Biogazownia do prywatnego domu: zalecenia dotyczące aranżacji domowego projektu

Oszczędny właściciel marzy o tanich surowcach energetycznych, efektywnej utylizacji odpadów i pozyskiwaniu nawozów.Domowa biogazownia typu „zrób to sam” to niedrogi sposób na realizację Twojego marzenia.

Samodzielny montaż takiego sprzętu będzie kosztować rozsądną kwotę, a wyprodukowany gaz będzie dobrą pomocą w gospodarstwie domowym: można go wykorzystać do gotowania, ogrzewania domu i innych potrzeb.

Spróbujmy zrozumieć specyfikę tego sprzętu, jego zalety i wady. A także czy da się samodzielnie zbudować biogazownię i czy będzie to efektywne.

Specyfika produkcji biogazu

Biogaz powstaje w wyniku fermentacji substratu biologicznego. Rozkładany jest przez bakterie hydrolityczne, kwasotwórcze i metanotwórcze. Mieszanka gazów wytwarzana przez bakterie jest łatwopalna, ponieważ zawiera duży procent metanu.

Jego właściwości praktycznie nie różnią się od gazu ziemnego, który jest wykorzystywany na potrzeby przemysłowe i domowe.

W razie potrzeby każdy właściciel domu może kupić przemysłową biogazownię, jest ona jednak droga, a inwestycja zwraca się w ciągu 7-10 lat. Dlatego warto podjąć wysiłek i zrobić bioreaktor własnymi rękami

Biogaz jest paliwem przyjaznym dla środowiska, a technologia jego produkcji nie ma dużego wpływu na środowisko. Ponadto odpady wymagające utylizacji wykorzystywane są jako surowce do produkcji biogazu.

Umieszcza się je w bioreaktorze, gdzie następuje obróbka:

• biomasa jest przez pewien czas narażona na działanie bakterii. Okres fermentacji zależy od ilości surowców;
• W wyniku działania bakterii beztlenowych wydziela się palna mieszanina gazów, w skład której wchodzi metan (60%), dwutlenek węgla (35%) i niektóre inne gazy (5%). Fermentacja uwalnia również potencjalnie niebezpieczny siarkowodór w małych ilościach. Jest trujący, dlatego narażenie ludzi na jego działanie jest wysoce niepożądane;
• mieszanina gazów z bioreaktora jest oczyszczana i dostarczana do zbiornika gazu, gdzie jest magazynowana do czasu wykorzystania zgodnie z przeznaczeniem;
• Gaz ze zbiornika gazu można wykorzystać w taki sam sposób, jak gaz ziemny. Dotyczy to sprzętu AGD - kuchenek gazowych, kotłów grzewczych itp.;
• Rozłożona biomasa musi być regularnie usuwana z fermentora. Jest to dodatkowa praca, ale wysiłek się opłaca. Surowiec po fermentacji zamienia się w wysokiej jakości nawóz, który wykorzystuje się na polach i ogrodach warzywnych.

Biogazownia jest korzystna dla właściciela prywatnego domu tylko wtedy, gdy ma on stały dostęp do odpadów z gospodarstw hodowlanych. Średnio od 1 metra sześciennego. Można uzyskać 70-80 metrów sześciennych podłoża. biogazu, jednak produkcja gazu jest nierównomierna i zależy od wielu czynników, m.in temperatury biomasy. To komplikuje obliczenia.

Biogazownie są idealne dla gospodarstw rolnych. Odchody zwierzęce mogą zapewnić wystarczającą ilość gazu do pełnego ogrzania pomieszczeń mieszkalnych i budynków gospodarczych

Aby proces produkcji gazu był stabilny i ciągły najlepiej jest zbudować kilka biogazowni i dodawać substrat do fermentorów z różnicą czasu.Instalacje takie działają równolegle, a surowce ładowane są do nich sekwencyjnie.

Gwarantuje to stałą produkcję gazu, dzięki czemu można go w sposób ciągły dostarczać do urządzeń gospodarstwa domowego.

Idealnie byłoby, gdyby bioreaktor był ogrzany. Każde 10 stopni ciepła zwiększa produkcję gazu o połowę. Choć instalacja grzewcza wymaga inwestycji, to opłaca się ona większą efektywnością projektowania

Domowej roboty urządzenia do biogazu, montowane ze złomu, jest znacznie tańsze niż przemysłowe instalacje produkcyjne. Jego wydajność jest niższa, ale warto w niego zainwestować. Jeśli masz dostęp do obornika i chęć włożenia własnego wysiłku w montaż i konserwację konstrukcji, jest to bardzo opłacalne.

