Биогазовые установки: Биогазовые установки — MWM

Разное

Содержание

Биогазовые установки — MWM

Биогаз: высокоэффективная и выгодная альтернатива для производства энергии

MWM предлагает долговечные и надежные решения, подходящие для эксплуатации на биогазе. Газ, получаемый в качестве побочного продукта в результате многих сельскохозяйственных, промышленных процессов, а также процессов переработки продуктов питания, служит сегодня топливом для газопоршневых установок на базе газовых двигателей.

Преимущества использования биогаза на сельскохозяйственных когенерационных электростанциях:

  • сокращение атмосферных выбросов углекислого газа за счет разложения образующегося естественным путем метана;
  • рекультивация ценных земель, обычно используемых для очистки органических сточных вод;
  • устранение запаха и вредителей, связанных с разложением органических отходов

Затраты на закупку быстро окупаются и в долгосрочной перспективе обеспечивают существенную экономию. Эксплуатация таких установок также способствует повышению уровня экологической ответственности компании.

Биогазовые установки и биогаз из возобновляемых источников энергии

Энергия, получаемая из биомассы, вносит значительный вклад в экологически устойчивое и надежное энергоснабжение. На сегодняшний день решения с применением биогаза отличаются высокой эффективностью при производстве энергии и высоким коэффициентом полезного использования потенциала биомассы.

Биогаз образуется в процессе анаэробного сбраживания органических материалов в ферментере биогазовой установки. Содержание метана (CH4) в этом газе составляет от 45 до 70%. Энергия, получаемая из биогаза, не изменяет баланс углекислого газа в биосфере, так как при сжигании биогаза выделяется столько же углекислого газа CO2, сколько поглощается субстратами во время роста. Помимо прочего, использования биогаза в качестве топлива на электростанции значительно снижает вредные выбросы метана в атмосферу в сравнении с традационными способами сжигания ископаемых видов топлива или естественным разложением органического сырья.

Вместо неконтролируемого распада органических отходов и высвобождения газа в атмосферу отходы помещаются в среду с пониженным содержанием кислорода, например в закрытый отстойник или ферментатор. Получаемый таким образом метан используется для производства электроэнергии или тепла.

По причине загрязнений и неоднородности биогаза, как правило, требуется предварительная подготовка газа. Использование газового двигателя, оптимизированного для работы на биогазе, позволяет снизить затраты на предварительную подготовку.

Благодаря своей особой конструкции газовые двигатели (газопоршневые установки) MWM работают на топливном газе с различным содержанием метана.

Для оптимальной работы на биогазе разработаны специальные решения для установок:

  • насос системы вентиляции картера для откачивания потенциально кислотных картерных газов;
  • специально сконструированные, устойчивые к коррозионным элементам сердцевины интеркулеров, головки блока цилиндров, коренные и шатунные подшипники;
  • дифференцированная система охлаждения для предотвращения конденсации вредных веществ при эксплуатации на повышенных температурах жидкости в водяной рубашке.

MWM предлагает решения для выработки энергии и тепла на базе газопоршневых агрегатов, комплексных электростанций и контейнерных модулей для мини-ТЭЦ, оптимизированных специально для работы на биогазе. Эти решения позволяют достичь высоких показателей КПД в различных диапазонах мощности. Помимо этого MWM также готова предоставить необходимые системные компоненты для подготовки и очистки газа. При установке ГПУ в отдаленных районах вырабатываемая энергия может использоваться для покрытия собственных нужд электростанции.

Техника очистки сточных вод

KSB – один из ведущих мировых производителей промышленных насосов и трубопроводной арматуры

Компания KSB, основанная в 1871 году во Франкентале (Германия), уже более 150 лет является одним из ведущих производителей и поставщиков насосов и трубопроводной арматуры. KSB — это глобальное предприятие со штатом более 15 000 человек по всему миру, представленное собственными производственными площадками, литейными заводами, дочерними предприятиями, торговыми компаниями и сервисными центрами более чем в 100 странах мира на 5 континентах. Мы разрабатываем и производим насосы для широкого спектра областей применения с учетом индивидуальных требований заказчиков. 

Являясь экспертом в области производства насосов, KSB предлагает широкий ассортимент продукции, в том числе для инженерного обеспечения зданий и сооружений, технологических процессов промышленных предприятий, водопроводно-канализационного хозяйства, энергетики и горнодобывающей промышленности. Благодаря инновационным исследованиям и разработкам оборудование KSB отвечает высоким требованиям заказчиков. Воспользуйтесь преимуществами многолетнего опыта и технических знаний всемирно признанного производителя насосов.

Оборудование KSB – лучшее решение для Вашей системы

Насосное оборудование и трубопроводная арматура KSB находят свое применение в широком спектре областей и обладают высокой энергоэффективностью. Инновационные технологии, многократные испытания на испытательных стендах, многолетние наработки и опыт эксплутации на объектах делают оборудование KSB неотъемлемой частью любых систем. Например, консольный насос Etanorm — самый востребованный стандартный водяной насос, объем продаж которого составил более 1,5 миллиона единиц по всему миру. Запасные части и сервисные услуги KSB гарантируют эксплуатационную надежность и долговечность насосного оборудования и трубопроводной арматуры . Формула успеха KSB —  технологическое превосходство, прочность и надежность проточных частей, материалов и систем автоматизации.

Компетентный сервис KSB

Распределение производственных мощностей обеспечивает близость KSB к потребителю и гарантирует первоклассный сервис. Профессиональная квалификация, подготовка и сертификация специалистов, а также наработанный опыт позволяют проводить диагностику, гарантийное и послегарантийное обслуживание и ремонт насосного оборудования, трубопроводной арматуры и комплексных систем. Специалисты сервисной службы KSB выполняют шефмонтаж, пусконаладку, ввод в эксплуатацию и техническое обслуживание на месте эксплуатации. Они также проводят технические консультации и обучение персонала служб эксплуатации и сервиса на объектах. KSB гарантирует быструю поставку запасных частей. Это и есть лучший сервис непосредственно от производителя.

Биогаз в России. Биогазовые установки. Компания Биокомплекс

Компания «Биокомплекс» — ведущий поставщик оборудования для биогазовых установок.

Мы являемся ведущим поставщиком комплексных систем для производства биогаза, включая его очистку. Опираясь на наши знания и многолетний опыт, мы можем предложить нашим клиентам экономичные и при этом очень эффективные решения для биогазовых станций, а также у нас вы сможете получить компетентную и исчерпывающую консультацию.

Наши услуги включают в себя проектирование, планирование и строительство биогазовых установок, а также специальных компонентов для них. Кроме того, мы можем предложить нашим клиентам качественную поддержку технического и биологического процессов производства биогаза. Будучи частной компанией, мы ценим нашу корпоративную свободу, которая позволяет нам быть гибкими по отношению к нашим клиентам.

Как производится биогаз?

Биологический газ может образовываться в любом месте, где разлагается органический материал в условиях отсутствия кислорода (то есть анаэробно). При правильном обращении биогаз можно использовать в различных целях — для обогрева, для выработки электроэнергии или просто как топливо.

В анаэробных биореакторах используется естественный процесс ферментации в больших объемах. Для этого в биогазовый реактор подается органический материал, такой как сельхозкультуры, навоз или биоотходы. Поскольку это сырье состоит, главным образом, из воды, в процессе выработки биологического газа исходное сырье сжижается. После полного разложения сырья остается жидкое высококачественное удобрение — дигестат, которое вносится на поля.

Наши услуги

Если вы хотите успешно производить биогаз и получать при этом выгоду, вам нужен надежный партнер. Когда планирование, сооружение и текущую поддержку биогазовой установки осуществляет один производитель, клиенты получают эффективность и рентабельность производства биологического газа. Поэтому компания Биокомплекс, чтобы защитить инвестиции своих клиентов, предлагает полный пакет обслуживания.

Подготовка проекта

1. Анализ доходности

  • Биологический анализ сырья
  • Оценка параметров установки (размер резервуара, система введения, мощность установки)
  • Финансовые аспекты
  • Анализ доходности (ликвидность/доходность)

2. Планирование и нормативно-правовая поддержка

  • Планирование участка с учетом возможного расширения
  • Поддержка в получении разрешения на планировочные работы
  • Поддержка в планировании аспектов газо- и электро- снабжения

Реализация проекта

3. Стадия сооружения

  • Сооружение и установка

4. Ввод в действие

  • Технический и биологический ввод в действие установки
  • Обучение оператора

5. Послепродажное обслуживание

6. Поддержка биологического процесса

  • Анализ пробы ферментации
  • Рекомендации по сырью
  • Контроль стабильности процесса
  • Консультация по введению нового сырья

7. Услуги технической поддержки

  • Выполнение работ по обслуживанию
  • Удаленный мониторинг
  • Экстренная связь 24 часа в сутки
  • Оценка процесса

Биогазовые установки для фермерских хозяйств по доступной цене

Биогазовые установки – это оборудование, созданное для переработки органических отходов различных отраслей сельскохозяйственной промышленности. Результатом этого процесса становится биогаз. Главной составляющей являются биологические отходы. В основном применяются отходы мясного или молочного производства, но материал зависит исключительно от сырья, используемого каждым конкретным предприятием. Основным проистекающим процессом является бескислородное брожение.

Биогазовые установки нашли широкое применение в фермерском деле. Процесс производства биологического газа позволяет значительно уменьшить выбросы метана в атмосферу, что делает подобную технику весьма популярной для эксплуатации в промышленности. Биогаз имеет схожие свойства с природным газом, но обладает более высокой экологичностью и низкой себестоимостью, позволяющей применять его в областях с меньшей прибылью.

Что представляет собой биогаз?

По своему составу биогаз включает метан и углекислый газ в соотношении от пятидесяти до семидесяти и от тридцати до пятидесяти процентов соответственно. Кроме того, производство биологического газа не сопряжено с возможностью экологической катастрофы и дает возможность производить органические удобрения для применения по прямому назначению. Снижение количества химических удобрений хорошо улучшает экологическое состояние окружающей среды, и повышает здоровье потребителей, делая продукцию более полезной и продающейся среди других натуральных продуктов. Биогазовая установка для переработки навоза справляется с этими задачами.

Преимущества современной техники

Основная цель эксплуатации установок – это эффективная переработка органического сырья, позволяющего в значительной степени уменьшить использование химикатов и получить выгоду от утилизации отходов. Безотходное производство означает пользу для экологии и высокую прибыль. Подобная техника способна вырабатывать:

  • автомобильное топливо;
  • биологический газ;
  • биологические удобрения;
  • тепло и электричество.

Если купить биогазовую установку для фермы, она окупится быстрее, чем любая другая техника. С ней производителю не придётся заботиться ни о том, где добывать органические удобрения, ни о том, как обслуживать установку. Биогазовая установка легко обслуживается и не требует больших трудозатрат, при этом будучи далеко не сборной конструкцией.

Следующие сферы применения установок наиболее выгодны:

  1. Электроэнергия. Её выработка при помощи биогазовых установок позволяет снизить себестоимость до крайнего минимума – 0,4 рубля за 1 киловатт. Генераторы специального назначения вырабатывают из одного кубометра биогаза более двух киловатт.
  2. Теплоэнергия. Биогазовые установки вырабатывают столько тепла, что его хватит как на обогрев теплиц, так и на просушку зернового сырья. Данный аспект может в значительной степени удешевить овощную продукцию, снизив себестоимость, девяносто процентов от которой всегда уходят на окупаемость теплоэнергетических затрат.
  3. Натуральные удобрения. Такая техника помогает полностью убрать химикаты. Урожай продуктов, выращенных на биологическом удобрении, созданном при помощи установки, вырастает в среднем от тридцати до пятидесяти процентов.
  4. Повторное использование органических отходов и очистка окружающей среды. Установка защищает природу от загрязнений и способствует получению выгоды от утилизации на промышленном предприятии по производству пищевых товаров.

Цена на биогазовые установки для фермерских хозяйств 

не станет неподъемной. Она окупается быстро за счет высокой эффективности техники и её производительности. Данное приобретение позволяет во многом сэкономить и в значительной степени уменьшить расходы как на электро- и теплоэнергию, так и на органические удобрения.

Составляющие и эксплуатация

Комплектация современной техники весьма сложная, но, отличаясь от своих конкурентов, биогазовая установка не требует больших трудовых ресурсов для обслуживания. Установка не является сборной конструкцией. Её строительство — это капитальный объект с рядом серьезных технических требований, игнорировать которые нельзя.

Затраты на эксплуатацию биогазовой установки составляют два процента в год от её общей стоимости. Учитывая высокую эффективность и исключительную окупаемость, данный аспект тоже выгоден.

Стоимость промышленных биогазовых установок

Биогазовые установки, применяемые в промышленности, окупаются даже быстрее, если рассчитать выгоду, получаемую от переработки органических отходов, процент вырабатываемой электро- и теплоэнергии, которые удачно применяются для прогревания теплиц, просушки семян.

Биогазовая установка должна полностью окупиться за два года, но зачастую сроки сокращаются до года или даже полугода.

Для расчета стоимости установки заполните анкету и пришлите нам: анкета

Состав биогазовой установки

Современная биогазавая установка состоит из целого ряда составных частей, которые, будучи смонтированными в единое целое, представляют собой агрегат с полностью законченным производственным циклом. Следует заметить, что она представляет собой не некий сборный, а капитальный строительный объект, к сооружению которого предъявляются весьма строгие требования.

  

Биогазовая установка для частного дома своими руками

Рачительный хозяин мечтает о дешевых энергоресурсах, эффективной утилизации отходов и получении удобрений. Домашняя биогазовая установка своими руками – это недорогой способ воплощения мечты в реальность.

Самостоятельная сборка такого оборудования обойдется в разумные деньги, а вырабатываемый газ станет хорошим подспорьем в хозяйстве: его можно использовать для приготовления пищи, отопления дома и других нужд.

Давайте попробуем разобраться в специфике работы этого оборудования, его преимуществах и недостатках. А также в том, возможно ли самостоятельно построить биогазовую установку и будет ли она эффективна.

Содержание статьи:

Специфика получения биогаза

Биогаз образуется в результате брожения биологического субстрата. Его разлагают гидролизные, кислото- и метанообразующие бактерии. Смесь вырабатываемых бактериями газов получается горючей, т.к. содержит большой процент метана.

По своим свойствам она практически не отличается от природного газа, который используется для промышленных и бытовых нужд.

При желании каждый владелец дома может приобрести биогазовую установку промышленного изготовления, но это дорого, а окупаются вложения в течение 7-10 лет. Поэтому имеет смысл приложить усилия и сделать биореактор своими руками

Биогаз – экологически чистое топливо, а технология его получения не оказывает особого влияния на окружающую среду. Более того, в качестве сырья для биогаза используют отходы жизнедеятельности, которые нуждаются в утилизации.

Их помещают в биореактор, где происходит переработка:

  • в течение некоторого времени биомасса подвергается воздействию бактерий. Срок брожения зависит от объема сырья;
  • в результате деятельности анаэробных бактерий выделяется горючая смесь газов, в состав которой входят метан (60%), углекислый газ (35%) и некоторые другие газы (5%). Также при брожении в небольших количествах выделяется потенциально опасный сероводород. Он ядовит, поэтому крайне нежелательно, чтобы люди подвергались его воздействию;
  • смесь газов из биореактора очищается и поступает в газгольдер, где хранится до момента использования по назначению;
  • газ из газгольдера можно использовать точно так же, как природный. Он поступает к бытовым приборам – газовым печам, отопительным котлам и т.п.;
  • разложившуюся биомассу необходимо регулярно удалять из ферментатора. Это дополнительные трудозатраты, однако усилия окупаются. После брожения сырье превращается в высококачественное удобрение, которое используют на полях и огородах.

Биогазовая установка выгодна для владельца частного дома только в том случае, если у него есть постоянный доступ к отходам животноводческих ферм. В среднем из 1 м.куб. субстрата можно получить 70-80 м.куб. биогаза, но выработка газа идет неравномерно и зависит от многих факторов, в т.ч. температуры биомассы. Это осложняет расчеты.

Биогазовые установки идеально подходят для фермерских хозяйств. Отходы жизнедеятельности животных способны дать достаточно газа для полноценного обогрева жилых помещений и хозяйственных построек

Чтобы процесс получения газа был стабильным и непрерывным, лучше всего строить несколько биогазовых установок, а субстрат в ферментаторы закладывать с разницей во времени. Такие установки работают параллельно, а сырье в них загружают последовательно.

Это гарантирует постоянную выработку газа, благодаря чему можно добиться его непрерывного поступления к бытовым приборам.

