Биогазовая установка для частного дома своими руками

Ревностный хозяин мечтает о дешевых энергоресурсах, эффективном вывозе мусора и получении удобрений. Домашняя биогазовая установка своими руками – это недорогой способ воплотить в жизнь ваши мечты.

Самостоятельная сборка такого оборудования обойдется по разумной цене, а вырабатываемый газ будет большим подспорьем в доме: его можно использовать для приготовления пищи, обогрева дома и других нужд.

Попробуем разобраться в специфике эксплуатации этого оборудования, его достоинствах и недостатках. А также можно ли построить биогазовую установку самостоятельно и будет ли она эффективна.

Специфика производства биогаза

Биогаз получают путем ферментации биологического субстрата. Он разлагается гидролитическими, кислыми и метаногенными бактериями. Газовая смесь, производимая бактериями, легко воспламеняется, поскольку содержит большой процент метана.

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

При желании любой домовладелец может приобрести промышленную биогазовую установку, но это дорого и окупается за 7-10 лет. Поэтому есть смысл приложить усилия и сделать биореактор своими руками

Биогаз – экологическое топливо, и технология его производства не оказывает особого воздействия на окружающую среду. Кроме того, отходы используются в качестве сырья для получения биогаза, который необходимо утилизировать.

Их помещают в биореактор, где происходит обработка:

  • газовая смесь из биореактора очищается и поступает в газометр, где хранится до тех пор, пока не будет использована по назначению;
  • разложившуюся биомассу необходимо регулярно удалять из ферментера. Это дополнительная работа, но она окупается. После ферментации сырье превращается в высококачественное удобрение, которое используется на полях и в садах.
  • газ из газометра можно использовать так же, как и природный газ. Идет к бытовой технике – газовым плитам, отопительным котлам и т.д.;
  • биомасса уже давно подвергается воздействию бактерий. Срок брожения зависит от объема сырья;
  • в результате деятельности анаэробных бактерий выделяется смесь горючих газов, в которую входят метан (60%), углекислый газ (35%) и некоторые другие газы (5%). Также при брожении в небольших количествах выделяется потенциально опасный сероводород. Он ядовит, поэтому контактировать с ним людям крайне нежелательно;

Биогазовая установка выгодна владельцу частного дома только в том случае, если у него есть постоянный доступ к фермерским отходам. В среднем с 1 куб. М субстрата можно получить 70-80 куб. М биогаза, но производство газа не является равномерным и зависит от многих факторов, включая температуру биомассы. Это усложняет расчеты.

Биогазовые установки идеально подходят для сельского хозяйства. Отходы животноводства способны обеспечить достаточное количество газа для полноценного отопления жилых и хозяйственных построек

Чтобы процесс производства газа был стабильным и непрерывным, лучше построить несколько биогазовых установок и ввести субстрат в ферментеры с разницей во времени. Такие установки работают параллельно, и в них последовательно загружается сырье.

Это обеспечивает постоянное производство газа и его непрерывную подачу в бытовые приборы.

В идеале биореактор должен быть предварительно нагрет. Каждые 10 градусов тепла удваивают производство газа. Хотя устройство отопления требует вложений, оно окупается за счет более эффективной конструкции

Самодельное биогазовое оборудование, собранное из отходов, намного дешевле промышленных предприятий. Его эффективность ниже, но вполне соответствует вложенным средствам. Если есть доступ к навозу и желание приложить свои усилия для сборки и обслуживания конструкции, это очень выгодно.

Преимущества и недостатки системы

У биогазовых установок много достоинств, но недостатков тоже достаточно, поэтому перед тем, как приступить к проектированию и строительству, следует все взвесить:

  • Стабильная работа. Производство биогаза более стабильно, чем солнечные батареи или ветряные турбины. Если невозможно контролировать энергию солнца и ветра, биогазовые установки зависят от деятельности человека.
  • Польза для сельского хозяйства. Некоторые виды растений высаживают для получения биомассы. Вы можете выбрать те, которые улучшают почвенные условия. Например, сорго снижает эрозию почвы и улучшает ее качество.
  • Умеренный выброс серы. Когда биогаз сжигается, в атмосферу выбрасывается небольшое количество серы. Это негативное явление, но его масштабы понятны: при сжигании природного газа загрязнение окружающей среды оксидами серы намного больше.
  • Утилизация отходов. Благодаря биогазовой установке вы можете максимально эффективно использовать отходы, которые вам все равно следует утилизировать. Такое захоронение менее опасно для окружающей среды, чем свалка.
  • Возобновляемость сырья. Биомасса – это не уголь или природный газ, добыча которых истощает ресурсы. В сельском хозяйстве сырье появляется постоянно.
  • вы можете использовать различные настройки. Газ – это всегда риск. Чтобы уменьшить потенциальный ущерб в случае аварии, несколько биогазовых установок могут быть разбросаны по всей территории. При правильной конструкции и сборке система с несколькими ферментерами будет работать более стабильно, чем один большой биореактор.
  • Относительно небольшое количество СО2. При производстве газа окружающая среда не загрязняется, но при его использовании в атмосферу выбрасывается небольшое количество углекислого газа. Это не опасно и не способно кардинально изменить окружающую среду, поскольку поглощается растениями по мере их роста.

