Instalație de biogaz pentru casă privată: recomandări pentru amenajarea unui proiect de casă

Un proprietar gospodar visează la resurse energetice ieftine, la eliminarea eficientă a deșeurilor și la obținerea de îngrășăminte.O instalație de biogaz pentru casă este o modalitate ieftină de a-ți realiza visul.

Auto-asamblarea unui astfel de echipament va costa o sumă rezonabilă de bani, iar gazul produs va fi un ajutor bun în gospodărie: poate fi folosit pentru gătit, încălzirea casei și alte nevoi.

Să încercăm să înțelegem specificul acestui echipament, avantajele și dezavantajele sale. Și, de asemenea, dacă este posibil să construiți singur o instalație de biogaz și dacă va fi eficientă.

Specificul producerii de biogaz

Biogazul se formează ca urmare a fermentației unui substrat biologic. Este descompus de bacterii hidrolitice, formatoare de acizi și metan. Amestecul de gaze produs de bacterii este inflamabil, deoarece contine un procent mare de metan.

Proprietățile sale nu sunt practic diferite de gazul natural, care este utilizat pentru nevoile industriale și casnice.

Dacă dorește, fiecare proprietar de casă poate achiziționa o instalație de biogaz fabricată industrial, dar este costisitoare, iar investiția se amortizează în 7-10 ani. Prin urmare, are sens să faci un efort și să faci un bioreactor cu propriile mâini

Biogazul este un combustibil prietenos cu mediul, iar tehnologia de producere a acestuia nu are un impact prea mare asupra mediului. În plus, deșeurile care trebuie eliminate sunt folosite ca materii prime pentru biogaz.

Ele sunt plasate într-un bioreactor, unde are loc procesarea:

• biomasa este expusă bacteriilor o perioadă de timp. Perioada de fermentare depinde de volumul de materii prime;
• Ca urmare a activității bacteriilor anaerobe, se eliberează un amestec inflamabil de gaze, care include metan (60%), dioxid de carbon (35%) și alte câteva gaze (5%). Fermentarea eliberează, de asemenea, hidrogen sulfurat potențial periculoasă în cantități mici. Este otrăvitor, deci este extrem de nedorit ca oamenii să fie expuși la ea;
• amestecul de gaze din bioreactor este purificat și furnizat într-un rezervor de gaz, unde este depozitat până când este utilizat în scopul propus;
• gazul dintr-un rezervor de gaz poate fi folosit în același mod ca și gazul natural. Merge la aparatele de uz casnic - sobe pe gaz, cazane de încălzire etc.;
• Biomasa descompusă trebuie îndepărtată în mod regulat din fermentator. Aceasta este forță suplimentară, dar efortul dă roade. După fermentare, materia primă se transformă în îngrășământ de înaltă calitate, care este folosit în câmpuri și grădini de legume.

O instalație de biogaz este benefică pentru proprietarul unei case private doar dacă are acces constant la deșeurile de la fermele de animale. În medie, de la 1 metru cub. Puteți obține 70-80 de metri cubi de substrat. biogaz, dar producția de gaz este inegală și depinde de mulți factori, inclusiv temperaturile biomasei. Acest lucru complică calculele.

Instalațiile de biogaz sunt ideale pentru ferme. Deșeurile animale pot furniza suficient gaz pentru a încălzi complet spațiile rezidențiale și anexele

Pentru ca procesul de producție a gazului să fie stabil și continuu, cel mai bine este să construiți mai multe instalații de biogaz și să adăugați substratul la fermentatoare cu o diferență de timp.Astfel de instalații funcționează în paralel, iar materiile prime sunt încărcate în ele secvenţial.

Acest lucru garantează o producție constantă de gaz, astfel încât acesta să poată fi alimentat în mod continuu la aparatele electrocasnice.

În mod ideal, bioreactorul ar trebui să fie încălzit. La fiecare 10 grade de căldură crește producția de gaz la jumătate. Deși instalația de încălzire necesită investiții, se plătește cu o eficiență mai mare a designului

De casă echipamente pentru biogaz, asamblat din materiale vechi, este mult mai ieftin decât instalațiile de producție industrială. Eficiența sa este mai mică, dar merită din plin investiția. Dacă aveți acces la gunoi de grajd și dorința de a depune propriile eforturi pentru a asambla și întreține structura, acest lucru este foarte profitabil.

