby sa zabránilo výbuchu plynu, môže byť na výstupnom potrubí nainštalovaný ventil nastavený na určitý tlak. Nebezpečenstvo výbuchu plynu je však nepravdepodobné, pretože pri výraznom zvýšení tlaku plynu pod kupolou sa táto zdvihne v hydraulickom tesnení do kritickej výšky a prevráti sa, čím sa uvoľní plyn.

Produkcia bioplynu sa môže znížiť v dôsledku skutočnosti, že sa na povrchu organickej suroviny vo fermentore počas fermentácie vytvorí kôra. Aby sa zabezpečilo, že nebude prekážať úniku plynu, rozbije sa miešaním hmoty vo fermentore. Môžete miešať nie ručne, ale pripevnením kovovej vidlice na kupolu zospodu. Kupola stúpa v hydraulickom tesnení do určitej výšky, keď sa hromadí plyn a klesá, keď sa používa.

V dôsledku systematického pohybu kupoly zhora nadol vidlice spojené s kupolou zničia kôru.

Vysoká vlhkosť a prítomnosť sírovodíka (až 0,5%) prispievajú k zvýšenej korózii kovových častí bioplynové stanice. Preto stav každého kovové prvky Fermentor je pravidelne monitorovaný a poškodené miesta sú starostlivo chránené, najlepšie olovom v jednej alebo dvoch vrstvách a následne v dvoch vrstvách natreté ľubovoľnou olejovou farbou.

Ryža. 1. Schémy najjednoduchších bioplynových staníc:

A). s pyramídovou kupolou: 1 - jama na hnoj; 2 - tesnenie drážka-voda; 3 - zvon na zber plynu; 4, 5 - výstupné potrubie plynu; 6 - manometer;

b). zariadenie na odvod kondenzátu: 1 - potrubie na odvod plynu; 2 - potrubie v tvare U pre kondenzát; 3 - kondenzát;

V). s kužeľovou kupolou: 1 - jama na hnoj; 2 - kupola (zvonček); 3 - rozšírená časť potrubia; 4 - výstupné potrubie plynu; 5 - tesnenie drážka-voda;

d, e, f, g - schémy variantov najjednoduchších inštalácií: 1 - dodávka organického odpadu; 2 - nádoba na organický odpad; 3 - priestor na zber plynu pod kupolou; 4 - výstupné potrubie plynu; 5 - odstraňovanie kalu; 6 - manometer; 7 - kupola vyrobená z polyetylénovej fólie; 8 - vodný uzáver; 9 - zaťaženie; 10 - jednodielne polyetylénové vrecko.

Bioplynová stanica s ohrevom fermentovateľnej hmoty teplom uvoľneným pri rozklade hnoja v aeróbnom fermentore, je znázornené na obr. 2, zahŕňa nádrž digestora - valcovú kovová nádoba s plniacim hrdlom 3, vypúšťacím ventilom 9, mechanickým miešadlom 5 a potrubím na odber bioplynu 6.

Fermentor 1 môže byť vyrobený z obdĺžnikového tvaru drevených materiálov. Na vykladanie upraveného hnoja sú bočné steny odnímateľné. Podlaha fermentora je mriežková, cez technologický kanál 10 je vzduch vháňaný z dúchadla 11. Horná časť fermentora je pokrytá drevenými panelmi 2. Pre zníženie tepelných strát sú steny a dno opatrené tepelnoizolačnou vrstvou 7.

Inštalácia funguje takto. Do metánovej nádrže 4 sa cez hlavu 3 naleje vopred pripravený hnoj s vlhkosťou 88-92 %, výška hladiny je určená spodnou časťou plniaceho hrdla. Aeróbny fermentor 1 je naplnený cez hornú otváraciu časť podstielkovým hnojom alebo zmesou hnoja so sypkým suchým organickým plnivom (slama, piliny) s vlhkosťou 65-69%. Keď je vzduch privádzaný cez technologický kanál vo fermentore, začína sa rozkladať organická hmota a uvoľňuje sa teplo. Stačí zohriať obsah nádoby na metán. V dôsledku toho sa uvoľňuje bioplyn. Zhromažďuje sa v hornej časti nádrže digestora. Cez potrubie 6 sa používa pre domáce potreby. Počas procesu fermentácie sa hnoj vo vyhnívacom zariadení mieša miešadlom 5.

Takáto inštalácia sa zaplatí do jedného roka len vďaka likvidácii odpadu v osobných domácnostiach.

Ryža. 2. Schéma vykurovanej bioplynovej stanice:
1 - fermentor; 2 - drevený štít; 3 - plniace hrdlo; 4 - nádrž na metán; 5 - miešadlo; 6 - potrubie na odber vzoriek bioplynu; 7 - tepelnoizolačná vrstva; 8 - rošt; 9 - vypúšťací ventil pre spracovanú hmotu; 10 - kanál na prívod vzduchu; 11 - dúchadlo.

Samostatná bioplynová stanica(IBGU-1) pre roľnícku rodinu s 2 až 6 kravami alebo 20-60 ošípanými, prípadne 100-300 kusmi hydiny (obr. 3). Zariadenie dokáže spracovať od 100 do 300 kg hnoja denne a vyprodukuje 100-300 kg ekologicky nezávadného organické hnojivá a 3-12 metrov kubických bioplynu.

Na varenie jedla pre 3-4 člennú rodinu je potrebné spáliť 3-4 kubické metre bioplynu za deň, na vykurovanie domu s rozlohou 50-60 m2 - 10-11 kubických metrov. Inštalácia môže fungovať v akejkoľvek klimatickej zóne. Závod Tula Stroytekhnika a Orlovský opravárenský a mechanický závod (Orel) začali svoju sériovú výrobu.

Ryža. 3. Schéma individuálnej bioplynovej stanice IBGU-1:
1 - plniace hrdlo; 2 - miešadlo; 3 - potrubie na odber vzoriek plynu; 4 - tepelnoizolačná vrstva; 5 - potrubie s kohútikom na vykladanie spracovanej hmoty; 6 - teplomer.

Problematika produkcie metánu zaujíma tých majiteľov súkromných fariem, ktorí chovajú hydinu či ošípané a chovajú aj hovädzí dobytok. Takéto farmy spravidla produkujú značné množstvo organického živočíšneho odpadu, ktorý môže priniesť značné výhody tým, že sa stane zdrojom lacného paliva. Účelom tohto materiálu je povedať vám, ako vyrobiť bioplyn doma pomocou rovnakého odpadu.