В идеале биореактор должен подогреваться. Каждые 10 градусов тепла увеличивают выработку газа вдвое. Хотя обустройство подогрева требует вложений, это окупается большей эффективностью конструкции

Самодельное , собранное из подручных материалов, обходится гораздо дешевле установок промышленного производства. Его эффективность ниже, но вполне соответствует вложенным средствам. Если есть доступ к навозу и желание приложить собственные усилия для сборки и обслуживания конструкции, это очень выгодно.

Преимущества и недостатки системы

Биогазовые установки имеют немало преимуществ, но и недостатков хватает, поэтому перед началом проектирования и строительства следует все взвесить:

  • Утилизация отходов. Благодаря биогазовой установке можно получить максимум пользы от мусора, от которого все равно пришлось бы избавляться. Эта утилизация менее опасна для окружающей среды, чем закапывание отходов.
  • Возобновляемость сырья. Биомасса – это не уголь и не природный газ, добыча которых истощает запасы ресурсов. При ведении сельского хозяйства сырье появляется постоянно.
  • Относительная небольшое количество СО2. При получении газа окружающая среда не загрязняется, а вот при его использовании в атмосферу выделяется небольшое количество двуокиси углерода. Оно не опасно и не способно критично изменить экологию, т.к. его поглощают растения в процессе роста.
  • Умеренное выделение серы. При сгорании биогаза в атмосферу попадает небольшое количество серы. Это негативное явление, однако его масштабы познаются в сравнении: при сжигании природного газа загрязнение окружающей среды окислами серы гораздо больше.
  • Стабильная работа. Производство биогаза более стабильно, чем работа или ветряков. Если энергией солнца и ветра нельзя управлять, то биогазовые установки зависят от деятельности человека.
  • Можно использовать несколько установок. Газ – это всегда риски. Чтобы снизить потенциальный ущерб в случае аварии, можно рассредоточить по участку несколько биогазовых установок. Если правильно спроектировать и собрать систему из нескольких ферментаторов, она будет работать стабильнее, чем один крупный биореактор.
  • Выгоды для сельского хозяйства. Для получения биомассы высаживают некоторые виды растений. Можно выбрать такие, которые улучшают состояние грунта. Например, сорго снижает эрозию почвы, улучшает ее качество.

У биогаза есть и недостатки. Хотя это относительно чистое топливо, оно все же загрязняет атмосферу. Также могут возникать проблемы с поставками растительной биомассы.

Безответственные владельцы установок нередко заготавливают ее так, что истощают землю и нарушают экологический баланс.

Расчет рентабельности установки

В качестве сырья для производства биогаза обычно используют коровий навоз. Одна взрослая корова может дать его столько, чтобы обеспечить 1.5 м.куб. топлива; свинья – 0.2 м.куб.; курица или кроль (в зависимости от массы тела) – 0.01-0.02 м.куб. Чтобы понять, много это или мало, можно сравнить с более привычными видами ресурсов.

Галерея изображений

Фото из

Устройство биореактора из утепленной пластиковой емкости

Удобный транспорт для перевозки субстрата

Компактная установка промышленного производства

Биогазовая установка на молочной ферме

1 м.куб. биогаза обеспечивает такое же количество тепловой энергии, как:

  • дрова – 3.5 кг;
  • уголь – 1-2 кг;
  • электричество – 9-10 кВт/ч.

Если знать примерный вес сельскохозяйственных отходов, которые будут доступны в течение ближайших лет, и количество необходимой энергии, можно просчитать рентабельность биогазовой установки.

Один из главных недостатков добычи биогаза – запах. Возможность использования небольших компостных куч – это большой плюс, но придется терпеть неудобства и тщательно контролировать процесс, чтобы не спровоцировать распространение болезнетворных микроорганизмов

Для закладки в биореактор готовят субстрат, в который входят несколько компонентов в таких пропорциях:

  • навоз (лучше всего коровий или свиной) – 1.5 т;
  • органические отходы (это могут быть перегнившие листья или другие компоненты растительного происхождения) – 3.5 т;
  • подогретая до 35 градусов вода (количество теплой воды рассчитывают так, чтобы ее масса составляла 65-75% от общего количества органики).

Расчет субстрата сделан для одной закладки на полгода, если исходить из умеренного потребления газа. Примерно через 10-15 дней процесс ферментации даст первые результаты: газ появится в небольших количествах и начнет заполнять хранилище. Через 30 дней можно ожидать полноценной выработки топлива.

Оборудование для производства биогаза пока еще не особенно распространено в нашей стране. Во многом это связано с плохой информированностью людей о преимуществах и особенностях работы биогазовых систем. В Китае и Индии многие небольшие фермерские хозяйства оборудованы кустарными установками для получения дополнительного чистого топлива

Если установка работает правильно, объем биогаза постепенно будет увеличиваться, пока субстрат не перегниет. Производительность конструкции напрямую зависит от скорости брожения биомассы, которая в свою очередь связана с температурой и влажностью субстрата.

Инструкция по самостоятельному строительству

Если нет опыта в сборке сложных систем, имеет смысл подобрать в сети или разработать самый простой чертеж биогазовой установки для частного дома.

Чем проще конструкция, тем она надежнее и долговечнее. Позже, когда появятся навыки строительства и обращения с системой, можно будет переделать оборудование или смонтировать дополнительную установку.

В дорогих конструкциях промышленного производства предусмотрены системы перемешивания биомассы, автоматического подогрева, очистки газа и т.д. Бытовое оборудование не так сложно. Лучше собрать простую установку, а потом добавить элементы, в которых возникнет необходимость

При расчете объема ферментатора стоит ориентироваться на 5 м.куб. Такая установка позволяет получить количество газа, необходимое для обогрева частного дома площадью 50 м.кв., если в качестве источника тепла используют газовый котел или печь.

Это усредненный показатель, т.к. калорийность биогаза обычно не выше 6000 ккал/м.куб.

Чтобы процесс ферментации протекал более-менее стабильно, нужно добиться правильного температурного режима. Для этого биореактор устанавливают в земляной яме или заранее продумывают надежную теплоизоляцию. Постоянный подогрев субстрата можно обеспечить, если под основание ферментатора подвести трубу водяного отопления

Строительство биогазовой установки можно разделить на несколько этапов.

Этап 1 — подготовка ямы под биореактор

Практически вся биогазовая установка находится под землей, поэтому многое зависит от того, как была вырыта и отделана яма. Есть несколько вариантов укрепления стенок и герметизации ямы – пластик, бетон, полимерные кольца.

Оптимальное решение – покупка готовых полимерных колец с глухим дном. Они обойдутся дороже подручных материалов, зато не потребуется дополнительная герметизация. Полимеры чувствительны к механическим нагрузкам, зато не боятся влаги и химически агрессивных веществ. Они не подлежат ремонту, но при необходимости их легко будет заменить.

От подготовки стен и днища биореактора зависит интенсивность брожения субстрата и выход газа, поэтому яму тщательно укрепляют, утепляют и герметизируют. Это самый сложный и трудоемкий этап работ

Этап 2 — обустройство газового дренажа

Покупка и монтаж специальных мешалок для биогазовых установок – дорогое удовольствие. Систему можно удешевить, обустроив газовый дренаж. Он представляет собой вертикально установленные полимерные , в которых проделано множество отверстий.

При расчете длины труб дренажа следует ориентироваться на запланированную глубину заполнения биореактора. Верхние части труб должны быть выше этого уровня.

Для газового дренажа можно выбрать металлические или полимерные трубы. Первые прочнее, а вторые устойчивее к химическим воздействиям. Лучше отдать предпочтение полимерам, т.к. металл быстро проржавеет и сгниет

В готовый биореактор можно сразу загрузить субстрат. Его накрывают пленкой, чтобы выделяющийся в процессе ферментации газ находился под небольшим давлением. Когда будет готов купол, это обеспечит нормальную подачу биометана по отводящей трубе.

Этап 3 — монтаж купола и труб

Завершающий этап сборки простейшей биогазовой установки – это монтаж купольной верхней части. В самой высокой точке купола устанавливают газоотводящую трубу и протягивают ее к , без которого не обойтись.

Емкость биореактора закрывают плотной крышкой. Чтобы предотвратить смешивание биометана с воздухом, обустраивают гидрозатвор. Также он служит для очистки газа. Нужно предусмотреть спусковой клапан, который сработает, если давление в ферментаторе будет слишком высоким.

Более подробно отом, как сделать биогаз из навоза читайте  .

Свободное пространство биореактора в какой-то мере выполняет функции хранилища газа, однако этого недостаточно для безопасной работы установки. Газ должен потребляться постоянно, иначе возможен взрыв от избыточного давления под куполом

Способы подогрева биореактора

Микроорганизмы, перерабатывающие субстрат, есть в биомассе постоянно, однако для их интенсивного размножения нужна температура 38 градусов и выше.

Для подогрева в холодный период можно использовать змеевик, подсоединенный к системе отопления дома, или электрические нагреватели. Первый способ экономически выгоднее, поэтому чаще используют именно его.

Биогазовую установку необязательно заглублять в землю, есть и другие варианты обустройства. Пример работы системы, собранной из бочек, приведен в видеоролике ниже.

Проще всего обустроить подогрев снизу, проложив трубу от системы отопления, но эффективность работы такого теплообменника относительно низка. Лучше обустроить внешний обогрев, в идеале – паром, чтобы биомасса не перегревалась

Выводы и полезное видео по теме

Хотя в сборке и обустройстве биогазового оборудования нет ничего сложного, нужно быть предельно внимательным к деталям. Ошибки недопустимы, т.к. могут привести к взрывам и разрушениям. Предлагаем видеоинструкции, которые помогут разобраться в устройстве установок, правильно их собрать и дополнить полезными приспособлениями для более удобного использования биогаза.

В видеоролике рассказано, как устроена и работает стандартная биогазовая установка:

Пример самодельной биогазовой установки. Видеоурок по обустройству системы своими руками:

Видеоинструкция по сборке биогазовой установки из бочки:

Описание процесса изготовления мешалок для субстрата:

Подробное описание работы самодельного газового хранилища:

Какой бы простой ни была биогазовая установка, выбранная для частного дома, не стоит на ней экономить. Если есть возможность, лучше купить разборный биореактор промышленного производства.

Если нет – изготовить из качественных и устойчивых материалов: полимеров, бетона или нержавеющей стали. Это позволит создать по-настоящему надежную и безопасную систему газоснабжения дома.

Появились вопросы по теме статьи, нашли недочеты или есть ценная информация, которой вы можете поделиться с нашими читателями? Пожалуйста, оставляйте свои комментарии, задавайте вопросы, делитесь опытом.

Биогазовые установки — Сферы применения газовых установок

Биогаз: высокоэффективная и рентабельная альтернатива центральному энергоснабжению

PowerLink предлагает долговечные и надежные решения для использования биогаза. Газ, являющийся побочным продуктом многих процессов в сельском хозяйстве, пищевой промышленности и промышленном производстве, используется сегодня в качестве топлива для генераторных установок на базе газовых двигателей.

Преимущества использования собственного биогаза на сельскохозяйственных электростанциях:

  • сокращение выбросов углекислого газа за счет разложения образующегося естественным путем метана;
  • рекламация ценных земель, которые обычно используются для очистки органических сточных вод;
  • отсутствие проблем с запахом и вредителями, сопряженных с разложением органического материала.
  • Первоначальные расходы могут обеспечить существенную экономию в долгосрочной перспективе и позволяют повысить уровень экологической ответственности.

Биогаз из возобновляемых природных ресурсов и биогазовые установки

Энергия, получаемая из биомассы, может внести значительный вклад в экологически чистое энергоснабжение. На данный момент биогаз отличается наибольшей эффективностью использования и обеспечивает наиболее полную реализацию энергетического потенциала биомассы.

Биогаз образуется в ходе анаэробного сбраживания органических материалов в ферментере биогазовой установки. Биогаз, состоящий преимущественно из метана и углекислого газа, образуется при анаэробном разложении органических отходов. Содержание метана (Ch5) в этом газе составляет от 45 до 70 процентов. При его горении выделяется столько CO2, сколько было поглощено растением во время роста. Блочно-модульные энергоблоки, работающие на биогазе, позволяют экономить выбросы, которые образовались бы при сжигании невозобновляемых энергоносителей.

Вместо неконтролируемого разложения этих отходов и высвобождения газов в атмосферу отходы помещаются в среду с пониженным содержанием кислорода, например в закрытый отстойник или надземный стальной резервуар. Метан, отбираемый оттуда, используется для производства электроэнергии или тепла.

В связи с наличием загрязнений и неоднородностью биогаза, как правило, требуется предварительная подготовка. Однако использование газового двигателя, созданного специально для работы на биогазе, позволяет снизить затраты на предварительную подготовку.

Наши газовые двигатели (генераторные установки) устроены таким образом, что в них может перерабатываться топливо с разным содержанием метана, что характерно для биогаза.

Газовые двигатели PowerLink созданы специально для сжигания биогаза:

  • насос системы вентиляции картера для откачивания потенциально кислотных картерных газов;
  • специально сконструированные, устойчивые к коррозионным элементам сердцевины интеркулеров, головки блока цилиндров, коренные и шатунные подшипники;
  • дифференцированная система охлаждения для эксплуатации при повышенных температурах воды в водяной рубашке для предотвращения конденсации вредных веществ.

PowerLink предлагает специальные газовые двигатели, работающие на биогазе, комплексные установки и контейнеры для когенерации. Все агрегаты отличаются наивысшим КПД в своих классах мощности. При этом PowerLink также предлагает необходимые компоненты системы для подготовки и очистки газа. При установке генератора в отдаленных районах вырабатываемая энергия может использоваться исключительно установкой.

Биогазовые установки нового поколения «BioSfera» оптом от производителя, г.Яранск

BioSfera — это новое поколение биогазовых установок, комплексов , заводов. Системы интеллектуального управления (СИУ) предполагает новый подход в организации работоспособности , при котором за счет комплекса программно-аппаратных средств значительно возрастает эффективность функционирования и надежность управления всех систем эксплуатации и исполнительных устройств биогазовой установки.

Подобного рода установки не производят ни одна компания в мире.

Биогазовая установка , комплекс , завод проектируют таким образом, чтобы все системы её управления могли интегрироваться друг с другом с минимальными затратами, а их обслуживание было бы организовано оптимальным образом. Проект обязательно предполагает возможность наращивать и видоизменять конфигурации биогазовой установки и инсталлированных систем.Полный замкнутый цикл использования воды.Стандартное управление компьютером и возвожностью мониторинга с мобильного приложения.

При этом цена сводится к стандартным установкам, аналогичным по объёму, производимым в России.

Системы управления жизненным циклом сложных объектов (PLM) Product Lifecycle Management (PLM)

. PLM-система обеспечивает одну важную функцию — сбор данных о функционировании комплекса у заказчика. Вы видите, как эксплуатируется комплекс БГР, в каких условиях, что при этом с изделием происходит, видите слабые места комплекса — это бесценные данные, анализируя которые можно как улучшить обслуживание вашего изделия, так и улучшить следующие версии комплекса путём устранения соответствующих его недочётов, оптимизации тех или иных характеристик. На основе полученных данных можно предсказать сроки снижения функциональности и отказа тех или иных компонентов комплекса и провести заблаговременное их обслуживание или замену. Наконец, при утилизации или ремонте комплекса появляется возможность определить ценность тех или иных его компонентов и возможность их повторного использования. В результате — сокращение расходов на производство, использование и обслуживание изделия, сведение к минимуму времени его простоя в результате возможных отказов.

Уважаемые клиенты!

Нам поступает много запросов в последнее время, и Мы не всегда можем оперативно ответить на Ваши вопросы. Порталы где размещены объявления очень много. Поэтому:

Просим Вас задавать вопросы и предварительные заказы на электронную почту. Наши специалисты быстро и в полном объёме ответят Вам на все поступившие вопросы. Так же Вы можете позвонить по указанному номеру в графе КОНТАКТЫ.

