Статья «Биогаз-альтернативный источник энергии». Биогаз в электричество
Статья "Биогаз - альтернативный источник энергии"
Министерство образования Пензенской области
ГАПОУ ПО «Пензенский агропромышленный колледж»
СТАТЬЯ
«Биогаз – альтернативный источник энергии»
Выполнила: Г.М. Солдатова
преподаватель спецдисциплин
Пенза, 2016
Содержание
Введение….....……………………………………………………….3
1. Состав биогаза…….………………………………………………4
2. Сырье для получения биогаза……....……………………………5
3. Биогазовая установка…….……………………………………….6
4. Функциональное назначение биогазовых установок…….…….8
5.Принцип работы биогазовой установки……..…………..............8
6. Надежность и техника безопасности при работе с биогазовой установкой….……………………………………………………………10
7.Условия, требуемые для функционирования биогазовой установки….……………………………………………………………..11
8. Пример расчета параметров биогазовой установки для заказа…..…………………………………………………………………11
9.Преимущества биогазовых установок…….……………………12
Заключение….…………………………………………………….14
Список литературы….……………………………………….......16
Введение.
Сейчас, во времена становящихся все выше цен на энергию и исчезающих запасов нефти и газа, все большее распространение получают альтернативные источники электропитания. Биогаз стал одним из видов топлива, применяемый для получения электричества.
Рост выбросов парниковых газов, увеличение потребления воды, ее загрязнение, истощение земель и запасов природных энергоресурсов вынуждают искать новые источники энергии. Одним из них являются биогазовые технологии.
Биогазовая установка в настоящее время является характерным элементом современного, безотходного производства во многих областях сельского хозяйства и пищевой промышленности. Если на предприятии есть отходы сельского хозяйства или пищевой промышленности, появляется реальная возможность с помощью биогазовой установки не только значительно сократить расходы на энергию, но и повысить эффективность предприятия, получить дополнительную прибыль.
Для ряда предприятий, получения биогаза позволяет частично решить не только энергетическую проблему, но также экологическую и экономическую. Данная проблема особенно актуальна для сельского хозяйства, пищевой промышленности, коммунального хозяйства, где имеется большое количество органических отходов. Оборудование для получения биогаза дает возможность получить горючий газ непосредственно на предприятиях, сжигать его в котлах предприятия для получения промышленного пара или употреблять его на другие нужды.
Биогазовая энергетика - надежная и экономически выгодная альтернатива магистральному природному газу и централизованному энергоснабжению, а также источник дешевых, экономически чистых органических удобрений, сопоставимых по органической ценности с комплексными удобрениями. Значение этого фактора будет возрастать по мере роста тарифов на газ и связанного с этим удорожанием минеральных удобрений.
Данная проблема актуальна на сегодняшний день и процесс переработки органических отходов имеет большую практическую ценность, как для экономики, так и для научного прогресса в целом.
1.Состав биогаза.
Биогаз – общее название горючей газовой смеси, получаемой при разложении органичнеских субстанций в результате анаэробного микробиологического процесса (метанового брожения).
Для эффективного производства биогаза из органического сырья создаются комфортные условия для жизнедеятельности нескольких видов бактерий при отсутствии доступа кислорода. Принципиальная схема процесса образования биогаза представлена ниже:
Так как биогаз на 2/3 состоит из метана – горючего газа, составляющего основу природного газа, его энергетическая ценность (удельная теплота сгорания) составляет 60-70% энергетической ценности природного газа, или порядка 7000 ккал на м3. 1м3 биогаза также эквивалентен 0,7 кг мазута и 1,5 кг дров.
2. Сырье для получения биогаза.
Современные технологии позволяют перерабатывать в биогаз любые виды органического сырья. Это навоз, птичий помет, зерновая и меласная послеспиртовая барда, свекольный жом, отходы рыбного и забойного цеха (кровь, жир, кишки и пр.), бытовые отходы. Используются также отходы молокозаводов (соленая и сладкая молочная сыворотка) и предприятий по производству соков (фруктовый, ягодный, овощной жом, виноградная выжимка), технический глицерин от производства биодизеля из рапса. Можно производить биогаз из отходов переработки картофеля (очистки, шкурки, гнилые клубни и пр.), различных энергетических культур (силосной кукурузы, рапса, подсолнечника, овса, сахарной и кормовой свеклы вместе с ботвой, зерновых), а также травяного силоса, смеси клевера с другими травами и пр.
Качество сырья характеризуется влажностью (чем она ниже, тем лучше), выходом биогаза и содержанием в нем метана (чем выше, тем лучше). В среднем из тонны навоза крупного рогатого скота получается 50–65 куб.м. биогаза с содержанием метана 60%, из различных видов энергетических растений — 150–500 куб.м. с 70% метана. Максимальное количество биогаза —1300 куб.м. с содержанием метана до 87 % — можно получить из животного жира.
При использовании биотехнологий для переработки отходов животноводческих и птицеферм, предприятий АПК вы всегда обеспечены сырьем и его несложно, собрать. Биогазовые установки на навозе — самые простые по конструкции. Микроорганизмы, участвующие в процессе брожения, попадают в навоз уже из кишечника животных, поэтому их не нужно добавлять к отходам для ускорения процесса разложения (как, например, в случае с некоторыми видами растительного сырья). Также не нужно оснащать установку реактором гидролиза (как с птичьим пометом).
3. Биогазовая установка.
Биогазовая установка — это комплекс по переработке сельскохозяйственных, производственных и бытовых отходов, очищающий предприятие от грязи, вырабатывающий электричество, тепло и высококачественные удобрения. После очищения биогаза получается биометан, который используют для освещения, отопления и заправки автомобилей.
ис. 1. Биогазовая установка 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.
Большинство животноводческих хозяйств сооружают биогазовые установки для получения электроэнергии и тепла. Из 1 куб.м. биогаза при сжигании в когенерационной установке (оборудование для комбинированного производства электроэнергии и тепла), можно добыть 2 кВт/час электроэнергии. Выход же самого биогаза зависит от вида используемого сырья. К примеру, из тонны навоза крупного рогатого скота образуется 50–65 куб.м. биогаза, из различных видов энергетических растений — 100–500 куб. м. Обычно БГУ производит гораздо больше электроэнергии (примерно в 1,5–2 раза), чем нужно предприятию, соответственно, излишки можно продавать. К примеру, большая молочная ферма на 4 тыс. коров, используя биогазовую установку, производит 12 МВт электроэнергии в сутки, тогда как потребляет всего 6–7 МВт. Сама биогазовая система весьма экономна: потребляет всего 10–15% от производимой энергии зимой и 3–7% летом. А вырабатываемого ею тепла достаточно не только для обогрева коровника, свинофермы или птичника, но и для текущих хозяйственных нужд: получения пара, кипяченой воды, сушки соломы, семян, дров и пр. Возле биогазовых установок выгодно ставить теплицы — излишки тепла могут идти на поддержание нужной температуры. В себестоимости тепличных огурцов, помидоров, цветов 90% затрат — это тепло и удобрения. Получается, что возле биогазовой установки теплица может работать совершенно бесплатно, с максимально высокой рентабельностью.Обычным навозом или другими отходами удобрять почву нет смысла — они должны «вызреть» в течение трех–пяти лет. Если вы производите биогаз, одновременно получаются уже готовые к применению удобрения — это сопутствующий продукт любой биоустановки. В обычных отходах (например, навозе) минеральные вещества химически связаны с органикой, и растения не могут их «переварить». В переброженной биомассе минералы отделены от органики, поэтому легко усваиваются. Кроме того, получается экологически чистый продукт, лишенный нитритов, семян сорняков, болезнетворной микрофлоры, специфических запахов. Как показывает практика, при использовании жидких или твердых биоудобрений урожаи увеличиваются на 40–50%. Причем расход составляет от одного до пяти тонн вместо 60 т необработанного навоза для 1 га земли.
Производство биогаза не только гарантирует прибыль, но и улучшает экологию: позволяет предотвратить выброс метана в атмосферу. В процессе разложения навоза выделяется метан, способствующий образованию парникового эффекта в 21 раз больше, чем углекислый газ. Свою позитивную экологическую функцию исполняют и биоудобрения, они позволяют снизить применение химических аналогов, а также сократить нагрузку на грунтовые воды. Что немаловажно, наличие биогазовой установки позволяет уменьшить санитарную зону (расстояние от предприятия до жилой территории) с 500 до 150 м.
4. Функциональное назначение биогазовых установок.
1. Производство жидких биоудобрений в суточных объемах примерно разных суточным объемам загрузки подготовленного сырья.
2. Производство биогаза (65-75% метана).
Основным продуктом биогазовой установки по своей ценности является биоудобрение. Оно является основной для ведения «экологического» земледелия. Продукция, выращенная только с использованием биоудобрений, является экологически чистой и имеет рыночную стоимость существенно выше продукции, выращенной с использованием различных искусственных химических удобрений и пестицидов. Урожайность выражаемых культур с применением биоудобрений выше на 20-100%, чем без них.
5. Принцип работы биогазовой установки.
Рис. 2. Работа биогазовой установки
1. Животноводческие корпуса, оборудованные самосплавной системой навозоудаления.
Заготовка и доставка органического сырья, предназначенного для производства биогаза, осуществляется непосредственно в животноводческих корпусах, оснащенных самосплавными системами навозоудаления.
2. Приемный контейнер, в котором сырьевая масса подготавливается к переработке.
Хранение массы, приведение показателей сырья в соответствие с установленными нормами обеспечивается в приемном резервуаре.
3. Биогазовая установка.
В биогазовой установке ведется производство биогаза - микробиологический процесс, в ходе которого происходит разложение органического сырья при отсутствии кислорода. Центральные элементы процесса - продукция брожения и сам производимый биогаз.
4. Резервуар для сбора биогаза (газгольдер).
Произведенный в биогазовой установке газ хранится в отдельном газгольдере в течение продолжительного либо кратковременного срока.
5. Углекислотная разделительная колонка.
Полученный в биогазовой установке газ на 30–45 % состоит из углекислого газа (СО2) и на 55–70 % - из метана (Ch5). При помощи разделительной колонки производится сепарация биогаза на технически чистые углекислый газ и метан.
6. Газгольдер с метаном.
Отделенный при помощи разделительной колонки метан поступает в отдельный газгольдер и хранится в нем в течение продолжительного либо кратковременного срока. При помощи данного газгольдера удается также обеспечить выравнивание потребления метана.
7. Газгольдер с углекислым газом.
Отделенный при помощи разделительной колонки углекислый газ поступает в отдельный газгольдер и хранится в нем в течение продолжительного либо кратковременного срока. Из газгольдера углекислый газ поступает на участок культивирования водоросли хлореллы, где участвует в метаболических процессах ее клеток.
8. Участок, на котором культивируется одноклеточная зеленая водоросль хлорелла в целях получения биологического витаминного концентрата.
На данном участке обеспечивается культивирование водоросли хлореллы и производство из нее биологического витаминного концентрата, который можно вводить в любые режимы кормления животных и применять для изготовления гранулированных комбикормов.
9. Газогенератор.
Метан из отдельного газгольдера поступает в газосжигающую систему и используется в качестве топлива для выработки энергии и тепла теплиц.
10.Удаление полученных азотных удобрений и вывоз их на поля.Образующийся в реакторе осадок удаляется примерно дважды в год и в качестве удобрений вносится в почву. Объемы осадка зависят от объемов перерабатываемой биомассы, содержания сухих веществ в базовом сырье.
11. Электронасос.
Автоматика управляет включением/выключением электронасоса.
12. Теплица, отапливаемая биогазом.
Один из наиболее целесообразных и экономически состоятельных способов использования биогаза - отопление объектов тепличного хозяйства.
13. Самоходная круговая система орошения.
Посредством многофункционального оборудования системы орошения обеспечивается внесение удобрений, проращивание культур, полив и регулирование степени минерализации грунта.
14. Внесение вывезенных азотных удобрений в грунт.
Произведенные в биогазовых установках азотные удобрения являются основой «экологически чистого» земледелия. Выращенные с применением биологических удобрений культуры имеют более высокую рыночную стоимость.
Таким образом, производство биогаза представляется как наиболее привлекательный для инвесторов сектор биоэнергетики. Биогаз – не только один из перспективных сегодня возобновляемых источников энергии, способный обеспечить отопление и освещение различных сельскохозяйственных объектов, ежедневные эксплуатационные потребности хозяйств. Биогазовая установка позволяет создать замкнутое безотходное производство и обеспечивает стабильный доход.
6. Надежность и техника безопасности при работе с биогазовой установкой.
Основные узлы установки выполнены из полимеров, работающих при постоянной температуре и давлении. Они не подвержены коррозии, и поэтому практически вечные. Узлы, подверженные износу, такие, как мех гальгольдера, миксеры, нагреватели легко могут быть заменены в случае выхода из строя.
Гидравлическая и пневматическая система биогазовой установки сконструированы таким образом, что защита от превышения допустимого давления заложена в самой схеме реактора, а потому обеспечивается абсолютная надежность и безаварийность работы.
7. Условия, требуемые для функционирования биогазовой установки
Для размещения установки нужна ровная площадка 15-30 кв.м. Для установки реактора нужна подстилка из досок. Для приготовления субстрата ежесуточно нужно 100-300 л воды, желательно с температурой около 25С. Для функционирования автоматики необходимо электропитание напряжением 220В и максимальным током 5А. Для работы электрического обогрева добавляется еще ток для обогревателей из расчета 2,7А на 1 куб.м. объема реактора. Для сбора биоудобрений необходима лагуна (яма с бетонированными стенками). Можно применять и яму со стенками, укрепленными досками, ветками или другим способом, но при этом часть биоудобрений просочится в почву. Вреда от этого не будет, но только останется меньше биоудобрений для использования.
8. Пример расчета параметров биогазовой установки для заказа.
Допустим, что в хозяйстве есть 3 коровы, 10 свиней и 30 кур. Согласно общепринятой статистике, корова в сутки выделяет в сутки до 36кг. Навоза с влажностью 65% и плотностью 950кг./куб.м. Свинья выделяет 4кг. Навоза влажностью 65% и плотностью 600кг./куб.м. Курица выделяет 0,16кг. Помета с влажностью 75% и плотностью 1100кг./куб.м. Готовый субстрат должен иметь влажность около 90%. При условии, что соберете все отходы, это ежесуточно 108кг. навоза КРС, 40кг свиного навоза и 3,2кг куриного помета. Расчеты показывают, что понадобится 354л. воды в сутки для приготовления субстрата. Полученный субстрат будет иметь плотность 940кг./куб.м. и объема 537л.
Цикл брожения (оптимальная длительность) составит около 15 суток. Реактор биогазовой установки должен быть заполнен на 80%. Поэтому требуемый объем реактора составит 10куб.м. Поскольку вряд ли удастся собирать все отходы без потерь, то достаточно будет реактора объемом 8куб.м. Объем емкости подготовки должен быть на треть больше, чем суточный объем субстрата, чтобы можно было перемешивать субстрат без опасности разбрызгивания, т.е. около 700л.
Суммарная мощность электрических нагревателей составит 4,8кВт. В холодное время года она будет работать до 6 часов в сутки. С учетом затрат на автоматику и перемешивание это составит около 48кВт/ч. в сутки, или 1440кВт/ч. в месяц. Это самые худшие возможные условия. На самом деле такое потребление возможно только в зимнее время. Кроме того, эти расчеты не учитывают собственный разогрев реактора в результате брожения. На самом деле в холодное время года на подогрев реактора пойдет в 1,5-2 раза меньше электроэнергии. В теплое время года затраты на электроэнергии будут существенно меньше.
Такая биогазовая установка будет вырабатывать около 10-14куб.м. биогаза в сутки. Также она будет производить около 430л. жидких биоудобрений в сутки. Норматив использования биоудобрений-400-2000л./га за период вегетации. Значит, эта установка обеспечит удобрениями на год от 80 до 400га посевных площадей.
9. Преимущества биогазовых установок
1. Доступность сырья для работы установки.
2. Непрерывность технологического цикла.
3. Технологическая гибкость: использование биогаза дает возможность получения одновременно нескольких видов ресурсов – газа, моторного топлива, электроэнергии, тепла.
4. Территориальная гибкость: при использование системы компримировния и транспортировки сжатого газа когенерационные установки могут быть размещены в любом районе и не требуют строительств дорогостоящих газопроводов и сетевой инфраструктуры.
Заключение.
Биогаз в качестве альтернативного источника энергии имеет большой потенциал для развития не только на уровне сельского хозяйства, но и для всей страны.
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.
Список литературы
1. Баадер В. Биогаз: теория и практика. – М: Колос, 2011
2. Малофеев В.М. Биотехнология и охрана окружающей среды: Учебное пособие. М.: Издательство Арктос, 2011
3. Стребков Д.С., Ковалев А.А. Биогазовые установки для обработки отходов животноводства. Техника и оборудование для села №11, 2006.
4. Четошникова Л.М.Нетрадиционные возобновляемые источники энергии: учебное пособие. – Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2010.
5. Шомин А. А. Биогаз на сельском подворье. — Балаклея: Информационно-издательская компания "Балаклійщина", 2010
6. Интернет-ресурс: http://ru.wikipedia.org/wiki/Биога
infourok.ru
Статья «Биогаз-альтернативный источник энергии»
Министерство образования Пензенской области
ГАПОУ ПО «Пензенский агропромышленный колледж»
СТАТЬЯ
«Биогаз – альтернативный источник энергии»
Пенза, 2017
Содержание
Введение….....……………………………………………………….3
1. Состав биогаза…….………………………………………………4
2. Сырье для получения биогаза……....……………………………5
3. Биогазовая установка…….……………………………………….6
4. Функциональное назначение биогазовых установок…….…….8
5.Принцип работы биогазовой установки……..…………..............8
6. Надежность и техника безопасности при работе с биогазовой установкой….……………………………………………………………10
7.Условия, требуемые для функционирования биогазовой установки….……………………………………………………………..11
8. Пример расчета параметров биогазовой установки для заказа…..…………………………………………………………………11
9.Преимущества биогазовых установок…….……………………12
Заключение….…………………………………………………….14
Список литературы….……………………………………….......16
Введение.
Сейчас, во времена становящихся все выше цен на энергию и исчезающих запасов нефти и газа, все большее распространение получают альтернативные источники электропитания. Биогаз стал одним из видов топлива, применяемый для получения электричества.
Рост выбросов парниковых газов, увеличение потребления воды, ее загрязнение, истощение земель и запасов природных энергоресурсов вынуждают искать новые источники энергии. Одним из них являются биогазовые технологии.
Биогазовая установка в настоящее время является характерным элементом современного, безотходного производства во многих областях сельского хозяйства и пищевой промышленности. Если на предприятии есть отходы сельского хозяйства или пищевой промышленности, появляется реальная возможность с помощью биогазовой установки не только значительно сократить расходы на энергию, но и повысить эффективность предприятия, получить дополнительную прибыль.
Для ряда предприятий, получения биогаза позволяет частично решить не только энергетическую проблему, но также экологическую и экономическую. Данная проблема особенно актуальна для сельского хозяйства, пищевой промышленности, коммунального хозяйства, где имеется большое количество органических отходов. Оборудование для получения биогаза дает возможность получить горючий газ непосредственно на предприятиях, сжигать его в котлах предприятия для получения промышленного пара или употреблять его на другие нужды.
Биогазовая энергетика - надежная и экономически выгодная альтернатива магистральному природному газу и централизованному энергоснабжению, а также источник дешевых, экономически чистых органических удобрений, сопоставимых по органической ценности с комплексными удобрениями. Значение этого фактора будет возрастать по мере роста тарифов на газ и связанного с этим удорожанием минеральных удобрений.
Данная проблема актуальна на сегодняшний день и процесс переработки органических отходов имеет большую практическую ценность, как для экономики, так и для научного прогресса в целом.
1.Состав биогаза.
Биогаз – общее название горючей газовой смеси, получаемой при разложении органичнеских субстанций в результате анаэробного микробиологического процесса (метанового брожения).
Для эффективного производства биогаза из органического сырья создаются комфортные условия для жизнедеятельности нескольких видов бактерий при отсутствии доступа кислорода. Принципиальная схема процесса образования биогаза представлена ниже:
| В зависимости от вида органического сырья состав биогаза может меняться, но, в общем случае, в его состав входят метан (Ch5), углекислый газ (CO2), небольшое количество сероводорода(h3S), аммиака (Nh4) и водорода (h3). |
Так как биогаз на 2/3 состоит из метана – горючего газа, составляющего основу природного газа, его энергетическая ценность (удельная теплота сгорания) составляет 60-70% энергетической ценности природного газа, или порядка 7000 ккал на м3. 1м3 биогаза также эквивалентен 0,7 кг мазута и 1,5 кг дров.
2. Сырье для получения биогаза.
Современные технологии позволяют перерабатывать в биогаз любые виды органического сырья. Это навоз, птичий помет, зерновая и меласная послеспиртовая барда, свекольный жом, отходы рыбного и забойного цеха (кровь, жир, кишки и пр.), бытовые отходы. Используются также отходы молокозаводов (соленая и сладкая молочная сыворотка) и предприятий по производству соков (фруктовый, ягодный, овощной жом, виноградная выжимка), технический глицерин от производства биодизеля из рапса. Можно производить биогаз из отходов переработки картофеля (очистки, шкурки, гнилые клубни и пр.), различных энергетических культур (силосной кукурузы, рапса, подсолнечника, овса, сахарной и кормовой свеклы вместе с ботвой, зерновых), а также травяного силоса, смеси клевера с другими травами и пр.
Качество сырья характеризуется влажностью (чем она ниже, тем лучше), выходом биогаза и содержанием в нем метана (чем выше, тем лучше). В среднем из тонны навоза крупного рогатого скота получается 50–65 куб.м. биогаза с содержанием метана 60%, из различных видов энергетических растений — 150–500 куб.м. с 70% метана. Максимальное количество биогаза —1300 куб.м. с содержанием метана до 87 % — можно получить из животного жира.
При использовании биотехнологий для переработки отходов животноводческих и птицеферм, предприятий АПК вы всегда обеспечены сырьем и его несложно, собрать. Биогазовые установки на навозе — самые простые по конструкции. Микроорганизмы, участвующие в процессе брожения, попадают в навоз уже из кишечника животных, поэтому их не нужно добавлять к отходам для ускорения процесса разложения (как, например, в случае с некоторыми видами растительного сырья). Также не нужно оснащать установку реактором гидролиза (как с птичьим пометом).
3. Биогазовая установка.
Биогазовая установка — это комплекс по переработке сельскохозяйственных, производственных и бытовых отходов, очищающий предприятие от грязи, вырабатывающий электричество, тепло и высококачественные удобрения. После очищения биогаза получается биометан, который используют для освещения, отопления и заправки автомобилей.
| Рис. 1. Биогазовая установка | 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.
Большинство животноводческих хозяйств сооружают биогазовые установки для получения электроэнергии и тепла. Из 1 куб.м. биогаза при сжигании в когенерационной установке (оборудование для комбинированного производства электроэнергии и тепла), можно добыть 2 кВт/час электроэнергии. Выход же самого биогаза зависит от вида используемого сырья. К примеру, из тонны навоза крупного рогатого скота образуется 50–65 куб.м. биогаза, из различных видов энергетических растений — 100–500 куб. м. Обычно БГУ производит гораздо больше электроэнергии (примерно в 1,5–2 раза), чем нужно предприятию, соответственно, излишки можно продавать. К примеру, большая молочная ферма на 4 тыс. коров, используя биогазовую установку, производит 12 МВт электроэнергии в сутки, тогда как потребляет всего 6–7 МВт. Сама биогазовая система весьма экономна: потребляет всего 10–15% от производимой энергии зимой и 3–7% летом. А вырабатываемого ею тепла достаточно не только для обогрева коровника, свинофермы или птичника, но и для текущих хозяйственных нужд: получения пара, кипяченой воды, сушки соломы, семян, дров и пр. Возле биогазовых установок выгодно ставить теплицы — излишки тепла могут идти на поддержание нужной температуры. В себестоимости тепличных огурцов, помидоров, цветов 90% затрат — это тепло и удобрения. Получается, что возле биогазовой установки теплица может работать совершенно бесплатно, с максимально высокой рентабельностью.Обычным навозом или другими отходами удобрять почву нет смысла — они должны «вызреть» в течение трех–пяти лет. Если вы производите биогаз, одновременно получаются уже готовые к применению удобрения — это сопутствующий продукт любой биоустановки. В обычных отходах (например, навозе) минеральные вещества химически связаны с органикой, и растения не могут их «переварить». В переброженной биомассе минералы отделены от органики, поэтому легко усваиваются. Кроме того, получается экологически чистый продукт, лишенный нитритов, семян сорняков, болезнетворной микрофлоры, специфических запахов. Как показывает практика, при использовании жидких или твердых биоудобрений урожаи увеличиваются на 40–50%. Причем расход составляет от одного до пяти тонн вместо 60 т необработанного навоза для 1 га земли.
Производство биогаза не только гарантирует прибыль, но и улучшает экологию: позволяет предотвратить выброс метана в атмосферу. В процессе разложения навоза выделяется метан, способствующий образованию парникового эффекта в 21 раз больше, чем углекислый газ. Свою позитивную экологическую функцию исполняют и биоудобрения, они позволяют снизить применение химических аналогов, а также сократить нагрузку на грунтовые воды. Что немаловажно, наличие биогазовой установки позволяет уменьшить санитарную зону (расстояние от предприятия до жилой территории) с 500 до 150 м.
4. Функциональное назначение биогазовых установок.
1. Производство жидких биоудобрений в суточных объемах примерно разных суточным объемам загрузки подготовленного сырья.
2. Производство биогаза (65-75% метана).
Основным продуктом биогазовой установки по своей ценности является биоудобрение. Оно является основной для ведения «экологического» земледелия. Продукция, выращенная только с использованием биоудобрений, является экологически чистой и имеет рыночную стоимость существенно выше продукции, выращенной с использованием различных искусственных химических удобрений и пестицидов. Урожайность выражаемых культур с применением биоудобрений выше на 20-100%, чем без них.
5. Принцип работы биогазовой установки.
Рис. 2. Работа биогазовой установки
1. Животноводческие корпуса, оборудованные самосплавной системой навозоудаления.
Заготовка и доставка органического сырья, предназначенного для производства биогаза, осуществляется непосредственно в животноводческих корпусах, оснащенных самосплавными системами навозоудаления.
2. Приемный контейнер, в котором сырьевая масса подготавливается к переработке.
Хранение массы, приведение показателей сырья в соответствие с установленными нормами обеспечивается в приемном резервуаре.
3. Биогазовая установка.
В биогазовой установке ведется производство биогаза - микробиологический процесс, в ходе которого происходит разложение органического сырья при отсутствии кислорода. Центральные элементы процесса - продукция брожения и сам производимый биогаз.
4. Резервуар для сбора биогаза (газгольдер).
Произведенный в биогазовой установке газ хранится в отдельном газгольдере в течение продолжительного либо кратковременного срока.
5. Углекислотная разделительная колонка.
Полученный в биогазовой установке газ на 30–45 % состоит из углекислого газа (СО2) и на 55–70 % - из метана (Ch5). При помощи разделительной колонки производится сепарация биогаза на технически чистые углекислый газ и метан.
6. Газгольдер с метаном.
Отделенный при помощи разделительной колонки метан поступает в отдельный газгольдер и хранится в нем в течение продолжительного либо кратковременного срока. При помощи данного газгольдера удается также обеспечить выравнивание потребления метана.
7. Газгольдер с углекислым газом.
Отделенный при помощи разделительной колонки углекислый газ поступает в отдельный газгольдер и хранится в нем в течение продолжительного либо кратковременного срока. Из газгольдера углекислый газ поступает на участок культивирования водоросли хлореллы, где участвует в метаболических процессах ее клеток.
8. Участок, на котором культивируется одноклеточная зеленая водоросль хлорелла в целях получения биологического витаминного концентрата.
На данном участке обеспечивается культивирование водоросли хлореллы и производство из нее биологического витаминного концентрата, который можно вводить в любые режимы кормления животных и применять для изготовления гранулированных комбикормов.
9. Газогенератор.
Метан из отдельного газгольдера поступает в газосжигающую систему и используется в качестве топлива для выработки энергии и тепла теплиц.
10.Удаление полученных азотных удобрений и вывоз их на поля.Образующийся в реакторе осадок удаляется примерно дважды в год и в качестве удобрений вносится в почву. Объемы осадка зависят от объемов перерабатываемой биомассы, содержания сухих веществ в базовом сырье.
11. Электронасос.
Автоматика управляет включением/выключением электронасоса.
12. Теплица, отапливаемая биогазом.
Один из наиболее целесообразных и экономически состоятельных способов использования биогаза - отопление объектов тепличного хозяйства.
13. Самоходная круговая система орошения.
Посредством многофункционального оборудования системы орошения обеспечивается внесение удобрений, проращивание культур, полив и регулирование степени минерализации грунта.
14. Внесение вывезенных азотных удобрений в грунт.
Произведенные в биогазовых установках азотные удобрения являются основой «экологически чистого» земледелия. Выращенные с применением биологических удобрений культуры имеют более высокую рыночную стоимость.
Таким образом, производство биогаза представляется как наиболее привлекательный для инвесторов сектор биоэнергетики. Биогаз – не только один из перспективных сегодня возобновляемых источников энергии, способный обеспечить отопление и освещение различных сельскохозяйственных объектов, ежедневные эксплуатационные потребности хозяйств. Биогазовая установка позволяет создать замкнутое безотходное производство и обеспечивает стабильный доход.
6. Надежность и техника безопасности при работе с биогазовой установкой.
Основные узлы установки выполнены из полимеров, работающих при постоянной температуре и давлении. Они не подвержены коррозии, и поэтому практически вечные. Узлы, подверженные износу, такие, как мех гальгольдера, миксеры, нагреватели легко могут быть заменены в случае выхода из строя.
Гидравлическая и пневматическая система биогазовой установки сконструированы таким образом, что защита от превышения допустимого давления заложена в самой схеме реактора, а потому обеспечивается абсолютная надежность и безаварийность работы.
7. Условия, требуемые для функционирования биогазовой установки
Для размещения установки нужна ровная площадка 15-30 кв.м. Для установки реактора нужна подстилка из досок. Для приготовления субстрата ежесуточно нужно 100-300 л воды, желательно с температурой около 25С. Для функционирования автоматики необходимо электропитание напряжением 220В и максимальным током 5А. Для работы электрического обогрева добавляется еще ток для обогревателей из расчета 2,7А на 1 куб.м. объема реактора. Для сбора биоудобрений необходима лагуна (яма с бетонированными стенками). Можно применять и яму со стенками, укрепленными досками, ветками или другим способом, но при этом часть биоудобрений просочится в почву. Вреда от этого не будет, но только останется меньше биоудобрений для использования.
8. Пример расчета параметров биогазовой установки для заказа.
Допустим, что в хозяйстве есть 3 коровы, 10 свиней и 30 кур. Согласно общепринятой статистике, корова в сутки выделяет в сутки до 36кг. Навоза с влажностью 65% и плотностью 950кг./куб.м. Свинья выделяет 4кг. Навоза влажностью 65% и плотностью 600кг./куб.м. Курица выделяет 0,16кг. Помета с влажностью 75% и плотностью 1100кг./куб.м. Готовый субстрат должен иметь влажность около 90%. При условии, что соберете все отходы, это ежесуточно 108кг. навоза КРС, 40кг свиного навоза и 3,2кг куриного помета. Расчеты показывают, что понадобится 354л. воды в сутки для приготовления субстрата. Полученный субстрат будет иметь плотность 940кг./куб.м. и объема 537л.
Цикл брожения (оптимальная длительность) составит около 15 суток. Реактор биогазовой установки должен быть заполнен на 80%. Поэтому требуемый объем реактора составит 10куб.м. Поскольку вряд ли удастся собирать все отходы без потерь, то достаточно будет реактора объемом 8куб.м. Объем емкости подготовки должен быть на треть больше, чем суточный объем субстрата, чтобы можно было перемешивать субстрат без опасности разбрызгивания, т.е. около 700л.
Суммарная мощность электрических нагревателей составит 4,8кВт. В холодное время года она будет работать до 6 часов в сутки. С учетом затрат на автоматику и перемешивание это составит около 48кВт/ч. в сутки, или 1440кВт/ч. в месяц. Это самые худшие возможные условия. На самом деле такое потребление возможно только в зимнее время. Кроме того, эти расчеты не учитывают собственный разогрев реактора в результате брожения. На самом деле в холодное время года на подогрев реактора пойдет в 1,5-2 раза меньше электроэнергии. В теплое время года затраты на электроэнергии будут существенно меньше.
Такая биогазовая установка будет вырабатывать около 10-14куб.м. биогаза в сутки. Также она будет производить около 430л. жидких биоудобрений в сутки. Норматив использования биоудобрений-400-2000л./га за период вегетации. Значит, эта установка обеспечит удобрениями на год от 80 до 400га посевных площадей.
9. Преимущества биогазовых установок
1. Доступность сырья для работы установки.
2. Непрерывность технологического цикла.
3. Технологическая гибкость: использование биогаза дает возможность получения одновременно нескольких видов ресурсов – газа, моторного топлива, электроэнергии, тепла.
4. Территориальная гибкость: при использование системы компримировния и транспортировки сжатого газа когенерационные установки могут быть размещены в любом районе и не требуют строительств дорогостоящих газопроводов и сетевой инфраструктуры.
Заключение.
Биогаз в качестве альтернативного источника энергии имеет большой потенциал для развития не только на уровне сельского хозяйства, но и для всей страны.
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.
Список литературы
1. Баадер В. Биогаз: теория и практика. – М: Колос, 2011
2. Малофеев В.М. Биотехнология и охрана окружающей среды: Учебное пособие. М.: Издательство Арктос, 2011
3. Стребков Д.С., Ковалев А.А. Биогазовые установки для обработки отходов животноводства. Техника и оборудование для села №11, 2006.
4. Четошникова Л.М.Нетрадиционные возобновляемые источники энергии: учебное пособие. – Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2010.
5. Шомин А. А. Биогаз на сельском подворье. — Балаклея: Информационно-издательская компания "Балаклійщина", 2010
6. Интернет-ресурс: http://ru.wikipedia.org/wiki /Биога
xn--j1ahfl.xn--p1ai
Новые технологии преобразования энергии биогаза
Топливные элементы, также используемые для получения электроэнергии из биогаза, работают по совершенному иному принципу, чем двигатели внутреннего сгорания, двигатели Стирлинга и газовые микротурбины. В них преобразование химической энергии биогаза в электрическую происходит напрямую, миную физическую стадию расширения газа и получения тепла. Коэффициент полезного действия топливного элемента составляет около пятидесяти процентов, сохраняя хороший уровень и в режиме частичной нагрузки, кроме того, при его эксплуатации практически отсутствует выделение вредных веществ. Принцип работы топливных элементов основывается на электромеханической реакции синтеза воды из молекул водорода и кислорода, при котором происходит выделение тепла. Он состоит из двух, катодной и анодной, пластин, разделенных электролитом. Используемый в таких элементах метан, содержащийся в биогазе, подвергается риформингу, при котором он преобразуется в водород, являющийся, наряду с кислородом, «топливом» для топливного элемента. В зависимости от типа электролита, используемого в топливном элементе, они подразделяются на низко- и высокотемпературные. К низкотемпературным относятся AFS, PEMFS, PAFC, DMFS, а к высокотемературным - MCFC и SOFC. Выбор того, или иного топливного элемента определяется видом утилизации образующегося тепла и доступной мощностью. Кроме этого существуют топливные элементы с полимерной электролитной мембраной - PEM, рабочая температура которых составляет примерно 80оС, что позволяет сразу использовать образуемую им теплоту для подогрева подаваемой в сеть горячей воды. Эти элементы перспективны для использования в биогазовых установках с небольшой мощностью, однако мембранная прослойка чувствительна к примесям, содержащимся в биогазе, значительно снижающих срок ее использования. Для всех топливных элементов критичной по выбросам является стадия риформинга метана, при которой идет образование требующего утилизации оксида углерода. Наиболее распространенным элементом такого типа, работающим на природном газе, является фосфорно-кислотный топливный элемент, или PAFC. Его КПД может достигать до 40%, и этот электролит малочувствителен к присутствию оксида и диоксида углерода.
nomitech.ru
расчет, схема и технология получения биогаза из навоза в домашних условиях
Биогазом называют газ, аналогичный природному по составу, но получаемый методом водородного или метанового брожения сырья органического происхождения
Состоит он из метана, углекислого газа и водяного пара, также в нем незначительно присутствуют такие вещества, как азот, кислород, сероводород и аммиак. Процентное содержание различных компонентов биогаза зависит от исходного состава сырья и условий протекания химической реакции (температура, равномерность состава сырья по объему, время пребывания исходного сырья в реакторе и т. д.).
Установки для производства биогаза и газовые генераторы на биогазе особенно актуальны для загородных домовладений, имеющих постоянный источник органических отходов. Это может быть животноводческая ферма - в таком случае обеспечивается практически безотходное производство, когда даже отходы, обычно подлежащие утилизации, используются для получения электрической или тепловой энергии.
Можно также организовать биогазовое энергоснабжение там, где есть возможность регулярно приобретать нужное сырье (например, поблизости от животноводческого хозяйства, скотобоен, садово-огородного хозяйства и т. д. - везде, где все время вырабатываются органические отходы).
