Фермерське господарство потребують палива для опалювальних систем, отримання електроенергії та інших повсякденних потреб. Оскільки ціни на енергоносії стабільно зростають рік за роком, кожен власник будинку чи малого підприємства хоч раз і думав про те, як виробляти біогаз у домашніх умовах.

Біогазові установки все частіше знаходять застосування на фермерських господарствах, дозволяючи економити кошти на опаленні

Біогазова установка для приватного будинку дозволяє організувати виробництво біогазу прямо у дворі, що вирішує проблему палива. Оскільки вагомий відсоток мешканців сіл має навички роботи зі зварювальним та слюсарним інструментом, питання самостійного виготовлення установки для отримання газу виглядає логічним. Так можна заощадити не лише на роботі, а й на матеріалах, якщо використати підручні засоби.

Що таке біогаз, і як він утворюється: отримання та виробництво

Біогаз – це речовина, що утворюється під час бродіння органічних відходів, яка містить у собі метан у достатній кількості, щоб використовувати його як паливо. Під час згоряння біогаз виділяє теплоту, якої вистачає для опалення будинку або заправлення машини. отримання енергоносія виступає гній, який легкодоступний і дешевий або зовсім безкоштовний, якщо йдеться про тваринницьке підприємство або велике приватне господарство.

Біогаз – це екологічно чисте біопаливо, яке можна виробляти своїми руками, біологічний газ споріднений із природним. Виходить газ внаслідок переробки відходів анаеробними бактеріями. Бродіння протікає у безповітряному просторі ємності під назвою біореактор. Швидкість вироблення біогазу залежить від кількості відходів, завантажених у біогенератор. Під дією бактерій із сировини виділяється суміш метану та вуглекислого газу з деякими домішками інших газоподібних речовин. Утворений газ відводиться з біореактора, очищається і використовується для потреб. Перероблена сировина після завершення процесу стає добривом, яке використовують, щоб покращити родючість ґрунтів. Отримання біогазу вигідно тваринницьким підприємствам, у яких відкритий доступ до безкоштовного гною та інших органічних відходів.

Переваги спалювання палива з гною (добрива на фермі) для опалення: електроенергія з метану

До плюсів біогазу як паливо можна віднести:

• Ефективну та екологічно чисту переробку відходів
• Доступність сировини для виробництва газу у сільській місцевості
• Можливість організувати замкнутий цикл безвідходного вироблення з гною газу та добрив
• Не виснажується джерело сировини, що самозаповнюється

Як побудувати біореактор (установку) своїми руками

Біогазові установки, які видобувають газ із гною, можна легко зібрати своїми руками на власній ділянці. Перш ніж збирати біореактор для переробки гною, варто намалювати креслення та ретельно вивчити всі нюанси, т.к. ємність, що містить велику кількість вибухонебезпечного газу, може бути джерелом великої небезпеки при неправильній її експлуатації або наявності помилок конструкції установки.

Схема отримання біогазу

Об'єм ємності біореактора розраховується виходячи з кількості сировини, яка використовується для отримання метану. Для того, щоб умови роботи були оптимальними, ємність реактора заповнюють відходами не менше ніж на дві третини. Для цього використовують яму великої глибини. Щоб герметичність була високою, стінки ями армують бетоном або зміцнюють пластиком, іноді встановлюють бетонну кільця в яму. Поверхню стін обробляють вологоізолюючими розчинами. Герметичність – необхідна умова ефективної роботи установки. Чим краще ізольована ємність, тим вища якість та кількість. До того ж, продукти розпаду відходів є отруйними і, у разі витоку, можуть нашкодити здоров'ю.

У тару для відходів встановлюють мішалку. Вона відповідає за перемішування відходів при бродінні, перешкоджаючи нерівномірному розподілу сировини та утворенню кірки. Слідом за мішалкою в гною монтується дренажна конструкція, яка полегшує відведення газу в ємність для зберігання і запобігає витоку. Виводити газ потрібно з міркувань безпеки, а також підвищення якості добрив, що залишаються в реакторі після завершення переробки. У нижній частині реактора роблять отвір для . Отвір оснащують щільною кришкою, щоб обладнання залишалося герметичним.

Як забезпечити активне бродіння біомаси в домашніх умовах за допомогою генератора та іншого обладнання: переробка відходів, склад та видобуток

Щоб процес переробки в біореакторі протікав швидше, необхідно підігрів. Температури довкілля цілком достатньо, щоб переробка гною відбувалася без сторонньої допомоги. Але за несприятливих погодних умов, у зимову пору року міні-біогазова установка потребує додаткового джерела тепла, інакше вироблення газу стає неможливим. Щоб бактерії перетворювали відходи на газ, температура в реакторі повинна перебувати на позначці понад 38 градусів за Цельсієм. Біогаз отримати своїми руками не складно, головне знати певні правила виготовлення.