Последнее редактирование: 2022-03-14 08:06:13

Журнал Biomass – последние новости об энергии, топливе и химикатах на биомассе

Завод Местоположение Конечное использование биогаза
Молочная ферма АА Нью-Йорк    Когенерация
ООО «АБЭК Бидарт-Олд Ривер» CA    Электричество
ABEC Bidart-Stockdale LLC CA    Электричество
ABEC New Hope LLC CA    Электричество
Дигестор для молочных продуктов AgPower Double A  Идентификатор    Электричество
СП «АгриРеНью» ИА     
Akron Renewable Energy/KB BioEnergy ОХ    ТЭЦ
Аллен Фармс/Титан 55  Висконсин    ТЭЦ
Молочная компания «Альянс» Флорида    Электричество
Амана Фармс Инк. ИА    Когенерация
Станция очистки сточных вод AMBRIDGE  ПА    Трубопроводный газ
КОС Ашеборо НЗ    Трубопроводный газ
Молочная ферма Аврора Ридж Нью-Йорк    Электричество
ООО «Бах Дигестер» Висконсин    Электричество
Ферма Бэкон Хилл СВ    Когенерация/КПГ
Молочная ферма Болдуин Висконсин    Топливо для котлов/печей 
Barham Farms / Full Circle Recycle NC НЗ    Топливо для котлов/печей 
Ферма Барстоу Лонгвью / AGreen Energy LLC МА    Электричество
Коммунальное управление округа Берген  Нью-Джерси    Трубопроводный газ
Молочная ферма Берни Фабера / Фермы Кал-Гона ИЛИ    Когенерация
Молочная ферма Bettencourt B6 Идентификатор    Когенерация
Энергия большого быка Висконсин    Электричество
Big Ox Energy — Riceville ИА    Электричество
Молочная ферма Big Sky West Идентификатор    Электричество
Био Таун Аг Инк. В    Когенерация
ООО «Блэк Крик Возобновляемая Энергия» НЗ    Электричество
Черные фермы НЗ    Электричество
Блумингтон и Нормал — Запад WRF ИЛ    Трубопроводный газ
ООО «Блю Маунтин Биогаз» UT    Электричество
Усовершенствованные очистные сооружения Blue Plains  DC    Электричество
Blue Spruce Farm Inc./ Коровья сила Одет  ВТ    Когенерация
Молочный завод Бортник ПА    Когенерация
Молочная ферма Бос В    Электричество
Молочный завод Boxler Нью-Йорк    Когенерация
ОсОО «Бриджуотер Дейри» ОХ    Когенерация
Молочная ферма Brook View  МИ    Электричество/котельное/печное топливо 
Молочная ферма Brookside ПА    Когенерация
Очистные сооружения Брумфилда  СО    Технологическая тепловая обработка
Фермы Брубейкер ПА    Когенерация
BUCKMAN Residuals Management Facility и WRF — Jacksonville  Флорида    Электричество
Молочная ферма Bullfrog CA    Электричество
Водоочистная установка Бербанка  CA    Трубопроводный газ
Ферма Берроуз Холл СК    Когенерация
Фермы дворецких НЗ    Электричество
CAL-Denier Dairy CA    Электричество
Calgren Renewable Fuels LLC CA     
Castelanelli Bros.Молочная  CA    Электричество
Центр контроля загрязнения воды в долине Кастро  CA    Электричество
Завод по переработке газа в энергию округа Катоба НЗ    Электричество
Каюгаский региональный перерабатывающий биоэнергетический завод Нью-Йорк    Когенерация
КОС Сидар-Рапидс  ИА    Технологическая тепловая обработка
Центральное морское санитарное агентство CA    Электричество
ООО «Сентрал Сэндс Молокозавод» Висконсин    Электричество
Семейные фермы Чапут ВТ    Когенерация
Биогазовая электростанция в Шайенне WY    Топливный элемент
Chippewa Valley Ethanol Co.- Газофер биомассы  МН    Производственный газ для использования на объекте
Город Боулдер, Колорадо WWTF СО    Электричество
КОС № 1 г. Кус-Бей ИЛИ    Электричество
КОС № 2 г. Кус-Бей ИЛИ    Электричество
КОС города Дуранго  СО    Электричество
Завод по борьбе с загрязнением воды города Фон-дю-Лак Висконсин    Электричество
Город Грешам ИЛИ    Электричество
КОС города Петоски МИ    Электричество
Центр WPC города Покателло  Идентификатор    Электричество
Станция очистки сточных вод города Сэндпойнт, штат Айдахо  Идентификатор    Электричество
КОС города Стивенс-Пойнт Висконсин    Электричество
Станция очистки сточных вод города Уотсонвилл CA    Электричество
Завод по производству метана на свалке Clark-Floyd В    Электричество
CleanWorld — PackageOne CA    Электричество
Чистый мир — Сакраменто Биодигестер  CA    Электричество/СПГ
Молочная компания Clover Hill Висконсин    Когенерация
Цыпленок Коллинз СК    Когенерация
Очистные сооружения Колумбии МО    Электричество
Молочный завод «Коттонвуд» CA    Топливо для когенерации/котла/печи 
Свалка Койот-Каньон CA    Электричество
Молочная ферма Crave Brothers / Clear Horizons LLC Висконсин    Когенерация
Утиная ферма Полумесяца Нью-Йорк    Электричество
Биоэнергетический комплекс CRMC — Дартмут МА    Электричество
Калвер Дак Инк.. В    Когенерация
Молочный завод Cushman КТ    Электричество
Молочные мечты Висконсин    Электричество
Dairy Energy Inc. (Van der Hyde Dairy) ВА    Когенерация
Общественный дигестор округа Дейн — Воунаки Висконсин    Электричество
Станция очистки сточных вод Давенпорта  ИА    Электричество
Молочный завод Den Dulk МИ    Когенерация
Dairy K Dairy/Ponderosa Dairy МН    Когенерация
Ферма колледжа Дикинсон ПА     
Район 45 Молочный МН    Когенерация
Фермы Дован ПА    Когенерация
ООО «Ласточкин хвост Энерджи» ОХ     
Санаторий DOWNERS GROVE WRF ИЛ    Электричество
Молочный завод Драй-Крик Идентификатор    Когенерация
Дублин Район услуг Сан-Рамон Региональная станция очистки сточных вод CA    Электричество
Ферма Дюбуа ВТ    Когенерация
Молочная ферма Даффилд ПА    Когенерация
Игл Грин Энерджи  МС    Топливо для когенерации/котла/печи 
Муниципальный коммунальный округ Ист-Бэй  CA    Электричество
Ист-Пеннсборо TWP STP ПА    Трубопроводный газ
Эдалин Кау Пауэр, ООО WA    Электричество
Фермы ЭЛ-ВИ Нью-Йорк    Топливо для котлов/печей 
Элит Энерджи CA     
Изумрудная биоэнергия ОХ    Электроэнергия
Изумрудный молочный завод Висконсин    Когенерация
Фермы Эмерлинг Нью-Йорк    Когенерация
Корпорация экологических продуктов и технологий  CA     
Центр контроля загрязнения воды Юджин-Спрингфилд ИЛИ    Электричество/СПГ
Эксетер Агри-Энерджи, ООО МЭ    Электричество
Молочная ферма Fair Oaks — дигестор 1  В    Электричество/СПГ
Молочный завод Fair Oaks — дигестор 2  В    Когенерация/КПГ
Фарм Пауэр Линден WA    Электричество
Ферма Power Misty Meadow ИЛИ    Когенерация
Ферма Пауэр Рексвилл WA    Электричество
Ферма Пауэр Тилламук ИЛИ    Электричество
ООО «ФПКВ «Возобновляемая генерация» Висконсин    ТЭЦ
Фермы Фискалини CA    Когенерация
Ферма Четырех Холмов  ВТ    Когенерация
ООО «Фор Виндс Дэйри» ПА    Когенерация
Общественный дигестор Фремонта  МИ    Электричество
Региональная установка очистки сточных вод Фресно/Кловис  CA    Электричество
Ферма Фройнд  КТ    Топливо для котлов/печей 
Фермы Гардо Крест Нью-Йорк    Когенерация
Гаторейд — Блю-Ридж  ВА    Термический
Ферма Гебби Мейплхерст ВТ    Электричество
Ферма Geerlings Hillside Farms Overisel Hog Facility МИ    Когенерационное/котельное топливо
Станция очистки сточных вод Линден округа Дженеси МИ    Трубопроводный газ
Молочная компания George Deruyter & Sons  WA    Электричество
Семейная ферма Жерве ВТ    Электричество
Гилдер-Крик — РеВа — Симпсонвилл СК    Электричество
Проект GL Dairy Biogas  Висконсин    Электричество
Фермы Гордондейл Висконсин    Когенерация
Сила зеленой коровы  В    Когенерация
Грин Газ Америкас Инк.- Пионерский переход ПА    Электричество
Green Gas Americas Inc. — Порт-Шарлотт  Флорида    Электричество
Молочная ферма «Зеленый луг» МИ    Электричество
Молочная компания Green Mountain, ООО ВТ    Когенерация
Молочный завод Green Valley Висконсин    Когенерация
Green Whey Energy Висконсин    ТЭЦ
Молочная ферма Гринвуд Нью-Йорк    Электричество
Молочная ферма Гротегут Инк. Висконсин    Когенерация
Система здравоохранения Гундерсена  Висконсин     
Полуголландская ферма Нью-Йорк     
Хэмптон Фид Лот МО    Электричество
С трудом заработанные акры ПА    Когенерация
Harrisburg STP/ Capital Region Water ПА    Электричество
Harvest Power Орландо Флорида     
Heller Farms / Cow Poo LLC Висконсин    Когенерация
Молочная ферма Herrema В    Когенерация
Скрытая молочная ферма  В    Когенерация
ООО «Хай Маунтин Фьюэлз» CA    СПГ
Молочные продукты Hilarides / сыр «Три сестры» CA    Электричество/СПГ
Станция очистки сточных вод Хилл-Каньон  CA    Электричество
Молочная ферма Hillcrest (ранее New Horizons) ИЛ    Когенерация
Ферма Хиллкрест Сейлорс ПА    Когенерация
Молочная ферма Holsum — Elm Road  Висконсин    Когенерация
Молочная ферма Holsum — Ирландская дорога  Висконсин    Когенерация
ООО «Родной город Биоэнергия» МН    ТЭЦ
Дигестор Хули ИЛИ    Электричество
Завод по обращению с твердыми биологическими веществами в Хорнсби Бенд ТХ    Электричество
Ховард Ф.Усовершенствованная очистная установка Curren Флорида     
Хакабей Ридж ТХ    Трубопроводный газ
Молочная ферма Huls МТ    Электричество/котельное/печное топливо 
Компания «Хантер Хейвен Фармс Инк.» ИЛ    Когенерация
Идеальные семейные фермы ПА    Когенерация
Предприятие по очистке сточных вод Джейнсвилля  Висконсин    Электричество/СПГ
JBS Swift — Гранд-Айленд СВ    Топливо для котлов/печей 
Ферма JEM ПА    Топливо для когенерации/котла/печи 
Фермы Джер-Линди МН    Электричество
Совместная станция контроля загрязнения воды CA    Электричество
Ферма Джонслан ВТ    Электричество
Jordan Farms / AGreen Energy LLC МА    Когенерация
Живописные речные фермы Кейна ВТ    Электричество
Ферма Кивайдин ВТ    Когенерация
Станция очистки сточных вод Келлог-Крик ИЛИ    Электричество
Чайник Butte Dairy Идентификатор    Когенерация
Килби Инк. MD    Электричество
Очистка сточных вод округа Кинг — Южная очистная станция  WA    Трубопроводный газ
Фермы Киш-Вью ПА    Когенерация
Установка очистки сточных вод Laguna, город Санта-Роза  CA    Электричество
Фермы ягнят Нью-Йорк    Электричество
Фермы Ландишейд ПА    Когенерация
Молочный завод Langerwerf  CA    Когенерация
Фермы Лоунхерст Нью-Йорк    Электричество
Литл-Рок — Фурш-Крик КОС АР    Электричество
Литтлтон/Энглвуд КОС СО    Электричество
Станция возобновляемой энергии в Ливингстоне  ИЛ    Электричество
Лондонская станция очистки сточных вод ОХ    Технологическая тепловая обработка
Анаэробный дигестор Lowell Energy  МИ    Электричество
Фермы Лойд Рэй НЗ    Электричество
Питомник M&N  МС    Топливо для когенерации/котла/печи 
Сетевая ферма ПА    Когенерация
Молочная ферма «Кленовый лист» Висконсин    Когенерация
Западный кленовый лист Висконсин    Электричество
Фермы Мейсона Диксона ПА    Когенерация
КОС Мидленда  МИ    Электричество
Молочный завод Милл-Крик ОХ    Электричество
WWTF реки Миссури — Омаха СВ    Трубопроводный газ
Горные фермы ВТ    Когенерация
Региональный округ Монтерей по управлению отходами CA    электричество
Региональная станция очистки сточных вод Монтерея  CA    Электричество
Региональное управление по твердым отходам Монтгомери Проект малых двигателей ВА    Электричество
ООО «Ферма Памятник Три Ген» ВТ    Когенерация
Фермы Мор-Дейл ПА    Электричество
Долина Морено RWRF CA    Электричество
Моррисвилльский государственный колледж: пищеварительный цех  Нью-Йорк    Когенерация
ООО «Мерфи Браун» — ферма Кенансвилл № 2539  НЗ    Топливо для котлов/печей 
Мерфи-Браун из Миссури, ООО — Ферма Вэлли Вью (Хрустальный Пик) МО    Топливо для котлов/печей 
Очистные сооружения г. Нашуа  НХ    Электричество
Комиссия по канализации Нина-Менаша Висконсин    Электричество
Neighborhood Energy LLC в Maxwell Farms  ВТ    Электричество
Соседские фермы ВТ    Электричество
Новая Энергия Один Идентификатор    Электричество
Молочная ферма «Нью Хоуп» CA    Электричество
NEW Organic Digestion LLC   Висконсин    Электричество
КОС и канализационная система Ньюарка Нью-Джерси    Трубопроводный газ
Ноблхерст Грин Энерджи  Нью-Йорк    ТЭЦ
Norm-E-Lane Inc.(НЕЛ) Висконсин    Когенерация
Фермы Норсвисс Висконсин    Электричество
Северная региональная станция очистки сточных вод — Помпано-Бич  Флорида    Электричество
Санитарный округ округа Северный Сан-Матео CA    Электричество
Молочная ферма Northern Plains МН    Когенерация
ноль Висконсин    Когенерация
Ферма Ок-Хилл ПА    Электричество
Коммунальное управление округа Оушен Нью-Джерси    Трубопроводный газ
Коммунальное управление округа Оушен — Южное предприятие по контролю за загрязнением воды Нью-Джерси    Электричество
Полигон Олинда Альфа CA    Электричество
Молочный перегонный аппарат Open Sky Ranch  CA    Электричество
Генераторная станция Орчард-Хиллз  МИ    Электричество
Проект по производству метана на полигоне Orchard Hills ИЛ    Электричество
Орегонская молочная ферма ПА    Когенерация
Очистные сооружения Оватонны  МН    Электричество
Пейджи Ponderosa Dairy Висконсин    Электричество
WWTF Папиллион-Крик — город Омаха СВ    Трубопроводный газ
Фермы Паттерсона Нью-Йорк    Когенерация
Станция очистки сточных вод города Пейсон UT    Электричество
Свалка Пекан Роу ГА    Электричество
Ферма Пенн Инглэнд ПА    Когенерация
Фермы Пеннвуд ПА    Электричество
Перцовый паром STP ВА    Трубопроводный газ
Перрис Вэлли RWRF CA    Электричество
Станция очистки сточных вод Персиго  СО    СПГ
Пайн-Херст-Эйкерс  ПА    Электричество
Ферма Пайн-Айленд МА    Когенерация
Пиксли Биогаз CA    Когенерация
Фермы Pleasant Valley — Berkshire Cow Power LLC ВТ    Когенерация
Станция очистки сточных вод Пойнт-Лома CA    Трубопроводный газ
Помона Совместная станция по контролю за загрязнением воды (JWPCP) WRP CA    Электричество
Понтиак КОС МИ    Технологический нагнетатель/вентилятор с приводом от двигателя
Стандартный премиум — High Plains S-5  ТХ    Топливо для котлов/печей 
Стандартный премиум — High Plains W-F  ТХ    Топливо для котлов/печей 
Полигон Прима Дешеча CA    Электричество
Qualco Energy WA    Электричество
Квантовая биоэнергетика КТ    Электричество
Quasar Energy Group — Эшли ОХ    Коммунальная сеть, производит 550 GGE в день 
Quasar Energy Group — Буффало Нью-Йорк    поставщик газа и электроэнергии
Quasar Energy Group — Центральный Огайо ОХ    Электричество/СПГ
Quasar Energy Group — Коллинвуд ОХ    Электричество
Quasar Energy Group — Fairborn ОХ     
Quasar Energy Group — Haviland ОХ    Электричество/СПГ
Quasar Energy Group — Северный Риджвилл  ОХ    Локальное распределение электроэнергии
Quasar Energy Group — Norton ОХ     
Quasar Energy Group — Ратленд МА     
Quasar Energy Group — Уитфилд Нью-Йорк     
Quasar Energy Group — Вустер ОХ    Электричество/СПГ
Quasar Energy Group — Zanesville ОХ    Электричество/СПГ
Компания Quasar Wooster Renewable Energy  ОХ     
ООО «Рейнир Биогаз» WA    Электричество
Фермы Рейнфорд ПА    Когенерация
Ферма Рейнфорд-Фраймойер ПА    Электричество
РЭС Аг ДМ 2 — 1 ООО НЗ    Электричество
ООО «РЭС Аг ДМ 4 — 3» НЗ    Электричество
RES Ag Lochmead LLC ИЛИ    Электричество
RES Ag Oak Lea LLC ИЛИ    Электричество
RES Forest Glen Oaks LLC ИЛИ    Электричество
Молочная ферма Риджкрест Нью-Йорк    Электричество
Ферма Риджлайн Нью-Йорк    Когенерация
Молочная ферма Ривервью МН    Электричество
Молочная ферма тараканов Нью-Йорк    Электричество
Молочная ферма Роберта Джакомини  CA    Когенерация
Роберт В.Hite Treatment Facility (Метро Денвера) СО    Электричество
Рок-Ривер WRD ИЛ    Электричество/технологическое тепло
S&A Kreider Farms ПА    Электричество
Региональный санитарный округ округа Сакраменто (SRCSD) CA    Трубопроводный газ
Станция очистки сточных вод Салмон-Крик WA    Электричество, подогрев контура горячей воды для варочного котла 
Сан-Диего Metro Biosolids Center (MBC) CA    Электричество/технологическое тепло
Долина Сан-Хасинто RWRF CA    Электричество
Округ Сан-Хоакин, завод по переработке газа в энергию  CA    Электричество
Водоочистная установка Сан-Хосе-Крик CA    Электричество
Молочная ферма с живописным видом — Феннвилл МИ    Когенерация
Фермы Шрак ПА    Когенерация
Ферма Сенсениг ПА    Когенерация
Шебойганское районное очистное сооружение Висконсин    Электричество
Фермы Шеланда Нью-Йорк    Когенерация
ООО «Семейные фермы Сиверс» ИА    Электричество
Ферма Слейт-Ридж ПА    Когенерация
Стац Бразерс Инк. Висконсин    Когенерация
Стайлз КОС ТН    Трубопроводный газ
Сила Стормс Борова  НЗ    Электричество
Stotz Southern Dairy AZ     
Семейная молочная ферма Штраус CA    Когенерация
Молочная ферма Сандерленд UT    Электричество
Ферма Солнечный холм Нью-Йорк    Когенерация
Саннисайд Фармс Нью-Йорк    Электричество
Молочный завод «Санрайз» Висконсин    Когенерация
Фермы Сувани Флорида     
Молочная ферма Swager Farms / New Energy Two LLC Идентификатор    Электричество
Фермы Swiss Valley Нью-Йорк    Электричество
Молочная компания Synergy — Ковингтон Нью-Йорк    Электричество
Очистная установка TE Maxson S  ТН    Трубопроводный газ
Долина Темекула RWRF CA    Электричество
Водоочистная установка острова Терминал CA    Трубопроводный газ
Станция очистки сточных вод Terre Haute  В    Трубопроводный газ
Фермы Тримайл-Каньон ИЛИ    Электричество
Парк Толедо Бэй Вью Парк СОСВ и канализация ОХ    Электричество
Молочный завод Tollenaar Holsteins  CA    Электричество
Голштинская порода Top Deck  ИА    Когенерация
Toyota Motor Manufacturing, Кентукки КН    Электричество
Северная региональная станция сточных вод Tri-Cities  ОХ    Электричество
Завод по борьбе с загрязнением воды Три-Сити ИЛИ    Электричество
Тропикана — Форт Пирс Флорида    Электричество/тепло
Молочный завод Twin Birch  Нью-Йорк    Электричество/котельное/печное топливо 
Анаэробный реактор UC Davis Renewable Energy CA    Электричество
Исследовательский отдел молочных продуктов Университета Флориды Флорида    Топливо для котлов/печей 
Ферма Дабл Бриджес Университета Джорджии ГА    Топливо для котлов/печей 
Служба Верхнего Оккокуана — Сентервиль  ВА    Трубопроводный газ
Центр ARS Министерства сельского хозяйства США в Белтсвилле  MD    Электричество
USEMCO — ферма Петерс Висконсин    Электричество
UW Oshkosh Foundation Rosendale Biodigester Висконсин    Когенерация
UW Oshkosh Городская анаэробная сухая биогазовая система (BD1) Висконсин    Когенерация
Молочный завод Van Dyk WA    Электричество
Молочный завод Ван Эрк ОХ    Электричество
Молочная ферма Ван Слайка Нью-Йорк     
Молочный завод Van Warmerdam CA    Электричество
Молочный завод Вандер Хаак WA    Электричество
Управление по очистке сточных вод долины Виктор CA     
Фермы Vir-Clar Висконсин    Когенерация
Фермы Волм Висконсин    Когенерация
Молочная ферма Wadeland UT    Когенерация
Фермы Вагнера Нью-Йорк    Когенерация
ООО «Уокер Фармс» Нью-Йорк    Когенерация
Ферма Wanner’s Pride-N-Joy ПА    Когенерация
Район канализации округа Вашингтон № II Нью-Йорк    Электричество
ООО «Отходы без энергии» В    Когенерация
Птицефабрика Веннинг ОХ    Когенерация
Очистная станция Вест-Пойнт  WA    Электричество
Молочный завод West River МН    Электричество
Вестминстерские фермы ВТ    Когенерация
Молочный завод шиповника Висконсин    Электричество
ООО «Уиллет Дэйри» Нью-Йорк    Когенерация
Предприятие по борьбе с загрязнением воды озера Уиллоу — Салем, штат Орегон  ИЛИ    Электричество
Молочная ферма Willow Point  МИ    Топливо для котлов/печей 
Молочная ферма Windy Ridge  В    Электричество
Райт Уитти Дэвис Фармс Инк. ГА    Электричество/котельное/печное топливо 
WTE — Dairyland Висконсин    Топливо для когенерации/котла/печи 
WTE — Даллманн Висконсин    Когенерация
WTE — Бег оленей  Висконсин    Когенерация
WTE — S & S Ag Висконсин    Электричество
WTE — Ваккер Висконсин    Электричество
Премиум-фермы Вайоминга 1  WY    Электричество
Премиум-фермы Вайоминга 2  WY    Электричество
Ура! Фермы ПА    Когенерация
Фермы Зубера Нью-Йорк    Когенерация
Всего заводов: 361    

