Impianto di biogas per una casa privata: raccomandazioni per l'organizzazione casalinga

Un proprietario intelligente sogna di energia a basso costo, gestione efficiente dei rifiuti e fertilizzanti. L'impianto di biogas casalingo fai-da-te è un modo economico per realizzare i tuoi sogni.

L'autoassemblaggio di tali apparecchiature avrà un costo ragionevole e il gas prodotto sarà di grande aiuto in ambito domestico: può essere utilizzato per cucinare, riscaldare la casa e altre esigenze.

Proviamo a capire le specifiche di questa apparecchiatura, i suoi vantaggi e svantaggi. E anche se è possibile costruire autonomamente un impianto di biogas e se sarà efficace.

Le specifiche della produzione di biogas

Il biogas si forma a seguito della fermentazione di un substrato biologico. È decomposto da idrolisi, acido e batteri che formano metano. Una miscela di gas prodotta dai batteri è combustibile, perché contiene una grande percentuale di metano.

Nelle sue proprietà, praticamente non differisce dal gas naturale, che viene utilizzato per esigenze industriali e domestiche.

Se lo si desidera, ogni proprietario di casa può acquistare un impianto di biogas per la produzione industriale, ma è costoso e l'investimento paga entro 7-10 anni. Pertanto, ha senso fare sforzi e creare un bioreattore con le tue mani

Il biogas è un combustibile ecologico e la tecnologia per la sua produzione non ha un impatto speciale sull'ambiente. Inoltre, i materiali di scarto che devono essere smaltiti vengono utilizzati come materie prime per il biogas.

Sono collocati in un bioreattore, dove avviene l'elaborazione:

• la biomassa è stata esposta ai batteri per qualche tempo. Il tempo di fermentazione dipende dal volume delle materie prime;
• a seguito dell'attività dei batteri anaerobici, viene rilasciata una miscela combustibile di gas, che comprende metano (60%), anidride carbonica (35%) e alcuni altri gas (5%). Inoltre, durante la fermentazione in piccole quantità, viene rilasciato idrogeno solforato potenzialmente pericoloso.È velenoso, quindi è altamente indesiderabile che le persone siano esposte ad esso;
• la miscela di gas proveniente dal bioreattore viene pulita ed entra nel serbatoio del gas, dove viene immagazzinata fino all'uso previsto;
• il gas proveniente da un serbatoio di gas può essere utilizzato allo stesso modo del gas naturale. Va agli elettrodomestici - stufe a gas, caldaie per il riscaldamento, ecc.;
• la biomassa decomposta deve essere regolarmente rimossa dal fermentatore. Questo è un lavoro aggiuntivo, ma lo sforzo paga. Dopo la fermentazione, le materie prime si trasformano in fertilizzanti di alta qualità, che viene utilizzato in campi e giardini.

Un impianto di biogas è vantaggioso per il proprietario di una casa privata solo se ha un accesso costante ai rifiuti delle aziende zootecniche. In media da 1 metro cubo. il substrato può essere ottenuto 70-80 metri cubi. biogas, ma la produzione di gas è irregolare e dipende da molti fattori, tra cui temperatura della biomassa. Questo complica i calcoli.

Gli impianti di biogas sono ideali per gli agricoltori. I rifiuti di origine animale possono fornire abbastanza gas per il corretto riscaldamento di locali residenziali e fabbricati agricoli

Affinché il processo di produzione del gas sia stabile e continuo, è meglio costruire diversi impianti di biogas e posare il substrato nei fermentatori con una differenza di tempo. Tali impianti operano in parallelo e le materie prime vengono caricate in sequenza in essi.

Ciò garantisce una produzione di gas costante, in modo che possa essere continuamente fornita agli elettrodomestici.