Všeobecné informácie o bioplyne

Domáci bioplyn, získavaný z rôznych hnojov a trusu hydiny, pozostáva väčšinou z metánu. Tam je to od 50 do 80 % podľa toho, koho odpad bol použitý na výrobu. Ten istý metán, ktorý spaľuje v našich kachliach a kotloch a za ktorý niekedy podľa stavov elektromerov platíme nemalé peniaze.

Pre predstavu o množstve paliva, ktoré je možné teoreticky vyrobiť pri chove zvierat doma alebo v krajine, uvádzame tabuľku s údajmi o výťažnosti bioplynu a obsahu čistého metánu v ňom:

Ako je z tabuľky zrejmé, pre efektívna výroba plyn z kravského hnoja a silážneho odpadu bude vyžadovať pomerne veľké množstvo surovín. Výhodnejšie je získavať palivo z bravčového hnoja a morčacieho trusu.

Zvyšný podiel látok (25 – 45 %), ktoré tvoria domáci bioplyn, je oxid uhličitý (až 43 %) a sírovodík (1 %). Palivo obsahuje aj dusík, čpavok a kyslík, ale v malých množstvách. Mimochodom, je to vďaka uvoľňovaniu sírovodíka a amoniaku, že hromada hnoja vydáva taký známy „príjemný“ zápach. Čo sa týka energetického obsahu, 1 m3 metánu môže pri spaľovaní teoreticky uvoľniť až 25 MJ (6,95 kW) tepelnej energie. Špecifické teplo Spaľovanie bioplynu závisí od podielu metánu v jeho zložení.

Pre referenciu. V praxi je overené, že na vykurovanie zatepleného domu, ktorý sa nachádza v strednom pásme, je potrebné počas vykurovacej sezóny cca 45 m3 biologického paliva na 1 m2 plochy.

Príroda to zariadi tak, že bioplyn z hnoja vzniká samovoľne a bez ohľadu na to, či ho chceme prijímať alebo nie. Hnojisko zhnije do roka až roka a pol jednoducho tým, že je vonku a dokonca aj pri mínusových teplotách. Celý tento čas uvoľňuje bioplyn, ale len v malom množstve, keďže proces sa časom predlžuje. Príčinou sú stovky druhov mikroorganizmov nachádzajúcich sa v exkrementoch zvierat. To znamená, že na spustenie vývoja plynu nie je potrebné nič, stane sa to samo. Ale na optimalizáciu procesu a jeho urýchlenie bude potrebné špeciálne vybavenie, o ktorom sa bude ďalej diskutovať.

Technológia bioplynu

Podstatou efektívnej výroby je urýchlenie prirodzeného procesu rozkladu organických surovín. Na to je potrebné, aby sa v ňom vytvorili baktérie najlepšie podmienky na reprodukciu a recykláciu odpadu. A prvou podmienkou je umiestniť surovinu do uzavretej nádoby - reaktora, inak - generátora bioplynu. Odpad sa drví a mieša v reaktore s vypočítaným množstvom čistej vody, kým sa nezíska počiatočný substrát.

Poznámka.Čistá voda je potrebná na to, aby sa do substrátu nedostali látky, ktoré nepriaznivo ovplyvňujú životnosť baktérií. V dôsledku toho sa proces fermentácie môže výrazne spomaliť.

Priemyselná výrobňa bioplynu je vybavená ohrevom substrátu, prostriedkami miešania a reguláciou kyslosti prostredia. Miešanie sa vykonáva s cieľom odstrániť z povrchu tvrdú kôru, ktorá vzniká počas fermentácie a bráni uvoľňovaniu bioplynu. Trvanie technologický postup– najmenej 15 dní, počas ktorých stupeň rozkladu dosiahne 25 %. Predpokladá sa, že maximálny výťažok paliva nastáva až do 33 % rozkladu biomasy.

Technológia zabezpečuje dennú obnovu substrátu, čo zabezpečuje intenzívnu produkciu plynu z hnoja, v priemyselných zariadeniach ide o stovky Metre kubické o deň. Časť odpadovej hmoty, ktorá predstavuje asi 5 % z celkového objemu, sa odoberie z reaktora a na jej miesto sa naloží rovnaké množstvo čerstvých biologických surovín. Odpadový materiál sa používa ako organické hnojivo na polia.

Schéma bioplynovej stanice

Pri domácej výrobe bioplynu nie je možné vytvoriť také priaznivé podmienky pre mikroorganizmy ako v priemyselnej výrobe. A v prvom rade sa toto vyhlásenie týka organizácie vykurovania generátora. Ako je známe, vyžaduje to výdaj energie, čo vedie k výraznému zvýšeniu nákladov na palivo. Je celkom možné kontrolovať súlad s mierne zásaditým prostredím, ktoré je vlastné fermentačnému procesu. Ale ako sa to dá opraviť v prípade odchýlok? Opäť náklady.

Majiteľom súkromných fariem, ktorí chcú vyrábať bioplyn vlastnými rukami, sa odporúča vyrobiť reaktor jednoduchej konštrukcie z dostupné materiály, a následne ho modernizovať podľa svojich možností. Čo je potrebné urobiť:

• hermeticky uzavretý kontajner s objemom minimálne 1 m3. Vhodné sú aj rôzne malé nádrže a sudy, z ktorých sa však pre nedostatočné množstvo surovín uvoľní málo paliva. Takéto objemy výroby vám nebudú vyhovovať;
• Pri organizovaní výroby bioplynu doma je nepravdepodobné, že budete ohrievať nádobu, ale určite ju musíte izolovať. Ďalšou možnosťou je zakopať reaktor do zeme, pričom sa jeho horná časť tepelne izoluje;
• nainštalujte do reaktora ručné miešadlo ľubovoľného dizajnu a pretiahnite rukoväť cez horný kryt. Zostava priechodu rukoväte musí byť utesnená;
• zabezpečiť potrubia na zásobovanie a vykladanie substrátu, ako aj na zber bioplynu.

Nižšie je schéma zariadenia na výrobu bioplynu umiestnenej pod úrovňou terénu:

1 – generátor paliva (nádoba vyrobená z kovu, plastu alebo betónu); 2 - násypka na plnenie substrátu; 3 – technický poklop; 4 – nádoba pôsobiaca ako vodný uzáver; 5 – vývod na vykladanie odpadu odpadu; 6 – odberné potrubie bioplynu.

Ako získať bioplyn doma?

Prvou operáciou je mletie odpadu na frakciu, ktorej veľkosť nie je väčšia ako 10 mm. Oveľa ľahšie sa tak pripraví substrát a pre baktérie bude jednoduchšie spracovávať suroviny. Výsledná hmota sa dôkladne premieša s vodou, jej množstvo je asi 0,7 litra na 1 kg organickej hmoty. Ako bolo uvedené vyššie, mala by sa používať iba čistá voda. Potom sa substrátom naplní vlastnoručne vyrobená bioplynová stanica, po ktorej sa reaktor hermeticky uzavrie.

Niekoľkokrát počas dňa musíte navštíviť nádobu, aby ste premiešali obsah. Piaty deň môžete skontrolovať prítomnosť plynu a ak sa objaví, pravidelne ho odčerpávajte kompresorom do valca. Ak sa tak nestane včas, tlak vo vnútri reaktora sa zvýši a fermentácia sa spomalí, alebo dokonca úplne zastaví. Po 15 dňoch je potrebné časť substrátu vyložiť a pridať rovnaké množstvo nového. Viac sa dozviete sledovaním videa:

Záver

Je pravdepodobné, že najjednoduchšia inštalácia výroba bioplynu nezabezpečí všetky vaše potreby. Ale vzhľadom na súčasné náklady na energetické zdroje to už značne pomôže domácnosti, pretože nemusíte platiť za suroviny. Postupom času, keď budete úzko zapojení do výroby, budete schopní pochopiť všetky funkcie a vykonať potrebné vylepšenia inštalácie.

Bioplynové stanice pre farmy, cena závisí od počtu komponentov, rôznych parametrov charakteristických pre takéto zariadenia, sa pohybuje v rozmedzí 170 tisíc rubľov.

Pracujú na tom, aby ako výsledok spracovania konečného produktu získali ekologické palivo a hnojivá, ktoré sa vyrábajú v jednotke, ktorá zahŕňa technické konštrukcie a zariadenia spojené v jedinom technologickom cykle.

Bioplynové stanice pre domácnosti môžu jedného dňa úplne nahradiť drahé zdroje energie pre obyvateľov vidieka. Ekonomické kataklizmy vyžadujú, aby vývojári poľnohospodárskych zariadení vyrábali analógy prírodné zdroje vo forme dostupných surovín na zníženie nákladov na údržbu súkromnej usadlosti a hospodárenia.

Ciele farmárov sú rôzne – niektorí získavajú lacnú energiu, zatiaľ čo iní potrebujú na spracovanie odpadu použiť malú miniinštaláciu:

• dobytka

Výsledkom práce sú biohnojivá a vlastný zdroj energie. Okrem toho sa farmy musia zbaviť rôznych nahromadení domáceho odpadu, v tom im pomáha pohodlná, univerzálna štruktúra, ktorá namiesto nepotrebných produktov rozdáva užitočné produkty.

Kto obsluhuje zariadenie

Malé bioplynové stanice sú užitočné v moderných vidieckych domácnostiach. Väčšie zariadenia používajú seriózni chovatelia dobytka, kde nie je možné existovať bez jednotiek, ktoré vyrábajú potrebné druhy energie.

Dôvodom na jeho inštaláciu na nádvorí súkromného domu alebo veľkej farmy je akumulácia organických látok, pretože každé zariadenie potrebuje energiu, aby fungovalo.

Svet bojuje za ekológiu životného prostredia, najprijateľnejším prostriedkom na to je výstavba bioplynových zariadení, ktoré uvoľňujú čisté látky a spotrebúvajú alternatívne palivo. Na tomto základe sa zariadenia stali žiadanými na farmách u nás aj v zahraničí.

Štandardná výbava

Inžinieri zostavujú mechanizmy rôznych veľkostí. Výroba závisí od požadovaného výkonu, ktorý má jednotka spracovať a vyrobiť výmenou. Štandardná inštalácia pozostáva z nasledujúcich komponentov:

• zásobná nádrž, prijíma materiál na spracovanie
• miešačky, mlyny, ktoré sú navzájom konštrukčne odlišné, drvia veľké úlomky suroviny
• plynojem, hermeticky uzavretý, hromadí sa tu plyn
• reaktor vo forme zásobníka, kde vzniká biopalivo
• zariadenia dodávajúce suroviny do kontajnera
• zariadenia, ktoré prenášajú výsledné palivo z jedného bodu do druhého na následnú konverziu
  automatické systémy, ktoré chránia a riadia výrobný proces

Fungovanie technologického cyklu je prepracované do najmenších detailov, aby človeku uľahčil údržbu jednotky počas doby spracovania.

Ako to funguje

Výkon jednotiek je založený na princípe vplyvu bakteriálnych útvarov rôzneho charakteru na organické látky, ktoré spôsobujú fermentáciu. Tieto procesy prebiehajú vo vnútri reaktora. Z rozkladu niektorých produktov sa získa ďalšia látka, ktorej zloženie zahŕňa:

• metán
• oxid uhličitý
• nečistoty čpavok, sírovodík, dusík

Princíp činnosti pozostáva z nasledujúcich krokov:

• suroviny sa dodávajú do zásobníka
• materiál sa rozdrví, pumpami a dopravníkmi sa presunie do nádrže na kyselinu, v tejto nádrži sa biomasa dodatočne zahrieva
• odolný, kyselinovzdorný, tesne uzavretý reaktor dostáva pripravené suroviny na výrobu bioplynu

V reaktore sú inštalované zariadenia, ktoré zabezpečujú dohrievanie do +40 stupňov, miešanie látok, vytváranie vhodných podmienok pre ne, urýchľujúce procesy rozkladu a fermentácie, z ktorých vzniká finálny produkt. Rýchlosť spracovania závisí od kapacity zariadenia a druhu odpadu.

Prebieha:

• akumulácia plynu sa vykonáva v plynových nádržiach; sú namontované ako samostatný prvok alebo spojené so skriňou
• Nádrž reaktora sa zhromažďuje, po ukončení procesu rozkladu sa odovzdá na použitie
• v nádrži plynovej nádrže sa vytvorí dostatočný tlak na presun plynu do čistiaceho systému, v tejto forme ho spotrebiteľ využije v rôznych oblastiach činnosti
• pri použití na určený účel získavajú látky na hnojivá po ich rozdelení na zložky v tekutej alebo pevnej forme a presune do skladovacej časti

Rozhodnutie o začatí výstavby musí sprevádzať zohľadnenie podmienok, za ktorých bioplynové stanice pracujú s požadovanou účinnosťou.