История и будущее бытовых биогазовых установок в развивающихся странах

https://doi.org/10.1016/j.esd.2011.09.003Get rights and content

Abstract

Технологии регенерации биогаза делают это за счет использования путей анаэробного разложения, контролируемых набором микроорганизмов. Высвобождаемый биогаз действует как экологически устойчивый источник энергии, обеспечивая при этом метод утилизации различных отходов. Биогаз содержит 50–70 % метана и 30–50 % двуокиси углерода, а также небольшое количество других газов и обычно имеет теплотворную способность 21–24 МДж/м 3 . Различные бытовые приборы могут работать на биогазе, а печи подходят для использования в развивающихся странах.Широкое распространение биогазовых установок в развивающихся странах началось в 1970-х годах, и в настоящее время в Индии и Китае насчитывается около четырех и 27 миллионов биогазовых установок соответственно. Как правило, это небольшие системы в сельской местности, питаемые навозом животных. Однако во многих других странах распространение технологии застопорилось и/или до 50% заводов не работают. Это связано с недостаточным вниманием к обслуживанию и ремонту существующих объектов. Следовательно, для процветания технологии регенерации биогаза в будущем необходимо создать сети оперативной поддержки.Похоже, у биогазовых плит есть возможности внести свой вклад в проекты по внедрению более чистых кухонных плит, такие как Глобальный альянс за чистые кухонные плиты. Помимо этого, у домашних растений сохраняется потенциал для использования недостаточно используемых в настоящее время биогазовых субстратов, таких как кухонные отходы, сорняки и растительные остатки. Таким образом, существует потребность в исследованиях реакторов и процессов, которые обеспечивают эффективное анаэробное биоразложение этих ресурсов.

Основные моменты

► Биогазовые печи могут способствовать снижению загрязнения воздуха внутри помещений ► Для обеспечения долговечности биогазовых установок необходимы обширные сети поддержки ► Недоиспользуемые субстраты включают кухонные отходы, человеческие экскременты, сорняки и растительные остатки

Ключевые слова

Биогаз

Восстановление

Развивающиеся страны

Кухонные плиты

Рекомендуемые статьиСсылки на статьи (0)

Copyright © 2011 Международная энергетическая инициатива.Опубликовано Elsevier Inc. Все права защищены.

Рекомендуемые статьи

Ссылки на статьи

Информационный бюллетень | биогаз: преобразование отходов в энергию | Белые книги

Соединенные Штаты ежегодно производят более 70 миллионов тонн органических отходов. В то время как сокращение источников и кормление голодных являются необходимыми приоритетами для сокращения ненужных пищевых отходов, органические отходы многочисленны и распространяются на несъедобные источники, включая навоз скота, сельскохозяйственные отходы, сточные воды и несъедобные пищевые отходы.При неправильном обращении с этими отходами они представляют значительный риск для окружающей среды и здоровья населения. Патогены, химические вещества, антибиотики и питательные вещества, присутствующие в отходах, могут загрязнять поверхностные и грунтовые воды в результате стока или выщелачивания в почву. Избыток питательных веществ вызывает цветение водорослей, вредит дикой природе и заражает питьевую воду. Питьевая вода с высоким содержанием нитратов связана с гипертиреозом и синдромом синего ребенка. Муниципальные водоканалы очищают питьевую воду от нитратов, но это дорого.

Органические отходы также выделяют большое количество метана при их разложении. Метан является мощным парниковым газом, который удерживает тепло в атмосфере более эффективно, чем углекислый газ. При равных количествах метана и углекислого газа метан будет поглощать в 86 раз больше тепла за 20 лет, чем углекислый газ. Чтобы уменьшить выбросы парниковых газов и риск загрязнения водных путей, органические отходы можно удалять и использовать для производства биогаза, возобновляемого источника энергии. Замещая ископаемое топливо, биогаз приводит к дальнейшему сокращению выбросов, что иногда приводит к углеродно-отрицательным системам.Несмотря на многочисленные потенциальные преимущества утилизации органических отходов, включая защиту окружающей среды, инвестиции и создание рабочих мест, в настоящее время в Соединенных Штатах имеется только 2200 действующих биогазовых установок, что составляет менее 20 процентов от общего потенциала.

 

Введение


 
Что такое биогаз?

Биогаз производится после того, как органические материалы (растительные и животные продукты) расщепляются бактериями в бескислородной среде, этот процесс называется анаэробным сбраживанием.Биогазовые системы используют анаэробное сбраживание для переработки этих органических материалов, превращая их в биогаз, который содержит как энергию (газ), так и ценные почвенные продукты (жидкости и твердые вещества).

Рисунок 1: Процесс анаэробного сбраживания (графика Сары Танигава, EESI).

Анаэробное сбраживание уже происходит в природе, на свалках и в некоторых системах обращения с навозом, но его можно оптимизировать, контролировать и локализовать с помощью анаэробного сбраживания.Биогаз содержит примерно 50-70 процентов метана, 30-40 процентов углекислого газа и следовые количества других газов. Жидкий и твердый переваренный материал, называемый дигестатом, часто используется в качестве удобрения для почвы.

Рисунок 2: Действующие биогазовые системы в континентальной части США (любезно предоставлено Американским советом по биогазу)

Некоторые органические отходы труднее разлагаются в метантенке, чем другие.Пищевые отходы, жиры, масла и жиры являются органическими отходами, которые легче всего расщепляются, в то время как отходы животноводства, как правило, являются наиболее сложными. Смешивание нескольких отходов в одном реакторе, называемое совместным сжиганием, может помочь увеличить выход биогаза. Более теплые метантенки, обычно поддерживаемые при температуре от 30 до 38 градусов по Цельсию (86-100 по Фаренгейту), также могут способствовать более быстрому разложению отходов.

После улавливания биогаз может производить тепло и электричество для использования в двигателях, микротурбинах и топливных элементах.Биогаз также можно преобразовать в биометан, также называемый возобновляемым природным газом или RNG, и вводить его в газопроводы или использовать в качестве автомобильного топлива.

В настоящее время в Соединенных Штатах насчитывается 2200 действующих биогазовых систем во всех 50 штатах, и есть потенциал для добавления более 13 500 новых систем.


Преимущества биогаза

Сохраненный биогаз может стать чистым, возобновляемым и надежным источником энергии для базовой нагрузки вместо угля или природного газа. Мощность базовой нагрузки постоянно вырабатывается для удовлетворения минимальных требований к мощности; возобновляемая базовая мощность может дополнять более прерывистые возобновляемые источники энергии.Подобно природному газу, биогаз также можно использовать в качестве источника пиковой мощности, которую можно быстро увеличить. Использование хранимого биогаза ограничивает количество метана, выбрасываемого в атмосферу, и снижает зависимость от ископаемого топлива. Сокращение выбросов метана в результате использования всего потенциального биогаза в Соединенных Штатах будет равно годовому выбросу от 800 000 до 11 миллионов легковых автомобилей. На основе оценки отходов в колеса компримированный природный газ, полученный из биогаза, снижает выбросы парниковых газов на 91% по сравнению с нефтяным бензином.

Город Нью-Йорк ежегодно тратит около 400 миллионов долларов на транспортировку 14 миллионов тонн отходов на мусоросжигательные заводы и свалки. Направление этих отходов на анаэробное сбраживание превратило бы затраты в возможности, получая доход от производства энергии и побочных продуктов.

Источник: New York Times, 2 июня 2017 г.

Помимо пользы для климата, анаэробное сбраживание может снизить затраты, связанные с рекультивацией отходов, а также принести пользу местной экономике.Строительство 13 500 потенциальных биогазовых систем в Соединенных Штатах может добавить более 335 000 временных строительных рабочих мест и 23 000 постоянных рабочих мест. Анаэробное сбраживание также уменьшает запахи, патогены и риск загрязнения воды отходами животноводства. Дигестат, материал, остающийся после процесса пищеварения, можно использовать или продавать в качестве удобрения, что снижает потребность в химических удобрениях. Дигестат также может обеспечить дополнительный доход при продаже в качестве подстилки для скота или почвенных добавок.

 

Сырье для биогаза


 
Пищевые отходы

Около 30 процентов мировых запасов продовольствия ежегодно теряется или выбрасывается.Только в 2010 году Соединенные Штаты произвели примерно 133 миллиарда фунтов (66,5 миллиона тонн) пищевых отходов, в основном из бытового и коммерческого пищевых секторов. Чтобы решить эту проблему, в Иерархии восстановления пищевых продуктов Агентства по охране окружающей среды приоритет отдается сначала сокращению источников, а затем использованию дополнительных продуктов питания для решения проблемы голода; корма для животных или производство энергии являются более низким приоритетом. Продовольствие следует отправлять на свалки в крайнем случае. К сожалению, пищевые отходы составляют 21 процент свалок в США, и только 5 процентов пищевых отходов перерабатываются в почвоулучшители или удобрения.Большая часть этих отходов отправляется на свалки, где при их разложении образуется метан. В то время как свалки могут улавливать образующийся биогаз, захоронение органических отходов не дает возможности рециркулировать питательные вещества из исходного органического материала. В 2015 году EPA и USDA поставили цель сократить количество пищевых отходов, отправляемых на свалки, на 50 процентов к 2030 году. Но даже если эта цель будет достигнута, останется избыточная еда, которую необходимо будет переработать. Энергетический потенциал значителен. В качестве примера можно привести 100 тонн пищевых отходов в день, анаэробное сбраживание которых может генерировать достаточно энергии для снабжения от 800 до 1400 домов в год.Жир, масло и жир, собранные в пищевой промышленности, также можно добавлять в анаэробный варочный котел для увеличения производства биогаза.


Свалочный газ

Свалки являются третьим по величине источником выбросов метана, связанных с деятельностью человека, в Соединенных Штатах. На свалках содержатся те же анаэробные бактерии, что и в метантенках, которые расщепляют органические материалы с образованием биогаза, в данном случае свалочного газа (СГ). Вместо того, чтобы выбрасывать свалочный газ в атмосферу, его можно собирать и использовать в качестве энергии.В настоящее время проекты по свалке свалочного газа в Соединенных Штатах производят около 17 миллиардов киловатт-часов электроэнергии и ежегодно доставляют 98 миллиардов кубических футов свалочного газа по трубопроводам природного газа или напрямую конечным пользователям. Для справки, средний дом в США в 2015 году потреблял около 10 812 киловатт-часов электроэнергии в год.

 
Отходы животноводства

Рисунок 3: Текущее количество действующих и потенциальных биогазовых систем в США по исходному сырью. Агентство по охране окружающей среды

Молочная корова весом 1000 фунтов ежедневно производит в среднем 80 фунтов навоза. Этот навоз часто хранится в накопительных баках перед внесением в поля. Мало того, что навоз производит метан при разложении, он может способствовать избытку питательных веществ в водотоках. В 2015 году утилизация навоза скота составила около 10 процентов всех выбросов метана в Соединенных Штатах, однако только 3 процента отходов животноводства перерабатываются в анаэробных ферментерах.Когда навоз домашнего скота используется для производства биогаза, анаэробное сбраживание может уменьшить выбросы парниковых газов, уменьшить запахи и уменьшить до 99 процентов патогенных микроорганизмов в навозе. По оценкам EPA, существует потенциал для 8 241 биогазовой системы для скота, которые вместе могут генерировать более 13 миллионов мегаватт-часов энергии каждый год.