Как получают биологический газ?
Для получения газа годится как сухая, так и влажная (содержание сухого сырья - менее 15 %) биомасса. В фермерских хозяйствах наибольшее распространение получили устройства, использующие влажную биомассу: такие биореакторы проще в изготовлении, эксплуатации, цена на них ниже, а сырье буквально валяется под ногами (навоз, пищевые отходы и т. д.).
Процесс производства довольно прост. На первом этапе сбраживания сложные органические вещества разлагаются до более простых органических соединений и газон, а на втором метанобразующие бактерии способствуют превращению полученных соединений в метан, углекислый газ и воду.
У биогазовых установок имеется еще один существенный плюс. Они не только производят необходимый для энергетики газ, но и перерабатывают отходы таким образом, что в остатке сохраняется достаточно питательных веществ и его можно использовать в качестве удобрения. Иначе говоря, биогазовая установка позволяет организовать такое производство, в котором даже отходы служат сырьем для получения нужных в хозяйстве ресурсов: электрической и тепловой энергии, удобрений.
Биогазовый генератор, ничем не отличается от обычного газового генератора, ведь у биогаза и природного газа состав аналогичный. Разница лишь в том, что биогазовая установка способна обеспечить загородному домовладению полную автономию, так как исходное сырье для получения электрической или тепловой энергии (газ) производится прямо в хозяйстве, а не покупается и доставляется извне.
Несомненным преимуществом биогаза является то, что благодаря ему можно обеспечить не только наличие электроэнергии, но и теплоснабжение, а также топливо для кухонной плиты.
Если применять газ по комбинированной схеме (получение электрической и тепловой энергий), то общий КПД системы достигает 90 %. При этом для выработки тепловой энергии используется отработанный горячий газ, который и служит для подогрева воды в отопительной системе и системе горячего водоснабжения.
Однако прежде, чем организовывать на своем участке производство биологического газа, нужно подсчитать: какое количество биогаза требуется для вашего хозяйства, какой должна быть мощность биогазовой установки и сколько потребуется сырья, чтобы обеспечить необходимое количество биогаза.
Следует отметить, что во многих случаях биогазовое энергоснабжение фермерских хозяйств не в состоянии полностью покрыть потребность в электрической и тепловой энергии: не хватает сырья для получения нужного количества биогаза. В этой ситуации возможны два варианта: либо сырье покупается (это возможно, если поблизости находится его источник, к примеру крупный животноводческий комплекс, деревообрабатывающее производство и т. д.), либо биогазовый генератор используется наряду с другими устройствами как часть общей системы энергоснабжения (например, вместе с ветрогенератором, солнечными батареями и т. д.).
Устройства для получения биологического газа
Рассчитывая мощность биогазовой установки, надо знать, что объем производимого биогаза зависит от множества факторов, в числе которых и температура реакции, и количество исходного вещества, и вид сырья, и его бактериальный состав и др. Из различных отходов получается разное количество биогаза.
Планируя использовать биогаз для организации автономного энергоснабжения загородного дома, необходимо знать, что:
- для отопления 1 м2 жилых помещений требуется около 45 м2 газа;
- для получения 1 кВт/ч электроэнергии требуется 0,7-0,8 м2 газа.
Устройства для получения биогаза можно условно разделить на четыре типа. Это установки:
- работающие в «естественном» режиме - без подогрева и перемешивания биомассы в реакторе;
- с перемешиванием биомассы, но без подогрева;
- с перемешиванием и подогревом биомассы;
- с перемешиванием и подогревом биомассы, оснащенные средствами контроля и приборами для управления процессом брожения.
При этом для выработки биогаза необходимо наличие биореактора (емкость, в которой осуществляется анаэробное сбраживание биомассы) и газгольдера (устройство для сбора биогаза).
Все остальные компоненты являются желательными, но необязательными. Они увеличивают удобство пользования установкой (средства контроля, приборы для управления процессом брожения) и повышают ее производительность (устройства подогрева и перемешивания биомассы), однако биогаз можно получить и без них.
Нередко считается, что подогрев биомассы обязателен, так как это увеличивает производительность реактора и скорость получения биогаза. Но следует учитывать, что одновремённо возрастает и расход энергии на производство биогаза.
Когда речь идет о маломощном генераторе, предназначенном для обеспечения энергией одного хозяйства, такой перерасход может привести к существенному удорожанию топлива и нерентабельности установки. Поэтому в большинстве случаев владельцы частных домов используют биогазовые установки либо без подогрева, либо с незначительным подогревом (максимум до 40 °С).
Кстати, при эксплуатации установки в холодное время года подогрев становится обязательным, поскольку при температурах ниже 8 °С процесс анаэробного разложения биомассы останавливается.
Установка
Очень удобно располагать биореактор непосредственно под помещениями, где содержатся животные. Подобные варианты распространены в фермерских хозяйствах Германии и США: навоз из хлева поступает прямо в установку, в которой и получается биогаз. При этом энергозатраты на подогрев снижаются, потому что в холодное время года помещение для животных отапливается и можно обойтись без дополнительного подогрева биореактора.
Перемешивание биомассы в реакторе также не является обязательным, если это связано со значительными энергетическими затратами. Перемешивание обеспечивает равномерный состав смеси в реакторе, что улучшает условия для сбраживания, и устраняет корку, которая плавает на поверхности сбраживаемой массы, препятствуя выходу газа. Все это увеличивает производительность установки, но без этого можно обойтись.
Отсутствие в установке подогрева и/или устройства для перемешивания биомассы приводит к более длительному циклу разложения, то есть увеличивается время получения биологического газа.
genport.ru
Биогазовая ТЭЦ на свиноферме | Fermer.Ru - Фермер.Ру - Главный фермерский портал
Биогаз, получаемый на свиноферме, используется как топливо для производства электроэнергии на маленькой ТЭЦ.
Свинья-это не только: сало, мясо, кожа, - это и навоз, из которого получают электроэнергию, которая дорожает быстрее.
Биогаз давно используется в Чешской республике для производства энергии. В основном тепло и электроэнергия использовались для собственных нужд.Но развитие этого направления ускорилось значительно после 2002 г., когда были установлены специальные цены на продажу электроэнергии, полученной с использованием биогаза. При этой специальной цене = 90 Евро/МВт.ч (чуть более 3 руб/кВт.ч), стало выгодно продавить электроэнергию в сеть.
По энергетическому потенциалу биогаз подобен природному газу, который обычно используется на тепловых электростанциях. Однако наличие содержания серы в биогазе (h3S) требует специального выбора конструкционных материалов для оборудования электростанции. Сернокислотная коррозия может вызвать повреждения входных и выходных трактов энергоустановки, а также окисление свечей зажигания поршневых электроприводов электрогенераторов.
Модификация энергоустановок специально для использования биогаза, состоит в выборе материалов, устойчивых к сернокислотной коррозии ( содержащих минимум меди, в частности, для подшипников), и также в осуществлении специального контроля за состоянием смазочного масла. Низкое давление газа требует увеличения диаметра трубопроводов и арматуры.
История самого проекта
Предыдущий опыт убедительно свидетельствует об эффективности использования биогаза для получения энергии, а история развития этого направления на свиноферме в Velke Albrechtice (восточная часть Чехии) является убедительным практическим примером.
Свиноферма в этом поселке начала свою работу в 1974 г. Навоз на ферме подвергался механической обработке и аэробному процессу. После нескольких лет эксплуатации оборудование износилось и было заменено. Несмотря на обновление, работа оборудования было неудовлетворительным. В 1989 г. началось планирование строительства электростанции на биогазе. И такая электростанция начала свою работу в мае 1995 г.
