Биогаз для отопления теплиц

О компании

Миссия

История

Наши объекты

Отзывы клиентов

Публикации в СМИ

Лицензии, свидетельства

Партнеры

Региональные представители

Вакансии

«Пособие украинского хлебороба-2012» | Научно-практический ежегодник

Биогазовая установка в комплексе с теплицей – эффективное решение

Одним из путей повышения эффективности и конкурентоспособности ведения животноводства является рациональное использование биоэнергетического потенциала , который содержится в органических отходах отрасли. Наиболее перспективным методом является метановое сбраживание в анаэробных условиях. Конечную продукцию биогазовой установки (БГУ) составляют: биогаз, тепло, электроэнергия, биоудобрения, чистая вода и углекислый газ.

Биогаз – это горючая газовая смесь, состоящая на 50-70% из метана, на 30-40% из углекислого газа и в пределах 1% из сероводорода, аммиака, водорода. Биогаз можно использовать для производства электроэнергии и тепла, а также, после соответствующей подготовки – как топливо для автотранспорта.

Биоудобрение – шлам, образующийся в процессе анаэробного брожения органических веществ. Основным преимуществом биоудобрений перед традиционными удобрениями (навозом, пометом и др.), является доступность питательных веществ для усвоения растениями, их сбалансированность, экологическая чистота, отсутствие патологической флоры, семян сорняков.

Неиспользование биогазовых технологий в животноводстве, не только лишает фермера возможности получать биогаз и биоудобрения, но и заставляет платить экологические налоги, значительно увеличенные с принятием нового Налогового кодекса.

Строительство традиционных очистных сооружений требует существенных капитальных и эксплутационных затрат. Внедрение же биогазовых технологий позволяет перевести очистные сооружения из затратных в рентабельные за счет получения энергоресурсов и биоудобрений.

Однако, строительство БГУ также связано со значительными финансовыми затратами. Возникает вопрос, как их быстрее вернуть и в дальнейшем использовать БГУ с максимальной прибылью?

Вообще эффективность работы БГУ зависит от таких факторов:

• конструкции установки и применяемой технологии;

• максимального использования продуктов установки.

Первые три фактора очень важны, однако здесь мы хотим остановиться на наиболее полном использовании продуктов БГУ.

О путях применения биогаза и биоудобрений мы уже говорили, а вот использование тепла как побочного продукта производства электроэнергии или продукта прямого сжигания биогаза в котлах, всегда вызывает много вопросов. Мировая практика знает примеры использование избыточного тепла БГУ( 30% тепла БГУ используется для собственного обогрева) при сушке зерна, древесины, твердой фракции биоудобрений, производстве стройматериалов, обогреве свинарников, жилья, плавательных бассейнов и т.д.

Особый интерес вызывает объединение БГУ и тепличного хозяйства. Такой синтез позволяет, на наш взгляд, наиболее комплексно использовать продукты БГУ, добиваться, максимальной прибыли и эффективности.

Представим себе свиноферму, хозяин которой приобрел БГУ вместе с тепличным хозяйством. БГУ обеспечит хозяйство газом, электроэнергией, теплом, углекислым газом, биоудобрениями. Но из практики известно, что свиноферма не нуждается в таком количестве энергоресурсов и здесь, как нельзя кстати, пригодится теплица, которая потребляет и энергоресурсы, и биоудобрения, и углекислый газ – также в качестве внекорневого удобрения, давая на выходе экологически чистую продукцию, реализуемую в два-три раза дороже обычной (примеров этому в Украине уже много). Что интересно, ботва тепличных овощей, является прекрасным энергоемким сырьем для БГУ в дополнение к навозу. Очень важно, что комплекс «БГУ-теплица» может работать практически круглогодично. В летние же месяцы избыток тепла все же будет образовываться и здесь на помощь могут прийти уже упомянутые выше процессы сушки зерна, биоудобрений и т.д.

Для примера приведем сравнительный расчет использования БГУ с теплицей и без нее на ферме с 3 и 20 тыс. свиней (при этом в первом случае теплоэлектростанция – когенератор, в виду малого количества биогаза, не используется, во втором – используется):

Сравнительная таблица расчета эффективности БГУ с теплицей и без нее

Показатели	3000 голов свиней		20000 голов свиней
	БГУ+теплица 0,2 га	БГУ	БГУ+когенератор 230 кВт + теплица 1,0 га	БГУ+когенератор 460 кВт
Капитальные затраты, грн	4 796 428	4 225 000	24 400 000	24 762 524
Годовой доход, грн	2 873 536	1 221 874	15 154 796	8 462 354
Расходы на эксплуатацию, грн	1 018 772	382 505	6 501 940	1 944 103
Годовая прибыль, грн	1 854 764	839 369	8 652 856	6 518 251
Срок окупаемости	2,6	5,03	2,82	3,79

Вывод: при сочетании БГУ с теплицей срок окупаемости уменьшается в 1,5 и более раз и во столько же возрастает прибыль.