Обігрівають ємність за допомогою змійовика, який мають у своєму розпорядженні під реактором, або встановлюючи електричні нагрівачі для безпосереднього обігріву резервуара. , що переробляють відходи в газ, вже є у сировині. Для активізації мікроорганізмів і запуску процесу вироблення біогазу температура в ємності повинна бути достатньою для бродіння. Щоб полегшити контроль за дотриманням температурних умов, до реактора підключають автоматичний підігрів. Він нагріває ємність при завантаженні палива до потрібної температури і відключає підігрів при досягненні потрібної позначки на термометрі. З роллю автоматичного нагрівача впорається пристрій контролю температури, який легко знайти в магазині газового обладнання.

Модуль контролю температури. Його можна придбати у будь-якому господарському магазині

Правильне відведення газу з біореактора: креслення, використання технології

Для легкого відведення газу, що утворився, з ємності біогазові установки оснащуються рядом пристосувань:

1. Вертикально розташовані пластикові труби з великою кількістю отворів для полегшення відокремлення газу від сировини. Верхня частина труби має виступати над масою відходів, дозволяючи газу вільно виходити назовні.
2. Плівка, що настилається поверх ємності та утворює подобу парникового ефекту. Вона підтримує необхідну температуру всередині ємності, також перешкоджає змішуванню газу з повітрям.
   

   Іноді зверху ємність накривають куполом з бетону чи іншого матеріалу. Щоб такий купол не полетів під дією тиску газу, що утворюється, його ретельно кріплять до конструкції, прив'язують тросами.

3. У верхній частині реактора розміщують трубу для відведення газу. Труба оснащується щільним запірним механізмом, щоб не порушувати герметичність конструкції. Біогаз, що тільки-но виділився, надходячи у відвідну трубу, насичений водяними парами і містить багато домішок. відбувається шляхом конденсації: охолоджуючись до температури навколишнього середовища, вода осідає у вигляді конденсату на стінках труби. Щоб уникнути корозії, трубу, що відводить, встановлюють так, щоб полегшити видалення конденсату через сепаратор.
4. Для позбавлення біогазу від домішок сірководню, на його шляху до сховища встановлюють фільтр із спеціально обробленого активованого вугілля, в якому суміш окислюється в сірку і осідає в сорбенті.

ПОДИВИТИСЬ ВІДЕО

Біогазова установка, зібрана своїми руками, переробляючи гній у біогаз у домашніх умовах, відчутно знижує витрати на оплату опалення та електрики. Така установка скоротить витрати на забезпечення приватного будинку теплом, зменшить собівартість фермерської продукції, підвищивши тим самим рентабельність господарства. – можливість перетворити відходи на джерело енергії та альтернатива природному газу. Біогаз – це екологічно та сучасно.

Для власників великих фермерських господарств гостро стоїть питання у вигляді гною, пташиного посліду, останків тварин. Для вирішення проблеми можна використовувати спеціальні установки, призначені для отримання біогазу. Їх легко виготовити в домашніх умовах та експлуатувати протягом тривалого періоду з високим виходом готового до застосування продукту.

Що таке біогаз?

Біогазом називають речовину, що отримується з натуральної сировини у вигляді біомаси (гною, пташиного посліду) внаслідок її бродіння. У цей процес залучені різні бактерії, кожна з яких харчується продуктами життєдіяльності попередніх. Виділяють такі мікроорганізми, що беруть активну участь у процесі виробництва біогазу:

• гідролізні;
• кислотоутворюючі;
• метаноутворюючі.

Технологія отримання біогазу з готової біомаси полягає у стимуляції природних процесів. Бактеріям, що знаходяться в гною, слід створити оптимальні умови для швидкого розмноження та ефективної переробки речовин. Для цього біологічну сировину поміщають у закритий від надходження кисню резервуар.

Після цього в роботу вступає група анаеробних бактерій. Вони дозволяють перетворити фосфор-, калій-і азотовмісні сполуки в чисті форми. Через війну переробки утворюється як біогаз, а й якісні схвалення. Вони ідеально підходять для сільськогосподарських потреб і ефективніші, ніж традиційний гній.

Екологічна цінність виробництва біогазу

Завдяки ефективній переробці біологічних відходів одержують цінне паливо. Налагодження цього процесу дозволяє запобігти викидам метану в атмосферу, які негативно впливають на навколишнє середовище. Ця сполука стимулює парниковий ефект у 21 раз сильніше, ніж вуглекислий газ. Метан може зберігатися в атмосфері протягом 12 років.

Для запобігання глобальному потеплінню, що є проблемою світового масштабу, необхідно обмежити надходження та розповсюдження цієї речовини у навколишнє середовище. Отримані у процесі переробки відходи є високоякісним схваленням. Його використання дозволяє знизити обсяг застосовуваних хімічних сполук. Синтетично виготовлені добрива забруднюють ґрунтові води та негативно позначаються на стані навколишнього середовища.

Що впливає продуктивність виробничого процесу?

За правильної організації виробничого процесу з випуску біогазу, з 1 куб. м органічної сировини одержують близько 2-3 куб. м чистого продукту. На його ефективність впливають багато факторів:

• Температура навколишнього середовища;
• рівень кислотності органічної сировини;
• вологість довкілля;
• кількість фосфору, азоту та вуглецю у вихідній біологічній масі;
• розмір частинок гною або посліду;
• наявність речовин, що уповільнюють процес переробки;
• включення до складу біомаси стимулюючих добавок;
• частота подавання субстрату.

