Газовые генераторы (электростанции) — низкие цены на газовые электрогенераторы для дома и дачи

Полезная информация

Если необходим экологически чистый и выгодный источник электроэнергии для дома, дачи, мастерской, стройплощадки, рекомендуем купить для этого газовый генератор. Это автономная электростанция, которая вырабатывает ток за счет энергии сгорания газа.

Хотя цена газовых электростанций выше, чем бензиновых и дизельных, по факту они гораздо экономичнее в эксплуатации. При сгорании газа практически не образуются отложения, изнашивающие внутренние детали, поэтому работает оборудование на 25% дольше, чем дизельные генераторы. Расходы на топливо при этом ниже как минимум в 2-3 раза.

Кроме того, газовый электрогенератор выделяет меньше выбросов в атмосферу по сравнению с другими видами топлива. Он считается самым экологичным и оптимально подходит для жилых и торговых помещений.

На что ориентироваться при покупке

Подбирая генератор на газу, советуем обратить внимание на его технические характеристики. Главными из них являются мощность и выдаваемое напряжение, они обозначают, какое оборудование можно подключать.

• До 3 кВт – мини электростанция газовые для дачи или выездной торговой точки. Как правило, имеют электрический выход на 220 В. К ним можно подсоединять бытовую технику, осветительные и обогревательные приборы, электроинструменты со средним энергопотреблением.
• До 10 кВт – газовые генераторы для дома, строительного объекта, небольшого производства. Подходят для подключения нескольких приборов и инструментов, в том числе бетономешалок и станков. Как правило, имеют выходы и на 220 В, и на 380 В.

Также следует учесть наличие автозапуска.

Вид топлива

Работают газовые электростанции как от баллонного газа (пропана), так и от магистралей общего пользования с природным газом (генераторы марки Green Power). Некоторые могут работать только на сжиженном баллонном газе или бензине (марка Huter). Работа от разных видов топлива делает оборудование универсальным.

Наши менеджеры помогут Вам приобрести газовую электростанцию любого типа и мощности от ведущих компаний производителей.

Генератор газ-бензиновый Lifan LF5GF-4 LS (5,5 кВт)

Комбинированный генератор Lifan LF5GF-4ES — это высококачественное проверенное устройство, которое может работать как на бензине, так и на магистральном газа и газе с баллона.

Видео-обзор генератора Lifan LF 5GF 4ES

Газобензиновый генератор от известной фирмы Лифан широко используется в частных домах, на дачах, в хозяйствах, в офисах, складах, магазинах, мастерских. Электростанция используется во время строительства и ремонта.

Электростанция на метане Лифан оборудована надежным высококачественным бензиновым мотором, запуск которого производится электрическим или ручным стартерами.

Также есть надежный очистной фильтр для входящего воздуха. Фильтр (на фото слева от ручного стартера) следует регулярно очищать, что даст возможность существенно увеличить период безотказного применения комбинированной электростанции.

Двигатель имеет мощность 13,0 л.с.

Для запуска с электростартера в комплекте идет емкая батарея (серия 6DM18).

Генератор на газу Лифан может запускать отопительные котлы.

Электростанция Lifan имеет все необходимые защитные системы. Есть защита от перепадов напряжения, перегрева. Установлен надежный авторегулятор напряжения.

Также электростанция оборудована контрастным электронным дисплеем для вывода основных характеристик при работе устройства.

Присутствует выход на 12 Вольт. Розетки обыкновенные, справа от них рычажок включения (он же предохранитель)

Мощность на выходе комбинированного генератора электричества — 5,5 кВт.

Электростанцию газобензинового типа можно эксплуатировать без остановок очень долго, при этом устройство не будет перегреваться. Это стало возможным благодаря установленной в электрогенераторе новой воздушной охладительной системе.

Бак генератора электричества рассчитан на 25 л топлива, чего хватит для бесперебойной работы генераторной установки до 9 часов подряд.

Работа на пропане лимитирована размерами баллона.

Работа на природном магистральном газе не лимитирована, рекомендуется только делать небольшие перерывы каждые 8 часов для проверки уровня масла и охлаждения двигателя.

Есть ручка для удобного переноса электростанции. На раме генератора электричества есть амортизаторы, снижающие вибрацию от работы устройства.

На двигателе генератора на метане Lifan LF5GF-4ES есть масляный датчик (возле жёлтых проводов в центре фото), который произведет автоматическое выключение устройства или не позволит вам его запустить, когда масла слишком мало для нормальной эксплуатации генератора.

Как менять масло на генераторе 5 кВт

Гарантия на генератор Lifan — 12 месяцев.

Купить комбинированный генератор на метане Lifan LF5GF-4ES можно посредством телефона или через «Корзину».

ПЛЮСЫ и МИНУСЫ такой схемы, цена на перевод на газ.

В последние годы, в связи с упрощением регистрации, газогенератор стал одним из самых популярных решений для энергообеспечения загородного жилья. Одним из ключевых параметров стала цена, она равна или сопоставима с бензиновыми, но перевод на магистральный газ сделал все проще и приятнее.
Дело в том, что газовые электроустановки стали не только доступнее, ряд поставщиков, таких как Mirkon Energy , Generac и Briggs and Stratton  стали и вовсе делать их специально в качестве моделей для дома и дачи, которые теперь в специальном шумозащитном кожухе, с подогревом и автозапуском. В то время как дизель-генераторы на этом фоне значительно более дорогие и сложнее в эксплуатации, а бензиновые в кожухах для уличной эксплуатации практически не поставляются.

Какие газовые генераторы стоит покупать?