Очистка сточных вод

На многих очистных сооружениях (СОСВ) уже имеются анаэробные метантенки для обработки осадка сточных вод, твердых частиц, отделяющихся в процессе очистки.Однако на многих очистных сооружениях нет оборудования для использования производимого ими биогаза, и вместо этого они сжигают его. Из 1269 очистных сооружений, использующих анаэробные метантенки, только около 860 используют биогаз. Если бы все предприятия, которые в настоящее время используют анаэробное сбраживание, обрабатывающие более 5 миллионов галлонов в день, установили установки для рекуперации энергии, Соединенные Штаты могли бы сократить ежегодные выбросы углекислого газа на 2,3 миллиона метрических тонн, что равно годовым выбросам от 430 000 легковых автомобилей. .


Остатки урожая

Остатки урожая могут включать стебли, солому и обрезки растений. Некоторые растительные остатки оставляют на поле для сохранения органических веществ и влаги в почве, а также для предотвращения эрозии. Однако более высокие урожаи влекут за собой увеличение количества растительных остатков, и удаление части из них может быть устойчивым. Устойчивые показатели урожая варьируются в зависимости от выращиваемой культуры, типа почвы и климатических факторов. Принимая во внимание устойчивые показатели сбора урожая, Министерство энергетики США оценивает, что в настоящее время доступно около 104 миллионов тонн растительных остатков по цене 60 долларов за сухую тонну.Пожнивные остатки обычно перевариваются вместе с другими органическими отходами, поскольку их высокое содержание лигнина затрудняет их расщепление.

 

Конечное использование биогаза


 
Сырой биогаз и дигестат

Практически без обработки биогаз можно сжигать на месте для обогрева зданий и котлов или даже самого метантенка. Биогаз можно использовать для комбинированного производства тепла и электроэнергии (ТЭЦ), или биогаз можно просто превратить в электричество с помощью двигателя внутреннего сгорания, топливного элемента или газовой турбины, при этом полученное электричество используется на месте или продается в электрическую сеть.

Дигестат — это богатый питательными веществами твердый или жидкий материал, остающийся после процесса пищеварения; он содержит все переработанные питательные вещества, которые присутствовали в исходном органическом материале, но в форме, более доступной для растений и почвообразования. Состав и содержание питательных веществ в дигестате будут зависеть от сырья, добавляемого в автоклав. Жидкий дигестат можно легко распылять на фермах в качестве удобрения, что снижает потребность в покупке синтетических удобрений. Твердый дигестат можно использовать в качестве подстилки для скота или компостировать с минимальной обработкой.Недавно биогазовая промышленность предприняла шаги по созданию программы сертификации дигестата, чтобы гарантировать безопасность и контроль качества дигестата.

С помощью биогазовых систем молочные фермы, фермы и промышленность могут сократить эксплуатационные расходы, используя собственные органические отходы для питания своего оборудования и зданий. Молочная ферма Fair Oaks в Индиане ежедневно производит 1,2 миллиона кубических футов биогаза из навоза 9000 дойных коров. Часть биогаза перерабатывается в СПГ и используется для питания прицепов, доставляющих молоко на перерабатывающие заводы Fair Oaks, что снижает использование ими дизельного топлива на 1.5 миллионов галлонов в год.

Источник: EPA.

Возобновляемый природный газ

Возобновляемый природный газ (RNG) или биометан — это биогаз, очищенный от углекислого газа, водяного пара и других газовых примесей, чтобы он соответствовал стандартам газовой промышленности. RNG можно закачивать в существующую газовую сеть (включая трубопроводы) и использовать вместо обычного природного газа. Природный газ (обычный и возобновляемый) обеспечивает 26 процентов U.S. электроэнергии, и 40 процентов природного газа используется для производства электроэнергии. Остальной природный газ используется для коммерческих целей (отопление и приготовление пищи) и для промышленных целей. RNG может заменить до 10 процентов природного газа, используемого в Соединенных Штатах.


Сжатый природный газ и сжиженный природный газ

Как и обычный природный газ, RNG можно использовать в качестве автомобильного топлива после его преобразования в компримированный природный газ (CNG) или сжиженный природный газ (LNG).Экономия топлива транспортных средств, работающих на сжатом природном газе, сравнима с экономией топлива обычных автомобилей с бензиновым двигателем, и их можно использовать в автомобилях малой и большой грузоподъемности. СПГ не так широко используется, как СПГ, потому что его производство и хранение дороги, хотя его более высокая плотность делает СПГ лучшим топливом для большегрузных транспортных средств, путешествующих на большие расстояния. Чтобы получить максимальную отдачу от инвестиций в заправочную инфраструктуру, СПГ и СПГ лучше всего подходят для транспортных средств, которые возвращаются на базу для дозаправки. По оценкам Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии, RNG может заменить пять процентов природного газа, используемого для производства электроэнергии, и 56 процентов природного газа, используемого для производства автомобильного топлива.

 

Федеральная политика поддержки биогазовой промышленности


 
Стандарт возобновляемого топлива
Производство целлюлозного биотоплива (в галлонах)
по видам топлива
  Этанол Возобновляемый СПГ Возобновляемый СПГ
2015 2 181 096 81 490 266 58 368 879
2016 3 805 246 116 582 508 71 974 041
2017* 3 536 721 56 916 606 34 224 820
* По состоянию на июль 2017 г.

Стандарт возобновляемого топлива (RFS) был создан Конгрессом в рамках Закона об энергетической политике 2005 года.RFS требует смешивания возобновляемых видов топлива с поставками транспортного топлива в США. В настоящее время около 10 процентов поставок бензина обеспечивается за счет возобновляемого топлива, в первую очередь этанола. RFS устанавливает объемы топлива для различных категорий топлива: дизельное топливо на основе биомассы, передовое биотопливо, целлюлозное биотопливо и возобновляемое топливо в целом. Каждая категория имеет требуемое минимальное сокращение выбросов парниковых газов.

EPA одобрило биогаз в качестве подходящего целлюлозного сырья в соответствии с RFS в 2014 году.Целлюлозное биотопливо должно на 60 процентов меньше выделять парниковых газов, чем бензин. В настоящее время большая часть объемов целлюлозного топлива обеспечивается за счет использования ГСЧ в качестве моторного топлива. Соблюдение RFS отслеживается с помощью возобновляемых идентификационных номеров (RIN), которыми можно торговать, а RIN для целлюлозного биотоплива могут приносить производителям RNG 40 долларов за MMBtu (по состоянию на сентябрь 2017 года). По словам производителей биогаза, RFS стал важным драйвером инвестиций в отрасль.

В рамках утверждения биогаза Агентство по охране окружающей среды обновило RFS, чтобы позволить электроэнергии, полученной из биогаза, используемой в качестве автомобильного топлива, претендовать на RIN или «e-RIN».Однако по состоянию на 2017 год Агентство по охране окружающей среды не одобрило ни одного запроса производителей на создание электронных RIN, несмотря на то, что производство биогаза уже превышает текущий спрос на транспортную электроэнергию.


Закон о ферме Программы

в соответствии с Законом о сельском хозяйстве под названием «Энергетика» (IX) сыграли решающую роль в росте биогазовой промышленности. В соответствии с Законом о фермерских хозяйствах от 2014 года программа Министерства сельского хозяйства США по биоэнергетике для усовершенствованного биотоплива предусматривает выплаты производителям для содействия производству усовершенствованного биотоплива, полученного из источников, отличных от кукурузного крахмала.В настоящее время программа получает 15 миллионов долларов США в год в виде обязательного финансирования с 20 миллионами долларов США в год в виде дискреционного финансирования до 2018 года.

С помощью грантов и кредитов REAP на сумму более 500 000 долларов США компания Pennwood Farms смогла установить анаэробный варочный котел в 2011 году. Подстилка из дигестата экономит ферме около 60 000 долларов в год на подстилке, а отходы от 600 молочных коров фермы производят более чем достаточно электроэнергии для удовлетворения потребностей на месте.

Источник: USDA

Программа Rural Energy for America (REAP) предоставляет гранты и кредитные гарантии сельскохозяйственным производителям и малым предприятиям в сельской местности для продвижения производства возобновляемой энергии и повышения энергоэффективности. Программа имеет обязательное финансирование в размере 50 миллионов долларов в год до 2018 года и 100 миллионов долларов в виде дискреционных фондов.

Инициатива по исследованиям и разработкам в области биомассы — это совместная программа Министерства сельского хозяйства США и Министерства энергетики США.С обязательным финансированием в размере 3 млн долларов США в течение 2017 финансового года и 20 млн долларов США в качестве дискреционного финансирования в течение 2018 финансового года Совет по исследованиям и разработкам в области биомассы предоставляет гранты, контракты и финансовую помощь проектам, которые стимулируют исследования и разработки биотоплива и продуктов на биологической основе. Однако финансирование этих программ постоянно сокращается в результате процесса ассигнований.


Другие программы агентства

AgSTAR — это совместная программа Агентства по охране окружающей среды, Министерства сельского хозяйства США и Министерства энергетики.Программа продвигает использование анаэробных варочных котлов на животноводческих фермах для сокращения выбросов метана от отходов животноводства. Программа AgSTAR поддерживает планирование и реализацию проектов анаэробных варочных котлов и включает государственных и неправительственных партнеров.

Программа Агентства по охране окружающей среды по распространению метана на свалках (LMOP) призывает производителей отходов извлекать и использовать биогаз, образующийся из органических отходов на свалках. LMOP формирует партнерские отношения с сообществами, коммунальными службами, владельцами полигонов и другими заинтересованными сторонами для оказания технической помощи и поиска финансирования для проектов биогаза на полигонах.

 

Заключение


 

Биогазовые системы превращают затраты на управление отходами в возможность получения дохода для американских ферм, молочных заводов и промышленных предприятий. Преобразование отходов в электроэнергию, тепло или автомобильное топливо обеспечивает возобновляемый источник энергии, который может снизить зависимость от импорта нефти из-за рубежа, сократить выбросы парниковых газов, улучшить качество окружающей среды и увеличить количество рабочих мест. Биогазовые системы также дают возможность повторно использовать питательные вещества в продуктах питания, снижая потребность как в нефтехимических, так и в минеральных удобрениях.

Биогазовые системы — это решение для управления отходами, которое решает множество проблем и создает множество преимуществ, включая потоки доходов. В настоящее время Соединенные Штаты могут добавить 13 500 новых биогазовых систем, что обеспечит более 335 000 рабочих мест в строительстве и 23 000 постоянных рабочих мест. Однако для полного раскрытия своего потенциала отрасль нуждается в последовательной политической поддержке. Надежное финансирование программ энергетических титулов Farm Bill и сильный стандарт возобновляемого топлива поощряют инвестиции и инновации в биогазовой отрасли.Если Соединенные Штаты намерены диверсифицировать свои поставки топлива и принять меры против изменения климата, они должны серьезно рассмотреть многие преимущества биогаза.

 

Автор: Сара Танигава

Редактор: Джесси Столарк

Управление устойчивостью в биогазовом секторе Германии — адаптивное управление Законом о возобновляемых источниках энергии между сельским хозяйством и энергетическим сектором | Энергетика, устойчивое развитие и общество

Законодательство, непосредственно влияющее на развитие сектора биогаза, регулярно пересматривается, чтобы соответствовать целям законодательства более высокого уровня и реагировать на воздействие, оказываемое развивающимся сектором (рис.2). Это показано вертикальными пунктирными линиями на рис. 2, где этапы развития отрасли привязаны к соответствующему варианту РЭА. Примерно с 2000 года цель более высокого уровня по сокращению выбросов парниковых газов (ПГ) была адаптирована в соответствии с национальными и международными изменениями, такими как различные соглашения об изменении климата [24]. Цель по доле ВЭ была введена в РЭА в 2000 г. и с тех пор корректировалась (рис. 2). Цели более высокого уровня Общей сельскохозяйственной политики (ЕСП) также играют важную роль в развитии сектора, поскольку основное законодательство, определяющее развитие биогазового сектора, является частью сельскохозяйственного сектора.Более подробно, такие схемы, как надбавка за конкретную культуру, отложенная надбавка, надбавка за энергетическую установку и экологизация, оказали значительное влияние на сельскохозяйственный сектор и, следовательно, на производство биогаза. Все вышеупомянутые стратегии более высокого уровня необходимо было учитывать при развитии рынка биогаза, а также при разработке инструментов стимулирования рынка в рамках РЭА. Точно так же одной из проблем, влияющих на части этой системы, является производство мяса, что особенно важно, поскольку интенсивное животноводство создает навоз, который можно использовать в биогазовых установках (рис.2). В следующих разделах описывается развитие соответствующего законодательства и его взаимодействие с различными этапами развития рынка.

Рис. 2

Фазы развития рынка и законодательства в биогазовом секторе Германии, представленные развитием количества биогазовых установок, площади производства энергетических культур, количества возобновляемой энергии и производства мяса по сравнению с уровнем в 2017 г. [25, 26]. Цели по сокращению выбросов парниковых газов (ПГ) даны относительно уровня выбросов в 1990 году.Цели использования возобновляемых источников энергии (ВИЭ) даны относительно общей доли производства энергии в энергетическом секторе

Вводная фаза

В связи с кризисом цен на нефть в 1970-х годах и увеличением предложения жидкого навоза появилось больше биогазовых установок, использующих этот навоз. построен [27]. В период с 1990 по 1999 год рынок произведенного биогаза практически отсутствовал. Это вынудило правительство ввести льготный тариф (Stromeinspeisegesetz) в 1990 году, что положило начало вводной фазе развития рынка.Впервые это гарантировало фиксированное вознаграждение производителям электроэнергии из возобновляемых источников и, таким образом, позволило фермерам эксплуатировать биогазовые установки вместе с теплоэлектростанциями (ТЭЦ). В частности, для повышения эффективности биогазовых установок и ТЭЦ в качестве ко-субстратов все чаще использовались органические остатки и отходы. Стимул в виде льготного тарифа (таблица 3 в приложении) стимулировал постепенное увеличение количества биогазовых установок примерно со 100 в 1990 году до 850 установок в 1999 году (рис.3). За тот же период установленная мощность увеличилась с 1 до 50 МВт el . Однако биогазовые установки, построенные в этот период, были небольшими по сравнению с теми, что были построены после 2000 года.

Рис. 3

Развитие биогазового сектора Германии с 1992 по 2017 год [28]

Ранняя фаза расширения

новое обязательство в рамках Киотского протокола по сокращению выбросов ПГ на 21% к 2010 г., поскольку сочетание финансовых стимулов для возобновляемых источников энергии с ценами на электроэнергию больше не обеспечивает экономичную работу электростанций, использующих энергетические культуры.Впервые электроэнергия из возобновляемых источников получила приоритет над электроэнергией, произведенной традиционными методами, когда была введена установленная законом минимальная плата за электроэнергию, полученную от гидроэнергетики, полигонов, шахтного и канализационного газа, биомассы, геотермальной энергии, энергии ветра и энергии солнечного излучения. Размер финансовых стимулов варьировался в зависимости от различных источников возобновляемой энергии. Период вознаграждения был установлен в 20  лет. В период с 2000 по 2003 год количество биогазовых установок увеличилось с 850 до 1750, а средняя установленная мощность увеличилась с 50 до почти 400 МВт el (рис.3). Мониторинг и адаптивный законодательный подход уже были интегрированы в версию REA 2000 года, но структура этих системных функций была довольно простой. Однако со временем сложность возрастала, достигнув своего максимума в 2009 г. (рис. 4). С 2014 года сложность постепенно снижалась с возвратом к более простому подходу в 2017 году.

Рис. 4

Финансовые стимулы для биогаза в Германии с 1990 по 2017 год, как это предусмотрено в последовательных Законах о возобновляемых источниках энергии (REA) (см. Таблицы 3, 4, 5, 6, 7 и 8 в Приложении для получения более подробной информации).Базовое вознаграждение означает вознаграждение только за производство электроэнергии без дополнительных надбавок

Поздняя фаза расширения

На основании отзывов, полученных в ходе первого мониторинга в рамках РЭА, были внесены изменения для поддержки производства электроэнергии из биомассы. Поскольку ставки вознаграждения для небольших биогазовых установок были недостаточными, была введена измененная структура вознаграждения, включающая следующее:

  • специфическое вознаграждение за использование энергетических культур, особенно для биогазовых установок меньшей мощности,

  • дополнительное вознаграждение за инновационные технологии,

  • дополнительное вознаграждение за переработку биогаза в биометан при выполнении определенных экологических требований (максимальные выбросы метана) пороги от утечек, разумное потребление электроэнергии и технологическое тепло без ископаемого топлива) и

  • систем с максимальной мощностью модернизации 1000 Нм 3 .