Список використаної сировини для виробництва біогазу

Отримання біогазу можливе не тільки з гною або пташиного посліду. Для виробництва екологічно чистого палива можна використовувати й іншу сировину:

• зернова барда;
• відходи від випуску соків;
• буряковий жом;
• відходи рибного чи м'ясного виробництва;
• пивна дробина;
• відходи молокозаводів;
• фекальні опади;
• побутові відходи органічного походження;
• відходи від виробництва біодизеля із ріпаку.

Склад біологічного газу

Склад біогазу після проходження всіх наступний:

• 50-87% метану;
• 13-50% діоксиду вуглецю;
• домішки водню та сірководню.

Після очищення продукту від домішок одержують біометан. Він є аналогом, але має іншу природу походження. Для підвищення якості палива нормалізують вміст у його складі метану, який є основним джерелом енергії.

При розрахунку обсягів газів враховують температуру навколишнього середовища. При її підвищенні вихід продукту підвищується та знижується його калорійність. На властивості біогазу негативно впливає підвищення вологості повітря.

Сфера застосування біогазу

Виробництво біогазу відіграє значну роль як для збереження екології, а й забезпечує народне господарство паливом. Воно характеризується великою сферою застосування:

• використовується як сировина для виробництва електроенергії, автомобільного палива;
• задля забезпечення енергетичних потреб невеликих чи середніх підприємств;
• біогазові установки виконують роль очисних споруд, що дозволяє вирішити .

Технологія виробництва біогазу

Для виробництва біогазу слід вжити заходів, які дозволять прискорити процес природного розщеплення органічної маси. Перед поміщенням у герметичну ємність з обмеженим надходженням кисню природну сировину ретельно подрібнюють та змішують із певною кількістю води.

В результаті одержують вихідний субстрат. Наявність у його складі води необхідна для запобігання негативному впливу на бактерії, що може статися при попаданні речовин із навколишнього середовища. Без рідкої складової процес бродіння значно сповільнюється та знижує ефективність роботи всієї біоустановки.

Обладнання промислового типу для переробки органічної сировини додатково оснащується:

• пристроєм для підігріву субстрату;
• обладнанням для перемішування сировини;
• приладами контролю над кислотністю середовища.

Ці пристрої значно підвищують ефективність роботи біореакторів. Завдяки перемішуванню видаляється тверда кірка з поверхні біомаси, що збільшує кількість газу, що виділяється. Тривалість переробки органічної маси – близько 15 діб. За цей час вона розкладається лише на 25%. Максимальна кількість газу виділяється, коли ступінь розщеплення субстрату досягає 33%.

Технологія виготовлення біологічного газу має на увазі щоденне оновлення субстрату. Для цього 5% маси видаляють із біореактора, а на її місце укладають нову порцію сировини. Відпрацьований продукт використовується як схвалення.

Технологія виробництва біогазу в домашніх умовах

Виробництво біогазу в домашніх умовах відбувається за такою схемою:

1. Здійснюється подрібнення біологічної маси. Необхідно отримати частинки розмір яких не перевищує 10 мм.
2. Отримана маса ретельно перемішується із водою. На 1 кг сировини потрібно приблизно 700 мл рідкої складової. Вода, що використовується, повинна бути питною і не містити домішок.
3. Отриманим субстратом заповнюється весь резервуар, після чого закривається герметично.
4. Бажано кілька разів на добу ретельно перемішувати субстрат, що підвищить ефективність його переробки.
5. На 5 день виробничого процесу перевіряють наявність біогазу та поступово відкачують його у підготовлені балони за допомогою компресора. Періодичне видалення газоподібних продуктів обов'язкове. Їхнє накопичення призводить до збільшення тиску всередині резервуара, що негативно позначається на процесі розщеплення біологічної маси.
6. На 15 день виробництва частину субстрату видаляють і завантажують свіжу порцію біологічного матеріалу.

Для визначення необхідного обсягу ректора для переробки біомаси слід розрахувати кількість гною, що виробляється протягом доби. В обов'язковому порядку враховується вид сировини, що використовується, температурний режим, який буде підтримуватися в установці. Резервуар, що використовується, повинен заповнюватися на 85-90% від свого обсягу. 10%, що залишилися, необхідно для накопичення отриманого біологічного газу.

В обов'язковому порядку враховується тривалість циклу переробки. За підтримки температури +35°С вона становить 12 діб. Потрібно не забувати, що сировина перед відправкою в реактор розбавляється водою. Тому її враховують перед розрахунком обсягу резервуара.

Схема найпростішої біоустановки

Для виготовлення біогазу в домашніх умовах необхідно створити оптимальні умови для мікроорганізмів, які розщеплюватимуть біологічну масу. Насамперед бажано організувати підігрів генератора, що спричинить додаткові витрати.