Источник статьи: http://ekotenk.com.ua/about/pressa/article-04/

Газогенераторы. Высокопроизводительные системы электропитания.

Тепличные хозяйства могут уменьшить свои эксплуатационные затраты за счет применения газогенераторов комбинированного производства электроэнергии и тепла, которые используют в качестве топлива чистый трубопроводный природный газ. Газогенераторы способны производить электроэнергию, тепло для обогрева теплиц и переработанный углекислый газ из выхлопных двигателей для использования в качестве удобрения.

Преимущества газогенераторов с системой когенерации для тепличных хозяйств:

1. КПД энергии более 90%;
2. cниженные затраты на энергию по сравнению с раздельными системами производства тепла и электроэнергии;
3. уменьшенные выбросы вредных веществ по сравнению с раздельными системами производства тепла и электроэнергии;
4. увеличение доходов благодаря экспорту электричества;
5. удобрение культур углекислым газом.

Принцип работы газогенераторов:

Конфигурация любого газогенератора может быть изменена в соответствии с областью применения, включая регенерацию тепла. Двигатель приводит газогенератор в движение для производства электроэнергии. Контуры воды рубашки охлаждения и/или охлаждения отработавших газов двигателя проходят через теплообменники, которые обеспечивают отвод тепла для нагрева водяного бака. Горячая вода из бака используется для обогрева теплиц. Для удаления угарного газа предназначены каталитические нейтрализаторы, а для снижения содержания оксидов азота (NOx) применяются системы избирательного каталитического восстановления. В результате на выходе обеспечивается настолько высокая чистота выхлопных газов, что они подаются к корням растений в качестве удобрений. Это позволяет повысить урожай фермерских хозяйств.

В связи с тем что при выборе характеристик газогенератора главным критерием является потребление тепла, объемы производства электроэнергии в тепличных хозяйствах часто превышают его потребности. Во многих странах Европы предусмотрены программы поощрения производства электроэнергии с высоким КПД через льготные кредиты. Основное количество произведенной электроэнергии подается в местную электрическую сеть. В других странах мира наблюдается смещение в сторону схожих решений в связи с низкой надежностью электрической сети и слабой экономикой.

Компания AGT предлагает специализированные комплекты газогенераторов для когенерации. Данные комплекты включают в себя механическое оборудование и системы управления, необходимые для улавливания и передачи тепловой энергии двигателя к тепличным хозяйствам. Кроме того, компания AGT предлагает решения для обработки выхлопных газов, а также промышленные распределительные устройства параллельной работы газогенераторов коммунального назначения, которые позволяют продавать излишки электроэнергии в местную электрическую сеть.

Общая экономия затрат на энергию может значительно перекрыть затраты на эксплуатацию и владение. В зависимости от местных цен на энергию и правил использование таких систем может окупиться за 2 -3 года.

Источник статьи: http://zavodagt.ru/dlya-teplits

Биогаз из навоза: насколько выгодно и как сделать

Одна из задач, которую приходится решать в сельском хозяйстве — утилизация навоза и растительных отходов. И это довольно серьезная проблема, которая требует постоянного внимания. На утилизацию уходят не только время и силы, но и приличные суммы. Сегодня есть, как минимум, один способ, позволяющий эту головную боль превратить в статью дохода: переработка навоза в биогаз. В основе технологии лежит природный процесс разложения навоза и растительных остатков за счет содержащихся в них бактерий. Вся задача в создании особых условий для наиболее полного разложения. Эти условия — отсутствие доступа кислорода и оптимальная температура (40-50 o C).

Все знают, как чаще всего утилизируют навоз: складывают в кучи, потом, после ферментации, вывозят на поля. В этом случае образовавшийся газ выделяется в атмосферу, туда же улетает и 40% содержащегося в исходном веществе азота и большая часть фосфора. Получающееся в результате удобрение далеко не идеально.