Avantajele și dezavantajele sistemului

Instalațiile de biogaz au multe avantaje, dar există și o mulțime de dezavantaje, așa că înainte de a începe proiectarea și construcția ar trebui să cântăriți totul:

• Reciclare. Datorită unei instalații de biogaz, puteți obține beneficii maxime din deșeurile care altfel ar trebui eliminate. Această eliminare este mai puțin periculoasă pentru mediu decât depozitarea deșeurilor.
• Reînnoirea materiilor prime. Biomasa nu este cărbune sau gaz natural, a căror extracție epuizează resursele. În agricultură, materiile prime apar în mod constant.
• Cantitate relativ mică de CO2. Când se produce gaz, mediul nu este poluat, dar atunci când este folosit, o cantitate mică de dioxid de carbon este eliberată în atmosferă. Nu este periculos și nu este capabil să schimbe mediul în mod critic, deoarece... este absorbit de plante în timpul creșterii.
• Eliberare moderată de sulf. Când biogazul este ars, o cantitate mică de sulf este eliberată în atmosferă.Acesta este un fenomen negativ, dar amploarea acestuia poate fi văzută prin comparație: la arderea gazelor naturale, poluarea mediului cu oxizi de sulf este mult mai mare.
• Muncă stabilă. Producția de biogaz este mai stabilă decât munca panouri solare sau turbine eoliene. În timp ce energia solară și eoliană nu pot fi controlate, instalațiile de biogaz depind de activitatea umană.
• Pot fi utilizate mai multe setări. Gazul prezintă întotdeauna riscuri. Pentru a reduce daunele potențiale în cazul unui accident, mai multe instalații de biogaz pot fi dispersate pe tot amplasamentul. Dacă un sistem de mai multe fermentatoare este proiectat și asamblat corespunzător, acesta va funcționa mai stabil decât un singur bioreactor mare.
• Beneficii pentru agricultura. Unele tipuri de plante sunt plantate pentru a obține biomasă. Puteți alege cele care îmbunătățesc starea solului. De exemplu, sorgul reduce eroziunea solului și îi îmbunătățește calitatea.

Biogazul are și dezavantaje. Deși este un combustibil relativ curat, încă poluează atmosfera. Pot exista și probleme cu aprovizionarea cu biomasă vegetală.

Proprietarii iresponsabili de plante o recoltează adesea în așa fel încât să epuizeze pământul și să perturbe echilibrul ecologic.

Calculul rentabilității instalației

Balega de vacă este de obicei folosită ca materie primă pentru producția de biogaz. O vacă adultă poate produce suficient pentru a oferi 1,5 metri cubi. combustibil; porc – 0,2 metri cubi; pui sau iepure (în funcție de greutatea corporală) – 0,01-0,02 metri cubi. Pentru a înțelege dacă este mult sau puțin, îl puteți compara cu tipuri de resurse mai familiare.

1 metru cub biogazul furnizează aceeași cantitate de energie termică ca:

• lemn de foc – 3,5 kg;
• cărbune – 1-2 kg;
• electricitate – 9-10 kW/h.

Dacă cunoașteți greutatea aproximativă a deșeurilor agricole care vor fi disponibile în următorii ani și cantitatea de energie necesară, puteți calcula profitabilitatea unei instalații de biogaz.

Unul dintre principalele dezavantaje ale producției de biogaz este mirosul. Capacitatea de a folosi grămezi mici de compost este un mare plus, dar va trebui să îndurați neplăcerile și să controlați cu atenție procesul pentru a nu provoca răspândirea agenților patogeni.

Pentru a-l introduce în bioreactor, se prepară un substrat, care include mai multe componente în următoarele proporții:

• gunoi (cea mai bună vaca sau porc) – 1,5 t;
• deseuri organice (aceasta poate fi frunze putrezite sau alte componente de origine vegetală) – 3,5 t;
• apa incalzita la 35 de grade (cantitatea de apă caldă se calculează astfel încât masa acesteia să fie de 65-75% din cantitatea totală de materie organică).