• обсяг ємності для збереження відходів має бути не меншим за 1 куб. м;
• необхідно використовувати резервуар, що герметично закривається;
• утеплення бака з біомасою – обов'язкова умова ефективної роботи;
• резервуар можна заглибити у землю. Теплову ізоляцію встановлюють лише у верхній частині;
• в ємність монтується ручна мішалка. Її ручка виводиться назовні через герметичний вузол;
• передбачаються патрубки для навантаження/вивантаження сировини, забору біогазу.

Технологія виготовлення підземного реактора

Для виробництва біогазу можна встановити найпростішу установку, заглибивши її в ґрунт. Технологія виготовлення такого резервуару виглядає так:

1. Викопують котлован потрібного розміру. Його стінки заливають керамзитобетоном, який додатково армують.
2. З протилежних стінок бункера залишають отвори. У них встановлюють труби з деяким нахилом, щоб проводити закачування сировини та витяг відпрацьованого матеріалу.
3. Вихідний трубопровід діаметром 70 мм встановлюється майже біля самого дна. Інший його кінець встановлюється в резервуар, в який відбуватиметься викачування відпрацьованого шламу. Рекомендується робити його прямокутним.
4. Трубопровід для подачі сировини розміщують на висоті 0,5 м щодо дна. Його рекомендований діаметр – 30-35 мм. Верх труби заводять окремий резервуар прийому підготовленого сировини.
5. Верхня частина біореактора повинна мати купольну або конусну форму. Її можна виготовити із звичайного покрівельного заліза чи інших металевих листів. Дозволяється зробити кришку резервуара за допомогою цегельної діжки. Для посилення її конструкції поверхню додатково оштукатурюють із встановленням арматурної сітки.
6. Зверху кришки резервуара роблю люк, який має герметично закриватися. Через неї також виводять газовідвідний трубопровід. Додатково встановлюють клапан скидання тиску.
7. Для перемішування субстрату резервуарі встановлюють кілька пластикових труб. Вони мають бути занурені у біомасу. У трубах роблять безліч отворів, що дозволяє перемішувати сировину за допомогою рухомих бульбашок газу.

Розрахунок виходу біогазу

Вихід біологічного газу залежить від вмісту в сировині сухої речовини та її типу:

• з 1 т гною від великої рогатої худоби одержують 50-60 куб. м продукту із вмістом метану 60%;
• з 1 т відходів рослинного походження одержують 200-500 куб. м біогазу з концентрацією метану 70%;
• з 1 т жиру одержують 1300 куб. м газу із концентрацією метану 87%.

Для визначення ефективності виробництва проводять лабораторні випробування сировини, що використовується. Розраховується його склад, що впливає якісні характеристики біогазу.

Біогазє сумішшю газів, які утворюються в процесі розкладання органічних речовин анаеробними бактеріями. Біогаз легко займається, при горінні утворює чисте полум'я, тому цілком може застосовуватися не тільки для приготування їжі, але і для двигунів внутрішнього згоряння (наприклад, для виробництва електрики).

Переваги біогазової установки в домашніх умовах:
– можна легко отримати біогаз у домашніх умовах без застосування дорогого обладнання;
– чудова альтернативна енергія для тих, чиє житло знаходиться далеко від цивілізації, або для тих, хто бажає бути незалежним від держави;
- Доступна сировина (гній, кухонні відходи, подрібнена рослинність і т.д.);
- турбота про навколишнє середовище, оскільки в процесі розкладання органічних речовин у природі, газ потрапляє в атмосферу, що тягне за собою парниковий ефект, а в даному випадку біогаз спалюватиметься, отримуючи при цьому CO2;
– отримання добрив як побічний продукт біогазової установки.

Але крім переваг, у біогазової установки є свої недоліки:
- Бактерії працюють при температурі 18-40 градусів, тому отримати біогаз можна влітку. Якщо утеплити біогазову установку і оснастити підігрівом, то можна отримати біогаз і у весняно-осінній період, але витрати на утеплення та підігрів можуть перекреслити отриману вигоду.
– необхідно постійно вносити нову сировину, а отже, зливати добрива.

Для виготовлення біогазової установки своїми руками нам знадобиться:
1. Дві бочки на 200л
2. Бочка на 30-60л або велике пластикове відро
3. Пластикові каналізаційні труби
4. Газовий шланг
5. Кран

Для наочності наведу схему домашньої біогазової установки

Принцип дії біогазової установки.У реактор завантажується сировина (гній, кухонні відходи, подрібнена рослинність тощо) та вода. Біогазова установка почне працювати не відразу, а через кілька днів, коли кількість анаеробних бактерій збільшиться до максимуму.

У процесі життєдіяльності анаеробних бактерій виділяється біогаз, який збиратиметься у верхній точці бочки (у цьому місці має розташовуватися кран). З реактора газового шлангу біогаз потрапляє в колектор.

Колектор є бочкою на 200л з водою, і перевернуте в ній відро для збору газу, а також для створення тиску необхідного для роботи газової печі. У міру надходження газу відро спливатиме. Якщо кількість біогазу буде більше, ніж зможе вмістити пластикове відро, то газ буде просто виходити назовні через воду.