Idealmente, il bioreattore dovrebbe essere riscaldato. Ogni 10 gradi di calore raddoppia la produzione di gas. Sebbene la disposizione del riscaldamento richieda investimenti, ripaga con una maggiore efficienza del design

improvvisato attrezzatura per biogas, assemblato con materiali improvvisati, è molto più economico degli impianti di produzione industriale. La sua efficacia è inferiore, ma è coerente con i fondi investiti. Se hai accesso al letame e desideri fare i tuoi sforzi per il montaggio e la manutenzione della struttura, questo è molto utile.

Vantaggi e svantaggi del sistema

Gli impianti di biogas hanno molti vantaggi, ma ci sono abbastanza carenze, quindi prima di iniziare la progettazione e la costruzione, tutto dovrebbe essere pesato:

• Smaltimento dei rifiuti. Grazie all'impianto di biogas, puoi ottenere il massimo beneficio dalla spazzatura, che dovrebbe comunque essere smaltita. Questo smaltimento è meno pericoloso per l'ambiente rispetto alle discariche.
• Rinnovabilità delle materie prime. La biomassa non è né carbone né gas naturale, la cui estrazione esaurisce le riserve di risorse. Quando l'agricoltura, le materie prime appaiono costantemente.
• Quantità relativamente piccola di CO2. Quando si riceve gas, l'ambiente non viene inquinato, ma quando viene utilizzato, una piccola quantità di anidride carbonica viene rilasciata nell'atmosfera. Non è pericoloso e non è in grado di cambiare in modo critico l'ambiente, perché le piante lo assorbono durante la crescita.
• Rilascio moderato di zolfo. Quando il biogas viene bruciato, una piccola quantità di zolfo entra nell'atmosfera. Questo è un fenomeno negativo, ma la sua scala è nota al confronto: quando si brucia gas naturale, l'inquinamento ambientale con ossidi di zolfo è molto maggiore.
• Lavoro stabile. La produzione di biogas è più stabile del lavoro pannelli solari o mulini a vento. Se l'energia del sole e del vento non può essere controllata, gli impianti di biogas dipendono dall'attività umana.
• È possibile utilizzare diverse impostazioni. Il gas è sempre un rischio. Per ridurre il potenziale danno in caso di incidente, diversi impianti di biogas possono essere dispersi in tutto il sito. Se si progetta e assembla correttamente un sistema di più fermentatori, funzionerà più stabile di un grande bioreattore.
• Vantaggi per l'agricoltura. Per ottenere la biomassa, vengono piantati alcuni tipi di piante. Puoi scegliere quelli che migliorano le condizioni del terreno.Ad esempio, il sorgo riduce l'erosione del suolo, migliora la sua qualità.

Il biogas ha i suoi svantaggi. Sebbene sia un combustibile relativamente pulito, inquina ancora l'atmosfera. Potrebbero inoltre verificarsi problemi con la fornitura di biomassa vegetale.

I proprietari di piante irresponsabili spesso lo procurano in modo da drenare la terra e sconvolgere l'equilibrio ecologico.

Calcolo della redditività dell'installazione

Lo sterco di vacca viene solitamente utilizzato come materia prima per la produzione di biogas. Una mucca adulta può dargli abbastanza per fornire 1,5 metri cubi. alimentare; maiale - 0,2 metri cubi; pollo o gattonare (a seconda del peso corporeo) - 0,01-0,02 cbm. Per capire se è molto o poco, è possibile confrontarlo con tipi di risorse più familiari.

1 cbm il biogas fornisce la stessa quantità di energia termica di:

• legna da ardere - 3,5 kg;
• carbone - 1-2 kg;
• elettricità - 9-10 kW / h.

Se conosci il peso approssimativo dei rifiuti agricoli che saranno disponibili nei prossimi anni e la quantità di energia necessaria, puoi calcolare la redditività di un impianto di biogas.

Uno dei principali svantaggi della produzione di biogas è l'odore. La possibilità di utilizzare piccoli cumuli di compost è un grande vantaggio, ma dovrai sopportare l'inconveniente e controllare attentamente il processo in modo da non provocare la diffusione di agenti patogeni

Per la posa nel bioreattore, viene preparato un substrato, che include diversi componenti nelle seguenti proporzioni:

• letame (miglior mucca o maiale) - 1,5 t;
• rifiuti organici (può essere foglie decomposte o altri componenti di origine vegetale) - 3,5 t;
• riscaldato a 35 gradi d'acqua (la quantità di acqua calda viene calcolata in modo tale che la sua massa sia del 65-75% della quantità totale di materia organica).