Как можно организовать переработку навоза в биогаз

Для получения биогаза необходимо чтобы процесс разложения навоза проходил без доступа кислорода, в закрытом объеме. В этом случае и азот, и фосфор остаются в остаточном продукте, а газ скопится в верхней части емкости, откуда его легко выкачать. Получаются два источника прибыли: непосредственно газ и эффективное удобрение. Причем удобрение высшего качества и безопасное на 99%: большая часть болезнетворных микроорганизмов и яйца гельминтов погибают, содержащиеся в навозе семена сорных трав теряют всхожесть. Существуют даже линии по расфасовке этого остатка.

Второе обязательное условие процесса переработки навоза в биогаз — это поддержание оптимальной температуры. Содержащиеся в биомассе бактерии, при низких температурах малоактивны. Они начинают действовать при температуре среды от +30 o C. Причем в навозе содержатся бактерии двух типов:

• мезофильные — они размножаются при температуре от +30 o C до +40 o C;
• термофильные — для их активного роста необходима температура от +50 o C до +60 o C.

Сравнительная таблица затрат и эффективности мезофильного и термофильного разложения навоза. Как видите, денег нужно на старте в три-четрые раза больше, но на выходе получаете больше в десять раз

Термофильные установки с температурой от +43 o C до +52 o C являются наиболее эффективными: в них навоз обрабатывается 3 дня, на выходе с 1 литра полезной площади биореактора получается до 4,5 литров биогаза (это максимальный выход). Но на поддержание температуры в +50 o C требуются значительные расходы энергии, что не в каждом климате рентабельно. Потому чаще биогазовые установки работают на мезофильных температурах. В этом случае время переработки может составлять 12-30 дней, выход — примерно 2 литра биогаза на 1 литр объема биореактора.

Состав газа меняется в зависимости от сырья и условий переработки, но примерно он следующий: метан — 50-70%, двуокись углерода — 30-50%, а также содержится небольшое количество сероводорода (менее 1%) и совсем небольшой количество аммиака, водорода и соединений азота. В зависимости от конструкции установки в биогазе могут содержаться в значительном количестве пары воды, что потребует их осушения (в противном случае он просто не будет гореть). Как выглядит промышленная установка продемонстрировано в видео.

Это можно сказать целый завод по выработке газа. Но для частного подворья или небольшой фермы такие объемы ни к чему. Простейшую биогазовую установку легко сделать своими руками. Но вот вопрос: «Куда дальше направлять биогаз?» Теплота сгорания получаемого в результате газа от 5340 ккал/м3 до 6230 ккал/м3 (6,21 — 7,24 кВт.ч/м3). Потому его можно подавать на газовый котел для выработки тепла (отопление и горячая вода), или на установку по выработке электричества, на газовую печку и т.д. Вот как использует навоз от своей перепелиной фермы Владимир Рашин — конструктор биогазовой установки.

Получается, что имея хоть какое-то более-менее приличное количество скота и птицы, можно самому полностью обеспечить потребности своего хозяйства в тепле, газе и электричестве. А если установить на автомобили газовые установки, то и топливом для автопарка. Учитывая, что доля энергоносителей в себестоимости продукции 70-80% вы сможете только на биореакторе сэкономить, а потом и заработать множество денег. Ниже приведен скриншот экономического расчета рентабельности биогазовой установки для небольшого хозяйства (по состоянию на сентябрь 2014). Хозяйство мелким не назовешь, но и не крупное однозначно. Просим прощения за терминологию — это авторский стиль.

Это примерный расклад требуемых затрат и возможных доходов Схемы самодельных биогазовых установок

Схемы самодельных биогазовых установок

Простейшая схема биогазовой установки — это герметичная емкость — биореактор, в который сливается подготовленная жижа. Соответственно есть люк загрузки навоза и люк выгрузки переработанного сырья.

Простейшая схема биогазовой установки без «наворотов»

Емкость заполняется субстратом не полностью: 10-15% объема должно оставаться свободным для сбора газа. В крышку бака встраивается труба для отведения газа. Так как в полученном газе содержится довольно большое количество водяных паров, гореть в таком виде он не будет. Потому необходимо его для осушения пропустить через гидрозатвор. В этом нехитром устройстве большая часть водяного пара сконденсируется, и газ уже будет хорошо гореть. Потом газ желательно очистить от негорючего сероводорода и только потом его можно подавать в газгольдер — емкость для сбора газа. А оттуда уже можно разводить к потребителям: подавать на котел или газовую печь. Как сделать фильтры для биогазовой установки своими руками смотрите в видео.