Для виготовлення реакторазнадобиться герметична бочка на 200л. У верхній частині бочки робимо кілька отворів та встановлюємо:
– Пластикову трубу для заливки сировини. На кінці труби необхідно встановити перехід на велику трубу (своєрідна лійка, для зручності заливки сировини)
– Пластикову трубу для зливу добрив. Оскільки біогазова установка – це не вічний двигун, і необхідно постійно вносити сировину. При внесенні нової сировини надлишки (вже перероблена сировина – добрива) виходитимуть через зливну трубу.
– Кран у найвищій точці бочки для збору біогазу.

При виготовленні реактора, дуже важливо, щоб всі з'єднання були герметичні, інакше під тиском, що виник, газ може просочуватися назовні. Зливна труба повинна бути розташована нижче за рівень установки газового крана. Зливна та заливна труба, коли не використовуються, повинні бути щільно заглушені.

Для виготовлення колектора знадобиться пластикова діжка на 200 л без кришки. У бочку наливаємо 3/4 води і встановлюємо іншу бочку, вгору дном, меншу за обсягом. У дні бочки меншого об'єму врізаємо штуцер для підключення шланга від реактора і кран для підключення шланга, що йде до газової печі.

Для заливки сировини відкриваємо впускний і зливний отвір і заливаємо сировину. Найкраще використовувати гній, розведений у воді. Воду краще використовувати дощову чи отстоянную, щоб вміст хлору з водопроводу не зменшили колонії бактерій. Крім того, якщо ви використовуєте кухонні відходи, не допускайте попадання миючих засобів, яєчної шкаралупи, кісток, луски від цибулі, оскільки вони можуть вплинути на роботу біогазової установки в гірший бік.

Сам собою біогаз має дуже неприємний запах, але при горінні запаху ніякого немає. Якщо спалювати газ без змішування з повітрям, то отримаємо полум'я жовтого кольору з кіптявою, що легко закоптить дно каструлі.

Якщо біогаз змішати з повітрям, а потім підпалити, то отримаємо чисте полум'я синього кольору без кіптяви. Так, наприклад, у заводських газових печах, в інструкції написано, що при переході з магістрального газу на балонний і назад необхідно міняти жиклери (які відрізняються діаметром отвору), інакше конфорка коптитиме. Як варіант, можна використовувати лабораторний пальник Бунзена.

Якщо лабораторного пальника у вас немає, то його легко виготовити з відрізка труби, просвердливши біля основи отвору. Таким чином, газ, проходячи трубою, буде змішуватися з повітрям, і на виході трубки отримаємо змішаний газ.

Як жиклери можна поекспериментувати зі шматочками дерев, заточивши їх під олівець і просвердливши в них отвори різного діаметру. Таким чином, можна отримати оптимальний розмір смолоскипа.

Для експерименту як печі використовувалася стара барбекюшниця, в дні якої було вирізано отвір і встановлений пальник Бунзена. А згодом барбекюшниця була замінена на одноконфоркову піч.

Для створення тиску газу на колектор (малу бочку для збору газу) встановлюється вантаж. Наприклад, якщо встановити вантаж 5 кг, то 1 літр води можна закип'ятити за 15хв. Якщо встановити вантаж 10 кг, то 1 літр води закипить через 10 хв.

Підсумовуючи, слід зазначити, що саморобна біогазова установка виробляє біогазу на 30 хвилин роботи пальника на добу., Якщо сировиною є гній. Якщо ж як сировина використовувати кухонні залишки, то продуктивність становить лише 15 хв на добу.

Газу, що виділяється не так вже й багато, але погодьтеся, що і біогазова установка не така вже й велика. Тому якщо ви бажаєте збільшити кількість одержуваного газу, вам необхідно буде збільшити обсяги реактора та колектора.

Розміри колектора можна і не збільшувати, якщо ви своєчасно перекачуватимете біогаз в іншу ємність (наприклад, в балон). Найбільш просто, це можна зробити за допомогою компресора від холодильника, який має один вхід і один вихід. Вхід підключаємо до колектора, а вихід балона.

Компресор можна оснастити автоматикою, наприклад коли колектор заповнений газом, бочка піднялася, замкнула контакти, тим самим включила компресор. А компресор, у свою чергу, вимкнувся, коли бочка опустилася до мінімального рівня.

Реактор біогазової установки необхідно виготовляти із пластику.Але, в жодному разі з металу, оскільки через окислювальні процеси метал швидко іржавіє. Як варіант можна використовувати пластикові бочки великих обсягів (наприклад, єврокуб). А щоби великі обсяги бочок не займали багато місця у дворі, їх можна закопати.

Лис 19, 2016 Генадій

Питання одержання метану цікаве тим власникам приватних господарств, хто займається розведенням птиці чи свиней, а також тримає великорогату худобу. Як правило, у таких господарствах виробляється значна кількість органічних відходів життєдіяльності тварин, вони можуть принести чималу користь, ставши джерелом дешевого палива. Мета даного матеріалу – розповісти, як видобути біогаз у домашніх умовах, використовуючи ці самі відходи.

Загальні відомості про біогаз

Одержуваний з різного гною і пташиного посліду домашній біогаз переважно складається з метану. Там його від 50 до 80%, залежно від того, чиї відходи життєдіяльності використовувалися для виробництва. Того самого метану, що горить у наших плитах та котлах, і за який ми платимо часом чималі гроші згідно з показаннями лічильника.

Щоб дати уявлення про кількість пального, що теоретично можна видобути при утриманні тварин вдома або на дачі, представимо таблицю з даними про вихід біогазу та вміст у ньому чистого метану:

Як можна зрозуміти з таблиці, для ефективного виробництва газу з коров'ячого гною та силосних відходів знадобиться досить велика кількість сировини. Вигідніше добувати пальне з гною свиней та посліду індиків.

Частка речовин, що залишилася (25-45%), з яких складається домашній біогаз, припадає на вуглекислий газ (до 43%) і сірководень (1%). Також у складі пального присутні азот, аміак та кисень, але у незначних кількостях. До речі, саме завдяки виділенню сірководню та аміаку гнойова купа видає такий знайомий «приємний» запах. Що ж до енергетичного вмісту, то 1 м3 метану теоретично може виділити при спалюванні до 25 МДж (6.95 кВт) теплової енергії. Питома теплота згоряння біогазу залежить від частки метану у його складі.

Для довідки.Насправді перевірено, що з обігріву утепленого будинку, що у середньої смузі, потрібно близько 45 м3 біологічного палива на 1 м2 площі за опалювальний сезон.

Природою влаштовано так, що біогаз з гною утворюється спонтанно і незалежно від того, хочемо його отримувати чи ні. Гнойова купа перегниває протягом року – півтора, просто перебуваючи на свіжому повітрі і навіть за негативної температури. Весь цей час вона виділяє біогаз, але лише у невеликих кількостях, оскільки процес розтягнутий у часі. Причиною є сотні видів мікроорганізмів, що знаходяться в екскрементах тварин. Тобто для початку газовиділення нічого не потрібно, воно відбуватиметься самостійно. А ось для оптимізації процесу та його прискорення знадобиться спеціальне обладнання, про що йтиметься далі.

Технологія отримання біогазу

Суть ефективного виробництва – прискорення природного процесу розкладання органічної сировини. Для цього бактеріям, що знаходяться в ньому, необхідно створити найкращі умови для розмноження і переробки відходів. І перша умова – помістити сировину у закриту ємність – реактор, інакше – генератор біогазу. Відходи подрібнюються та перемішуються в реакторі з розрахунковою кількістю чистої води до отримання вихідного субстрату.

Примітка.Чиста вода необхідна для того, щоб у субстрат не потрапили речовини, що згубно впливають на життєдіяльність бактерій. Як наслідок, процес бродіння може сильно сповільнитись.

Промислова установка з виробництва біогазу обладнана підігрівом субстрату, засобами перемішування та контролю за кислотністю середовища. Перемішування виконується з метою видалити з поверхні тверду кірку, що виникає під час бродіння та заважає виділенню біогазу. Тривалість технологічного процесу – щонайменше 15 днів, цей час ступінь розкладання сягає 25%. Вважається, що максимальний вихід пального відбувається до 33% розкладання біомаси.

Технологією передбачається щоденне оновлення субстрату, тому забезпечується інтенсивне отримання газу з гною, у промислових установках воно обчислюється сотнями кубічних метрів на день. Частина відпрацьованої маси у розмірі близько 5% від загального обсягу видаляється з реактора, а на її місце завантажується стільки ж свіжої біологічної сировини. Відпрацьований матеріал використовується як органічне добрива полів.

Схема біогазової установки

Отримуючи біогаз у домашніх умовах, неможливо створити такі сприятливі умови для мікроорганізмів, як у промисловому виробництві. І насамперед це твердження стосується організації підігріву генератора. Як відомо, це потребує витрат енергії, що веде до суттєвого подорожчання собівартості пального. Контролювати дотримання слаболужного середовища, властивого процесу бродіння, цілком можливо. Тільки як її коригувати у разі відхилень? Знову витрати.

Власникам приватних господарств, які бажають добувати біогаз своїми руками, рекомендується виготовити реактор простої конструкції з доступних матеріалів, а потім його модернізувати через свої можливості. Що треба зробити:

• ємність, що герметично закривається, об'ємом не менше 1 м3. Різні баки та бочки малих розмірів теж підійдуть, але пального з них виділятиметься мало через недостатню кількість сировини. Такі обсяги виробництва вас не влаштують;
• організовуючи виробництво біогазу в домашніх умовах, ви навряд чи робитимете підігрів ємності, а ось утеплити її потрібно обов'язково. Інший варіант – заглибити реактор у землю, виконавши теплову ізоляцію верхньої частини;
• встановити в реакторі ручну мішалку будь-якої конструкції, вивівши рукоятку через верхню кришку. Вузол проходу ручки має бути герметичним;
• передбачити патрубки для подачі та вивантаження субстрату, а також для відбору біогазу.