У биогаза тоже есть недостатки. Хотя это относительно чистое топливо, оно все же загрязняет атмосферу. Также могут возникнуть проблемы с поставкой растительной биомассы.

Безответственные владельцы растений часто собирают урожай так, что обедняет землю и нарушает экологический баланс.

Расчет рентабельности завода

Коровий навоз обычно используется в качестве сырья для производства биогаза. Взрослая корова может дать достаточно 1,5 кубометров топлива; свинина – 0,2 куб курица или кролик (в зависимости от массы тела) – 0,01-0,02 куб. Чтобы понять, много это или мало, можно сравнить с более привычными типами ресурсов.

Галерея изображенийФотографии из Иногда системы устанавливают в служебных помещениях. Это удобно с точки зрения осмотра и обслуживания, но небезопасно, поскольку биометан может взорваться. Поэтому особое внимание следует уделять вопросам безопасности, транспортировка сырья – это отдельный вопрос, который следует учитывать при проектировании биогазовой установки. Для перевозки по участку лучше использовать спецтехнику или прицепы. Если вам нужна доставка на большие расстояния, вам следует рассчитать затраты на топливо и определить, будут ли они платить. При покупке контейнеров для биогазовой установки, а тем более, когда вы делаете это самостоятельно, вам придется обращать внимание на их качество. Кроме того, в процессе эксплуатации системы требуются регулярные осмотры и ремонт, биогазовая установка может стать настоящей палочкой-выручалочкой для хозяйства. Это позволяет сэкономить на топливе для обогрева и / или освещения коровников. Также это отличный вариант для безвредной утилизации мусора. Однако в первые годы практически не нужно рассчитывать на полноценную эффективность Устройство биореактора из изолированного пластикового контейнера Удобная транспортировка для транспортировки субстрата Компактная установка промышленного производства Биогазовая установка на молочной ферме

1 кубический метр биогаза обеспечивает такое же количество тепловой энергии, как:

  • уголь – 1-2 кг;
  • электричество – 9-10 кВт / час.
  • дрова – 3,5 кг;

Если вы знаете приблизительный вес сельскохозяйственных отходов, которые будут доступны в ближайшие годы, и количество необходимой энергии, вы можете рассчитать рентабельность биогазовой установки.

Один из главных недостатков добычи биогаза – запах. Возможность использовать небольшие компостные кучи – большой плюс, но вам придется терпеть неудобства и внимательно следить за процессом, чтобы не спровоцировать распространение болезнетворных микроорганизмов

Для укладки в биореактор готовится субстрат, включающий несколько компонентов в следующих пропорциях:

  • органические отходы (это могут быть гнилые листья или другие компоненты растительного происхождения) – 3,5 тонны;
  • вода, нагретая до 35 градусов (количество горячей воды рассчитано так, чтобы ее масса составляла 65-75% от общего количества органики).
  • навоз (желательно коровий или свиной) – 1,5 тонны;

Расчет субстрата производился для закладки на полгода, исходя из умеренного расхода газа. Примерно через 10-15 дней процесс брожения даст первые результаты: газ появится в небольших количествах и начнет заполнять хранилище. Полное производство топлива ожидается через 30 дней.

Оборудование для производства биогаза еще не получило особого распространения в нашей стране. Во многом это происходит из-за того, что люди не осведомлены о преимуществах и особенностях эксплуатации биогазовых систем. В Китае и Индии многие небольшие фермы оснащены кустарными заводами для получения дополнительного чистого топлива

Если растение функционирует должным образом, объем биогаза будет постепенно увеличиваться до тех пор, пока субстрат не разложится. Характеристики структуры напрямую зависят от скорости ферментации биомассы, которая, в свою очередь, связана с температурой и влажностью субстрата.

Инструкция по самостоятельному строительству

Если нет опыта сборки сложных систем, есть смысл собрать в сети или разработать простейшую конструкцию биогазовой установки для частного дома.

Чем проще конструкция, тем она надежнее и долговечнее. После этого, когда появятся навыки построения и эксплуатации системы, можно будет переделать оборудование или смонтировать дополнительную установку.

В дорогостоящих промышленных объектах предусмотрены системы смешивания биомассы, автоматического отопления, газоочистки и т.д. Бытовая техника не так уж и сложна. Лучше собрать простую установку, а затем добавить элементы, которые будут необходимы

При расчете объема ферментера следует ориентироваться на 5 кубометров. Такая установка позволяет получить количество газа, необходимое для обогрева частного дома площадью 50 квадратных метров, если в качестве источника тепла используется газовый котел или духовка.

