Бережливый владелец жилища желает доступных энергоносителей, удачной переработки мусора и получения удобрений. Самодельная домашняя установка для производства биогаза – доступный путь к осуществлению стремления.
Самостоятельная сборка оборудования будет стоить недорого, а производимый газ пригодится по хозяйству: можно готовить на нём, обогревать дом и удовлетворять другие потребности.
Рассмотрим особенности функционирования этой техники, её плюсы и минусы. Узнаем, реально ли построить биогазовую установку своими руками и насколько эффективной окажется такая конструкция.
Специфика получения биогаза
Брожение биологического субстрата приводит к образованию биогаза. Гидролизные, кислото- и метанообразующие бактерии разлагают его. Смесь газов, вырабатываемых бактериями, горючая из-за высокого содержания метана.
По характеристикам она почти идентична природному газу, применяемому в промышленности и для бытовых целей.
Биогаз – экологичное топливо, производство которого мало влияет на окружающую среду. Для его получения применяют отходы, требующие удаления.
Их помещают в биореактор, где происходит переработка:
- Бактерии действуют на биомассу определенное время. Длительность брожения зависит от объёма исходных материалов.
- Анаэробные бактерии вырабатывают горючую газовую смесь из метана (60%), углекислого газа (35%) и других газов (5%). В процессе брожения в незначительных количествах может выделяться сероводород, который ядовит и опасен для людей.
- Газы из биореактора очищаются и помещаются в газгольдер для хранения до тех пор, пока не понадобятся.
- Газ из резервуара пригоден для использования подобно природному. Доставка его осуществляется к бытовым установкам: газовым плитам, водонагревателям и так далее.
- Разложившуюся биомассу требуется систематически выводить из ферментора. Это увеличивает трудозатраты, но приносит прибыль. После брожения исходные материалы превращаются в качественное удобрение для полей и садов.
Пригодится биогазовая установка владельцу частного дома лишь при наличии постоянного поставок отходов животноводческих ферм. В среднем из кубического метра субстрата получается 70-80 кубометров биогаза, но процесс выработки газа неравномерен и зависит от многих факторов, например, температуры биомассы. Это затрудняет расчеты.
Для обеспечения стабильного и непрерывного процесса получения газа целесообразно построить несколько биогазовых установок, подавая субстрат в ферментаторы с интервалом во времени.
Это обеспечивает непрерывный газопоток для бытовых приборов.
Самодельное биогазовое оборудованиеИзделие, сконструированное из подручных материалов, стоит заметно дешевле заводских аналогов. Его производительность меньше, но покрывает затраты на изготовление. При наличии возможности достать навоз и готовности приложить собственные силы к сборке и эксплуатации такой вариант очень выгоден.
Преимущества и недостатки системы
Биогазовые установки обладают рядом преимуществ, однако и недостатки у их присутствуют, поэтому перед началом проектирования и строительства необходимо всё тщательно обдумать.
- Утилизация отходов. Биогазовая установка позволяет извлекать максимальную пользу из отходов, которые всё равно нужно было бы утилизировать. Такой способ обработки мусора безопаснее для окружающей среды, чем захоронение.
- Возобновляемость сырья. Биомасса — это не уголь или природный газ, whose добыча истощает запасы ресурсов. В сельском хозяйстве сырьё вырастает непрерывно.
- Относительная небольшое количество СО2. Получая газ, окружающая среда не загрязняется, но во время его использования в атмосферу выделяется немного углекислого газа.
- Умеренное выделение серы. При сгорании биогаза в воздух выбрасывается мало серы. Вместе с тем, при сжигании природного газа выбросы окислов серы оказываются значительно больше.
- Стабильная работа. Выработка биогаза отличается большей стабильностью по сравнению с работой. солнечных батарей Если солнечную и ветровую энергию невозможно контролировать, то работа биогазовых установок зависит от действий человека.
- Можно использовать несколько установок. Использование газа всегда сопряжено с рисками. Для уменьшения возможного вреда в случае аварии можно разместить по участку несколько установок для производства биогаза.
- Выгоды для сельского хозяйства. Для производства биомассы выращивают определённые растения. Некоторые из них способны улучшить структуру почвы. Сорго, например, уменьшает её эрозию и повышает качество.
Биогаз имеет недостатки. Несмотря на относительную чистоту, оно всё же загрязняет атмосферу. Возможны сложности с поставками растительной биомассы.
Некоторые собственники установок неправильно ведут хозяйство, из-за чего почва теряет плодородие и нарушается природное равновесие.
Расчет рентабельности установки
Для биогаза применяют коровий навоз. Одна взрослая корова вырабатывает столько, чтобы получить 1,5 кубометра топлива; свинья – 0,2 кубометра; курица или кролик (в зависимости от массы) – 0,01-0,02 кубометра. Чтобы сопоставить это с привычными видами ресурсов, можно провести сравнение.
Один кубический метр биогаза даёт столько же тепловой энергии, сколько…
- дрова – 3.5 кг;
- уголь – 1-2 кг;
- электричество – 9-10 кВт/ч.