Нижче показано схему біогазової установки, розміщеної нижче рівня землі:

1 – генератор пального (ємність із металу, пластику або бетону); 2 - бункер для заливання субстрату; 3 – технічний люк; 4 - посудина, що грає роль водяного затвора; 5 – патрубок вивантаження відпрацьованих відходів; 6 - патрубок відбору біогазу.

Як отримати біогаз у домашніх умовах?

Операція перша - подрібнення відходів до фракції, розмір яких не більше 10 мм. Так набагато легше приготувати субстрат та й бактеріям буде простіше переробляти сировину. Маса, що вийшла, ретельно перемішується з водою, її кількість - близько 0.7 л на 1 кг органіки. Як сказано вище, воду слід використовувати лише чисту. Потім субстратом заповнюється біогазова установка, зроблена своїми руками, після чого реактор герметично закривається.

Кілька разів протягом дня треба навідуватися до ємності, щоб перемішати вміст. На 5-й день можна перевіряти наявність газу, і він буде з'явитися, періодично відкачувати його компресором у балон. Якщо цього вчасно не робити, то тиск усередині реактора зросте і бродіння сповільниться, а то й зовсім зупиниться. Через 15 днів треба проводити вивантаження частини субстрату та додавання такої ж кількості нового. Подробиці можна дізнатися, переглянувши відео:

Висновок

Цілком ймовірно, що найпростіша установка для отримання біогазу не забезпечить усі ваші потреби. Але, з огляду на нинішню вартість енергоресурсів, це вже буде неабиякою підмогою у домашньому господарстві, адже за вихідну сировину вам платити не доводиться. Згодом, щільно займаючись виробництвом, ви зможете вловити всі особливості та провести необхідне вдосконалення установки.

Зростаюча популярність альтернативних методів отримання теплової та електричної енергії призвела до бажання багатьох власників заміських будинків та котеджів отримати певну автономію від зовнішніх постачальників енергії. Тим більше, що «покупна» енергія виявляє постійну тенденцію до підвищення ціни, і утримання заміського господарства з кожним днем ​​коштує все дорожче. Установка для отримання біогазу є чудовою альтернативою зовнішнім енергетичним джерелам. Як мінімум, вона може забезпечити будинок пальним газом для плити, а при підвищенні потужності (якщо є достатньо своїх або покупних відходів) – забезпечити і опалення, і електроенергію як для будинку, так і для всього присадибного господарства.

Кому потрібні біогазові установки

Біогазові установки використовуються для одержання горючих газів із біологічної сировини. Тому потрібні вони скрізь, де потрібно використовувати горючі гази. Тобто для отримання теплової та електричної енергії.
Насамперед біогазові установки необхідні тим господарств, де є багато сировини як біологічних відходів. Таким чином, можна не тільки зробити виробництво безвідходним, а й значно підвищити його рентабельність – за рахунок самостійного виробництва енергії, відсутності витрат на придбання як теплової, так і електричної енергії.

Володимир Рашин, конструктор біогазової установки та фермер з Пермі, на власному досвіді довів, що аграрне виробництво, яке самостійно утилізує відходи за допомогою відповідного пристрою, повністю забезпечує свої потреби в тепловій та електричній енергії, а також у паливному газі. У його перепелиному господарстві біогаз використовується для обігріву приміщень (як житлових, так і підсобних та виробничих), для вироблення електроенергії, у кухонних плитах, а також для заправки автотранспорту – всі автомобілі ферми Рашина працюють на біогазі. В даному випадку основною сировиною для біогазової установки є перепелиний послід. На виході, крім біогазу, виходить ще й органічне добриво, яке також приносить фермі додатковий дохід.

Біогазові установки, подібні до установки Володимира Рашина, можуть значно підвищити рентабельність будь-якого сільськогосподарського виробництва. Як сировина для отримання біогазу може бути використаний не тільки гній, але й різні відходи деревообробних виробництв (кора, тирса і так далі), і будь-які органічні речовини.

Крім того, біогазові установки можуть використовуватися і в заміських будинках і котеджах, навіть за відсутності таких господарств фермерської спрямованості. Побутових відходів будь-якого господарства буде достатньо, щоб забезпечити сировиною індивідуальну біогазову установку, і якщо не забезпечити господарство повністю тепловою та електричною енергією, то, принаймні, знизити витрати на придбання такої енергії. До того ж, крім побутових відходів у будь-якому заміському господарстві є ще й відходи з присадибної ділянки (бур'ян, обрізки гілок тощо). А забезпечити горючим газом кухонну плиту можна навіть за допомогою міні-біогазової установки в дачних умовах.

Принцип отримання біогазу

Отримання біогазу здійснюється шляхом анаеробного (тобто без доступу кисню) зброджування біомаси, яке забезпечується спеціальними бактеріями. У процесі беруть участь три види бактерій: гідролізні, кислотоутворюючі та метаноутворюючі.