Увы, даже чтобы купить газовый электрогенератор, придётся немного напрячься. Самую малость.
Давайте вспомним на каком газу работает газогенератор?
Метан, он же магистральный
Пропан-бутан, он же баллонный

Важно: если у Вас есть магистральный газ, то все у Вас в порядке, и газогенератор для Вас! Если Вы планируете питать устройство от баллона, стоит десять раз подумать! Так как качество такого газа как правило низкое, зимой он замерзает, не обеспечивая нужного давления, а из за высокого содержания бутана, все плюсы в одночасье превращаются в минусы. 

Это правда, качество пропан-бутана на заправках сродни рулетке, можно купить вполне сносное топливо, а можно и получить 50% бутана. Впрочем, те, у кого баллонный газ, знают об этом не по наслышке.  

Бензиновые, переделанные под газ

Второй не менее интересный нюанс при покупке — переделанный под газ бензогенератор. Многие конечно уверяют что это одно и тоже, что такие электроустановки могут работать и на бензине и на газу одновременно. Однако:

1. Производители двигателей опровергают это, производя для газа и для бензина разные серии двигателей.
2. Такие модели будет сложнее оформить, так как сертификата на такой электрогенератор скорее всего не окажется, или после продажи окажется что он не подходит и Вы останетесь один на один с газовым трестом.
3. Известно, что смазка в портативных бензогенераторах частично производится топливом, если это газ, увы, ресурс снизится.

И последнее: Если Вы все же решили питать газогенератор от баллона, посчитайте расход и автономию, как правило это несколько часов на 50 литров газа (разумеется не чистого).

Если у Вас возникли вопросы по поводу подключения и возможно ли это сделать для Вас — Напишите нам

Генератор для дома.

Генератор для дачи.

Очень часто в последнее время остро возникают ситуации с перебоями электропитания в частном секторе. Это связано с перегрузками трансформаторных подстанций, обрывом линий электропередач из-за погодных условий или влияния человека.

Генератор, как для дома, так и для дачи сегодня стал важным элементом, без которого тяжело представить быт человека. Мы дадим ряд советов, на которые стоит обратить внимание при выборе и покупке генератора.

Выбор мощности.

Первым делом нужно прикинуть реальное электропотребление вашего дома с учетом основных приборов. Мощность основных потребителей, которые могут быть подключены в доме, мы свели в таблицу 1.    

Таблица 1

Вам нужно проанализировать перечень потребителей, которые вы хотите запитать от вашего генератора — составив таблицу нужно мощность выбранного потребителя умножить на коэффициент использования и далее сложив все расчетные мощности — мы получаем суммарную мощность генератора, при этом она не должна быть меньше максимальной мощности потребителя из списка. Если мощность получилась большая, можно откинуть не нужные нагрузки  из списка, то есть электрик может подключить их в обход генератора. ВАЖНО учесть пусковые токи, которые возникают при пуске любого двигателя и составляют 3-7 крат от номинального значения. К примеру скважинный насос будет иметь, как правило 3 кратный пусковой ток, то есть если его мощность 1 кВт-в момент пуска он будет тянуть 3кВт, соответственно генератор мощностью меньше 3 кВт не запустит такой насос.

Тип запуска генератора.

При выборе мощности так же важно, каким способом будет запускаться генератора. Варианты по запуску генератора бывают- с ручным запуском, запуск электростартером и автоматический пуск. При ручном запуске или электростартером — можно поочередно включать нужные потребители.

Так чтоб в момент включения генератора не нагружать его всеми включенными приборами. То есть можно запустить, например скважинный насос, а потом подключить свет и розетки для нужных бытовых приборов чайника, СВЧ и др. Важно помнить, что есть потребители, которые бояться скачков напряжения и перерыва его подачи, для них рекомендуем установить бесперебойник с аккумуляторной батареей. Емкость батареи позволит устройству, например газовому котлу какое то время еще поработать и подождать возобновления подачи электроэнергии от сети или от генератора. Если же вы хотите, чтоб генератор включался автоматически вы должны учесть все вышеперечисленные моменты- про пусковые токи и вероятность работы одновременно самых мощных потребителей.

.

Так же обязательно нужно брать генератор с запасом по мощности 15-25%, так как оптимальной для его работы будет нагрузка от 30% до 80% номинала мощности альтернатора.

Выбор по типу топлива.

Выбрав мощность, далее переходим к выбору генератора по типу топлива. Генераторы, по типу топлива на котором они работают, делят на бензиновые, дизельные, газовые (пропан-бутан, метан).

 Самым бюджетным решением будет бензиновый генератор, который как правило выпускается на мощность от 1 до 15кВт. Расход такого генератора стартует от 700-800г на 1 кВт нагрузки в час и далее с каждым кВт растет на 350-400г. Такой генератор имеет небольшой моторесурс и требует перерыва в работе раз в 4-5 часов, тоесть оптимально применять для кратковременного резерва.

Газовые генераторы на пропан-бутане- это как правило двухтопливные бензиновые генераторы, на которых есть редуктор переключения на газ, которые при работе на пропан-бутане потребляют больше в час, но дешевле в пересчете оплаты за топливо. Так же требуют дополнительно обслуживать газовую часть.

Газовые генераторы на метане или природном газе — это самые экономичные, но при этом самые дорогие по первоначальным вложениям генераторы. Их как правило устанавливают в коттеджных городах, где при строительстве подводят газ и в проекте учитывают его подключение. Согласовывать это на существующем объекте достаточно затратно, так как требует получения нового проекта на газ.

Дизельный генератор — это самый универсальный на сегодняшний день тип генератора, так как он экономичней бензинового, дешевле газового (метан) и в исполнении с двигателем, имеющим жидкостное охлаждение, может работать достаточно долго (пока есть топливо в баке). Выпускаются от 3 до 2000кВт. Генераторы дизельные до 12 кВт, как правило, имеют воздушное охлаждение поэтому так же требуют перерыва в работе раз в 8-10 часов.

Отдельно стоит выделить инверторные генераторы, которые выпускаются в мощностях от 0,5 до 7кВт. Их как правило берут для мобильности (небольшой вес), оптимального напряжения (выдают правильную синусоиду), в отличии от многих генераторов особенно без системы регулирования напряжения (AVR) и тишину( самые тихие среди всех генераторов).

В кожухе взять или в открытом исполнении.

 «+» кожуха;

— Кожух дополнительно защищает от пыли и влаги,

— Позволяет ставить генератор на открытом воздухе,

— Снижает шум.

   «-» кожуха

— Кожух, как правило есть на дизельных, газовых(метан), инверторных генераторах,

— Дополнительная стоимость,

— Меньшая масса,

— Не всегда дает защиту от осадков

Выбор альтернатора.

 Как мы писали выше обязательно нужно брать генератор с автоматическим регулированием напряжения (AVR), так как это позволит вашему оборудованию получать правильное напряжение и работать ровно без помех.  Так же важно, чтоб обмотка альтернатора была выполнена с меди, если это так вы сможете снимать с генератора максимальную заявленную мощность. При алюминиевой обмотке уменьшается ресурс и теряется выходная мощность.

Три фазы или одна. Частой ошибкой при выборе генератора является выбор его фазности по тому, как это предусмотрено у вас в доме, при этом возникает проблема «Перекоса фаз». Если брать трехфазный генератор и подключать его к щиту, где есть трехфазный сетевой ввод, а при этом потребители все однофазные, то периодически каждая фаза загружается по разному. К примеру на фазе «А» может быть нагрузка, которая превышает на 30% нагрузку фазы «В»- это и есть перекос фаз и трехфазный генератор отключится при таких условиях работы. Поэтому в таком случае лучше взять однофазный генератор и разделить его фазу на три существующие, с помощью перемычки в переключателе-рубильнике на генераторном вводе и в вашем щите ничего трогать не надо. При этом даже, если у вас есть перекос фаз генератору это уже не страшно, так как у него одна фаза. Но если у вас есть хоть один трехфазный потребитель, то от однофазного генератора он работать уже не будет. В последнее время у всех ведущих брэндов появилась универсальность и в этом вопросе. То есть можно выбирать, какое количество фаз будет на выходе вашего альтернатора.

На сегодняшний день, чтоб удешевить стоимость генератора, ряд производителей прибегает к хитрости, и выдают алюминий за медь. Поэтому не видитесь на дешевую цену, а обращайтесь за советом к специалистам компании Менерс, мы знаем особенности каждого брэнда и посоветуем вам такое решение, которое будет вам максимально выгодным и не заставит тратить время на ремонт новой техники или же прибегнуть к покупке другого генератора через месяц.

Дополнительные опции.

Здесь мы выделим важные опции, на которые стоит обратить внимание.

1) При покупке обратите внимание на наличие или возможность докупить транспортировочного комплекта (ручки, колеса). Это поможет вам придать мобильности генератору и легко, и самостоятельно его перемещать.

2) Наличие дисплея с выводом информации о значении напряжения, частоты, количество часов наработки. Это поможет вам видеть качество напряжения и контролировать время работы станции и необходимостью ее остановки или проведения ТО.

3) Розетки на корпусе, ключ свечной, вилки к розеткам. Удобно, когда на корпусе есть розетки промышленные (дает возможность снимать всю мощность с генератора) и бытовые (евро розетки).

4) Подогрев рубашки охлаждения и подзаряд аккумуляторной батареи. Подогрев рубашки охлаждения- это опция, для генераторов с жидкостным охлаждением, то есть при включенном обогреве генератору требуется меньшее время на прогрев, соответственно на прием нагрузки. Подзаряд аккумулятора позволит не переживать за то что ваш генератор не заведётся при большом перерыве между его  запусками.

Так же мы не так давно писали про Типовые схематические решения автоматического ввода резерва (АВР) для подключения дизельных генераторов

14 кВт Газовый генератор — Афалина ГК

Описание

Briggs & Stratton 040489 — газовый генератор электростанция мощностью 14 кВт с 2-х цилиндровым двигателем Vanguard ™ V-Twin (производится на заводе в Японии) — новейший, высоконадежный, самый мощный среди газовых электрогенераторов с воздушным охлаждением на российском рынке резервных бытовых газовых электрогенераторов для дома, дачи коттеджа (Home StandBy)!

Если у Вас в загородном доме бывают «перебои» с электричеством, то этот газовый генератор без Вашего участия решит данную проблему. Briggs & Stratton 14 кВт устанавливается на улице, тихо работает, его шумозащитный корпус изготовлен из стали с гальваническим покрытием, предохраняя его от коррозии и всевозможных неблагоприятных погодных условий, не требуя навесов и других приспособлений. Вам не надо заботится о запасе топлива для него, ведь оно подается автоматически от магистрального газопровода (метан) или газгольдера (пропан-бутан), как и для газового котла. Выхлопные газы минимальны и не наносят ущерба экологии, не загрязняют воздух в Вашем любимом месте.

Особенности

• Работает сутками в любую погоду
• Автоматическое включение и выключение без Вашего участия
• Стальной гальванический шумозащитный всепогодный кожух
• Briggs & Stratton Vanguard ™ V-Twin двигатель (Япония)
• Гарантия 5 лет

Технические характеристики

Другая информация из этого раздела:

Газовый генератор Gazvolt 100T23 в кожухе

Описание

Газовые электростанции Gazvolt 100T23 рассчитаны на длительную безостановочную работу в качестве основного источника электроснабжения.

Китайская национальная корпорация «Sinotruk» была основана в 1956 году и была родоначальником тяжелого автомобилестроения Китая. В 1983 году был успешно внедрен проект по производству тяжелых грузовиков (STEYR, Австрия), и завод стал первым предприятием в Китае, внедрившим зарубежную технологию по производству тяжелого транспортного средства. Официально корпорация «Sinotruk» была учреждена после модернизации и реорганизации в 2001 году. За более, чем 10 лет развития компания стала известна внутри страны и за рубежом в качестве корпорации, осуществляющей разработку и производство грузовиков и двигателей.
В 2009 году компания установила стратегическое партнерство с немецкой «MAN», в результате чего компания «MAN» стала держателем 25%+1 акций (остальное принадлежит правительству Китая). «Sinotruk» внедрила технологии компании «MAN» на производство 3 моделей (D08, D20 и D26) двигателя, валов грузовиков среднего и тяжелого классов и на соответствующее комплектное производство, заложив таким образом прочную основу для долгосрочного развития предприятия. В настоящее время корпорация «Sinotruk» стала крупнейшим производителем грузовых автомобилей и двигателей в Китае и внесла значительный вклад в развитие тяжелого автомобилестроения и экономический рост страны.
После модернизации и реорганизации корпорация «Sinotruk» придерживается пути развития собственных инноваций, стремится к реализации стратегии технологического лидерства и обеспечивает конкурентоспособность предприятия с помощью эксклюзивной интеллектуальной собственности. Компания является лидером в автомобильной и двигательной промышленности Китая по количеству имеющихся патентов. Научно-исследовательский центр «Sinotruk» является первым технологическим центром предприятия государственного уровня, имеет испытательную лабораторию, сертифицированную Китайским национальным комитетом по аккредитации лабораторий (CNACL) и может разрабатывать и испытывать комплектные транспортные средства, двигатели, запасные части, технологии материалов и другие аспекты.
Основной деятельностью корпорации «Sinotruk» является проектирование, разработка, производство и продажа различных видов грузовиков, автомобилей специального назначения, автобусов, двигателей и агрегатов, комплектующих и специальных типов шасси.  
«Sinotruk» занимает лидирующие позиции в технологической сфере и занимает крупнейшую долю в рыночном секторе китайской тяжелой автомобильной промышленности. Производимые «Sinotruk» газовые двигатели T10 и T12, признаны передовой продукцией и широко применяются для производства надежных газовых электростанций.
Газовые электростанции Gazvolt 100T23 рассчитаны на длительную безостановочную работу в качестве основного источника электроснабжения. Расчётное время эксплуатации в режиме основного источника питания составляет 20 лет. Межсервисный интервал 500 моточасов. .
ГПЭС Gazvolt комплектуются только газовыми двигателями с завода. Почему это важно?

—  Трёхфазный генератор Gazvolt 100T23, номинальная мощность 100/100 кВт (LPG/NG).
—  Надежный и мощный газовый двигатель Sinotruk T10/T12 разработанный совместно с MAN (Германия).
—  Рассчитан для работы в качестве основного источника электроэнергии.
—  Высокий уровень защиты электрических цепей, двигателя и газовой магистрали.
—  Возможность установки модуля когенерации.
—  Для работы в любом климате, включая низкотемпературные условия крайнего севера. 
—  Гарантия 1 год после ввода в эксплуатацию без ограничения времени работы либо 3 года или 8000 моточасов в зависимости от того, что наступит раньше.
 

Видео запуска газового генератора Gazvolt на двигателе Sinotruk T12

Пример установки газового генератора Gazvolt на двигателе Sinotruk T12 (г. Саранск)

(при желании можно посетить объект и пообщаться с эксплуатантом)

ВНИМАНИЕ!

Покупка газопоршневой электростанции это инвестиции которые быстро окупаются. Вот почему мы хотим предоставить вам как можно больше информации, чтобы Вы могли принять правильное решение на основе Ваших потребностей и бюджета. Если у Вас возникли вопросы по подбору или особенностям оборудования мы будем рады на них ответить по телефону: +7 (8162) 900-594 или по электронной почте: [email protected]

Генератор на топливных элементах • Retrailer

Топливные элементы — это перспективный, долговечный, надежный и экологический чистый источник получения электрической энергии. Топливный элемент (или как его еще называют электрохимический генератор) — устройство, которое преобразует химическую энергию топлива в электрическую энергию в процессе электрохимической реакции. В идеале, для работы топливного элемента в качестве подаваемого топлива необходим водород. Однако производство и хранение такого топлива достаточно затратны. Поэтому «портативные» генераторы на топливных элементах работают и от водородосодержащего топлива. В качестве такого топлива могу быть использованы привычные нам углеводороды:метан, бутан, пропан, метанол, бензин.

При использовании водорода в качестве топлива, продуктами химической реакции, помимо желаемой электроэнергии выступают тепло и вода. В этом случае такой генератор абсолютно безвреден для окружающей среды. При использовании в качества топлива углеводородов (например пропан), в окружающую среду будут выделяться так же оксиды углерода и азота. Однако, их значение существенно ниже, чем при обычном сжигании.

Устройство и принцип действия

Генератор на топливных элементах состоит из:

• топливного процессора
• секции выработки энергии
• преобразователя напряжения

Топливный процессор преобразует углеводородное топливо в водород, необходимый для электрохимической реакции (реформинг). Основной элемент устройства — реформер. Поступающий в реформер, к примеру, природный газ взаимодействует с водяным паром при очень высоких температурах (около 900 °C) и высоком давлением в присутствии катализатора (никеля). Пар, необходимый для преобразования, образуется из конденсата в следствии работы топливного элемента. При этом используется тепло, так же выделяемое в следствии его работы.

Секция выработки энергии — основная часть генератора. Она состоит из множества топливных ячеек, в состав электродов которых входит платиновый катализатор. С помощью этих ячеек вырабатывается постоянный электрический ток.

Преобразователь напряжения. Вырабатываемый топливными ячейками постоянный ток неустойчив, имеет низкое напряжение и высокую силу тока. Для преобразования его в переменный ток, отвечающий стандартам, а так же для защиты электрической цепи от различных сбоев и используется преобразователь напряжения.

В таком генераторе примерно 40% энергии углеводородного топлива может быть преобразовано в электрическую энергию. Так же еще 40% энергии топлива преобразуются в тепловую энергию. Его можно использовать для обогрева помещения, а та же воды в водопроводе. Поэтому суммарный КПД такого генератора может достигать 80%.

Достоинством генератора на топливных элементах является:

• возможно быть источником электро и теплоснабжения;
• высокий КПД 50%. А если использовать получаемое в следствии работы тепло, то и все 80%;
• отсутствие вибраций и шумов;
• минимальное количество загрязняющих веществ;
• надежность (отсутствие движущихся элементов)
• простота эксплуатации

Недостатки и особенности:

• относительно высокая стоимость;
• наиболее эффективно в качестве топлива использовать водород;

Модными и современными технологиями заинтересовались так же производители аксессуаров для караванинга и выпустили несколько своих разработок.

Truma VeGa

Немецкая компания Truma, специализирующая в области газовых и электрических устройств для караванинга, совместно с институтом микро техники IMM разработали генератор электроэнергии на топливных элементах Truma VeGa. Идея заключалась в том, что бы сделать доступный генератор на новой, набирающей популярность технологии топливных элементов для массового потребителя. Система получила серебряную награду F-CELL в 2007 году и премию на выставке Bavarian Energy в 2008 году. Широкой публике технологичный продукт был представлен на выставке Caravan Salon в 2012 году в Дюссельдорфе. В том же году стартовало ее серийное производство и продажи.

Для выработки водорода с последующим преобразование его в электроэнергию, Vega использует сжиженный углеводородный газ (пропан/бутан). Максимальная производительность устройства 250 Вт/час или 6 Квт/сутки. Тем самым, VeGa дает возможность пользоваться одновременно множеством потребителей энергии в доме на колесах. Из стандартного, заправленного пропаном, 11 кг. баллона, VeGa способна выжать до 28 Квт электроэнергии. Таким образом, в зависимости от потребления электроэнергии, можно проживать автономно до нескольких недель.

Система работает полностью автоматически. Как только напряжение на аккумуляторе «проседает» ниже нормального, Vega включается и заряжает аккумулятор током до 20 А. Правильный ток зарядки может быть адаптирован по различные виды аккумуляторов (кислотные, щелочные, гелиевые). После достижения оптимального напряжения на клеммах аккумулятора, VaGa возвращается в режим ожидания. Так же генератор на топливных элементах VeGa можно запустить принудительно. Цветной сенсорный дисплей отображает все необходимые параметры работы: зарядный ток, напряжения аккумулятора, интервалы работы.

Преимуществом данной системы перед другими альтернативными источниками энергии (солнечные панели и ветрогенераторы) является доступность и относительная дешевизна используемого сырья (газ пропан/бутан), стабильность работы в любое время суток в широком диапазоне температур.

А теперь о грустном. Рыночная стоимость Truma Vega по каталогу Movera составляла 7000 евро. Слишком высокая цена за новые технологии даже для европейского караванера. Продажи шли очень вяло. Truma VeGa исчезла со страниц каталогов в 2015 году. Сегодня компания Truma об этой системе старается не вспоминать.

EFOY

Компания EFOY больше преуспела в разработке и реализации генераторов на топливных элементах. Главное отличие от Truma Vega в том, что в качества сырья (топлива) генераторы EFOY используют метанол (метиловый спирт СН₃ОН). Метанол продает сам завод изготовитель в канистрах 5 и 10 л. (цена по каталогу Movera 30 и 45 евро соответственно). 5 литров метанола достаточно для выработки 5.5 кВт электроэнергии.

Для автодомов и караванов EFOY выпускает 3 вида генераторов:

• Comfort 80. Максимальная мощность — 40 Вт. Емкость — 80 Ач в день. Ток заряда — 3,3 А. Стоимость (Movera) — 2600 евро
• Comfort 140. Максимальная мощность — 72 Вт. Емкость — 140 Ач в день. Ток заряда — 6 А. Стоимость (Movera) — 4000 евро
• Comfort 210. Максимальная мощность — 105 Вт. Емкость — 210 Ач в день. Ток заряда — 8,8 А. Стоимость (Movera) — 5600 евро

Та же как и VeGa, EFOY имеет автоматическую функцию поддержания заряда на аккумуляторе и включается только при необходимости.

Достоинства. Генератор работает бесшумно и экологично. Выделает только тепло, водяной пар и совсем немного двуокиси углерода. Работает независимо от времени суток в диапазоне температур от — 10 ° C до +40 ° C .

Так же компания EFOY выпускает генераторы серии Pro для промышленных масштабов.

Недостатки. по прежнему не решена ценовая проблема топливных элементов. В качестве катализатора в ячейках топливных элементов используют дорогой материал — платину, что конечно же сказывается на цене.

Стоит отметить, что топливными элементами, работающими на метаноле, занимается, помимо EFOY, еще большое количество компаний. Компания Toshiba внедряет компактные метаноловые топливные элементы для питания плееров, телефонов и ноутбуков. Топливные элементы, работающие на этиловом спирте на сегодняшний день являются наиболее вероятной заменой привычных нам аккумуляторов.

Производство метана из отходов животноводства

AE-105

AE-105

Университет Пердью
Кооперативная служба поддержки
West Lafayette, IN 47907

Дон Д. Джонс, Джон К. Най и Элвин К. Дейл

Кафедра сельскохозяйственной инженерии
Университет Пердью

Содержание

Преимущества и недостатки метана

Процесс производства метана

Метан из отходов животноводства - возможности и проблемы

Ценность и использование газа в варочном котле
  Энергетическая ценность газа
  Использование газа

Проектирование и строительство варочного котла
  Размер реактора и экологические требования
  Требования к конструкции реактора

Хранение, защита от коррозии и безопасность для сбора газа из метантенка
  Сбор газа
  Хранение газа
  Сведение к минимуму проблем с запахом и коррозией
  Соображения безопасности

Мониторинг варочного котла

Последние инновации в метантенках
  Варочные котлы для кукурузных початков
  Термофильные варочные котлы
  Варочные котлы для жидкого навоза

Определение возможности производства метана

Обобщение результатов примера

Дополнительная информация о производстве метана
 

Метан, который является основным компонентом природного газа (95-98
процентов), коммерчески удаляется из залежей глубоко в
земля.Этот метан образовался миллионы лет назад в болотистой местности.
(поэтому его иногда называют «болотным газом») биологическими
преобразование органического вещества.

Технология, необходимая для производства метана из отходов животноводства и
Другой фермерский мусор известен уже около 100 лет. Но из-за
недорогая и богатая нефтью энергия, ее использование было ограничено в
США сегодня, однако, высокие затраты на электроэнергию и низкая рентабельность
имеет опыт работы на некоторых животноводческих предприятиях, а также на недавнем варочном заводе
улучшения, достигнутые благодаря исследованиям, заставляют многих фермеров пересматривать
возможность внутрихозяйственного производства газообразного метана от животноводства
трата.

В данной публикации описан процесс образования метана, обсуждается
проектирование внутрихозяйственных систем и их проблем, а также
порядок определения потенциала развития технологии
на ваша ферма .

ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ ПРОИЗВОДСТВА МЕТАНА

Преимущества . Главный из них состоит в том, что полезный конечный продукт, газообразный метан,
производится. Кроме того, запах хорошо переваренного скота
отходы значительно сокращаются.Хотя переваренные отходы немного
меньшая ценность удобрений, чем непереваренные отходы, они легче
доступны растениям. Он просто преобразуется в более полезную форму.

Недостатки . Есть несколько, которые нужно тщательно продумать.
учитывается при оценке потенциала образования метана на предплечье.

* Метановый реактор большой и дорогой. Расходы проистекают из
тот факт, что он должен быть хорошо изолирован, герметичен и снабжен
источник тепла.Размер обычного варочного котла равен 15-20
раз больше суточного объема производимых отходов, или больше, если отходы разбавлены
перед перевариванием. Объем отходов, которые необходимо утилизировать
соответственно увеличивается при использовании разбавляющей воды.

* Требуется очень высокий уровень управления. Метановый метантенк
могут быть чрезвычайно чувствительны к изменениям окружающей среды, и
На исправление биологического расстройства могут уйти месяцы. Прекращается образование метана
или очень низкий во время расстройства.

* Пуск — обычно самая критическая фаза метана
поколение — сложно. Бактерии, продуцирующие метан, очень
медленнорастущие, и требуется несколько недель для создания большого
бактериальная популяция.

* Метан трудно хранить, так как при нормальных температурах
газ можно сжимать, но нельзя сжижать без специальных, очень
дорогое оборудование.

* Наконец, метан может образовывать взрывоопасную смесь при контакте с воздухом.

ПРОЦЕСС ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАНА

Производство метана осуществляется анаэробным сбраживанием.
(биологическое окисление в отсутствие кислорода) органических веществ
такие как отходы животноводства и растительные отходы. Газ, добываемый в
в варочном котле всего около 65 процентов метана, остальное —
углекислый газ и следы органических газов.

Для производства метана необходимы две основные группы анаэробных
бактерии — «кислотообразователи», превращающие отходы в органические кислоты; а также
«образующие метан», которые затем превращают эти органические кислоты в
метан и диоксид углерода (рис. 1).Кроме того, есть два разных
температурные диапазоны, в которых эти бактерии могут производить значительные
количества газообразного метана — мезофильный диапазон (90-110F) и
теплофильный диапазон (120-140F). Недавние исследования с использованием термофильного
бактерии выглядят многообещающе и будут кратко обсуждены позже;
однако эта публикация в основном посвящена традиционному пищеварению.
агрегаты действовали в мезофильном диапазоне.

Рисунок 1. Процесс образования метана.

Производство метана во многом похоже на контролируемое сжигание.
(неполное сжигание) древесины для производства древесного угля, т. е. сжигание
вещество в среде с ограниченным воздухом, чтобы производить более легко
полезный, но высокоэнергетический конечный продукт. Сжигание древесного угля
требует кислорода для восполнения и производит тепло, золу, водяной пар и
углекислый газ. Для сжигания метана также требуется кислород.
производство тепла, водяного пара и углекислого газа.

МЕТАН ИЗ ОТХОДОВ ЖИВОТНОВОДСТВА — ПОТЕНЦИАЛ И ПРОБЛЕМЫ

Производственный потенциал . Производство метана обычно выражается
в кубических футах газа, произведенного на фунт летучих твердых веществ
уничтожен. Летучие твердые вещества — это органическая часть отходов животноводства;
около 80 процентов твердых частиц навоза летучие. Галлон жидкости
навоз, содержащий 8 процентов твердых веществ, потенциально может обеспечить около 3 3/4
кубических футов метанольного газа или 2 1/2 кубических фута метана (примерно
На фунт летучих твердых веществ может быть произведено 10-13 кубических футов газа.
уничтожается в исправно работающем варочном котле.Так как примерно половина
добавленные летучие твердые вещества могут быть уничтожены, а от половины до трех четвертей
производимым газом будет метан, около 5 кубических футов газа метантенка.
(3 кубических фута метана) может быть произведено на фунт всего навоза
добавлены твердые вещества).

Что касается размера варочного котла, можно производить от 3/4 до 2 1/2
кубических футов газа (от 1/2 до 1 1/2 кубических футов метана) на кубический фут
объема варочного котла. Ожидаемая добыча газа от разного поголовья
вид представлен в таблице 1.

Таблица 1. Ежедневные отходы и производство метана молочными продуктами, говядиной и свиньями
за 1000 фунтов веса животного.

  Товар Молочная Говядина Свинья 
-------------------------------------------------- ---------
  Необработанный навоз (фунты) 82,0 60,0 65,0
  Общее количество твердых частиц (фунты) 10,4 6,9 6,0
  Летучие твердые вещества (фунты) 8,6 5,9 4,8
  Потенциал метана (куб. Фут.) * 28.4 19,4 18,6
-------------------------------------------------- ---------
   * Исходя из того, что 65 процентов газа составляет метан.
 

Токсичные компоненты в отходах . Часто встречаются несколько веществ
в отходах животноводства может препятствовать выработке метана, если присутствует в больших количествах.
достаточно концентраций. Самым распространенным является аммиак, потому что он
в большом количестве присутствует в моче животных. Концентрация аммиака
1500 частей на миллион (ppm) считается максимально допустимым
для хорошего производства метана (Таблица 2).Выше этого уровня отходы
следует разбавить водой.

Таблица 2. Влияние концентрации аммиака на производство метана.

  Концентрация
   (мг / л аммиака-N) Эффект 
----------------------------------------------
         5 - 200 выгодных
      200 - 1000 Нет побочных эффектов
     1500 - 3000 Возможное торможение при
                            более высокие значения pH
      Более 3000 токсичных веществ
------------------------------------------------
 

Конечно, большое количество антибиотиков и чистящих средств.
дезинфицирующие средства не следует использовать в варочном котле.По этой причине,
подумайте о том, чтобы исключить из варочного котла строительные отходы опороса. В
антибиотик руменсин также токсичен для метановых бактерий и не должен
скармливать скоту, отходы которого будут использоваться для производства метана.

Стоимость добавления пожнивных остатков . Основное ограничение на
скорость загрузки отходов животноводства — высокое содержание азота (N)
по сравнению с содержанием углерода (C). Отношение углерода к азоту в
количество отходов, добавленных в варочный котел, должно составлять 20 частей C на одну часть N
для оптимального производства метана.

Растительные остатки и листья, обычно с низким содержанием азота.
но с высоким содержанием углерода, может быть полезен для улучшения варочного котла
представление. Смешивание растительных остатков с отходами животноводства с высоким содержанием азота
обеспечивает более благоприятное соотношение C: N; и добыча газа должна
соответственно увеличиваются.

ЗНАЧЕНИЕ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ГАЗА ДЛЯ ДИГЕСТЕРА

Энергетическая ценность газа

Если мы знаем потенциал производства метана из различных
виды домашнего скота и стоимость сопоставимых объемов коммерческих
топлива, мы можем затем определить стоимость газа в варочном котле.Предполагая
Энергетическая ценность газа для варочного котла составляет 650 британских тепловых единиц (БТЕ).
на кубический фут и галлон пропанового топлива с энергетической ценностью
91700 БТЕ, стоит 60 центов (цена 1980 г.), требуется около 235 куб.
футов газа из метантенка, что эквивалентно пропану на один доллар. Таблица 3
оценивает стоимость потенциальной добычи газа из каждого
тип поголовья.

К сожалению, до 1% этого газа необходимо использовать для нагрева навоза.
который помещается в варочный котел.Кроме того, необходимо немного тепла, чтобы
в зимние месяцы держите варочный котел в тепле.

Таблица 3. Значение молочных, говяжьих и свиных отходов для образования метана. *

  Среднее количество животных необходимо
                животное Ценность на равное
  Вес животного 1,00 $ в день
-------------------------------------------------- -
                  фунт центов / день нет. 

  Молочный скот 1300 17 6
  Мясной скот 900 9 11
  Свинья 150 1.3 77
-------------------------------------------------- -
   * Эти расчетные значения основаны на производстве метана.
предположения, изложенные в тексте, с использованием 1% метана для поддержания
температура варочного котла и значение 60 центов / галлон. для пропана (1980 г.
цена).
 

Использование для газа

Варочный газ можно использовать везде, где есть природный газ.
применимый. Требования к газу для варочного котла для бытовой деятельности были
вычислено в Государственном университете Пенсильвании (таблица 4).На ферме это
могут использоваться для зерносушилок или для работы газовых водонагревателей, которые
вернуть тепло в варочный котел и обогрев пола для ближайшего домашнего скота
здания. Его также можно сжечь в обогревателе коммерческого помещения.

Таблица 4. Требования к газу для варочного котла для различных
Бытовое использование.

  Бытовое использование Необходимый объем газа 
-------------------------------------------
  Готовка 20-25 куб. Футов / час. на горелку, или
                    150-300 куб.фут / день
  Нагрев 165 куб. Футов / час. на 100000 БТЕ / час.
                    Вход
  Освещение 2-3 куб. Фута / час. на мантию
-------------------------------------------
 

Его наибольший потенциал в качестве топлива для отопления. Необходимое оборудование
для отопления почти такая же, как для природного газа,
за исключением того, что газовые порты и подача воздуха должны быть изменены, чтобы обеспечить
правильное сгорание. Горелки, работающие на природном газе, нуждаются в доработке,
поскольку пламя горящего газа в варочном котле имеет тенденцию «подниматься» над
горелка.Поэтому требуется определенное количество проб и ошибок,
и отверстия в кожухе горелки, вероятно, придется увеличить
в некотором роде.