Zalety i wady systemu

Biogazownie mają wiele zalet, ale jest też sporo wad, dlatego przed przystąpieniem do projektowania i budowy należy wszystko zważyć:

• Recykling. Dzięki biogazowni możesz maksymalnie wykorzystać odpady, które w innym przypadku musiałyby zostać unieszkodliwione. Utylizacja ta jest mniej szkodliwa dla środowiska niż składowanie.
• Odnawialność surowców. Biomasa nie jest węglem ani gazem ziemnym, których wydobycie wyczerpuje zasoby. Podczas rolnictwa surowce pojawiają się stale.
• Stosunkowo niewielka ilość CO2. Podczas produkcji gazu środowisko nie jest zanieczyszczane, natomiast podczas jego wykorzystania do atmosfery uwalniana jest niewielka ilość dwutlenku węgla. Nie jest niebezpieczny i nie jest w stanie krytycznie zmienić środowiska, ponieważ... jest pobierany przez rośliny w okresie wzrostu.
• Umiarkowane uwalnianie siarki. Podczas spalania biogazu do atmosfery uwalniana jest niewielka ilość siarki.Jest to zjawisko negatywne, ale jego skalę można zobaczyć porównawczo: przy spalaniu gazu ziemnego zanieczyszczenie środowiska tlenkami siarki jest znacznie większe.
• Stabilna praca. Produkcja biogazu jest bardziej stabilna niż praca panele słoneczne lub turbin wiatrowych. Chociaż energii słonecznej i wiatrowej nie można kontrolować, biogazownie są zależne od działalności człowieka.
• Można używać wielu ustawień. Gaz zawsze niesie ze sobą ryzyko. Aby zmniejszyć potencjalne szkody w razie wypadku, na terenie obiektu można rozmieścić kilka biogazowni. Jeśli system kilku fermentorów zostanie odpowiednio zaprojektowany i zmontowany, będzie działał stabilniej niż pojedynczy duży bioreaktor.
• Korzyści dla rolnictwa. Niektóre rodzaje roślin sadzi się w celu uzyskania biomasy. Możesz wybrać te, które poprawiają stan gleby. Na przykład sorgo ogranicza erozję gleby i poprawia jej jakość.

Biogaz ma również wady. Choć jest to stosunkowo czyste paliwo, to i tak zanieczyszcza atmosferę. Mogą pojawić się także problemy z dostawą biomasy roślinnej.

Nieodpowiedzialni właściciele roślin często zbierają je w sposób, który uszczupla ziemię i zaburza równowagę ekologiczną.

Obliczanie opłacalności instalacji

Obornik krowi jest zwykle wykorzystywany jako surowiec do produkcji biogazu. Jedna dorosła krowa może wyprodukować tyle, aby zapewnić 1,5 metra sześciennego. paliwo; świnia – 0,2 metra sześciennego; kurczak lub królik (w zależności od masy ciała) – 0,01-0,02 metra sześciennego. Aby zrozumieć, czy to dużo, czy mało, możesz porównać to z bardziej znanymi rodzajami zasobów.

1 metr sześcienny biogaz dostarcza taką samą ilość energii cieplnej jak:

• drewno opałowe – 3,5 kg;
• węgiel – 1-2 kg;
• prąd – 9-10 kW/h.

Znając przybliżoną wagę odpadów rolniczych, które będą dostępne w ciągu najbliższych lat oraz ilość potrzebnej energii, możesz obliczyć opłacalność biogazowni.

Jedną z głównych wad produkcji biogazu jest zapach. Możliwość wykorzystania małych hałd kompostu to duży plus, ale będziesz musiał znieść niedogodności i dokładnie kontrolować proces, aby nie powodować rozprzestrzeniania się patogenów

Aby umieścić go w bioreaktorze, przygotowuje się substrat, który zawiera kilka składników w następujących proporcjach:

• nawóz (najlepsza krowa lub wieprzowina) – 1,5 t;
• odpady organiczne (mogą to być zgniłe liście lub inne składniki pochodzenia roślinnego) – 3,5 t;
• woda podgrzana do 35 stopni (ilość ciepłej wody oblicza się tak, aby jej masa stanowiła 65-75% całkowitej ilości materii organicznej).