Calculul substratului a fost făcut pentru o singură așezare timp de șase luni, pe baza unui consum moderat de gaz. După aproximativ 10-15 zile, procesul de fermentație va da primele rezultate: gazul va apărea în cantități mici și va începe să umple depozitul. După 30 de zile, vă puteți aștepta la o producție completă de combustibil.

Utilajele pentru producerea biogazului nu sunt încă deosebit de răspândite în țara noastră. Acest lucru se datorează în mare măsură conștientizării slabe a oamenilor cu privire la avantajele și caracteristicile sistemelor de biogaz. În China și India, multe ferme mici sunt echipate cu instalații improvizate pentru a produce combustibil curat suplimentar

Dacă instalația funcționează corect, volumul de biogaz va crește treptat până când substratul putrezește. Performanța structurii depinde direct de rata de fermentație a biomasei, care, la rândul său, este legată de temperatura și umiditatea substratului.

Instrucțiuni pentru autoconstrucție

Dacă nu aveți experiență în asamblarea sistemelor complexe, este logic să selectați online sau să dezvoltați cel mai simplu desen al unei instalații de biogaz pentru o casă privată.

Cu cât designul este mai simplu, cu atât este mai fiabil și mai durabil. Mai târziu, când dezvoltați abilități în construirea și manipularea sistemului, puteți reface echipamentul sau instalați o instalare suplimentară.

Modelele industriale scumpe includ sisteme de amestecare a biomasei, încălzire automată, purificare a gazelor etc. Echipamentul de uz casnic nu este atât de complicat. Este mai bine să asamblați o instalare simplă și apoi să adăugați elementele necesare

Când calculați volumul fermentatorului, ar trebui să vă concentrați pe 5 metri cubi. Această instalație vă permite să obțineți cantitatea de gaz necesară pentru a încălzi o casă privată cu o suprafață de 50 de metri pătrați, dacă o boiler sau o sobă pe gaz este folosită ca sursă de căldură.

Aceasta este o cifră medie, deoarece Conținutul caloric al biogazului nu este de obicei mai mare de 6000 kcal/m3.

Pentru ca procesul de fermentație să decurgă mai mult sau mai puțin stabil, este necesar să se realizeze condițiile de temperatură corecte. Pentru a face acest lucru, bioreactorul este instalat într-o groapă de pământ sau izolarea termică fiabilă este gândită în avans. Încălzirea constantă a substratului poate fi asigurată prin plasarea unei conducte de încălzire a apei sub baza fermentatorului

Construcția unei centrale de biogaz poate fi împărțită în mai multe etape.

Etapa 1 - pregătirea gropii pentru bioreactor

Aproape întreaga instalație de biogaz este subterană, așa că multe depind de modul în care a fost săpat și terminat groapa. Există mai multe opțiuni pentru întărirea pereților și etanșarea gropii - plastic, beton, inele polimerice.

Soluția optimă este achiziționarea de inele polimerice gata făcute, cu fund solid. Acestea vor costa mai mult decât materialele disponibile, dar nu va fi necesară etanșare suplimentară. Polimerii sunt sensibili la sarcini mecanice, dar nu se tem de umiditate și substanțe chimice agresive. Nu pot fi reparate, dar dacă este necesar pot fi înlocuite cu ușurință.

Intensitatea fermentației substratului și eliberarea gazului depind de pregătirea pereților și a fundului bioreactorului, astfel încât groapa este atent consolidată, izolată și etanșată. Aceasta este etapa de lucru cea mai dificilă și cea mai consumatoare de timp

Etapa 2 - amenajarea scurgerii gazelor

Achiziționarea și instalarea mixerelor speciale pentru instalațiile de biogaz este o propunere costisitoare. Sistemul poate fi ieftinit prin instalarea de scurgere a gazelor. Este format din polimer instalat vertical conducte de canalizare, în care se fac multe găuri.

Atunci când calculați lungimea conductelor de drenaj, ar trebui să vă concentrați pe adâncimea de umplere planificată a bioreactorului. Vârfurile țevilor trebuie să fie deasupra acestui nivel.