В результате условия для производства электроэнергии из биомассы заметно улучшились, что видно по развитию в этот период (рис. 3). В период с 2004 по 2008 год количество биогазовых установок почти удвоилось и достигло почти 4000. Этому увеличению также способствовали поправки к федеральному закону штата о строительстве [30], отдающие приоритет установке биогазовых установок на земельных участках.

Поправка 2009 года к REA была фундаментальным и всеобъемлющим пересмотром.В центре внимания пересмотров было снижение ставок субсидий для новых фотоэлектрических систем, но пересмотры создали более благоприятную ситуацию для биогаза. В дополнение к финансовым стимулам в соответствии с REA 2004 года было добавлено несколько премий, ключевыми элементами которых являются надбавки за возобновляемые ресурсы, а также надбавки за использование навоза и уход за ландшафтом. Эти элементы были связаны таким образом, что бонусы за навоз и уход за ландшафтом можно было получить только после получения премии за возобновляемые ресурсы.В период с 2009 по 2012 год был предоставлен широкий спектр надбавок за следующие виды деятельности (рис. 4):

  • увеличение использования навоза в новых установках (навозная надбавка),

  • увеличение доли утилизируемого тепла от выработки электроэнергии из биогаза на ТЭЦ (включая использование для сушки сырья и использование в местные тепловые сети) и

  • увеличение использования биоотходов для производства биогаза, особенно бытовых отходов.

В результате этих стимулов количество электростанций, использующих возобновляемые ресурсы, продолжало резко расти. Пик роста пришелся на период с 2009 по 2011 год, когда за 3 года было введено в эксплуатацию около 3300 систем (рис. 3).

Ранняя фаза консолидации

В 2012 году поправка к РЭА внесла изменения в технические параметры, а именно, когда новые хранилища дигестата были расположены на месте биогазовой установки. Эти хранилища должны были быть технически газонепроницаемыми, а время гидравлической выдержки в газонепроницаемой системе должно было составлять не менее 150 дней.Однако из этого правила были исключены заводы, перерабатывающие 100% навоза. Кроме того, был изменен метод расчета премий и применяемые ставки премий. Помимо льготного тарифа REA, «прямой маркетинг» с использованием модели рыночной премии стал интересен для сбыта электроэнергии с биогазовых установок. Причина заключалась в том, что начали стимулировать более ориентированную на рынок работу предприятий. В контексте «Energiewende» прямой маркетинг означает, что производители возобновляемой энергии, такие как биогазовые установки, должны сами продавать возобновляемую энергию [29].В период с 2012 по 2014 год было построено около 500 новых станций общей мощностью около 600 МВт. Кроме того, вход кукурузы был ограничен 60% по массе.

Текущая фаза консолидации

После внесения поправок в ЗРВ от 2014 года заводы по производству ВИЭ и, в частности, биоэнергетические установки были дополнительно интегрированы в рынок. Поправка позволила лучше контролировать затраты на возобновляемую энергию и сократить производство сельскохозяйственного сырья из непрерывных монокультур, в основном кукурузы. С 2014 года прямой маркетинг в рамках рыночной премиальной модели стал обязательным для всех операторов крупных систем ВИЭ мощностью более 500 кВт el .С января 2016 года прямой маркетинг также распространяется на все новые системы мощностью более 100 кВт, то есть на большинство биогазовых установок. Дополнительная поддержка энергетических культур была удалена, поэтому расширение биомассы для производства энергии теперь сосредоточено на использовании остаточных материалов, таких как жидкий навоз и твердые бытовые отходы. В результате мощность производства биогаза увеличилась лишь незначительно: в период с 2014 по 2016 год было построено 500 новых установок (рис. 3).

Поздняя фаза консолидации

С 2017 года стимулы для заводов по производству биомассы выплачиваются в процессе конкурентных торгов, в которых новые и существующие заводы принимают участие на равных условиях.В этом тендерном процессе национальный орган предложил определенное количество энергии из биомассы для участия в торгах. Все стороны, которые были заинтересованы в установке или продлении срока эксплуатации биогазовой установки, подали заявки на участие в тендере, указав свои необходимые премии за кВтч. Присуждались самые низкие предложения до тех пор, пока не был достигнут объем тендера. Для ставок той же суммы система с меньшей мощностью снова получала заявку. С этой инициативой начался 8-летний период с целью ликвидации государственной поддержки биогаза.В РЭА 2017 года поставлена ​​цель ежегодного увеличения мощности на 150 МВт с 2017 по 2019 год и на 200 МВт с 2020 по 2022 год. Участие в тендере обязательно для установок, работающих на биомассе, мощностью более 150 кВт. Небольшие установки на биомассе мощностью менее 150 кВт могут получать фиксированную надбавку в размере 0,1332 евро кВт·ч −1 . Максимальная надбавка за энергию из биомассы составляла 0,1488 кВтч −1 в 2017 году для новых установок и 0,169 кВтч −1 для существующих установок. С 2018 года это значение ежегодно снижается на 1%.Доля разрешенной кукурузы («кукурузная кепка») была дополнительно снижена до 50% в 2018 г., 47% в 2019 г. и 44% с 2021 г. и далее. Финансовая поддержка выплачивается только за произведенную электроэнергию, которая относится к номинальной мощности установленной мощности (50% для биогазовых установок и 80% для установок на твердой биомассе), чтобы способствовать более ориентированной на спрос эксплуатации установок на биомассе. Эта инициатива уже подготовлена ​​к гибким надбавкам, введенным в REA 2012 года. В 2017 году было построено 143 новых завода, из которых 130 были небольшими заводами по переработке навоза общей мощностью 21 МВт el .Аналогичным образом ожидается, что консолидация рынка в будущем будет достигнута за счет рыночной интеграции биогаза.

Извлеченные уроки

Ключевой урок, извлеченный из развития рынка биогаза в Германии, заключается в том, что высокоадаптивное законодательство в области энергетики успешно инициирует этапы внедрения, расширения и консолидации рынка в течение 18 лет, не только обеспечивая переход от одной фазы к другой, но и в регулировании развития в рамках различных фаз развития рынка.Это стало возможным благодаря циклам мониторинга и пересмотра, предусмотренным законодательством. Расширение использования ВИЭ из биогаза способствовало достижению общих целей развития сектора ВИЭ (рис. 2).

Второй извлеченный урок заключается в том, что развитие производства биогаза было в основном вызвано законодательством в энергетическом секторе и использованием энергетических культур. Это согласуется с Шефтеловицем и др., которые обнаружили, что, помимо основного вознаграждения (рис. 4), введение различных надбавок направляет развитие производства биогаза в желаемом направлении, хотя и с разной степенью успеха [18].Надбавки за использование возобновляемых ресурсов, в том числе навоза, дали немедленный эффект, что привело к увеличению посевных площадей энергетических культур (рис. 4). Надбавки, например, за гибкое производство электроэнергии, требовали больше времени, чем ожидалось, для достижения желаемого проникновения на рынок, возможно, из-за дополнительных потребностей в инвестициях [18].

Третий извлеченный урок заключается в том, что уделение особого внимания развитию энергетического сектора (в данном случае биогаза) может привести к неадекватному учету воздействия на сельскохозяйственное землепользование.На этапе расширения производства энергетических культур для производственно-сбытовых цепочек биогаза (с 0 % в 2004 г. до 80 % в 2012 г. (значение 2017 г. составляет 100 %, см. рис. 2) спрос на корма также увеличился из-за значительного увеличения производства мяса ( с 80 % в 2004 г. до 100 % в 2012 г. (значение 2012 г. соответствует 100 %, см. рис. 2). Общая площадь, возделываемая для производства кормов, больше, чем площадь, возделываемая для энергетических культур. Следовательно, увеличение площади, используемой для производства энергии сельскохозяйственных культур (главным образом кукурузы) равняется увеличению на одну треть общей посевной площади.

Введение в биогаз и биометан – Перспективы биогаза и биометана: Перспективы органического роста – Анализ

Развитие биогаза в мире было неравномерным, поскольку оно зависит не только от наличия сырья, но и от политики, поощряющей его производство и использование. На Европу, Китайскую Народную Республику (далее «Китай») и США приходится 90% мирового производства.

Европа сегодня является крупнейшим производителем биогаза.Германия на сегодняшний день является крупнейшим рынком, где сосредоточено две трети мощностей биогазовых установок Европы. Энергетические культуры были основным сырьем, которое поддерживало рост биогазовой промышленности Германии, но в последнее время политика в большей степени сместилась в сторону использования растительных остатков, последовательных культур, отходов животноводства и улавливания метана со свалок. Другие страны, такие как Дания, Франция, Италия и Нидерланды, активно продвигают производство биогаза.

В Китае политика поддерживала установку варочных котлов в домашних условиях в сельской местности с целью расширения доступа к современной энергии и экологически чистому топливу для приготовления пищи; на эти метантенки сегодня приходится около 70% установленных мощностей по производству биогаза.Было объявлено о различных программах поддержки установки крупномасштабных когенерационных установок (т.е. установок, производящих как тепло, так и электроэнергию). Кроме того, в конце 2019 года Китайская национальная комиссия по развитию и реформам выпустила руководящий документ, посвященный индустриализации биогаза и переходу на биометан, поддерживая также использование биометана в транспортном секторе.

В Соединенных Штатах основным путем получения биогаза был сбор свалочного газа, на который сегодня приходится почти 90% производства биогаза.Также растет интерес к производству биогаза из сельскохозяйственных отходов, поскольку на внутренние рынки животноводства приходится почти одна треть выбросов метана в США (USDA, 2016). Соединенные Штаты также лидируют в мире по использованию биометана в транспортном секторе благодаря государственной и федеральной поддержке.

Около половины оставшейся продукции приходится на развивающиеся страны Азии, особенно Таиланд и Индия .Вознаграждение через Механизм чистого развития (МЧР) было ключевым фактором, лежащим в основе этого роста, особенно в период с 2007 по 2011 год. Развитие новых биогазовых проектов резко сократилось после 2011 года, поскольку стоимость кредитов на сокращение выбросов, предоставленных в рамках МЧР, упала. Таиланд производит биогаз из отходов производства крахмала маниоки, производства биотоплива и свиноферм. Индия планирует построить около 5 000 новых заводов по производству компримированного биогаза в течение следующих пяти лет (GMI, 2019). Аргентина и Бразилия также поддерживали биогаз через аукционы; В Бразилии большая часть продукции приходится на свалки, но есть также потенциал барды, побочного продукта производства этанола.

Четкое представление о сегодняшнем потреблении биогаза в Африке затрудняется отсутствием данных, но его использование было сосредоточено в странах с конкретными программами поддержки. Некоторые правительства, такие как Бенин, Буркина-Фасо и Эфиопия, предоставляют субсидии, которые могут покрыть от половины до всех инвестиций, в то время как многочисленные проекты, продвигаемые неправительственными организациями, предоставляют практические ноу-хау и субсидии для снижения чистой стоимости инвестиций. В дополнение к этим субсидиям в нескольких странах были достигнуты успехи в кредитовании, в частности, в недавнем соглашении об аренде с выкупом в собственности в Кении, благодаря которому в 2018 году была профинансирована почти половина установок варочного котла (ter Heegde, 2019)

Прикладные науки | Бесплатный полнотекстовый | Биогазовые установки в системах возобновляемой энергии — систематический обзор подходов к моделированию производства биогаза

Производительность биогазовых установок в результате AD, возможность управления полномасштабной биогазовой установкой, влияние колебаний энергетических рынков и поведение производства энергии моделируются в рамках различных областей исследований, в основном на научном или технологическом уровне.Опубликованные модели демонстрируют большое разнообразие как в методическом подходе, так и в решаемых вопросах исследования. В этом разделе рецензируемые документы классифицируются по уровню детализации и сложности описанной модели AD и классифицируются как модель белого, серого или черного ящика.

3.4.1. Модели биогазовых процессов «белого ящика»
В 2002 г. была опубликована очень популярная модель анаэробного сбраживания IWA № 1 (ADM1) [31] для моделирования и имитации процессов образования осадка сточных вод. Как модель процесса AD, она включает в себя как биохимические, так и физико-химические реакции в подробной форме.Что касается биохимических реакций, модель состоит из стадии ферментативного распада как стадии элементарной диссоциации сложных органических субстратов на их основные компоненты: углеводы, белки, жиры и инертные компоненты. Дальнейшая бактериальная деградация этих основных компонентов моделируется как четырехстадийная система анаэробной деградации: гидролиз, ацидогенез, ацетогенез и метаногенез. Что касается физико-химических реакций, сюда включены реакции жидкость-жидкость и обмен газ-жидкость.ADM1 включает 19 реакций с 24 видами и более чем 100 параметрами. Зная характеристики входных отходов или исходного сырья, ADM1 можно применять для расчета репрезентативных результатов производства биогаза для различных типов сырья и в различных условиях путем изменения его параметров [72,73]. ADM1 широко обсуждался в нескольких работах. исследований с разными типами аспектов и был кратко рассмотрен, например, в [20,74]. Основываясь на большом влиянии модели «белого ящика» для расчета точного состояния системы AD и под влиянием прогнозов восходящей модели для различных областей исследований, ADM1 был сконфигурирован как программный код в различных программных средах для моделирования и изучения поведение различного входного сырья в процессе AD.Код ADM1, включенный в программную среду графического программирования, представлен SIMBA# ® . SIMBA# ® основан на MATLAB ® Simulink в его первоначальном варианте. Дальнейшее развитие привело к созданию независимой коммерческой программной среды, основанной на коде C# [75]. SIMBA# ® использовался в [76] для моделирования четырехкамерного биогазового реактора, питаемого свиным навозом, и в результате моделирования была достигнута высокая стабильность рН ферментационного субстрата внутри реактора. AQUASIM, программное обеспечение с открытым исходным кодом, опубликованное в 2013 г. и использующее компилятор C++, было создано для математического моделирования и идентификации параметров водных систем [77].Реализация кода ADM1 была успешно использована для различных тем исследований, включая моделирование производительности полномасштабного шламового метантенка и проверку его экспериментальных данных примерно за 200 дней работы в мезофильных условиях [78]. Использование AQUASIM для оценки параметра ADM1 для прогнозирования экспериментальных данных (20 дней) лабораторного реактора для водных растений вида Hydrilla verticillata (водяной тимьян) [79] привело к хорошо предсказуемой скорости производства биогаза при условии, что оптимизация параметра скорости реакции.Возможность интеграции программного кода ADM1 в среду моделирования MATLAB ® Simulink побудила [80] опубликовать программный код ADM1 на основе кода C как возможность использования этого кода в качестве S-функции (в качестве функции графического кодирования). block) в Simulink.Reference [81] построил графический пользовательский интерфейс (GUI) внутри среды программирования Python как простую в использовании возможность изменения входных параметров модели ADM1. Сам ADM1 был реализован как код MATLAB ® .И графический интерфейс, смоделированный в Python, и ADM1, реализованный как код MATLAB ® , привели к программному инструменту под названием «Симулятор модели анаэробного пищеварения v1.0» (ADMS 1.0), который был проверен с помощью AQUASIM путем изменения входных параметров ADM1. Код MATLAB ® ADM1 был опубликован авторами [82] для оценки стабильности AD и оптимальной смеси различного исходного сырья. Код MATLAB ® включает описание реализации модели ADM1 в [83].Графический пользовательский интерфейс был создан для запуска модели без обширных навыков программирования в целях удобства использования.

Различные исследования показывают, что ADM1 применим для моделирования и симуляции процесса AD с различными типами сырья при использовании различных типов сред программирования. Соответственно, исследования используют ADM1 для моделирования и имитации полных биогазовых установок, включая производство энергии.