Il calcolo del substrato viene eseguito per un segnalibro per sei mesi, in base al consumo di gas moderato. Dopo circa 10-15 giorni, il processo di fermentazione darà i primi risultati: il gas apparirà in piccole quantità e inizierà a riempire lo stoccaggio. Dopo 30 giorni, puoi aspettarti la piena produzione di carburante.

Le attrezzature per la produzione di biogas non sono ancora particolarmente comuni nel nostro paese. Ciò è in gran parte dovuto alla scarsa consapevolezza delle persone sui vantaggi e sulle caratteristiche dei sistemi di biogas. In Cina e India, molte piccole aziende agricole sono dotate di prodotti artigianali per fornire ulteriore combustibile pulito.

Se l'installazione funziona correttamente, il volume del biogas aumenterà gradualmente fino a quando il substrato decade.La produttività del progetto dipende direttamente dal tasso di fermentazione della biomassa, che a sua volta è correlato alla temperatura e all'umidità del substrato.

Istruzioni di auto-costruzione

Se non c'è esperienza nell'assemblaggio di sistemi complessi, ha senso selezionare la rete o sviluppare il disegno più semplice di un impianto di biogas per una casa privata.

Più semplice è il design, più affidabile e durevole è. Più tardi, quando ci sono abilità nella costruzione e nella gestione del sistema, sarà possibile rifare le attrezzature o montare un'installazione aggiuntiva.

In progetti costosi di produzione industriale, vengono forniti sistemi di miscelazione di biomassa, riscaldamento automatico, purificazione del gas, ecc. Gli elettrodomestici non sono così complicati. È meglio mettere insieme una semplice installazione e quindi aggiungere gli elementi di cui hai bisogno

Nel calcolare il volume del fermentatore, vale la pena concentrarsi su 5 metri cubi. Questa installazione consente di ottenere la quantità di gas necessaria per riscaldare una casa privata con una superficie di 50 metri quadrati, se come fonte di calore viene utilizzata una caldaia a gas o una stufa.

Questo è un indicatore medio, come il potere calorifico del biogas non è generalmente superiore a 6000 kcal / m3.

Affinché il processo di fermentazione proceda più o meno stabilmente, è necessario raggiungere il regime di temperatura corretto. Per fare questo, il bioreattore viene installato in una fossa di terra o un isolamento termico affidabile preconfigurato. Il riscaldamento costante del substrato può essere garantito se un tubo di riscaldamento dell'acqua viene posizionato sotto la base del fermentatore

La costruzione di un impianto di biogas può essere suddivisa in più fasi.

Fase 1: preparazione della fossa per il bioreattore

Quasi l'intero impianto di biogas è sotterraneo, molto dipende da come è stata scavata e finita la fossa. Esistono diverse opzioni per rafforzare le pareti e sigillare la fossa: anelli in plastica, cemento, polimeri.

La soluzione migliore è acquistare anelli polimerici pronti con un fondo bianco. Avranno un costo maggiore rispetto ai materiali improvvisati, ma non sarà richiesta una sigillatura aggiuntiva. I polimeri sono sensibili alle sollecitazioni meccaniche, ma non temono l'umidità e le sostanze chimicamente aggressive. Non possono essere riparati, ma se necessario saranno facilmente sostituiti.

L'intensità della fermentazione del substrato e l'uscita del gas dipendono dalla preparazione delle pareti e del fondo del bioreattore; pertanto, la fossa viene accuratamente rinforzata, isolata e sigillata. Questa è la fase più difficile e che richiede tempo.

Fase 2: drenaggio del gas

L'acquisto e l'installazione di miscelatori speciali per impianti di biogas è un piacere costoso. Il sistema può essere ridotto organizzando il drenaggio del gas. È un polimero montato verticalmente condotte fognariein cui sono stati fatti molti buchi.