Pentru scurgerea gazelor, puteți alege țevi din metal sau polimer. Primele sunt mai puternice, iar cele din urmă sunt mai rezistente la influențele chimice. Este mai bine să acordați preferință polimerilor, deoarece metalul va rugini și putrezi rapid

Puteți încărca imediat substratul în bioreactorul finit. Este acoperit cu o peliculă astfel încât gazul eliberat în timpul procesului de fermentație să fie sub presiune ușoară. Când domul este gata, aceasta va asigura o alimentare normală cu biometan prin conducta de evacuare.

Etapa 3 - instalarea cupolei și a conductelor

Etapa finală a asamblarii celei mai simple instalații de biogaz este instalarea părții superioare a domului. În cel mai înalt punct al domului, instalați o țeavă de evacuare a gazelor și întindeți-o până la suport de gaz, de care nu te poți lipsi.

Recipientul bioreactorului este închis cu un capac etanș. Pentru a preveni amestecarea biometanului cu aerul, este instalată o etanșare cu apă. De asemenea, servește la purificarea gazelor. Trebuie prevăzută o supapă de eliberare care va funcționa dacă presiunea din fermentator este prea mare.

Citiți mai multe despre cum să faceți biogaz din gunoi de grajd în acest material.

Spațiul liber al bioreactorului servește într-o oarecare măsură ca o unitate de stocare a gazelor, dar acest lucru nu este suficient pentru funcționarea în siguranță a instalației. Gazul trebuie consumat constant, altfel este posibilă o explozie de la presiunea excesivă sub dom

Metode de încălzire a unui bioreactor

Microorganismele care procesează substratul sunt prezente constant în biomasă, dar pentru reproducerea lor intensivă au nevoie de o temperatură de 38 de grade sau mai mare.

Pentru încălzire în perioadele reci, puteți folosi o bobină conectată la sistemul de încălzire a locuinței sau boiler electrice. Prima metodă este mai economică, deci este folosită mai des.

Instalația de biogaz nu trebuie să fie îngropată în pământ; există și alte opțiuni de amenajare. Un exemplu de funcționare a unui sistem asamblat din butoaie este prezentat în videoclipul de mai jos.

Cel mai simplu mod de a aranja încălzirea de jos este așezarea unei țevi din sistemul de încălzire, dar eficiența unui astfel de schimbător de căldură este relativ scăzută. Este mai bine să aranjați încălzirea externă, în mod ideal cu abur, astfel încât biomasa să nu se supraîncălzească

Concluzii și video util pe această temă

Deși nu este nimic complicat în asamblarea și amenajarea echipamentelor de biogaz, trebuie să fii extrem de atent la detalii. Erorile sunt inacceptabile, pentru că poate duce la explozii și distrugeri. Oferim instrucțiuni video care vă vor ajuta să înțelegeți designul plantelor, să le asamblați corect și să le completați cu dispozitive utile pentru o utilizare mai convenabilă a biogazului.

Videoclipul descrie cum funcționează și funcționează o instalație standard de biogaz:

Un exemplu de instalație de biogaz de casă. Tutorial video despre cum să configurați un sistem cu propriile mâini:

Instrucțiuni video pentru asamblarea unei instalații de biogaz dintr-un butoi:

Descrierea procesului de fabricație a mixerelor de substrat:

Descrierea detaliată a funcționării unui depozit de gaz de casă:

Oricât de simplă ar fi instalația de biogaz aleasă pentru o locuință privată, nu trebuie să te zgarci cu ea. Dacă este posibil, este mai bine să cumpărați un bioreactor industrial pliabil.

Dacă nu, fă-l din materiale de înaltă calitate și durabile: polimeri, beton sau oțel inoxidabil. Acest lucru vă va permite să creați un sistem de alimentare cu gaz cu adevărat fiabil și sigur acasă.

Aveți întrebări despre subiectul articolului, ați găsit neajunsuri sau aveți informații valoroase pe care le puteți împărtăși cititorilor noștri? Vă rugăm să lăsați comentariile dvs., să puneți întrebări, să împărtășiți experiența dvs.