Биогаз подавался вентиляторами в энергоцентр, в котором было установлен 4 электрогенератора, каждый мощностью по 140 квт., с приводами от газопоршневых двигателей CKD Horovice и котлами-утилизаторами тепла.
Несмотря на низкую надежность энергоблоков, (двигатели которых представляли дизели, работавшие на ферме с 1990 г. и были только приспособлены для работы на биогазе),- во время первых шести лет эксплуатации они произвели около 4 млн кВт.ч электроэнергии, а тепло использовалось для обогрева биореакторов и помещений свиноматок. Однако к 2001 г. оборудование настолько износились, что далее не могло быть использовано.
Владельцы фермы в результате поисков разработчиков и поставщиков оборудования выбрали для реконструкции электростанции фирму ТЭДОМ.
Однако у хозяев были проблемы с финансированием проекта. В конце концов фирма ТЭДОМ предложила лизинговую форму организации проекта. Контракт был подписан в июле 2001 г., а в ноябре на объекте уже была установлен специально изготовленный 140 кВт газопоршневой электрогенерирующий энергоблок.
Первый год был годом испытаний и специального контроля. После успешного года работы, благодаря применению нержавеющей стали для изготовления оборудования, было установлено еще 2 таких же энергоблока. С увеличением производства биогаза в 2003 г. был установлен еще 1 энергоблок, а в 2004 г. еще 2 энергоблока и теперь на электростанции 6 энергоблоков с общей мощностью 840 кВт.Биогазовая станция состоит из 2-х биореакторов, газового коллектора, энергоцентра и колодцев для содержания навоза. Каждый биореактор, изготовленный из стали имеет объем 2500 м3. Обработанный навоз направляется в колодцы объемом 5000 м3, из которых навоз забирается для удобрения полей, а также направляется в более крупное хранилище объемом 15 000 м3. которое расположено на расстоянии 2,5 км от биостанции ближе к полям.
Биогазовая станция обрабатывает ежедневно 140 м3 сырого навоза с содержанием сухого остатка около 6%. Кроме этого добавляется примерно 28 тонн других органических веществ в виде мясо-костной муки и отходов целлюлозной фабрики. Ежедневно производится 7000 м3 биогаза. Биогаз содержит 65% метана и около 1500 миллиграмм /м3 серосодержащих компонентов. Ежемесячное производство электроэнергии = 400-430 МВч., причем есть план увеличить производство до 500 МВт.ч. в конце 2006 г. Вся электроэнергия продается в сеть по цене 92 евро/ МВт.ч.
82% тепла используется для подогрева биореакторов, для подогрева горячей воды и (подземного) обогрева места содержания молодняка (480 поросят), что позволило заменить первоначально применявшееся электрическое отопление. Тепло также используется для сушки корма. Срок окупаемости биогазовой станции при нынешних ценах на электроэнергию оценивается в 6-7 лет.
Использовать биогаз для получения тепла - уже хорошо, а получать электроэнергию для собственных нужд –прекрасно! Конечно, тарифы у них в Чехии повыше, но у нас теперь за присоединение объекта к электросети в Московской области берут по 500 долл. /кВт.ч., поэтому вопрос о сроке окупаемости ТЭЦ на биогазе решается в зависимости от местных условий (производительности по навозу…). Данная статья не имела целью рекламы фирмы Тедом, которая поставляет оборудование и в Россию. Сейчас в России представлены все ведущие мировые фирмы.
Эта заметка интересна тем, что показаны не только успехи, но и трудности в реализации проекта электростанции, работающей на дармовом энергоресурсе.
Пиролизный газ
С помощью термоселективного метода можно утилизировать самые разнообразные отходы, такие, как бытовой и промышленный мусор, легкие фракции, получающиеся при дроблении материалов, крупногабаритный мусор, шламовые массы, получающиеся при очистке сточных вод, зараженная земля, а также вновь поступающий на свалку мусор. С помощью уплотнения мусора, удаления воздуха, гомогенизации и дегазации при температуре в канале удаления газов более 600° С, добавления чистого кислорода, а также расплавления минеральных и металлических включений эта технология представляет собой замкнутую систему утилизации отходов. Установка работает по независимой схеме энергоснабжения. Вырабатываемый в высокотемпературном реакторе синтетический газ, который подвергается шоковому охлаждению и многоступенчатой очистке, снабжает, с одной стороны, установку необходимой энергией, с другой стороны, газ с помощью газового двигателя преобразуется непосредственно в электрическую энергию.
Схема термоселективного метода
Система сконструирована таким образом, что в целом достигается высокий коэффициент полезного действия. Реализованное в ней сочетание электроэнергии, тепла и холода обеспечивает высокий выход электрической энергии в то время, как остаточное тепло используется для всего технологического процесса. Тепловая энергия отработанных газов двигателя используется для получения перегретой воды, а отходящее тепло двигателя — для получения горячей воды. Энергия отработанных газов из системы обогрева канала удаления газов отбирается через теплообменник и используется для предварительного подогрева воздуха, участвующего в процессе горения. Отводимое тепло, кроме этого, в зависимости от места расположения установки, может использоваться и другими потребителями.
Газ мусорных свалок
Уже через несколько месяцев после вывоза отходов на свалку под воздействием микроорганизмов начинается разложение органических веществ. Конечным продуктом этого процесса является, в частности газовая смесь, состоящая на 45…60% из метана (СН4), на 25…35% из двуокиси углерода (СО2) и на 10…20% из азота (N). Метан более, чем в двадцать раз опаснее для климата, чем двуокись углерода.
Бесконтрольно выделяющийся газ осложняет или делает невозможной рекультивацию свалки. Поэтому для ускорения рекультивации и в целях устранения неприятных запахов, предупреждения тлеющих пожаров и блуждания газов, газ необходимо улавливать. Таким образом, он может быть использован в качестве энергоносителя. Теплотворная способность газа, выделяемого мусорной свалкой, составляет приблизительно 5 кВт*ч/Нм3, то есть половину теплотворной способности природного газа. Одна тонна бытовых отходов, находящихся на мусорной свалке, выделяет за 20-летний период времени примерно 150 — 200 Нм3 газа, который может быть использован.
Электрическая станция в Раутенвеге (Австрия), мощность 7908 кВтэ
Для разумного использования приблизительно 35 млн. Нм3 биогаза, ежегодно выделяющегося при гниении мусора на свалке Раутенвег под Веной, была смонтирована энергетическая установка утилизации газа, образующегося на свалке. Эта установка производит приблизительно 63 млн. кВт/ч электроэнергии в год, что покрывает годовую потребность в электроэнергии примерно 25 000 семей. С помощью энергетической установки в Раутенвеге, работающей на газе мусорной свалки, экономится 1500…2500 Нм3/ч природного газа, необходимого для сжигания на электростанции для получения такого же количества энергии.
Схема получения газа мусорных свалок, Раутенвег (Австрия)
fermer.ru
Из навоза - биогаз, из биогаза
Предприниматель Серик Кажиев из Карасуского района Костанайской области в 2009 году привез в Казахстан оборудование по переработке коровьего навоза в газ метан, из которого затем образуется электроэнергия.60 ПРОЦЕНТОВ НАВОЗА — ГАЗ
— Технология получения биогаза в Европе применяется в течение 30 лет. Там в основном используют свиной навоз. Это первая в Казахстане установка по получению биогаза, — говорит предприниматель Серик Кажиев.
Кажиев рассказывает, что на установку оборудования было потрачено полтора года. Привезти этот аппарат было инициативой его компании. Эта мысль пришла в 2008 году по время выставки в Германии.