Obliczenia podłoża dokonano dla jednego ułożenia na sześć miesięcy, biorąc pod uwagę umiarkowane zużycie gazu. Po około 10-15 dniach proces fermentacji da pierwsze rezultaty: gaz pojawi się w małych ilościach i zacznie wypełniać magazyn. Po 30 dniach można spodziewać się pełnej produkcji paliwa.

Urządzenia do produkcji biogazu nie są jeszcze szczególnie rozpowszechnione w naszym kraju. Wynika to w dużej mierze ze słabej świadomości społeczeństwa na temat zalet i cech systemów biogazowych. W Chinach i Indiach wiele małych gospodarstw jest wyposażonych w prowizoryczne zakłady produkujące dodatkowe czyste paliwo

Jeśli instalacja działa prawidłowo, ilość biogazu będzie stopniowo zwiększana, aż do gnicia substratu. Wydajność konstrukcji zależy bezpośrednio od szybkości fermentacji biomasy, która z kolei jest powiązana z temperaturą i wilgotnością podłoża.

Instrukcje do samodzielnej budowy

Jeśli nie masz doświadczenia w montażu skomplikowanych systemów, warto wybrać online lub opracować najprostszy rysunek biogazowni dla prywatnego domu.

Im prostsza konstrukcja, tym bardziej jest niezawodna i trwała. Później, gdy już nabędziesz umiejętności budowania i obsługi systemu, będziesz mógł przerobić sprzęt lub zamontować dodatkową instalację.

Drogie projekty przemysłowe obejmują systemy mieszania biomasy, automatycznego ogrzewania, oczyszczania gazów itp. Sprzęt gospodarstwa domowego nie jest aż tak skomplikowany. Lepiej zmontować prostą instalację, a następnie dodać potrzebne elementy

Obliczając objętość fermentora, należy skupić się na 5 metrach sześciennych. Instalacja ta pozwala uzyskać ilość gazu niezbędną do ogrzania prywatnego domu o powierzchni 50 metrów kwadratowych, jeśli jako źródło ciepła wykorzystany zostanie kocioł gazowy lub piec.

Jest to liczba średnia, ponieważ Kaloryczność biogazu zwykle nie przekracza 6000 kcal/m3.

Aby proces fermentacji przebiegał mniej więcej stabilnie, konieczne jest osiągnięcie odpowiednich warunków temperaturowych. Aby to zrobić, bioreaktor instaluje się w ziemnym wykopie lub wcześniej przemyślana jest niezawodna izolacja termiczna. Stałe ogrzewanie substratu można zapewnić umieszczając rurę podgrzewającą wodę pod podstawą fermentora

Budowę biogazowni można podzielić na kilka etapów.

Etap 1 – przygotowanie wykopu pod bioreaktor

Prawie cała biogazownia znajduje się pod ziemią, więc wiele zależy od tego, jak wykopano i wykończono dół. Istnieje kilka opcji wzmocnienia ścian i uszczelnienia wykopu - pierścienie plastikowe, betonowe, polimerowe.

Optymalnym rozwiązaniem jest zakup gotowych pierścieni polimerowych z solidnym dnem. Będą kosztować więcej niż dostępne materiały, ale nie będzie wymagane żadne dodatkowe uszczelnienie. Polimery są wrażliwe na obciążenia mechaniczne, ale nie boją się wilgoci i substancji agresywnych chemicznie. Nie można ich naprawić, ale w razie potrzeby można je łatwo wymienić.

Intensywność fermentacji substratu i wydzielanie się gazów zależy od przygotowania ścian i dna bioreaktora, dlatego studzienka jest starannie wzmacniana, izolowana i uszczelniana. To najtrudniejszy i najbardziej czasochłonny etap pracy

Etap 2 - aranżacja odprowadzenia gazu

Zakup i instalacja specjalnych mieszalników do biogazowni jest kosztowną propozycją. System można obniżyć, instalując odprowadzenie gazu. Składa się z pionowo zainstalowanego polimeru rury kanalizacyjne, w którym wykonano wiele otworów.