Большие промышленные установки размещают на поверхности. И это, в принципе, понятно — слишком велики объемы земельных работ. Но в небольших хозяйствах чашу бункера закапывают в землю. Это во-первых, позволяет снизить затраты на поддержание требуемой температуры, а во-вторых, на частном подворье и так достаточно всяких устройств.

Емкость можно взять готовую, или в вырытом котловане сделать из кирпича, бетона и т.д. Но придется в этом случае позаботиться о герметичности и непроходимости воздуха: процесс анаэробный — без доступа воздуха, потому необходимо создать непроницаемую для кислорода прослойку. Сооружение получается многослойным и изготовление такого бункера длительный и затратный процесс. Потому дешевле и проще закопать готовую емкость. Раньше это обязательно были металлические бочки, часто из нержавейки. Сегодня с появлением на рынке емкостей из ПВХ можно использовать их. Они химически нейтральны, имеют низкую теплопроводность, длительный срок эксплуатации, и стоят в разы дешевле нержавеек.

Биореактор не обязательно закапывать. Это очень неплохой вариант, и обслуживать его удобно. Но зимой придется еще дополнительные меры по утеплению принимать. А газ отводится в специальные мешки-газгольдеры

Но описанная выше биогазовая установка будет иметь малую производительность. Для активизации процесса переработки необходимо активное перемешивание массы, находящейся в бункере. В противном случае на поверхности или в толще субстрата образуется корка, которая замедляет процесс разложения, газа на выходе получается меньше. Перемешивание проводится любым доступным способом. Например, таким, как продемонстрировано в видео. Привод при этом можно сделать любой.

Есть еще один способ перемешивания слоев, но немеханический — барбитация: вырабатываемый газ под давлением подают в нижнюю часть емкости с навозом. Поднимаясь вверх, пузырьки газа будут разбивать корку. Так как подается все тот же биогаз, то никаких изменений условий переработки не будет. Также этот газ нельзя считать расходом — он снова попадет в газгольдер.

Как говорилось выше, для хорошей производительности необходима повышенная температура. Чтобы не особенно тратиться на поддержание этой температуры необходимо позаботиться об утеплении. Какого типа теплоизолятор выбирать, конечно, дело ваше, но сегодня самый оптимальный — пенополистирол. Он не боится воды, не поражается грибками и грызунами, имеет длительный срок эксплуатации и отличные показатели по теплоизоляции.

Для увеличения температуры субстрата подойдет любая технология обогрева. Важно добиться требуемой температуры. От этого зависит эффективность установки

Формы биореактора могут быть разные, но чаще всего встречается цилиндрическая. Она неидеальна с точки зрения сложности перемешивания субстрата, но используется чаще, потому что у людей накоплен большой опыт построения подобных емкостей. А если такой цилиндр разделить перегородкой, то можно использовать их как два отдельных резервуара, в которых процесс смещен по времени. При этом в перегородку можно встроить нагревательный элемент, таким образом решив проблему поддержания температуры сразу в двух камерах.

Если обычный цилиндр разделить вертикальной перегородкой, получить можно две камеры для переработки

В самом простом варианте самодельные биогазовые установки — это прямоугольной формы яма, стенки которой сделаны из бетона, а для герметичности обработаны слоем стеклопластика и полиэфирной смолы. Такая емкость снабжается крышкой. Она крайне неудобна в эксплуатации: трудно реализуется и подогрев, перемешивание и отведение сбродившей массы, добиться полной переработки и высокой эффективности невозможно.

Биогазовая установка своими руками: чертежи установки траншейного типа

Чуть лучше обстоит дело с траншейными биогазовыми установками переработки навоза. Они имеют скошенные края, что облегчает загрузку свежего навоза. Если сделать дно под уклоном, то в одну сторону самотеком будет смещаться сбродившая масса и отбирать ее будет проще. В таких установках нужно предусмотреть теплоизоляцию не только стен, но и крышки. Подобная биогазовая установка своими руками реализуется несложно. Но полной переработки и максимального количества газа в ней не добиться. Даже при условии подогрева.

С основными техническими вопросами разбирались, и вы теперь знаете несколько способов того, как построить установку для получения биогаза из навоза. Остались технологические нюансы.