— У нас есть около пяти тысяч крупного рогатого скота. Одна корова ежегодно оставляет до девяти тонн навоза. В год нам требуется 16 тысяч тонн навоза. Смешивая навоз с водой, закладываем его в два ферментатора в установке. Пока мы получаем только газ метан. 60 процентов навоза — это газ. Есть два импортных двигателя, которые работают за счет газа, затем при помощи двух генераторов превращаем его в электроэнергию, — говорит Серик Кажиев.
По словам Кажиева, цена установки, привезенной из Украины, — 400 миллионов тенге. Он говорит, что в стране есть и другие установки по производству биогаза, однако все они самодельные и небольшие.
Аппарат, который сейчас производит газ из навоза, работает не в полную мощность.
— Когда привезли аппарат, никто не знал, с какими проблемами придется столкнуться. Нет разрешения на самостоятельное получение энергии. Говорят, то один документ нужен, то другой, так и тянется всё, — говорит Кажиев.
Работник животноводческой фермы. Иллюстративное фото. У аппарата, который запустили в этом году, по словам Кажиева, мощность ежегодной выработки электроэнергии составляет три миллиона 752 киловатт, чего достаточно, чтобы обеспечить электроэнергией саму компанию да еще несколько поселков. Компании предпринимателя ежегодно требуется один миллион 200 тысяч киловатт. При получении разрешения на производство электроэнергии оставшуюся часть энергии можно продавать энергетическим компаниям, делится своими планами предприниматель.Он считает свой аппарат экологически и экономически выгодным и надеется, что в ближайшие несколько месяцев будет решен вопрос, связанный с техническими проблемами.
ГОРОДУ — ПРИРОДНЫЙ ГАЗ, ГЛУБИНКАМ — БИОГАЗ
По словам эколога Мусагали Дуамбекова, получение газа посредством установки по производству биогаза — выгодное дело, однако фермеры этим не занимаются.
— Может быть, электроэнергия для них дешевле, чем переход на такие технологии. Поэтому в стране технология использования биогаза развивается не интенсивно. Только некоторая часть фермеров поддерживает эти начинания, — говорит эколог.
Мусагали Дуамбеков считает, что сам процесс установки такого оборудования требует больших затрат. Он сравнивает газ метан, получаемый при помощи установки по производству биогаза, и природный газ:
Мусагали Дуамбеков, лидер экологического движения. — У обычного используемого в быту газа чистота и коэффициент горения высокий. Однако его сложно довезти до хозяйств, расположенных в степи. Поэтому в больших городах будет выгоднее использовать голубое топливо, в отдаленных районах — технологию биогаза. Однако фермеры, занятые другими проблемами, не обращают на это внимания. Я не слышал, чтобы министерство сельского хозяйства выделило средства на технологию биогаза. По-моему, для развития этой сферы должны быть определенные предложения со стороны министерства.По словам эколога, установки биогаза могут производить газ и электроэнергию, необходимые только для одного хозяйства.
Некоторые компании по продаже аппаратов биогаза привозят их из Китая, некоторые предлагают украинские аппараты.
МИНИСТЕРСТВО ТОЖЕ ЗАНЯТО НАВОЗОМ
По словам Марата Калиаскарова, заместителя генерального директора Казахского научно-исследовательского института по механизации и электрификации сельского хозяйства, разговоры об установках биогаза в Казахстане ведутся с 1990-х годов.
— Исследования в этом направлении во всем мире ведутся издавна. В Индии, Китае, Америке хорошо поставлено дело по быстрому использованию навоза, накапливающегося в большом количестве, — говорит Марат Калиаскаров.
По его словам, правительство, министерство сельского хозяйства, государственная компания «КазАгроИнновация» уделяют достаточное внимание этой сфере, ведется работа по 42 бюджетным планам.
Индийские женщины несут на голове высушенный коровий навоз. Иллюстративное фото. — Работа была начата в прошлой трехлетке. Возле сооружений с крупным рогатым скотом, установив биореакторы в пять кубов, предназначенные для переработки навоза, мы провели ряд исследований. Теперь в планах стоит увеличение объемов этих биореакторов, — говорит Марат Калиаскаров.Специалист говорит, что биореакторы, которые выпускаются сейчас, предназначены для исследовательских работ и поэтому их цена еще не определена, но она будет дешевле, чем на импортные установки.
По словам Марата Калиаскарова, сейчас казахстанские фермеры проявляют интерес к биореакторам, только необходимо предварительно проводить хорошую разъяснительную работу в селах.
Представитель научно-исследовательского института говорит, что не знает о проблеме костанайского предпринимателя Серика Кажиева, однако, если это необходимо, обещает оказать помощь.
По словам сотрудника пресс-службы министерства сельского хозяйства, в их ведомстве также не в курсе проблем бизнесмена Серика Кажиева из Костанайской области.
rus.azattyq.org
Что еще можно сжечь вместо российского газа?
Биогаз — это газ, добываемый из биомассы. Он состоит из метана, углекислого газа и небольшого количества других примесей.
Давайте добывать газ из того, что мы собрались выбросить
Биогаз — крутая штука по всем параметрам. Представь себе мусорную свалку. Отходы гниют, вокруг такая вонь, что подойти за километр сложно.
Но запах — это не самая большая проблема. Достаточно организовать свалку далеко от жилых районов (или периодически поливать ее тоннами одеколона) — и запах мешать не будет. Хуже —тот самый метан. Он выделяется при гниении и поднимается в атмосферу, а там приближает глобальное потепление. От него расстояние не спасет, разве что человечество переберется на другую другую планету.
Из биогаза можно производить электричество, чтобы продавать его государству
Но производить "зеленое" электричество только для своих нужд нет смысла — дорого. Зато его можно продавать государству — оно обязано покупать его по тарифу выше, чем тот, который установлен для потребителей "традиционной" электроэнергии.
Вот тут эксперты компаний Baker Tilly и PRO ENERGY рассчитали, сколько тепла и электричества можно произвести из биогаза, на примере компании "Кіровоградолія".
Украине хватило бы электричества, которое можно производить из сельхозотходов и энергокультур
Потенциально страна способна производить столько "зеленого" электричества, чтобы почти удовлетворить потребности в нем — если использовать все потенциально возможные сельзозотходы и энергокультуры для выработки электроэнергии. Мы потребляем 167 мДж электроэнергии в год, а можем производить 150 мДж в год.
Источник: инфографический справочник "Агробизнес Украины"
Еще биогазом можно отапливать помещения
Чтобы получить столько же тепла, сколько при сжигании 1 кубометра природного газа, нужно сжечь 1,5 кубометра биогаза.
Источник: AGGEEK
Получить биогаз можно из разных источников, и для каждого нужен разный объем сжигаемого сырья, например, 3 кг кукурузного силоса или 54 кг свиного навоза.
Если посмотреть на график из предыдущего пункта об электричестве, то может показаться, что биогаза нам хватит и для отопления — потребление тепловой энергии в стране равно возможному производству тепловой энергии из отходов и энергокультур. Однако использовать биогаз для отопления стоит на месте производства электроэнергии, транспортировать его куда-то экономически нецелесообразно. Как и использовать биогаз исключительно для отопления.
В Ровно на городской свалке уже начали добывать метан. Достаточный для коммерческой добычи объем газа на свалке формируется уже через несколько лет.
Еще один плюс такого шага — отсутствие пожаров на кучах мусора.
Превращать отходы во что-то полезное — разве это не настоящее волшебство? Так что украинским компаниям, в основном аграрным — у них достаточно сырья — пора наконец начать масштабную добычу биогаза. И пусть газпромовские чинуши позеленеют от злости. Потому что биогаз — это отсрочка глобального потепления, электричество в проводах, безотходное производство для многих украинских компаний, а местами и тепло в домах и на заводах.
businessviews.com.ua