Біогазова установка складається з кількох частин (ємностей). Спочатку сировина надходить у попередню ємність, де ретельно перемішується та подрібнюється (у разі твердої фракції) до однорідної маси. Потім подрібнена сировина надходить у реактор (ємність, де здійснюється безпосередньо бродіння біомаси).

Реактор зазвичай виготовляється із залізобетону, що володіє кислотостійкістю. Ця ємність повністю герметична. Щоб прискорити процес бродіння, рідина в ємності підігрівається і перемішується. Найчастіше для обігріву реактора використовується когенераційна установка – у такій установці необхідне охолодження теплоелектрогенератора, і відведене тепло надходить у реактор. Також тепло може надходити від спеціального водогрійного казана.

Після того, як процес бродіння завершений, з реактора вироблений газ надходить у газгольдер, де вирівнюється тиск, а потім біогаз надходить вже в теплоелектрогенератор (газовий або дизель-газовий), в результаті чого виробляється теплова або електрична енергія.

Крім біогазу в реакторі осідає тверда фракція - органічні добрива, які потім можуть бути використані на полях. Також із реактора одержують рідкі добрива – після виділення газу. І рідкі, і тверді добрива є концентрованими і активно використовуються в сільському господарстві.

Промислові біогазові установки мають автоматичне керування. Автоматика відповідає і за надходження сировини в установку, і за перемішування, контролює температуру, роботу генератора тощо. Також подібні установки оснащуються аварійними факельними пристроями – на випадок зупинки двигуна тоді газ просто спалюється. Крім того, нерідко промислові біогазові установки оснащуються лінією для пакування рідких добрив, у цьому випадку добрива розливаються у невеликі (до 1 л) пляшки.

Індивідуальна біогазова установка

Принцип роботи індивідуальної біогазової установки такий самий, як і у промислової. Щоправда, міні-установки рідко оснащують автоматичними пристроями для перемішування субстрату та іншою автоматикою – через значне подорожчання побутової установки за такої комплектації. Найчастіше у цих установках є лише пристрої контролю температури, роботи генератора тощо, проте обслуговування міні-біогазової установки здійснюється вручну.

Побутові біогазові установки застосовуються в основному для виробництва пального газу для кухонних потреб, якщо в господарстві немає тваринницької або рослинницької спрямованості. Проте, все більше проявляється тенденція до використання міні-установок для забезпечення заміських будинків та котеджів повним енергетичним комплексом, тобто не лише «кухонним» газом, а й тепловою та електричною енергією. Причому це вже не залежить від наявності в господарстві великої або дрібної худоби, сировина для домашніх біогазових установок просто купується в найближчому господарстві. Це може бути як гній, і відходи деревообробних виробництв.

Біогазова установка своїми руками

Будівництво біогазових установок, навіть міні, для побутових потреб обходиться недешево. І хоча терміни окупності такого обладнання відносно невеликі (5-7 років), далеко не кожен господар готовий або має можливість вкласти необхідну суму. Так, плюси очевидні: через нетривалий час за допомогою міні-біогазової установки можна отримати практично повну автономію від покупних джерел енергії, перевести своє господарство на самозабезпечення, та ще й мати як додаткові бонуси безкоштовні добрива. Проте, платити гроші потрібно сьогодні, а плюси виявляться лише за кілька років. Тому багато власників заміських будинків та котеджів задаються питанням: як зробити біогазову установку самостійно?

Міні-біогазова установка не така складна, і з її спорудою цілком можна впоратися. При цьому заощаджується суттєва сума. До того ж, є проекти біогазових установок, що використовують підручні засоби та матеріали (наприклад, з реактором-дзвоном, причому дзвін може бути виготовлений з гуми, і так далі). Тобто, саморобні установки для виробництва біогазу – це придбання бажаних бонусів за мінімальні гроші.

При будівництві біогазової установки необхідно зробити точний розрахунок – якою має бути її продуктивність. Для цього слід врахувати всіх бажаних споживачів біогазу (наприклад, кухонну плиту, автомобільну техніку тощо). Якщо біогаз планується використовувати для отримання електричної та/або теплової енергії, то розрахунок повинен включати всіх споживачів енергії. З розрахунку створюється проект біогазової установки.

Саморобні установки для виробництва біогазу широко представлені в Інтернеті. Можна знайти зразки розрахунків, і креслення пристрою, і докладний опис. Величезний вибір пристроїв дозволить виготовити як складну установку з кількома камерами, так і спрощений варіант (наприклад, такий простий пристрій, як вигрібна яма, накрита гумовим дзвоном із пристроєм для відведення газу). Кожен бажаючий зможе вибрати саморобну установку відповідно до своїх бажань, можливостей та вмінь. Особливо корисні в цьому випадку описи, які супроводжуються покроковими фотографіями або відео.

Виготовлення біогазової установки своїми руками дозволяє заощадити до 50% вартості пристрою, що значно прискорює окупність обладнання. До того ж, виготовлення для початку найпростішої установки дозволяє оцінити необхідність такого обладнання в господарстві, а також вкладати гроші поступово, що для багатьох значно легше, ніж відразу заплатити всю потрібну суму.

Як працює біогазова установка?