Это средний показатель, поскольку теплотворная способность биогаза обычно не превышает 6000 ккал / м3.

Чтобы процесс брожения протекал более-менее стабильно, необходимо достижение правильного температурного режима. Для этого биореактор устанавливают в земляной яме или заранее продумывают надежную теплоизоляцию. Постоянный нагрев субстрата может быть обеспечен, если под основанием ферментера будет размещена трубка для нагрева воды

Строительство биогазовой установки можно разделить на несколько этапов.

Этап 1 – подготовка котлована под биореактор

Практически вся биогазовая установка находится под землей, поэтому многое зависит от того, как яма была вырыта и закончена. Есть несколько вариантов усиления стен и заделки ямы: пластик, бетон, полимерные кольца.

Оптимальное решение – покупка готовых полимерных колец с глухим дном. Они будут стоить дороже имеющихся материалов, но дополнительной герметизации не потребуется. Полимеры чувствительны к механическим воздействиям, но не боятся влаги и химически агрессивных веществ. Их нельзя отремонтировать, но при необходимости их можно легко заменить.

Интенсивность ферментации субстрата и выделение газов зависят от подготовки стенок и дна биореактора, поэтому яма тщательно укрепляется, изолируется и герметизируется. Это самый сложный и трудоемкий этап работы

2 этап – устройство газоотвода

Покупка и установка специальных смесителей для биогазовых установок стоит дорого. Систему можно сделать более экономичной, подготовив отвод газа. Это вертикально установленная полимерная канализационная труба, в которой просверлено множество отверстий.

При расчете длины дренажных труб необходимо руководствоваться планируемой глубиной заполнения биореактора. Верх труб должен быть выше этого уровня.

Для отвода газа можно выбрать металлические или полимерные трубы. Первые более прочны, а вторые более устойчивы к химическому воздействию. Лучше отдать предпочтение полимерам, ведь металл быстро заржавеет и загниет

В готовый биореактор можно сразу загружать субстрат. Он покрыт пленкой, чтобы газ, выделяющийся при брожении, находился под легким давлением. Когда купол будет готов, это обеспечит нормальный поток биометана через выхлопную трубу.

Шаг 3 – установка купола и труб

Завершающий этап сборки простейшей биогазовой установки – установка куполообразного верха. В самой высокой точке купола устанавливается труба для отвода газа и натягивается на газгольдер, без которого не обойтись.

Емкость биореактора закрывается герметичной крышкой. Во избежание смешивания биометана с воздухом устанавливается гидрозатвор. Он также используется для очистки газов. Необходимо предусмотреть сливной клапан, который работает, если давление в ферментере слишком высокое.

Подробнее о том, как сделать биогаз из навоза, читайте в этом материале.

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

Способы нагрева биореактора

Микроорганизмы, обрабатывающие субстрат, постоянно присутствуют в биомассе, однако для их интенсивного размножения требуется температура 38 градусов и выше.

Для отопления в холодное время года можно использовать змеевик, подключенный к системе отопления дома или к электрическим сопротивлениям. Первый способ более выгоден с экономической точки зрения, поэтому применяется чаще.

Биогазовая установка не обязательно должна быть подземной, есть другие варианты обустройства. Пример того, как работает система, собранная из бочек, показан на видео ниже.

Самый простой способ – обустроить отопление снизу, проложив трубу от системы отопления, но КПД такого теплообменника сравнительно невысокий. Лучше оборудовать внешнее отопление, в идеале паром, чтобы биомасса не перегревалась

Выводы и полезные видео по теме

Хотя в сборке и размещении биогазового оборудования нет ничего сложного, нужно быть предельно внимательным к деталям. Ошибки недопустимы, потому что это может привести к взрывам и разрушениям. Предлагаем видеоинструкции, которые помогут вам понять устройство установок, правильно их собрать и интегрировать с полезными устройствами для более удобного использования биогаза.

В видео рассказывается, как спроектирована и работает стандартная биогазовая установка:

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

Видео-инструкция по сборке биогазовой установки из бочки:

Описание процесса изготовления мешалок для субстрата:

Подробное описание работы самодельного газового хранилища:

Как бы проста ни была выбрана биогазовая установка для частного дома, экономить на ней не стоит. По возможности лучше всего приобрести разборный промышленный биореактор.

В противном случае используйте качественные и экологически чистые материалы: полимеры, бетон или нержавеющую сталь. Это позволит создать действительно надежную и безопасную систему газоснабжения дома.

Есть ли у вас вопросы по теме статьи, обнаружили ли вы какие-либо недостатки или есть ценная информация, которой вы можете поделиться с нашими читателями? Пожалуйста, оставляйте свои комментарии, задавайте вопросы, делитесь опытом.

Источник – https://sovet-ingenera.com/eco-energy/bio-fuel/biogazovaya-ustanovka-svoimi-rukami.html
Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Все об инженерных системах
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: