Біогазом називають газ, аналогічний природному за складом, але одержуваний методом водневого або метанового бродіння сировини органічного походження.
Складається він з метану, вуглекислого газу і водяної пари, також в ньому незначно присутні такі речовини, як азот, кисень, сірководень і аміак. Процентний вміст різних компонентів біогазу залежить від вихідного складу сировини і умов протікання хімічної реакції (температура, рівномірність складу сировини за обсягом, час перебування вихідної сировини в реакторі, тощо).
Установки для виробництва біогазу та газові генератори на біогазі особливо актуальні для заміських домоволодінь, які мають постійне джерело органічних відходів. Це може бути тваринницька ферма – в такому випадку забезпечується практично безвідходне виробництво, коли навіть відходи, які зазвичай підлягають утилізації, використовуються для отримання електричної або теплової енергії.
Можна також організувати біогазові енергопостачання там, де є можливість регулярно купувати потрібну сировину (наприклад, поблизу фермерського господарства, боєнь, садово-городнього господарства. – Скрізь, де весь час виробляються органічні відходи).
Як отримують біологічний газ?
Для отримання газу годиться як суха, так і волога (вміст сухої сировини – менше 15%) біомаса. У фермерських господарствах найбільшого поширення набули пристрої, що використовують вологу біомасу: такі біореактори простіше у виготовленні, експлуатації, ціна на них нижче, а сировину буквально валяється під ногами (гній, харчові відходи).
Процес виробництва досить простий. На першому етапі зброджування складні органічні речовини розкладаються до більш простих органічних сполук і газів, а на другому метаноформуючі бактерії сприяють перетворенню отриманих сполук в метан, вуглекислий газ і воду.
У біогазових установок є ще один суттєвий плюс. Вони не тільки виробляють необхідний для енергетики газ, але і переробляють відходи таким чином, що в залишку зберігається досить поживних речовин і його можна використовувати як добриво. Інакше кажучи, біогазова установка дозволяє організувати таке виробництво, у якому навіть відходи служать сировиною для отримання потрібних в господарстві ресурсів: електричної та теплової енергії, добрив.
Біогазовий генератор, нічим не відрізняється від звичайного газового генератора, адже у біогазу і природного газу складу аналогічний. Різниця лише в тому, що біогазова установка здатна забезпечити заміському домоволодіння повну автономію, так як вихідна сировина для отримання електричної або теплової енергії (газ) виробляється прямо в господарстві, а не купується і доставляється ззовні.
Безсумнівною перевагою біогазу є те, що завдяки йому можна забезпечити не тільки наявність електроенергії, але і теплопостачання, а також паливо для кухонної плити.
Якщо застосовувати газ за комбінованою схемою (отримання електричної та теплової енергій), то загальний ККД системи досягає 90%. При цьому для вироблення теплової енергії використовується відпрацьований гарячий газ, який і служить для підігріву води в опалювальній системі і системі гарячого водопостачання.
Однак перш, ніж організовувати на своїй ділянці виробництво біологічного газу, потрібно підрахувати: скільки біогазу потрібно для вашого господарства, якою має бути потужність біогазової установки і скільки буде потрібно сировини, щоб забезпечити необхідну кількість біогазу.
Слід зазначити, що в багатьох випадках біогазові енергопостачання фермерських господарств не в змозі повністю покрити потребу в електричній та тепловій енергії: не вистачає сировини для отримання потрібної кількості біогазу. У цій ситуації можливі два варіанти: або сировину купується (це можливо, якщо поблизу знаходиться його джерело, наприклад великий тваринницький комплекс, деревообробне виробництво ), або біогазовий генератор використовується поряд з іншими пристроями як частина загальної системи енергопостачання (наприклад , разом з вітрогенератором, сонячними батареями).
Пристрої для отримання біологічного газу
Розраховуючи потужність біогазової установки, треба знати, що обсяг виробленого біогазу залежить від безлічі факторів, у числі яких і температура реакції, і кількість вихідної речовини, та вид сировини, і його бактеріальний склад. З різних відходів виходить різна кількість біогазу.
Плануючи використовувати біогаз для організації автономного енергопостачання заміського будинку, необхідно знати, що:
- для опалення 1 м2 житлових приміщень потрібно близько 45 м2 газу;
- для отримання 1 кВт / год електроенергії потрібно 0,7-0,8 м2 газу.
Пристрої для отримання біогазу можна умовно розділити на чотири типи. Це установки:
- що працюють в «природному» режимі – без підігріву і перемішування біомаси в реакторі;
- з перемішуванням біомаси, але без підігріву;
- з перемішуванням і підігрівом біомаси;
- з перемішуванням і підігрівом біомаси, оснащені засобами контролю та приладами для управління процесом бродіння.
При цьому для вироблення біогазу необхідна наявність біореактора (ємність, в якій здійснюється анаеробне зброджування біомаси) і газгольдера (пристрій для збору біогазу).
Всі інші компоненти є бажаними, але необов’язковими. Вони збільшують зручність користування установкою (засоби контролю, прилади для управління процесом бродіння) і підвищують її продуктивність (пристрої підігріву і перемішування біомаси), проте біогаз можна отримати і без них.
Нерідко вважається, що підігрів біомаси обов’язковий, так як це збільшує продуктивність реактора і швидкість отримання біогазу. Але слід враховувати, що одночасно зростає і витрата енергії на виробництво біогазу.
Коли мова йде про малопотужний генератор, призначений для забезпечення енергією одного господарства, такі перевитрати можуть привести до істотного подорожчання палива і нерентабельності установки. Тому в більшості випадків власники приватних будинків використовують біогазові установки або без підігріву, або з незначним підігрівом (максимум до 40 ° С).
До речі, при експлуатації установки в холодну пору року підігрів стає обов’язковим, оскільки при температурах нижче 8 ° С процес анаеробного розкладання біомаси зупиняється.
Установка
Дуже зручно розташовувати біореактор безпосередньо під приміщеннями, де утримуються тварини. Подібні варіанти поширені в фермерських господарствах Німеччини і США: гній з хліва надходить прямо в установку, в якій і виробляють біогаз. При цьому енерговитрати на підігрів знижуються, тому що в холодну пору року приміщення для тварин опалюється і можна обійтися без додаткового підігріву біореактора.
Перемішування біомаси в реакторі також не є обов’язковим, якщо це пов’язано зі значними енергетичними затратами. Перемішування забезпечує рівномірний склад суміші в реакторі, що покращує умови для зброджування, і усуває кірку, яка плаває на поверхні збродженої біомаси, перешкоджаючи виходу газу. Все це збільшує продуктивність установки, але без цього можна обійтися.
Відсутність в установці підігріву і / або пристроїв для перемішування біомаси призводить до більш тривалого циклу розкладання, тобто збільшується час отримання біологічного газу.