Základné možnosti na výber

Zlá funkčnosť zariadení sa vyskytuje v dôsledku zlého plánovania. Chyby môžu byť zaznamenané okamžite alebo po určitom čase. Prostredníctvom starostlivého a komplexného výskumu zaisťujeme, že zariadenie nezlyhá. Postup začína po určení dostupnosti surovín a toho, koľko energie je potrebné na normálnu existenciu energetických zdrojov.

Reaktor a jeho rozmery sú ovplyvnené:

• množstvo spracovania
• kvalita materiálu
• druh suroviny
• teplotný režim
• obdobie fermentácie

V praxi by ste na konkrétnej farme mali venovať pozornosť nasledujúcim bodom:

• denné nakladanie materiálov vo vzťahu k veľkosti reaktora
• objem nádoby, v ktorej sa odpad spracováva
• vypočítať výstup
• schopnosť balansovať medzi výsledkom a skutočnou spotrebou

Pred inštaláciou zariadenia si musíte vybrať:

• najoptimálnejšie miesto pre inštaláciu
• model vhodný pre dizajnové prvky

Hlavné kritériá, na ktoré sa spolieha, kedy konštruktívna voľba, slúži na umiestnenie a vymedzenie podzemnej alebo nadzemnej stavby. Okrem toho pri konštrukcii konštrukcie v hornej časti by ste sa mali rozhodnúť, ako nainštalovať reaktor vo vertikálnej alebo horizontálnej polohe.

Biohnojivá sú skladované v budovách na mieste alebo v jamách a kovových sudoch. Náklady sa znížia o hotové časti inštalácie, ak sú na farme dostupné. Akumulácia materiálov určuje veľkosť a tvar nádrží, v ktorých sa miešajú, ako aj to, aký druh reaktora a zariadení sú potrebné na ohrev látok, ich drvenie a miešanie.

Vybraná konštrukcia reaktora musí spĺňať:

• praktickosť
• jednoduchosť údržby
• plynotesné a vodotesné, aby sa eliminovali netesnosti a udržal sa plyn v plnom objeme

Predpokladom efektívneho výkonu je prítomnosť kvalitnej tepelnej izolácie. Znížiť náklady na výstavbu a tepelné straty možné s minimálnymi plochami.

Konštrukcia musí byť stabilná a odolávať tlakovým zaťaženiam:

• suroviny

Inštalácie sú vybavené v nasledujúcich najoptimálnejších formách:

• vajcovitý
• cylindrický
• kužeľovitý
• polkruhový

Neodporúča sa vybaviť štvorcové betónové alebo tehlové formy. Surovina vyvíja tlak na rohy, čo spôsobuje vznik trhlín, narúšajúce procesy prebiehajúce vo vnútri a hromadenie pevných úlomkov. Materiály lepšie kvasia a v konštrukciách s vnútornými priečkami sa neobjavujú vysušené povrchy.

Najlepšie materiály na stavbu sú:

• Oceľ - v týchto kontajneroch dosiahnete absolútnu tesnosť, ľahko sa vyrábajú a vydržia zaťaženie. Problémom je zvýšená náchylnosť na koróziu. Aby sa zabránilo hrdzi, povrchy sú ošetrené. Ak má farma kovovú nádrž, mala by sa jej kvalita skontrolovať zo všetkých strán. Zbavte sa nedostatkov.
• Plast - nádrže vyrobené z tohto materiálu sa vyrábajú mäkké a tvrdé. Prvá možnosť je menej vhodná, pretože poškodenie je ľahko spôsobené a je ťažké ho izolovať. Nádrže vyrobené z tvrdého plastu sú stabilné a nehrdzavejú.
• Betón používajú niektoré rozvojové krajiny. Nemajú žiadne obmedzenia na životnosť, špeciálne nátery môžu zabrániť vzniku trhlín.
• Tehla sa používa v Indii a Číne. Na to sa používajú iba dobre vypálené výrobky alebo sa kladú steny z betónových blokov alebo kameňa.

Pri inštalácii zariadení z betónu, tehál alebo kameňa je potrebné postarať sa o vnútornú protipožiarnu úpravu, ktorá je odolná voči organickej hmote a sírovodíku.

Umiestnenie konštrukcie by sa malo brať s osobitnou vážnosťou a mali by sa zohľadniť tieto faktory:

• voľné miesto
• vzdialenosť od bývania
• skladovanie
• umiestnenie maštalí, ošípaných, hydinární
• podzemnej vody
• pohodlné nakladanie a vykladanie materiálov

Reaktory sú umiestnené:

• na povrchu so základom
• pochovaný v zemi
• inštalované vo vnútri farmy

Zariadenia fungujúce pomocou chemickej alebo biologickej reakcie sú vybavené poklopmi, cez ktoré sa periodicky renovačné práce. Gumové tesnenie poskytuje tesnenie, keď je veko zatvorené. Tepelná izolácia je potrebná na vykonávanie prác bez ohľadu na ročné obdobie.
Konštrukcia je izolovaná improvizovanými materiálmi s úpravou vnútorných povrchov vrstva po vrstve.

Bioplynové stanice. Výroba bioplynu

Kompletné nerezové zariadenia na výrobu bioplynu.

Bioplynové stanice sú komplexné riešenie likvidácia odpadu z potravinárskeho priemyslu, agrokomplexu, tepelnej výroby, elektrická energia a hnojivá. Výroba metánu v zariadení na výrobu bioplynu je realizáciou biologického procesu.

Nemecká spoločnosť vyvíja a vyrába kompletné zariadenia na výrobu bioplynu a predáva ich do celého sveta. V Nemecku, Francúzsku, Holandsku, Grécku, Veľkej Británii, Švédsku, Španielsku, Luxembursku, Českej republike, Litve, USA, Japonsku a na Cypre bolo vybudovaných, spustených a úspešne prevádzkovaných viac ako 300 zariadení na výrobu bioplynu. Navrhované inštalácie nie sú experimentálne, ale fungujú, osvedčené a spoľahlivé Nemecké vybavenie, ISO certifikované a vyrobené kompletne v našej vlastnej továrni.