Nel calcolare la lunghezza dei tubi di drenaggio, si dovrebbe essere guidati dalla profondità di riempimento prevista del bioreattore. Le parti superiori dei tubi devono essere al di sopra di questo livello.

Per il drenaggio del gas, puoi scegliere tubi metallici o polimerici. I primi sono più forti e i secondi più resistenti alle influenze chimiche. È meglio dare la preferenza ai polimeri, come il metallo si arrugginisce rapidamente e marcisce

È possibile caricare immediatamente il substrato nel bioreattore finito. È coperto con un film in modo che il gas rilasciato durante il processo di fermentazione sia sotto leggera pressione. Quando la cupola è pronta, ciò garantirà il normale flusso di biometano attraverso il tubo di uscita.

Fase 3 - installazione della cupola e dei tubi

La fase finale dell'assemblaggio del più semplice impianto di biogas è l'installazione del tetto a cupola. Nel punto più alto della cupola, viene installato e tirato un tubo di scarico del gas porta gas, che è indispensabile.

La capacità del bioreattore è chiusa con un coperchio stretto. Per impedire la miscelazione del biometano con l'aria, equipaggiare una trappola d'acqua. Serve anche per purificare il gas. È necessario fornire una valvola di rilascio che funzionerà se la pressione nel fermentatore è troppo alta.

Maggiori informazioni su come produrre biogas dal letame. in questo materiale.

Lo spazio libero del bioreattore in una certa misura funge da deposito di gas, ma ciò non è sufficiente per il funzionamento sicuro dell'installazione. Il gas deve essere consumato costantemente, altrimenti è possibile l'esplosione da una pressione eccessiva sotto la cupola

Metodi per riscaldare un bioreattore

I microrganismi che elaborano il substrato sono costantemente presenti nella biomassa, tuttavia, per la loro riproduzione intensiva, è necessaria una temperatura di 38 gradi e oltre.

Per il riscaldamento nella stagione fredda, è possibile utilizzare una bobina collegata al sistema di riscaldamento a casa o stufe elettriche. Il primo metodo è economicamente più redditizio, quindi viene spesso utilizzato.

Non è necessario scavare un impianto di biogas nel terreno; ci sono altre opzioni per organizzarlo. Un esempio di un sistema assemblato da botti è mostrato nel video qui sotto.

Il modo più semplice è organizzare il riscaldamento dal basso, posando un tubo dal sistema di riscaldamento, ma l'efficienza di tale scambiatore di calore è relativamente bassa. È meglio equipaggiare il riscaldamento esterno, idealmente a vapore, in modo che la biomassa non si surriscaldi

Conclusioni e video utili sull'argomento

Sebbene non ci sia nulla di complicato nel montaggio e nell'attrezzatura di biogas, devi essere estremamente attento ai dettagli. Gli errori non sono ammessi, perché può causare esplosioni e distruzione. Offriamo istruzioni video che ti aiuteranno a comprendere la configurazione del dispositivo, assemblarli correttamente e integrarli con dispositivi utili per un uso più conveniente del biogas.

Il video racconta come è organizzato e funziona l'impianto standard di biogas:

Un esempio di un impianto di biogas fatto in casa. Tutorial video fai-da-te sull'organizzazione del sistema:

Istruzioni video per il montaggio di un impianto di biogas da una botte:

Descrizione del processo di produzione di miscelatori per il substrato:

Una descrizione dettagliata del lavoro di un deposito di gas improvvisato:

Non importa quanto sia semplice l'impianto di biogas scelto per una casa privata, non dovresti risparmiarlo. Se possibile, è meglio acquistare un bioreattore pieghevole per la produzione industriale.

In caso contrario, realizzare materiali di alta qualità e resistenti: polimeri, cemento o acciaio inossidabile. Ciò creerà un sistema di approvvigionamento di gas veramente affidabile e sicuro a casa.

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