Что можно перерабатывать и как добиться хороших результатов

В навозе любого животного имеются необходимые для его переработки организмы. Было обнаружено, что в процессе сбраживания и в выработке газа участвует более тысячи различных микроорганизмов. Важнейшую роль при этом играют метанобразующие. Также считается, что все эти микроорганизмы в оптимальных пропорциях находятся в навозе КРС. Во всяком случае, при переработке этого вида отходов в сочетании с растительной массой, выделяется самое большое количество биогаза. В таблице приведены усредненные данные по наиболее распространенным видам сельскохозяйственных отходов. Примите во внимание, что такое количество газа на выходе можно получить при идеальных условиях.

Количество биогаза, которое можно получить из различного сырья

Для хорошей продуктивности необходимо поддерживать определенную влажность субстрата: 85-90%. Но воду при этом нужно использовать не содержащую посторонних химических веществ. Негативно на процессы влияют растворители, антибиотики, моющие средства и т.д. Также для нормального протекания процесса в жиже не должны содержаться крупные фрагменты. Максимальные размеры фрагментов: 1*2 см, лучше более мелкие. Потому если вы планируете добавлять растительные ингредиенты, то необходимо их измельчать.

Важно для нормальной переработки в субстрате поддерживать оптимальный уровень рН: в пределах 6,7-7,6. Обычно среда имеет нормальную кислотность, и лишь изредка кислотообразующие бактерии развиваются быстрее метанобразующих. Тогда среда становится кислой, выработка газа снижается. Для достижения оптимального значения в субстрат добавляют обычную известь или соду.

В таблице указаны составы, повышающие количество выделяющегося газа

Теперь немного о времени, которое необходимо на переработку навоза. Вообще время зависит от созданных условий, но первый газ может начать поступать уже на третьи сутки после начала сбраживания. Наиболее активно газообразование происходит при разложении навоза на 30-33%. Чтобы можно было ориентироваться по времени, скажем, что через две недели субстрат разлагается на 20-25%. То есть, оптимально переработка должна продолжаться месяц. В этом случае и удобрение получается наиболее качественным.

Расчет объема бункера для переработки

Для небольших хозяйств оптимальной является установка постоянного действия — это когда свежий навоз поступает небольшими порциями ежедневно и такими же порциями удаляется. Для того чтобы процесс не нарушался доля ежесуточной загрузки не должна превышать 5% от перерабатываемого объема.

Самодельные установки по переработке навоза в биогаз — не вершина совершенства, но достаточно эффективны

Исходя из этого, вы легко определите требуемый объем резервуара для самодельной биогазовой установки. Вам нужно суточный объем навоза с вашего хозяйства (уже в разведенном состоянии с влажностью 85-90%) умножить на 20 (это для мезофильных температур, для термофильных придется умножать на 30). К полученной цифре нужно добавить еще 15-20% — свободное пространство для сбора биогаза под куполом. Основной параметр вы знаете. Все дальнейшие расходы и параметры системы зависят от того, какая схема биогазовой установки выбрана для реализации и как вы все будете делать. Вполне можно обойтись подручными материалами, а можно заказать установку «под ключ». Заводские разработки обойдется от 1,5 млн. евро, установки от «Кулибиных» будут дешевле.

Юридическое оформление

Согласовывать установку придется с СЭС, газовой инспекцией и пожарниками. Вам понадобятся:

• Технологическая схема установки.
• План размещения оборудования и составляющих с привязкой самой установки, местом установки теплового агрегата, места прокладки трубопроводов и энергомагистралей, подключения насоса. На схеме должны быть обозначены громоотвод и подъездные пути.
• Если установка будет находиться в помещении, то необходим также будет план вентиляции, которая будет обеспечивать не менее чем восьмикратный обмен всего воздуха в помещении.

Как видим, без бюрократии и тут не обойтись.

Имея источник энергии им грех не воспользоваться

Напоследок немного о производительности установки. В среднем за сутки биогазовая установка выдает объем газа в два раза превышающий полезный объем резервуара. То есть, 40 м 3 навозной жижи дадут в сутки 80 м 3 газа. Примерно 30% уйдет на обеспечение самого процесса (главная статья расходов — подогрев). Т.е. на выходе вы получите 56 м 3 биогаза в день. Для покрытия потребностей семьи из трех человек и на отопление среднего по размерам дома требуется по статистике 10 м 3 . В чистом остатке у вас 46 м 3 в день. И это при небольшой установке.

Итоги

Вложив некоторое количество средств в устройство биогазовой установки (своими руками или под ключ), вы не только обеспечите собственные нужды и потребности в тепле и газе, но и сможете продавать газ, а также получающиеся в результате переработки высококачественные удобрения.

Источник статьи: http://teplowood.ru/poluchenie-biogaza-iz-navoza.html