Ukážeme vám, ako môžete bioenergiu využívať inteligentne a ekonomicky.

Bioplyn je plyn pozostávajúci z približne 60 % metánu (CH4) a 40 % oxidu uhličitého. Synonymá pre bioplyn sú splaškový plyn, banský plyn a močiarny plyn, metánový plyn. Ak vezmeme ako príklad hnoj, tak ak podnik vyprodukuje 1 tonu takéhoto „bioodpadu“ za deň, znamená to, že z neho možno získať 50 m3 plynu alebo 100 kW elektriny, alebo 35 litrov motorovej nafty. byť nahradený. Doba návratnosti zariadení na spracovanie hnoja je do 2-3 rokov a pri niektorých iných druhoch surovín je ešte nižšia a dosahuje 1,5 roka. Okrem priamych peňažných výhod má výstavba bioplynovej stanice aj nepriame výhody. Je to napríklad lacnejšie ako inštalácia plynovodu, elektrického vedenia, záložných dieselových generátorov a vytváranie lagún. V tabuľke je uvedený výstup plynu pre rôzne druhy suroviny.

ZDROJE SUROVÍN

Dôležitou oblasťou použitia bioplynových zariadení sú veľké agrokomplexy, chovy dobytka, hydinárne, rybie závody, pekárne, potravinárske podniky, mäsokombináty, liehovary, pivovary, mliekarne, závody rastlinnej výroby, cukrovar továrne, škrobárne, výroba kvasníc, a to nielen ako alternatívny zdroj energie, ale aj ako efektívna metóda recyklácia hnoja (podstielky) a výroba lacného hnojiva, ako pre vlastnú potrebu, tak aj na predaj na trhu. Bioplynová stanica vyrába bioplyn a biohnojivá z organického odpadu z poľnohospodárstva a spracovania potravín bezkyslíkovou fermentáciou, čím poskytuje najaktívnejší systém úpravy. Hnoj dobytka, prasačie trus, vtáčí trus, odpad z bitúnkov (krv, tuk, črevá, kosti), rastlinný odpad, siláž, zhnité obilie, splašky, tuky, bioodpad, odpad z potravinárskeho priemyslu, záhradný odpad, sladovnícky kal možno použiť ako suroviny., výlisky, liehové výpalky, repné rezky, technický glycerín (z výroby bionafty). Väčšinu druhov surovín je možné medzi sebou miešať. Recyklácia odpadu je v prvom rade čistiaci systém, ktorý sa oplatí a prináša zisk. Na výstupe zo zariadenia odpad produkuje súčasne a vo veľkom množstve: bioplyn, elektrinu, teplo a hnojivá.

Všetko, čo je uvedené vyššie, sa vyrába s nulovými nákladmi. Koniec koncov, hnoj je zadarmo a samotná inštalácia spotrebuje iba 10-15% energie. Jedna osoba stačí na obsluhu výkonnej inštalácie dve hodiny denne. Bioplynové stanice sú plne automatizované, a preto sú náklady na prácu minimálne.

Technológia a princíp činnosti bioplynovej stanice

Bioplynová stanica vyrába bioplyn a biohnojivá z biologického odpadu z poľnohospodárstva a potravinárstva bezkyslíkovou fermentáciou. Bioplyn je odpadový produkt prospešných baktérií produkujúcich metán. Mikroorganizmy metabolizujú uhlík z organických substrátov za anoxických podmienok (anaeróbne). Tento proces, nazývaný hniloba alebo anoxická fermentácia, sleduje potravinový reťazec.

Zloženie typickej bioplynovej stanice:

Bioodpad je možné priviezť kamiónom alebo prečerpať do bioplynovej stanice. Najprv sa koenzýmy vysypú (pomelú), zhomogenizujú a zmiešajú s hnojom (trusom). Homogenizácia sa najčastejšie vykonáva pri teplote 70 o C počas jednej hodiny s maximálnou veľkosťou častíc 1 cm. Homogenizácia s maštaľným hnojom sa vykonáva v miešacej nádrži s výkonnými miešadlami.

Reaktor je plynotesná, úplne utesnená nádrž. Táto konštrukcia je tepelne izolovaná, pretože vo vnútri nádrže musí byť pevná teplota pre mikroorganizmy. Vnútri reaktora sa nachádza mixér navrhnutý na úplné premiešanie obsahu reaktora. Sú vytvorené podmienky pre absenciu plávajúcich vrstiev a/alebo sedimentov.

Mikroorganizmy musia byť vybavené všetkými potrebnými živinami. Čerstvé suroviny by sa mali privádzať do reaktora v malých dávkach niekoľkokrát denne. Priemerná doba hydraulického usadzovania vo vnútri reaktora (v závislosti od substrátov) je 20-40 dní. Počas tejto doby sú organické látky vo vnútri biomasy metabolizované (transformované) mikroorganizmami. Na výstupe zo zariadenia vznikajú dva produkty: bioplyn a substrát (kompostovaný a tekutý).

Bioplyn sa skladuje v zásobníku plynu, plynojeme, v ktorom sa vyrovnáva tlak a zloženie plynu. Z plynovej nádrže je plynulá dodávka plynu do generátora plynového motora. Teplo a elektrina sa tu už vyrába. V prípade potreby sa bioplyn po takomto prečistení prečistí na zemný plyn (95% metán), výsledný plyn je analógom zemného plynu (90-95% metán CH4). Jediný rozdiel je v jeho pôvode.

Bioplynové stanice fungujú 24 hodín denne, 7 dní v týždni, po celý rok. Tento spôsob prevádzky je ďalšou výhodou. Celý systém je riadený automatizačným systémom. Jednému človeku stačí dve hodiny denne, kým to zvládne.

Tento zamestnanec ovláda pomocou bežného počítača a obsluhuje aj traktor na prikrmovanie biomasou. Po 2 týždňoch školenia môže na inštalácii pracovať osoba bez špeciálnych zručností, t.j. so stredným alebo stredným odborným vzdelaním.

VÝHODY

• Bioplyn.
• Vlastná bioenergetická stanica.
• Správna likvidácia organického odpadu. Odpad do príjmu!
• Biohnojivá. Pri použití hnojív získaných z bioplynových staníc možno zvýšiť výnosy o 30 – 50 %. Obyčajný maštaľný hnoj, výpalky alebo iný odpad nie je možné efektívne využiť ako hnojivo 3-5 rokov. Pri použití bioplynovej stanice dochádza k fermentácii bioodpadu a fermentovanú hmotu je možné ihneď použiť ako vysokoúčinné biohnojivo. Fermentovaná hmota je hotové tekuté a tuhé biohnojivá šetrné k životnému prostrediu, bez dusitanov, semien burín, patogénnej mikroflóry, vajíčok hlíst a špecifických pachov. Pri použití takýchto vyvážených biohnojív sa výrazne zvyšuje produktivita.
• Elektrina. Inštaláciou bioplynovej stanice bude mať podnik vlastnú, v podstate bezplatnú elektrickú energiu, čo znamená výrazné zníženie výrobných nákladov, čo mu následne umožní získať ďalšie konkurenčné výhody.
• Teplý. Teplo z chladenia generátora alebo zo spaľovania bioplynu je možné využiť na vykurovanie podnikov, skleníkov, technologické účely, výrobu pary, sušenie semien, sušenie palivového dreva, výrobu prevarenej vody na chov hospodárskych zvierat. Podnik odoberá plyn, elektrinu, teplo, hnojivá a zabezpečuje uzavretý výrobný cyklus. Projekt sa vypláca znížením nákladov na produkty vyrábané podnikom, pretože náklady na nákup plynu, elektriny, horúca voda a hnojivá.
• Ďalší zisk možno použiť na splatenie úveru a na rozvoj výroby. Znížená energetická závislosť, znížené emisie skleníkových plynov, zníženie znečistenia životného prostredia poľnohospodárskym odpadom a absencia nepríjemného zápachu v podniku.

Výstavba bioplynovej stanice je relevantná nielen pre novovytvorené farmy, ale aj pre staré. Staré lagúny sú totiž často preplnené a ich oprava si vyžaduje nemalé finančné prostriedky. Zatiaľ čo niektoré odpady možno jednoducho uložiť do usadzovacích nádrží, niektoré odpady (napríklad odpad z bitúnkov) si vyžadujú energiu a peniaze na likvidáciu. Požiadavky na lokalitu. Inštalácia môže byť umiestnená na mieste sedimentačných nádrží, lagún alebo starej skládky. Priemerná veľkosť miesta na inštaláciu je 40x70 m.

Cena bioplynovej stanice

Každý podnik je individuálny, preto finančné náklady v každom prípade vypočítajú špecialisti.

Vzorový projekt

Uvádzame príklad priemerných nákladov a príjmov pri inštalácii bioplynových zariadení.
Výpočet nákladov a výnosov na príklade bioplynovej stanice pre liehovar. Náklady na montáž sú 1280-tisíc eur. V cene sú zahrnuté všetky služby a práce. Kapacita výpalkov obilia je 100 ton za deň.

Vlhkosť separovaných výpalkov je 70 %. Priemerná doba návratnosti projektu je 2-3 roky. A pri plnom využití možností inštalácie môže byť návratnosť 1,5 – 1,8 roka. Využitím príležitostí je pridávanie koenzýmov, využitie tepla v skleníkoch a predaj všetkých vyrobených hnojív.

Náklady na energie sú jednou z hlavných nákladových položiek, ktorá výrazne ovplyvňuje cenu výroby. Čistiarne spotrebujú asi 50 % energie a pri výstavbe bioplynovej stanice sa týchto 50 % ušetrí. Podnik odoberá plyn, elektrinu, teplo, hnojivá a zabezpečuje uzavretý výrobný cyklus.

Projekt sa vypláca znížením výrobných nákladov, keďže sa znížia náklady na nákup plynu, elektriny, teplej vody a hnojív. Ďalší zisk možno použiť na splatenie úveru a na rozvoj výroby.

Materiál pripravila Shilova E.P.

Technológia výroby bioplynu. Moderné komplexy chovu hospodárskych zvierat zabezpečujú vysoké ukazovatele produkcie. Použité technologické riešenia umožňujú plne vyhovieť požiadavkám súčasných sanitárnych a hygienických noriem v priestoroch samotných areálov.

Veľké množstvá hnojovice sústredené na jednom mieste však spôsobujú značné problémy pre ekológiu oblastí susediacich s komplexom. Napríklad čerstvý bravčový hnoj a trus sú klasifikované ako odpad 3. triedy nebezpečnosti. Environmentálna problematika je pod kontrolou dozorných orgánov a legislatívne požiadavky na túto problematiku sa neustále sprísňujú.

Biokomplex ponúka komplexné riešenie likvidácie hnojovice, ktoré zahŕňa zrýchlené spracovanie v moderných bioplynových staniciach (BGU). Počas procesu spracovania prebiehajú prirodzené procesy rozkladu organickej hmoty v zrýchlenom režime s uvoľňovaním plynu vrátane: metánu, CO2, síry atď. Len výsledný plyn sa neuvoľňuje do atmosféry, čo spôsobuje skleníkový efekt, ale posiela sa do špeciálnych generátorových (kogeneračných) jednotiek, ktoré vyrábajú elektrickú a tepelnú energiu.

Bioplyn - horľavý plyn, vznikajúce pri anaeróbnej metánovej fermentácii biomasy a pozostávajúce najmä z metánu (55-75 %), oxidu uhličitého (25-45 %) a nečistôt sírovodíka, amoniaku, oxidov dusíka a iných (menej ako 1 %).

K rozkladu biomasy dochádza v dôsledku chemických a fyzikálnych procesov a symbiotickej životnej aktivity 3 hlavných skupín baktérií, pričom produkty látkovej výmeny niektorých skupín baktérií sú potravinové produkty iných skupín, v určitom poradí.

Prvú skupinu tvoria hydrolytické baktérie, druhú kyselinotvornú, tretiu metánotvornú.

Ako suroviny na výrobu bioplynu možno použiť ako organický agropriemyselný alebo domový odpad, tak aj rastlinné suroviny.

Najbežnejšie druhy poľnohospodárskeho odpadu používaného na výrobu bioplynu sú:

• hnoj ošípaných a dobytka, podstielka pre hydinu;
• zvyšky z kŕmneho stola komplexov hovädzieho dobytka;
• topy zeleninové plodiny;
• neštandardná úroda obilnín a zeleniny, cukrovej repy, kukurice;
• dužina a melasa;
• múka, mláto, drobné zrno, klíčky;
• pivovarské obilie, sladové klíčky, bielkovinové kaly;
• odpad z výroby škrobu a sirupu;
• ovocné a zeleninové výlisky;
• sérum;
• atď.

Počet substrátov (druhov odpadu) používaných na výrobu bioplynu v rámci jednej bioplynovej stanice (BGU) sa môže meniť od jedného do desať alebo viac.

Bioplynové projekty v agropriemyselnom sektore môžu byť vytvorené podľa jednej z nasledujúcich možností:

• výroba bioplynu z odpadu zo samostatného podniku (napríklad hnoj z chovu hospodárskych zvierat, bagasa z cukrovaru, výpalky z liehovaru);
• výroba bioplynu založená na odpade z rôznych podnikov, pričom projekt je spojený so samostatným podnikom alebo samostatne umiestnenou centralizovanou bioplynovou stanicou;
• výroba bioplynu s primárnym využitím energetických zariadení na samostatne umiestnených bioplynových staniciach.

Najčastejším spôsobom energetického využitia bioplynu je spaľovanie v plynových piestových motoroch v rámci mini-KVET, pri výrobe elektriny a tepla.

Existovať rôzne možnosti technologické schémy bioplynových staníc- v závislosti od druhov a počtu druhov použitých substrátov. Použitie predbežná príprava, v niektorých prípadoch umožňuje dosiahnuť zvýšenie rýchlosti a stupňa rozkladu surovín v bioreaktoroch a následne aj zvýšenie celkového výťažku bioplynu. V prípade použitia viacerých substrátov s rôznymi vlastnosťami, napríklad tekutého a pevného odpadu, sa ich akumulácia a predbežná príprava (separácia na frakcie, mletie, zahrievanie, homogenizácia, biochemická alebo biologická úprava a pod.) vykonáva oddelene, po ktorej buď sa zmiešajú pred dodaním do bioreaktorov, alebo sa dodávajú v oddelených prúdoch.

Hlavná konštrukčné prvky Schémy typickej bioplynovej stanice sú:

• systém na príjem a predbežnú prípravu podkladov;
• systém prepravy substrátu v rámci inštalácie;
• bioreaktory (fermentory) s miešacím systémom;
• vykurovací systém bioreaktora;
• systém na odstraňovanie a čistenie bioplynu od nečistôt sírovodíka a vlhkosti;
• skladovacie nádrže na fermentovanú hmotu a bioplyn;
• systém pre softvérové ​​riadenie a automatizáciu technologických procesov.

Technologické schémy bioplynových staníc sa líšia v závislosti od typu a počtu spracovávaných substrátov, typu a kvality finálnych cieľových produktov, konkrétneho know-how, ktoré využíva spoločnosť poskytujúca technologické riešenie a mnohých ďalších faktorov. Najbežnejšie sú dnes schémy s jednostupňovou fermentáciou niekoľkých druhov substrátov, z ktorých jedným je zvyčajne hnoj.

S rozvojom používaných bioplynových technológií technické riešenia sa stávajú komplexnejšími smerom k dvojstupňovým schémam, čo je v niektorých prípadoch odôvodnené technologickou potrebou efektívneho spracovania určitých typov substrátov a zvyšovaním celkovej efektívnosti využitia pracovného objemu bioreaktorov.

Vlastnosti výroby bioplynu je, že ho môžu produkovať metánové baktérie len z absolútne suchých organických látok. Úlohou prvej etapy výroby je preto vytvoriť zmes substrátu, ktorá má vysoký obsah organických látok a zároveň je čerpateľná. Ide o substrát s obsahom sušiny 10-12%. Riešenie sa dosiahne uvoľnením prebytočnej vlhkosti pomocou skrutkových separátorov.

Kvapalný hnoj prichádza z výrobných priestorov do nádrže, je homogenizovaný pomocou ponorného miešadla a ponorným čerpadlom je dodávaný do separačnej dielne do šnekových separátorov. Kvapalná frakcia sa hromadí v samostatnej nádrži. Pevná frakcia sa naplní do podávača pevnej suroviny.

V súlade s harmonogramom nakladania substrátu do fermentora sa podľa vyvinutého programu periodicky zapína čerpadlo, ktoré dodáva tekutú frakciu do fermentora a súčasne sa zapne nakladač pevných surovín. Voliteľne je možné tekutú frakciu naplniť do nakladača pevných surovín, ktorý má funkciu miešania, a následne hotovú zmes priviesť do fermentora podľa vyvinutého nakladacieho programu.Inklúzie sú krátkodobé. Deje sa tak, aby sa zabránilo nadmernému príjmu organického substrátu do fermentora, pretože to môže narušiť rovnováhu látok a spôsobiť destabilizáciu procesu vo fermentore. Súčasne sa zapínajú aj čerpadlá, ktoré prečerpávajú digestát z fermentora do fermentora a z fermentora do zásobnej nádrže digestátu (lagúny), aby sa zabránilo pretečeniu fermentora a fermentora.

Hmoty digestátu nachádzajúce sa vo fermentore a fermentore sa zmiešajú, aby sa zabezpečilo rovnomerné rozloženie baktérií v celom objeme nádob. Na miešanie sa používajú nízkootáčkové miešačky špeciálnej konštrukcie.

Kým je substrát vo fermentore, baktérie uvoľňujú až 80 % celkového množstva bioplynu produkovaného bioplynovou stanicou. Zvyšná časť bioplynu sa uvoľňuje vo vyhnívacom zariadení.

Dôležitú úlohu pri zabezpečení stabilného množstva uvoľneného bioplynu zohráva teplota kvapaliny vo vnútri fermentora a fermentora. Proces spravidla prebieha v mezofilnom režime s teplotou 41-43ᴼС. Udržiavanie stabilnej teploty sa dosahuje použitím špeciálnych rúrkových ohrievačov vo vnútri fermentorov a fermentorov, ako aj spoľahlivou tepelnou izoláciou stien a potrubí. Bioplyn vychádzajúci z digestátu má vysoký obsah síry. Bioplyn sa čistí od síry pomocou špeciálnych baktérií, ktoré kolonizujú povrch izolácie položenej na drevenej trámovej klenbe vo vnútri fermentorov a fermentorov.

Bioplyn sa akumuluje v plynojeme, ktorý je vytvorený medzi povrchom digestátu a elastickým, vysoko pevným materiálom pokrývajúcim fermentor a fermentor na vrchu. Materiál má schopnosť značne sa roztiahnuť (bez zníženia pevnosti), čo pri akumulácii bioplynu výrazne zvyšuje kapacitu zásobníka plynu. Aby sa zabránilo pretečeniu plynovej nádrže a prasknutiu materiálu, je tu poistný ventil.

Ďalej bioplyn vstupuje do kogeneračnej jednotky. Kogeneračná jednotka (CGU) je jednotka, v ktorej elektrickú energiu vyrábajú generátory poháňané plynovými piestovými motormi na bioplyn. Kogenerátory poháňané bioplynom majú konštrukčné odlišnosti od konvenčných motorov plynových generátorov, pretože bioplyn je veľmi ochudobnené palivo. Elektrická energia generovaná generátormi dodáva energiu do elektrického zariadenia samotnej BSU a všetko nad rámec toho sa dodáva blízkym spotrebiteľom. Energia kvapaliny používanej na chladenie kogenerátorov je generovaná tepelná energia mínus straty v kotlových zariadeniach. Vzniknutá tepelná energia sa čiastočne využíva na ohrev fermentorov a fermentorov a zvyšná časť sa posiela aj blízkym spotrebiteľom. vstúpi

Je možné inštalovať dodatočné zariadenie na čistenie bioplynu na úroveň zemného plynu, ide však o drahé zariadenie a využíva sa len v prípade, ak účelom bioplynovej stanice nie je výroba tepelnej a elektrickej energie, ale výroba paliva pre plynové piestové motory. Osvedčenými a najčastejšie používanými technológiami čistenia bioplynu sú vodná absorpcia, tlaková adsorpcia, chemické zrážanie a membránová separácia.

Energetická efektívnosť bioplynových elektrární do značnej miery závisí od zvolenej technológie, materiálov a dizajnu hlavných konštrukcií, ako aj od klimatických podmienok v oblasti, kde sa nachádzajú. Priemerná spotreba tepelnej energie na vykurovanie bioreaktorov v miernom klimatickom pásme je 15 – 30 % energie vyrobenej v kogenerátoroch (brutto).

Celková energetická účinnosť bioplynového komplexu s tepelnou elektrárňou spaľujúcou bioplyn je v priemere 75 – 80 %. V situácii, keď všetko teplo prijaté z kogeneračnej stanice pri výrobe elektriny nie je možné spotrebovať (bežná situácia pre nedostatok externých odberateľov tepla), uniká do atmosféry. V tomto prípade je energetická účinnosť bioplynovej tepelnej elektrárne len 35 % z celkovej energie bioplynu.

Hlavné ukazovatele výkonnosti bioplynových staníc sa môžu značne líšiť, čo je do značnej miery dané použitými substrátmi, prijatými technologickými predpismi, prevádzkovými postupmi a úlohami, ktoré jednotlivé zariadenia vykonávajú.

Proces spracovania hnoja netrvá dlhšie ako 40 dní. Digest získaný spracovaním je bez zápachu a je výborným organickým hnojivom, v ktorom sa dosiahol najvyšší stupeň mineralizácie živín absorbovaných rastlinami.

Digestát sa zvyčajne separuje na kvapalné a pevné frakcie pomocou závitovkových separátorov. Kvapalná frakcia sa posiela do lagún, kde sa hromadí až do obdobia aplikácie do pôdy. Pevná frakcia sa používa aj ako hnojivo. Ak sa na pevnú frakciu aplikuje dodatočné sušenie, granulácia a balenie, bude vhodná na dlhodobé skladovanie a prepravu na veľké vzdialenosti.

Výroba a energetické využitie bioplynu má množstvo výhod opodstatnených a potvrdených svetovou praxou, a to:

1. Obnoviteľný zdroj energie (OZE). Na výrobu bioplynu sa využíva obnoviteľná biomasa.
2. Široká škála surovín používaných na výrobu bioplynu umožňuje výstavbu bioplynových staníc prakticky všade v oblastiach, kde sa sústreďuje poľnohospodárska výroba a technologicky príbuzné odvetvia.
3. Všestrannosť spôsobov energetického využitia bioplynu ako na výrobu elektrickej a/alebo tepelnej energie v mieste jeho vzniku, tak na akomkoľvek zariadení napojenom na plynovú prepravnú sieť (v prípade dodávky vyčisteného bioplynu do tejto siete ), ako aj motorové palivo pre automobily.
4. Stabilita výroby elektriny z bioplynu počas celého roka umožňuje pokryť špičkové zaťaženia v sieti, a to aj v prípade využívania nestabilných obnoviteľných zdrojov energie, napríklad solárnych a veterných elektrární.
5. Vytváranie pracovných miest prostredníctvom vytvárania trhového reťazca od dodávateľov biomasy až po obsluhu energetických zariadení.
6. Zníženie negatívneho vplyvu na životné prostredie prostredníctvom recyklácie a neutralizácie odpadu prostredníctvom riadenej fermentácie v bioplynových reaktoroch. Bioplynové technológie sú jedným z hlavných a najracionálnejších spôsobov neutralizácie organického odpadu. Projekty výroby bioplynu znižujú emisie skleníkových plynov do atmosféry.
7. Agrotechnický efekt využívania hmoty fermentovanej v bioplynových reaktoroch na poľnohospodárskych poliach sa prejavuje zlepšením pôdnej štruktúry, regeneráciou a zvýšením ich úrodnosti v dôsledku zavádzania živín organického pôvodu. Rozvoj trhu s organickými hnojivami, vrátane hnojív z hmoty spracovanej v bioplynových reaktoroch, v budúcnosti prispeje k rozvoju trhu s ekologickými poľnohospodárskymi produktmi a zvýši jeho konkurencieschopnosť.

Odhadované jednotkové investičné náklady

BGU 75 kWel. ~ 9 000 €/kWel.

BGU 150 kWel. ~ 6 500 €/kWel.

BGU 250 kWel. ~ 6 000 €/kWel.

BGU do 500 kWel. ~ 4 500 €/kWel.

BGU 1 MWel. ~ 3 500 €/kWel.

Vyrobená elektrická a tepelná energia dokáže uspokojiť nielen potreby areálu, ale aj priľahlej infraštruktúry. Navyše suroviny pre bioplynové stanice sú zadarmo, čo zaisťuje vysokú ekonomickú efektívnosť po návratnosti (4-7 rokov). Náklady na energiu vyrobenú v bioplynových elektrárňach časom nerastú, ale naopak klesajú.