Модель микрогазовой турбины с динамическим поведением системы преобразования электроэнергии внутри MATLAB ® Simulink, включая описание моделирования ADM1, представленное в [83], была разработана авторами [84].Реализация матрицы преобразования, представленная в [85], привела к менее сложному описанию входных параметров ADM1, чтобы иметь возможность вернуться только к одиннадцати параметрам в качестве более общих характеристик входного субстрата (таких как соотношения летучих жирных кислот, общий органический углерод или органический фосфор). Что касается моделирования производства AD, уравнения баланса массы на основе видов описывают анаэробный реактор, включая массовый расход на входе и выходе, а также модель ADM1 как скорость образования массы.Турбина, генератор, инвертор и электрический фильтр были смоделированы с помощью набора инструментов «Simscape», реализованного в среде разработки MATLAB ® Simulink. Используя скорость потока биогаза 0,03 кг/с и концентрацию метана 48%, модель представляет производство электроэнергии 24 кВт с использованием навоза в качестве исходного сырья и демонстрирует функциональность микрогазовых турбин в условиях производства биогаза. Биогазовая система с интеграцией ADM1 имитировала как влияние различных типов сырья на процесс AD, так и процесс AD на кондицию получаемого газа.В [86] представлен подход к моделированию DARIES (динамический анаэробный реактор и интегрированная энергетическая система) в MATLAB ® Simulink на основе ADM1 с дополнительным интегрированием зависящей от температуры кинетики (уравнение Аррениуса). Биогазовая модель включает динамическую ТЭЦ для производства электрической энергии и тепла. Уравнения теплоты для моделирования теплообмена внутри варочного котла были взяты из литературы. Результаты моделирования были проверены с использованием различных наборов реальных данных из базы данных NYSERDA (Управление по исследованиям и разработкам в области энергетики штата Нью-Йорк) с ежечасно отслеживаемыми данными о производительности, включая информацию о топливе и мощности.DARIES удалось проверить экспериментальные данные с занижением скорости производства метана примерно на 12%. агрегаты установки: Анаэробный метантенк с АДМ1, ТЭЦ, хранилище дигестата, подача сырья, насосы, системы отопления, поглотители тепловой и электрической энергии, источники. Модель была разработана внутри MATLAB ® Simulink в виде набора инструментов под названием «BioOptim».Этот метод моделирования моделей динамических компонентов приводит к адаптируемой и масштабируемой модели системы биогазовой установки, например, за счет многократного использования анаэробного варочного котла со встроенным ADM1 или ТЭЦ с различными размерами и эффективностью. Модельный подход привел к дальнейшим исследованиям по оптимизации управления биогазовыми установками с использованием нелинейного прогнозирующего контроллера модели [87,88,89] в подтвержденном моделировании полномасштабной модели биогазовой установки. Цель этой работы состояла в том, чтобы создать механизм онлайн-контроля подачи субстрата реальной биогазовой установки, основанный только на измерении значения pH и общей скорости производства биогаза с его концентрациями метана и CO 2 .Контроллер с прогнозированием нелинейной модели позволил определить критерии оптимальности, ведущие к оптимизированному режиму работы установки с точки зрения затрат/выгод, значения pH или значения VOS/TAC. Набор инструментов «BioOptim» не является официальным набором инструментов MATLAB ® Simulink. Модельный подход приводит к возможности понимания влияния процессов АД при различных входах сырья на биогазовую установку в целом и, следовательно, приводит к модели пространства состояний установки. Упомянутая выше биогазовая модель [10] была успешно использована в Индии для моделирования биогазового потенциала биоотходов в образовательном учреждении с целью проверки экспериментальных данных [90].Моделирование привело к сокращению от 30 до 35% сжиженного нефтяного газа, замещенного производством биогаза из биоотходов на территории кампуса. «Динамическая модель биогазовой установки» (DyBiM) была представлена ​​как моделирование MATLAB ® Simulink в [91]. ] подключить модель биогазовой установки к электрической сети. Процесс AD был включен как ADM1 с его параметрами из литературы для описания различных типов субстратов. В качестве эталонных субстратов в работе использовали навоз крупного рогатого скота и сахарную свеклу.Что касается агрегата установки, был смоделирован динамический баланс массы идеального газового хранилища для получения однородной газовой смеси в зависимости от различных видов сырья. По сравнению с динамическим поведением AD блок ТЭЦ был смоделирован как уравнение баланса без какой-либо динамики, но на него влияют уровни хранения газа, что приводит к увеличению производства энергии ТЭЦ на более высоких уровнях хранения газа и наоборот. Эксплуатация в шведских условиях показала, что адаптивное управление питанием из-за гибких потребностей в энергии и, следовательно, гибких производительностей ТЭЦ привело к уменьшению емкости хранения газа при различных газовых коэффициентах, рассчитанных с помощью широкого AMD1.Для управления таким гибким производством энергии из биогаза в работе [92] представлена ​​модель биогаза MATLAB ® с пропорциональным и интегральным регулятором ошибки усиления (PI), который регулирует подачу субстрата, сравнивая скорость производства метана. ADM1 был модифицирован до версии, названной ADM1xp, которая позволяет использовать анализ сырья Weende для использования хорошо известных аналитических характеристик субстрата. ПИ-контроллер может регулировать поток субстрата в реактор для покрытия потребности в энергии путем подключения к виртуальной потребности в энергии в виде профиля нагрузки региона Эмден (Германия).Некоторые различия остались в виде ошибки контроллера, однако производство метана покрывало потребность в 79,4% времени. ПИ-регулятор изначально был разработан для быстрых систем и не мог реагировать на медленное поведение метантенка, чтобы покрыть более высокую потребность в метане из-за нестабильности в моделировании.
3.4.2. Серые модели биогазовых процессов
ADM1 редко используется для оптимизации и управления полномасштабными установками из-за его высокой сложности. Для этого требуется обширный набор данных о сырье, что приводит к сложному анализу сырья из-за отсутствия данных, доступных в литературе [93].Несколько исследований модифицируют ADM1 или создают упрощенные модели AD. Эти так называемые модели серого ящика снижают сложность за счет исключения неограничивающих шагов реакции и устраняют разрыв между простотой и точностью. Этот тип модели создает возможность использования практических данных о входном субстрате метантенка без знания всех параметров, необходимых для сложных моделей АД [94], но требует параметризации полученных и смоделированных математических функций для конкретной физической задачи. идея гибкого производства энергии и, таким образом, гибкого производства биогаза, ссылка [95] смоделировала процесс АД в виде двух дифференциальных уравнений, четырех параметров двух стадий реакции (быстрой для переваривания углеводов и медленной для переваривания липидов). и белки).Объемный расход биогаза рассчитывали как сумму расходов, полученных в результате двух механизмов реакции. Этот общий объемный расход был смоделирован как передаточная функция в области Лапласа с исходным сырьем в качестве входной переменной. Эта модель использовалась для наблюдения за поведением AD при колебаниях входного сырья, что приводило к изменению производительности биогаза. Используя экспериментальные данные 1,5 м 3 метантенка (1 м 3 объема сбраживания, 0,5 м 3 объема хранения газа), результаты моделирования также были сопоставлены с ADM1 и показали достаточное соответствие обеих моделей процесса AD.Используя систематическое упрощение ADM1, представленное в [96], ссылка [97] открыла возможность полагаться на четыре сокращенные («R») модели AD, от ADM1-R1 до ADM1-R4. Авторы реализовали эти упрощения в модели динамической биогазовой установки, запрограммированной с помощью моделей динамического хранения газа и ТЭЦ. Моделирование проводилось на спотовом рынке электроэнергии Германии и ее европейской биржи электроэнергии (EPEX). Гибкое питание биогазовой установки было исследовано для получения максимального общего дохода на спотовом рынке EPEX при дополнительном изменении емкости хранения газа.Управление кормлением внутри модели осуществлялось контроллером прогнозирования модели [98]. Эта работа все еще находится на стадии расследования; проверка этой модели на исследовательской биогазовой установке Deutsches Biomasse Forschungszentrum была начата во время написания этого обзора. В работе [99] использовалась зависящая от времени скорость производства биогаза, смоделированная как экспоненциальная функция. Объемный расход биогаза зависел от свойств сырья, например, органической фракции, потенциала производства биогаза и максимальной скорости производства биогаза.Производство биогаза было смоделировано и смоделировано при гибком вводе сырья с использованием MATLAB ® Simulink. Была включена установка ТЭЦ в качестве уравнения баланса с эффективностью, зависящей от электрической нагрузки, а также динамическая система хранения газа. Модель была проверена на реальных данных (ежедневное производство биогаза и электроэнергии и общее производство тепловой энергии на декабрь 2018 г.) биогазовой установки, расположенной в Борнхольме, Дания, и может хорошо прогнозировать ее электрическую и тепловую мощность с учетом реальных данных о производстве биогаза. растение.Отклонение между реальными данными и моделированием показало средние значения 7,7, 0,78 и 1,99% для производства биогаза, электрической и тепловой энергии соответственно. Возможность использования биомассы для производства электрической энергии, с одной стороны, и топлива, с другой С другой стороны, показано в [100] с моделью комбинированной системы электроснабжения и топливоснабжения с использованием компримированного природного газа (КПГ) в качестве автомобильного топлива. Комбинированное моделирование MATLAB ® и Microsoft Excel ® было смоделировано для имитации влияния спотового рынка EPEX на производство электроэнергии в дополнение к влиянию циклов заправки CNG для различных типов транспортных средств на производство CNG.Динамическое производство биогаза как AD было смоделировано как простой механизм реакции первого порядка в среде MATLAB ® . Входное сырье было представлено как массовый поток разлагаемых субстратов (общее количество твердых веществ, летучих твердых веществ и разлагаемых летучих твердых веществ). Кинетика AD рассчитала массовый расход биогаза на основе уравнения массового баланса ферментера. В дополнение к входному массовому расходу сырья, выходному массовому расходу и члену накопления в уравнение баланса был реализован механизм реакции первого порядка, генерирующий массовый расход биогаза, который был разделен на метан и CO 2 с фиксированными коэффициентами. .Программа Microsoft Excel ® интегрировала связанные со временем преимущества спотового рынка EPEX и, таким образом, рассчитала спрос на метан как уравнение общего баланса ТЭЦ. Кроме того, спрос на СПГ для автопарка также был интегрирован с Microsoft Excel ® . Необходимая модель хранения газа была рассчитана путем сложения произведенного объемного потока метана и вычитания объемного потока потребленного метана и оптимизирована в MATLAB ® с помощью «fmincon» для профилей потребления топлива различными парками транспортных средств (логистика, такси, утилизация отходов и сельское хозяйство). .

Моделирование привело к наименьшим дополнительным затратам в результате того, что дополнительные емкости для хранения газа не требовались для предварительного производства топлива с производством электроэнергии в оставшиеся часы производства биогаза. Медленная динамика процесса AD не может компенсировать высокий спрос на биогаз для регулируемого электроэнергией режима работы биогазовой установки, генерируемый на спотовом рынке EPEX.

Моделирование электрического применения биогазовой установки, микрогазовая турбина с электрическим синхронным генератором под воздействием различных видов сырья (здесь: навоз) и результирующая скорость производства метана была разработана в MATLAB ® Simulink авторами из [101].Они использовали модифицированную модель AD Хилла [11], которая реагирует на температуру дигестата и исходное сырье. Стадии AD включают гидролиз, ацидогенез, ацетогенез и метаногенез и были смоделированы как дифференциальные уравнения баланса видов, производящие метан в механизме реакции на стадии метаногенеза. Этапы реакции были опубликованы в виде скриншотов Simulink. В дополнение к шагам AD таким же образом публикуются динамические модели газовой микротурбины с ее синхронным электрическим генератором и системой хранения газа.Для управления электрической нагрузкой генератора ПИД-регулятор (усиление ошибки с пропорциональным, интегро-дифференциальным уравнением) в пространстве Лапласа регулирует поток биогаза в газовую микротурбину, в то время как хранилище газа моделируется как буфер для прогнозирования перегрузка или недогрузка газовой микротурбины. Что касается моделирования процесса AD, модель была проверена с использованием результатов моделирования, взятых из литературы. Модель использовалась для сценарного анализа путем изменения исходного сырья (свиной, говяжий, птичий и молочный навоз) и его влияния на скорость производства метана, а также на крутящий момент и скорость микрогазовой турбины.Интеграция энергии биогаза в автономных сельских районах Индии была исследована [102]. Модель энергосистемы содержит биогазовый котел, ТЭЦ, резервуар для воды (тепловой буфер), фотоэлектрическую систему с накопителем энергии и профиль нагрузки деревни в Западной Бенгалии; он был создан в программной среде HOMER ® (от HOMER Energy) в качестве программного обеспечения для моделирования микросетей. HOMER ® был разработан как программное обеспечение для графического моделирования, которое позволяет использовать полные и настраиваемые модули физических систем для интеграции их физического поведения в подход к моделированию.В случае процесса AD и из-за годовой потребности в энергии в сельской местности, рассчитанной в HOMER ® , необходимое количество исходного сырья было рассчитано вне HOMER ® с помощью линейного уравнения, учитывающего удельную выработку биогаза в сырье и содержание летучих твердых веществ. Биогазовая ТЭЦ могла удовлетворить потребности в электрической нагрузке и произвела 61% от общей потребности в энергии. Фотоэлектрическая система в основном использовалась для загрузки аккумуляторной системы, чтобы обеспечить базовую нагрузку в ночное время. Тепловое поведение и потребление тепловой энергии AD составляют еще одно направление исследований и приводят к различным типам осведомленности.Используя кинетическую модель AD, скорость производства метана с одним кинетическим параметром, основанным на Хилле [73], в ссылке [103] исследовали поведение 45-метрового 3 ферментера для свиного навоза, расположенного под землей, для имитации эффекта нагрева. дигестат, чтобы наблюдать более высокие скорости образования метана. Таким образом, скорость производства метана зависит от конечного выхода метана в зависимости от температуры дигестата в дополнение к времени гидравлического удерживания и экспериментально оцениваемому кинетическому параметру.Нагреватель смоделирован в виде солнечного коллектора на крыше варочного котла. Представлено всеобъемлющее уравнение динамической энергии как тепловая модель метантенка и биогаза, дополняющая кинетическую модель AD, включая поток тепла от солнечного коллектора, теплообмен между пограничным слоем газа и поверхностью дигестата, потери тепла в землю и конвективные тепловые потоки вводимого массового расхода навоза. Используя комбинированную биохимическую и тепловую модель, авторы смогли показать, что нагрев приводит к более высокому образованию метана, и подтвердили моделирование с использованием 240-часовых экспериментальных данных о днях в сентябре.Модель гибридной энергетической системы была разработана [104] для оптимизации производства биогаза в биогазовом реакторе. Модель MATLAB ® Simulink содержала биогазовый реактор на солнечной энергии с динамической моделью резервуара для воды, электрический газовый компрессор, систему хранения газа и упрощенную модель AD. Производительность метана в модели AD основывалась на производительности как функции времени гидравлического удерживания, концентрации летучих твердых веществ в сырье с максимальным выходом метана и температуре внутри варочного котла.Уравнения энергетического баланса учитывали потери тепла в окружающую среду, передачу энергии солнечными коллекторами в зависимости от дневной солнечной радиации и потребление энергии газовым компрессором. Система хранения газа содержала уравнение общего динамического баланса массы. Оптимизированная скорость производства метана как балансовое уравнение, содержащее время гидравлического удерживания, выход метана из сырья и кинетический параметр, зависящий от температуры, был предсказан для пасмурных дней с использованием системы отопления на основе солнечной энергии с резервуаром для воды в качестве теплового буфера.Дополнительные инвестиционные затраты из-за солнечных коллекторов, насосов, теплообменников, клапанов, труб и некоторых других компонентов потребуют 5,5 лет, чтобы окупить инвестиции в результате более высоких скоростей производства биогаза. Исследование в [105] охватывает аналогичную область исследований. Авторы представили тепловую модель варочного котла, рассчитывая числа Нуссельта для коэффициентов теплопередачи, чтобы смоделировать тепловые потери и передачу системы отопления, интегрированной в варочный котел. Упрощенный ADM1 был интегрирован в модель благодаря объединению разработанной модели с более сложными компонентами, такими как резервуары для хранения тепла, тепловые солнечные коллекторы или установки для очистки биогаза.Модель была исследована с точки зрения правдоподобия процесса AD: увеличение скорости потока исходного сырья пропорционально увеличивало скорость производства биогаза и снижало температуру метантенка без использования системы нагрева. Увеличение потока исходного сырья на 21% (от 626 до 756 кг/ч) привело к пропорциональному увеличению расхода биогаза (от 96 до 115 кг/ч) и снижению температуры на 1 градус Кельвина, в то время как повышение температуры примерно на 1 кельвин увеличило расход биогаза. производства примерно на 0,2% (с 95,54 до 95,5%).75 кг/ч).Модели серого ящика также предназначены для моделирования влияния технологических параметров на работу биогазовой установки. В качестве подробной модели моделирования процесса в ссылках [9,106,107] разработан тренажер для обучения операторов полномасштабных биогазовых установок в качестве инструмента для обучения инженерам биопроцессов. Процесс AD внутри симуляции моделировался с помощью AMOCO [72]. Подход к моделированию содержал уравнения для клапанов, насосов и резервуаров, чтобы создать возможность управления процессами внутри модели.Разработанная как тренажер для обучения операторов, модель включает в себя графический интерфейс пользователя с возможностью манипулирования процессом с использованием замкнутых контуров управления или автоматизированного режима для интерактивного моделирования. Модель была проверена экспериментальными данными лабораторного биогазового реактора (10 л), в который подается 42,8 г сахарозы, 1,1 г желатина и 24,1 г рапсового масла, при сравнении концентраций метана и CO 2 и скорости производства биогаза. , упрощенная модель ADM1 [108] в MATLAB ® Simulink была интегрирована в [8] для моделирования совместного переваривания свиного навоза и глицерина для имитации скорости производства метана.Результаты моделирования в рамках этого исследования были подтверждены экспериментальными данными (30 дней) с использованием лабораторного реактора (объемом 250 мл) по стандартной процедуре VDI 4630, при этом моделирование могло хорошо предсказать скорость образования метана. Смесь 80% свиного навоза с 20% глицерина привела к выходу метана 215 мл CH 4 /г ХПК, в то время как однократное сбраживание свиного навоза привело к снижению выхода метана (20%).
3.4.3. Модели биогазовых процессов «черный ящик»
Некоторые области исследований связаны с внедрением искусственных нейронных сетей (ИНС) в качестве моделей «черного ящика» для прогнозирования поведения AD без необходимости в механизмах AD или физических законах, влияющих на модель из-за высокой сложности процессов. AD (модели белого ящика ADM1 и упрощенные модели серого ящика AD).В работе [109] ИНС использовались для прогнозирования и оптимизации производства биогаза из одного конкретного биореактора, расположенного в Иордании, который питался отходами скотобоен, ресторанов и молочной промышленности, а также фруктами и овощами. Измеренные данные (общее количество твердых веществ, летучих твердых веществ, значение pH, температура) собирались в течение 177 дней для обучения ИНС с использованием метода обратного распространения, реализованного в наборе инструментов ИНС, встроенном в MATLAB ® . ИНС смогла предсказать соотношение CH 4 биогаза этого завода с точностью R 2 = 0.87. Другая ИНС, опубликованная в [110], была разработана на основе экспериментальных данных о 25 варочных котлах в лабораторных масштабах объемом 15 л. В общей сложности 10 л их объема загружались гидротермически предварительно обработанными отходами, состоящими из коровьего навоза, рисовые отруби, стебель банана и опилки в случайном соотношении от 5 до 30%. Измерения скорости производства биогаза, значений pH и входных соотношений научили ИНС прогнозировать скорость производства биогаза в метантенке с учетом различных входных веществ. Чтобы реализовать ИНС, которая может предсказывать поведение АД различных субстратов, она была обучена в [111] с использованием рандомизированных наборов данных в качестве результатов исходного ADM1, который был смоделирован в MATLAB ® на основе [112].Модель произвела 12 000 наборов данных с вариациями соотношения белков, углеводов и липидов и степенью разбавления в качестве входных параметров. Эта ИНС была построена и обучена в пакетах Python «scikit-lern», «NumPy», «PyTorch» и «BFGS». Он мог предсказывать равновесные состояния скорости производства метана с точностью 99 % и динамические состояния с точностью 96,7 % в зависимости от различных исходных субстратов. размеры хранилища для модели черного ящика биогазовой установки с моделированием диспетчеризации возобновляемых источников энергии.Вариация или гибкость исходного сырья не исследовалась; внутри модели было принято постоянное производство биогаза с постоянными характеристиками. Модель системы хранения газа была составлена ​​из общего уравнения массового баланса. Минимизация затрат за счет продажи электроэнергии на спотовом рынке электроэнергии Германии с гибкой надбавкой (Закон о возобновляемых источниках энергии 2012 г.) была рассчитана с учетом прибыли, зависящей от времени. Увеличение установленной мощности ТЭЦ с 600 кВт el в 3,3 раза до 2 МВт el с одновременным увеличением емкости хранения биогаза (фактор 1.4) привело к наибольшей прибыли на спотовом рынке, но дополнительных преимуществ нельзя ожидать без гибкой надбавки. Исследование не только дополнительных систем хранения газа, но и дополнительных теплоаккумулирующих мощностей существующей гибкой биогазовой электростанции (1360 кВт el гибкий ) без эффектов сырья выполняется в [114,115] в программе моделирования IPSEpro ® в качестве программного обеспечения для моделирования на основе блок-схем. Модель включает в себя резервуары (гигиенизация, перемешивание, ферментация и хранение дигестата), систему хранения и модернизации газа, а также ТЭЦ.Производство биогаза было интегрировано в виде временной шкалы с реальными годовыми данными в качестве выходной информации о ферментационном резервуаре. Модель ТЭЦ состояла из уравнений энергетического баланса. Системы хранения газа и тепла моделировались уравнениями баланса массы и энергии. Внедрение системы модернизации газа было выполнено в виде модели черного ящика. Дополнительное хранение тепла (воды) привело к дополнительному доходу. Существующие мощности по хранению газа (4800 м 3 ) могут одновременно обеспечивать контроль запасов энергии и производство биометана.