Для расчета рентабельности биогазовой установки нужно знать примерный вес сельскохозяйственных отходов, доступных в ближайшие годы, и требуемое количество энергии.
Для закладки в биореактор подготавливают субстрат из нескольких компонентов заданных пропорций.
- навоз (лучше всего коровий или свиной) – 1.5 т;
- органические отходы Это может быть около трёх с половиной тонн гниющего опала или других частей растений.
- подогретая до 35 градусов вода Расчет объема теплой воды производится таким образом, чтобы ее масса составляла от 65% до 75% от общей массы органических веществ.
Расчет субстрата произведен на полгода при среднем потреблении газа. Через 10-15 дней ферментация даст первые результаты: газ появится в небольших объемах и начнет заполнять хранилище. За 30 дней можно ожидать полного получения топлива.
При правильной работе установки объем биогаза непрерывно нарастает до полного разложения субстрата. Эффективность конструкции прямо пропорциональна скорости брожения биомассы, которая обусловлена температурой и влажностью субстрата.
Инструкция по самостоятельному строительству
При отсутствии навыков сборки сложных конструкций целесообразно найти в интернете или создать простейший чертеж биогазовой установки для загородного дома.
Чем стройнее конструкция, тем надёжнее и долговечнее её эксплуатация. С приобретением навыков в строительстве и эксплуатации системы возможно изменить оборудование или установить дополнительно устройства.
Объем ферментатора следует рассчитывать с учетом объема 5 кубометров. Установка такого размера обеспечивает достаточное количество газа для отопления частного дома площадью 50 квадратных метров, если в качестве источника тепла используется газовый котел или печь.
Это среднее значение, так как теплотворная способность биогаза редко превышает 6000 килокалорий на кубический метр.
Возведение биогазовой установки включает в себя несколько стадий.
Этап 1 — подготовка ямы под биореактор
Установка почти полностью располагается под землёй, так что качество её конструкции оказывает существенное влияние на работоспособность всей системы. Для укрепления стенок и создания герметичности ямы применяются различные материалы: пластик, бетон, полимерные кольца.
Лучший вариант – приобретение готовых полимерных колец с глухим дном.
Этап 2 — обустройство газового дренажа
Установка мешалок для биогазовых установок обходится недешево. Снизить затраты можно, обустроив газовой дренаж. канализационные трубы, в которых проделано множество отверстий.
При определении длины дренажных труб необходимо учитывать планируемую глубину наполнения биореактора, но верхняя часть труб должна располагаться над этим уровнем.
В готовый биореактор можно сразу загрузить субстрат и накрыть пленкой для удержания выделяющегося в процессе ферментации газа под небольшим давлением. Готовность купола обеспечит нормальную подачу биометана по отводящей трубе.
Этап 3 — монтаж купола и труб
Заключительным этапом сборки простого устройства для получения биогаза является установка купольного верхнего элемента. В наивысшей точке купола монтируют трубу для отвода газа и прокладывают ее к . газгольдеру, без которого не обойтись.
Биореактор закрывают плотной крышкой. Для предотвращения смешивания биометана с воздухом устанавливают гидрозатвор, выполняющий также функцию очистки газа. Необходимо предусмотреть спусковой клапан, срабатывающий при избыточном давлении в ферментаторе.
Узнайте больше о производстве биогаза из навоза. в этом материале.
Способы подогрева биореактора
В биомассе всегда присутствуют микроорганизмы, способные перерабатывать субстрат, но для быстрого их размножения необходима температура тридцать восемь градусов и более.
В холодное время года для обогрева можно применить змеевик, подключенный к системе отопления дома, либо электрические нагреватели. Первый способ более экономичен и встречается чаще.
Установка для производства биогаза не всегда устанавливается под землёй, существуют иные способы размещения.
Пример функционирования такой системы, созданной из бочек, представлен в видеоролике далее.
Выводы и полезное видео по теме
Сборка и монтаж оборудования для производства биогаза несложны, но требуют внимательности к мелочам. Ошибки недопустимы, так как могут вызвать взрывы и разрушения. Видеоинструкции помогут разобраться в устройстве установок, правильно их собрать и доукомплектовать полезными приспособлениями для удобства использования биогаза.
Видеоролик демонстрирует устройство и принцип работы типовой биогазовой установки.
Пример устройства для производства биогаза, изготовленного самостоятельно. Пошаговое видео-руководство по сборке системы своими руками доступно в сети.
Руководство по сборке биогазовой установки из бочки в виде видео.
Изготовление устройств для перемешивания субстрата.
Описание устройства своими руками газохранилища.
Несмотря на простоту биогазовой установки для частного дома, экономить на её покупке не следует. Если есть возможность, предпочтение стоит отдавать сборным биореакторам промышленного изготовления.
В случае отсутствия готового решения следует изготовить систему из прочных и долговечных материалов: полимеров, бетона или нержавеющей стали.
У вас возникли вопросы к статье, вы обнаружили неточности или располагаете полезной информацией для наших читателей? Тогда оставляйте свои комментарии, задавайте вопросы и делитесь своим опытом.