Obliczając długość rur drenażowych należy zwrócić uwagę na planowaną głębokość napełnienia bioreaktora. Wierzchołki rur muszą znajdować się powyżej tego poziomu.

Do odprowadzania gazu można wybrać rury metalowe lub polimerowe. Te pierwsze są mocniejsze, a drugie bardziej odporne na wpływy chemiczne. Lepiej jest preferować polimery, ponieważ metal szybko rdzewieje i gnije

Można od razu załadować substrat do gotowego bioreaktora. Przykrywa się go folią, dzięki czemu gaz powstający w procesie fermentacji znajduje się pod niewielkim ciśnieniem. Gdy kopuła będzie gotowa, zapewni to normalny dopływ biometanu przez rurę wylotową.

Etap 3 - montaż kopuły i rur

Ostatnim etapem montażu najprostszej biogazowni jest montaż górnej części kopuły. W najwyższym punkcie kopuły zamontuj rurę wydechową gazu i rozciągnij ją zbiornik na gaz, bez których nie możesz się obejść.

Pojemnik bioreaktora zamykany jest szczelną pokrywą. Aby zapobiec mieszaniu się biometanu z powietrzem, instaluje się syfon wodny. Służy także do oczyszczania gazów. Należy przewidzieć zawór spustowy, który zadziała, jeśli ciśnienie w fermentorze będzie zbyt wysokie.

Przeczytaj więcej o tym, jak wyprodukować biogaz z obornika w tym materiale.

Wolna przestrzeń bioreaktora w pewnym stopniu służy jako magazyn gazu, ale to nie wystarczy do bezpiecznej pracy instalacji. Gaz musi być stale zużywany, w przeciwnym razie możliwa jest eksplozja spowodowana nadmiernym ciśnieniem pod kopułą

Metody ogrzewania bioreaktora

Mikroorganizmy przetwarzające substrat są stale obecne w biomasie, jednak do intensywnego rozmnażania potrzebują temperatury 38 stopni lub wyższej.

Do ogrzewania w okresach chłodnych można wykorzystać wężownicę podłączoną do domowej instalacji grzewczej lub grzejniki elektryczne. Pierwsza metoda jest bardziej ekonomiczna, dlatego jest stosowana częściej.

Biogazownia nie musi być zakopana w ziemi, istnieją inne możliwości aranżacji. Przykład działania systemu złożonego z beczek pokazano na poniższym filmie.

Najłatwiejszym sposobem zaaranżowania ogrzewania od dołu jest ułożenie rury z systemu grzewczego, ale wydajność takiego wymiennika ciepła jest stosunkowo niska. Lepiej jest zadbać o ogrzewanie zewnętrzne, najlepiej parowe, aby biomasa się nie przegrzała

Wnioski i przydatne wideo na ten temat

Choć w montażu i rozmieszczeniu urządzeń do biogazu nie ma nic skomplikowanego, należy zachować szczególną dbałość o szczegóły. Błędy są niedopuszczalne, ponieważ może doprowadzić do eksplozji i zniszczenia. Oferujemy instrukcje wideo, które pomogą Ci zrozumieć konstrukcję instalacji, prawidłowo je złożyć i uzupełnić o przydatne urządzenia dla wygodniejszego wykorzystania biogazu.

Film opisuje, jak działa i działa standardowa biogazownia:

Przykład domowej biogazowni. Samouczek wideo na temat konfiguracji systemu własnymi rękami:

Instrukcje wideo dotyczące montażu biogazowni z beczki:

Opis procesu produkcyjnego mieszalników substratów:

Szczegółowy opis działania domowego magazynu gazu:

Niezależnie od tego, jak prosta może być instalacja biogazowa wybrana do prywatnego domu, nie należy na niej oszczędzać. Jeśli to możliwe, lepiej kupić składany bioreaktor przemysłowy.

Jeśli nie, wykonaj go z wysokiej jakości i trwałych materiałów: polimerów, betonu lub stali nierdzewnej. Umożliwi to stworzenie naprawdę niezawodnego i bezpiecznego systemu zasilania gazem w domu.

Masz pytania dotyczące tematu artykułu, znalazłeś jakieś braki lub posiadasz cenne informacje, którymi możesz podzielić się z naszymi czytelnikami? Proszę o pozostawienie komentarzy, zadawanie pytań, dzielenie się swoimi doświadczeniami.