Что такое биогаз? Руководство для начинающих

Преобразование отходов в энергию

Это разложение, упомянутое выше, происходит в анаэробной среде, поэтому процесс, приводящий к образованию биогаза, также известен как анаэробное сбраживание — естественная форма преобразования отходов в энергию, в которой используется процесс ферментации для разрушения органических веществ. Навоз животных, пищевые отходы, сточные воды и сточные воды являются примерами органических веществ, которые могут образовывать биогаз в результате анаэробного сбраживания. Из-за высокого содержания метана (обычно 50-75%) биогаз легко воспламеняется, поэтому дает темно-синее пламя и может использоваться в качестве источника энергии.

ЧТО ТАКОЕ БИОГАЗ И КАК ОНО РАБОТАЕТ?

Биогаз представляет собой смесь метана, двуокиси углерода и небольшого количества других газов. Соединение может быть успешно использовано в качестве возобновляемого источника энергии. Биогаз является побочным продуктом анаэробного сбраживания биомассы (органических материалов).

ИЗ ЧЕГО СДЕЛАНО БИОГАЗ?

Поскольку биогаз образуется в результате естественного процесса, происходящего в закрытой среде, контроль его состава может быть сложной задачей. Вот почему соотношение метана и углекислого газа может варьироваться.Наиболее распространенное соотношение – 60% Ч5 (метан) и 40% СО2 (углекислый газ), но можно ожидать, что биогаз будет содержать метан в пропорции от 45 до 75% и углекислый газ от 55 до 25%.

ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ БИОГАЗА

Производство и использование биогаза, как и всех других источников энергии, имеет свои преимущества и недостатки. Вы должны тщательно учитывать эти практические аспекты при анализе того, стоит ли инвестировать в биогазовую установку.

Среди самых популярных преимуществ биогаза можно отметить: 

1.Это возобновляемый, чистый источник энергии, основанный на углеродно-нейтральном процессе, что означает, что при использовании биогаза в атмосферу не выбрасывается новое количество углерода.

2. Он помогает перенаправлять пищевые отходы со свалок, положительно влияя на окружающую среду и экономику.

3. Снижает загрязнение почвы и воды навозом животных и человеческими фекалиями, поддерживая здоровую и безопасную окружающую среду для многих сообществ по всему миру.

4. Снижает количество выбрасываемого в атмосферу Ch5 (метана), противодействуя изменению климата с возможным немедленным воздействием на окружающую среду.

Некоторые недостатки использования биогаза в качестве источника энергии:

1. Производство биогаза зависит от биологического процесса, поэтому его нельзя полностью контролировать.

2. Он лучше работает в теплом климате, а это означает, что биогаз не одинаково доступен во всем мире.

ИЗ КАКИХ ОТХОДОВ МОЖЕТ ПРОИЗВОДИТЬСЯ БИОГАЗ?

Все органические отходы можно использовать для производства биогаза. Вы можете использовать сырье, такое как сельскохозяйственные отходы, бытовые отходы, растительный материал, навоз, человеческие фекалии, сточные воды, садовые (зеленые) отходы или пищевые отходы.

БИОГАЗ ПОЛЕЗЕН ИЛИ ПЛОХ?

Биогаз является отличным источником чистой энергии, а это означает, что он оказывает меньшее воздействие на окружающую среду, чем ископаемое топливо. Хотя биогаз не оказывает нулевого воздействия на экосистемы, он является углеродно-нейтральным. Это потому, что биогаз производится из растительного материала, который ранее связывал углерод из углекислого газа в атмосфере. Поддерживается баланс между углеродом, выделяемым из биогаза, и количеством, поглощаемым из атмосферы.

Экология биогаза

Биогаз известен как экологически чистый источник энергии, потому что он одновременно решает две основные экологические проблемы:

1.Глобальная эпидемия отходов каждый день выбрасывает опасное количество метана.

2. Мы полагаемся на энергию ископаемого топлива для удовлетворения глобального спроса на энергию.

В процессе производства биогаза используется элегантная тенденция природы перерабатывать вещества в продуктивные ресурсы для преобразования органических отходов в энергию. Генерация биогаза восстанавливает отходы, которые в противном случае загрязнили бы свалки, предотвращает использование токсичных химикатов на очистных сооружениях и экономит деньги, энергию и материалы за счет обработки отходов на месте.

Кроме того, использование биогаза не требует добычи ископаемого топлива для производства энергии. Вместо этого биогаз берет проблемный газ и преобразует его. В частности, метан, присутствующий в разлагающихся отходах, превращается в двуокись углерода. Газообразный метан обладает примерно в 20-30 раз большей способностью улавливать тепло, чем углекислый газ. Проще говоря, когда гниющая буханка хлеба превращается в биогаз, воздействие буханки на окружающую среду будет примерно в десять раз меньше, чем если бы ее оставили гнить на свалке.

Биогазовые установки

В отличие от выброса метана в атмосферу биогазовые метантенки представляют собой системы, которые перерабатывают отходы в биогаз, а затем направляют этот биогаз для продуктивного использования энергии. Существует несколько типов биогазовых систем и установок, которые были разработаны для эффективного использования биогаза. Хотя каждая модель отличается в зависимости от входа, выхода, размера и типа, биологический процесс, который превращает органические отходы в биогаз, является единым.

В отличие от выброса метана в атмосферу биогазовые реакторы представляют собой системы, которые перерабатывают отходы в биогаз, а затем направляют этот биогаз для продуктивного использования энергии.

Существует несколько типов биогазовых систем и установок, предназначенных для эффективного использования биогаза. Хотя каждая модель отличается в зависимости от входа, выхода, размера и типа, биологический процесс, который превращает органические отходы в биогаз, является единым. В метантенки биогаза поступают органические вещества, которые разлагаются в камере пищеварения. Камера пищеварения полностью погружена в воду, что делает ее анаэробной (бескислородной) средой. Анаэробная среда позволяет микроорганизмам расщеплять органический материал и превращать его в биогаз.

Полностью натуральное удобрение

Поскольку органический материал разлагается в жидкой среде, питательные вещества в отходах растворяются в воде, а поскольку органический материал разлагается в жидкой среде, питательные вещества в отходах растворяются в воде и образуют богатый питательными веществами ил, обычно используемый в качестве удобрения. для растений. Этот выход удобрений производится ежедневно и, следовательно, является высокопродуктивным побочным продуктом анаэробного сбраживания.

Биологический распад

Органическое вещество сбраживается с помощью бактериальных сообществ с образованием биогаза.Четыре стадии ферментации переводят органический материал из его исходного состава в состояние биогаза.

1. Первой стадией процесса пищеварения является стадия гидролиза. На стадии гидролиза нерастворимые органические полимеры (такие как углеводы) расщепляются, что делает их доступными для следующей стадии бактерий, называемых ацидогенными бактериями.

2. Кислотные бактерии превращают сахара и аминокислоты в углекислый газ, водород, аммиак и органические кислоты.

3.На третьем этапе ацетогенные бактерии превращают органические кислоты в уксусную кислоту, водород, аммиак и углекислый газ. Этот процесс делает последний шаг возможным с помощью метаногенов.

4. Метаногены превращают эти конечные компоненты в метан и двуокись углерода, которые можно использовать в качестве легковоспламеняющейся экологически чистой энергии.

История биогаза

Этот анаэробный процесс разложения (или ферментации) органического вещества происходит повсюду вокруг нас в природе и происходит уже очень давно.Бактерии, расщепляющие органический материал на биогаз, являются одними из старейших многоклеточных организмов на планете. Использование человеком биогаза, конечно, не зашло так далеко. Неподтвержденные данные прослеживают первые случаи использования биогаза ассирийцами и персами в 10-м и 16-м веках. Совсем недавно 20-й век принес возрождение как промышленных, так и небольших биогазовых систем.

В 18 веке фламандскому химику Яну Баптисе ван Гельмонту стало ясно, что при разложении органического вещества образуется горючий газ.Вскоре после этого Джон Далтон и Хамфри Дэви пояснили, что этим горючим газом был метан. Первая крупная установка анаэробного сбраживания была построена в 1859 году в Бомбее. В 1898 году Великобритания использовала анаэробное сбраживание для преобразования сточных вод в биогаз, который затем использовался для освещения уличных фонарей. В следующем столетии анаэробное сбраживание в основном использовалось для очистки городских сточных вод. Когда в 1970-х годах цены на ископаемое топливо выросли, популярность и эффективность промышленных установок анаэробного сбраживания возросли.

Примерно в 1960-х годах как Индия, так и Китай начали разработку небольших биогазовых установок для фермеров. Цель состояла в том, чтобы уменьшить энергетическую бедность в сельских районах и сделать более чистые виды топлива для приготовления пищи более доступными в отдаленных районах. Почти треть населения мира по-прежнему использует дрова и другую биомассу для получения энергии, вызывая разрушительные проблемы со здоровьем и окружающей средой.

В Индии популярна модель с плавающим барабаном, а в Китае предпочтительна биогазовая модель с фиксированным куполом.

С тех пор биогазовые установки для всей семьи привлекают все больше внимания и популярности как средство сокращения бытовых отходов и обеспечения чистой, возобновляемой энергии для семей во всем мире. За последние 15 лет страны по всему миру приняли программы биогаза, чтобы сделать как бытовые биогазовые системы, так и более крупные установки анаэробного сбраживания доступными, эффективными и удобными. По мере того, как свалки незаконно перегружаются, а выброс метана вызывает все больше беспокойства, преимущества биогазовых систем становятся все более актуальными и важными.

Многие виды использования биогаза:

Биогаз может производиться из различных видов органических веществ, поэтому существует несколько типов моделей биогазовых котлов. Некоторые промышленные системы предназначены для очистки: городских сточных вод, промышленных сточных вод, твердых бытовых отходов и сельскохозяйственных отходов.

Небольшие системы обычно используются для переваривания отходов животноводства. А новые семейные системы предназначены для переваривания пищевых отходов. Полученный биогаз можно использовать в качестве газа, электричества, тепла и транспортного топлива.

Например, в Швеции сотни автомобилей и автобусов работают на очищенном биогазе. Биогаз в Швеции производится в основном на очистных сооружениях и на свалках.

Еще одним примером диверсифицированного использования биогаза является завод «Первое молоко». Один из крупнейших производителей сыра в Великобритании строит установку анаэробного сбраживания для переработки молочных остатков и их преобразования в биометан для газовой сети. Новые заводы по анаэробному сбраживанию, подобные этим, с увлекательными историями появляются каждый день.

Малые биогазовые системы

Небольшие или семейные биогазовые установки чаще всего встречаются в Индии и Китае. Однако спрос на такие установки быстро растет благодаря более продвинутым и удобным технологиям, таким как HomeBiogas. Поскольку современный мир производит все больше и больше отходов, люди стремятся найти экологические способы обращения с мусором.

Традиционные системы, обычно встречающиеся в Индии и Китае, ориентированы на отходы животноводства. Из-за нехватки энергии в сельской местности в сочетании с избытком навоза биогазовые установки очень популярны, практичны и даже меняют жизнь.Во многих развивающихся странах биогазовые установки даже субсидируются и поддерживаются правительством и местными министерствами, которые видят различные преимущества биогаза. В дополнение к чистой, возобновляемой энергии, которая обеспечивает газ на кухне, многие семьи широко используют побочный продукт удобрения, который производят биогазовые установки.

В африканских странах некоторые потребители биогаза даже получают прибыль, продавая побочный продукт биогазовой суспензии, производимый биогазовыми системами. Эта био-суспензия отличается от жидкого удобрения, которое производится ежедневно.Биошлам относится к наиболее разложившейся стадии органического вещества после того, как оно было разрушено в метантенке. Биошлам опускается на дно биогазовой системы и с помощью современных устройств, таких как HomeBiogas, быстро опорожняется после накопления (обычно ежегодный процесс). Эта биожидкость, по сути, представляет собой ил, богатый питательными веществами, который приносит много пользы почве и может повысить продуктивность огородов.

Биогаз — это технология, которая имитирует способность природы отдавать.Как промышленные, так и семейные биогазовые установки становятся невероятно популярными и актуальными в современном мире.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.