Устройства с приводом от двигателя не очень эффективны при прямом управлении
от генератора метана. Например, электрогенератор (с приводом
газовым двигателем), работающая с переменным крутящим моментом, имеет низкий КПД,
потому что почасовая добыча и потребление газа почти одинаковы,
независимо от степени загрузки системы.Около 16-18 куб.
футов газа для варочного котла требуется на каждую лошадиную силу-час, предполагая, что
энергетическая ценность 650 БТЕ на кубический фут.

Эффективность двигателя можно повысить, удалив углекислый газ из
газ из варочного котла перед сжиганием, затем сжигание оставшегося
метан. Газ из варочного котла также может быть впрыснут в воздушный поток в
стационарный дизельный двигатель. До 90 процентов топлива, поступающего в
Двигатель по этой методике может работать на метане.

Одно из возможных применений газа для варочного котла, которое сейчас привлекает внимание, — это:
в качестве источника тепла для работы завода по производству спирта на предплечье.Некоторый
производители экспериментируют с системой ферментации кукурузы, чтобы
спирт, который включает подачу побочного продукта барды для
домашнего скота, используя навоз для производства метана, а затем используя
метан непосредственно используется в процессе производства спирта.

При нынешней технологии производства алкоголя энергетический эквивалент
для сжижения и брожения требуется около 30 кубических футов газа варочного котла.
зерно для производства одного галлона этанола и еще 60 кубических
футов метантенкового газа на галлон спирта для перегонки до 160-180
качество доказательства.Это равняется примерно одному галлону алкоголя на каждые пять.
кормушки для говядины, а барда из галлона спирта может
обеспечивают кормом примерно три кормушки для говядины.

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И КОНСТРУКЦИЯ ДИГЕСТЕРА

Размер реактора

и требования к окружающей среде

Размер варочного котла зависит от количества перерабатываемых отходов и
необходимое количество разведения. Рекомендуемая скорость загрузки зависит от
виды животных и способы обращения с отходами.Например, если
моча (которая содержит около двух третей аммиака) исключена
от отходов загрузка может быть соответственно больше. Таблица 5
показывает необходимый объем варочного котла и другие расчетные значения варочного котла для
каждый вид скота.

Таблица 5. Расчетные значения метанового варочного котла для молочных, говяжьих и свиноводческих производств. *

  Товар Молочная Говядина Свинья 
-------------------------------------------------- ------------------------------------------------
Коэффициент разбавления навоз: вода 1: 0 (без разбавления.) 1: 0,92 1: 2,2
Количество разбавляющей воды на 1000 фунтов веса животного 0 галлонов. 7,0 галлона. 18,0 галлона.
Срок содержания под стражей 15 суток 15 суток 12,5 суток
Объем варочного котла на 1000 фунтов веса животного 20,6 куб. Футов 28,8 куб. Футов 43,4 куб. Футов
Расчетный газ на 1000 фунтов веса животного 43,7 куб. Футов. 29,8 куб. Футов 28,6 куб. Футов
Расчетное производство метана на 1000 фунтов веса животного 28.4 куб. Фут. 19,4 куб. Футов 18,6 куб. Футов
Расчетная суточная добыча метана на куб. Фут. из
  объем варочного котла 1,4 куб. фута. 0,67 куб. Футов 0,43 куб. Футов
-------------------------------------------------- -------------------------------------------------
 * Из MWPS-19, «Управление отходами животноводства с контролем загрязнения».

 

Запуск можно ускорить, предоставив источник метана.
бактерии. Один из способов сделать это — изначально заполнить 20-25 процентов
объем варочного котла с активным осадком варочного котла муниципальных
очистные сооружения, затем постепенно увеличивать количество отходов животноводства
добавляется при каждой загрузке в течение 6-8 недель, пока система не будет полностью
оперативный.

Оптимальные условия для работы метантенка: единообразные
загрузка (желательно ежедневно), нейтральная кислотность , температура 95F,
Соотношение углерод / азот 20: 1 Уровни вредных веществ и
ниже их пределов запрета . Кислотность, близкая к нейтральной (pH = 7,0), составляет
хороший показатель правильной работы. Это означает, что бактериальный
популяции находятся в равновесии, причем «кислотообразующие» производят только
столько органических кислот, сколько могут использовать «образователи метана».

Менее чем оптимальные условия окружающей среды могут привести к тому, что варочный котел
расстройство, обычно приводящее к кислотным условиям. Это потому что
кислотообразующие бактерии будут процветать в гораздо более широком диапазоне
условий окружающей среды, чем более медленный рост метанообразующих
бактерии.

Кислотные условия можно временно контролировать, добавляя щелочной
такое вещество, как известь. Однако первоначальная причина дисбаланса
должны быть найдены и исправлены, если добыча газа будет продолжена.

Требования к конструкции метантенка

Варочные котлы должны быть герметичными и иметь такую ​​конструкцию, чтобы они могли
изолировать, нагреть и перемешать содержимое. Варочные котлы, показанные на
Рисунки 2-5 не обязательно являются лучшими из возможных, но они
некоторые из них были успешно использованы или предложены для использования
знающие люди.

Изоляция . Поскольку температура имеет решающее значение для образования метана,
сохранение тепла в варочном котле имеет важное значение.Чтобы использовать
изоляционные свойства грунта, рассмотреть возможность насыпания грунта
вокруг резервуара или закопать резервуар в хорошо дренированном месте, чтобы
может быть реализован полный изолирующий потенциал почвы (Рисунок 2).

Рис. 2. Подземный бетонный бункер-метантенк с плавающей крышкой и
промежуточный резервуар для сточных вод (для предотвращения попадания кислорода
варочный котел).

Изолируйте поверхность варочного котла до уровня не менее R = 10.
находится в контакте с землей и по крайней мере до R = 20, где он находится в
контакт с воздухом (R — мера способности материала сопротивляться
поток тепла.Чем выше значение R, тем лучше изоляция.
значение). См. Публикацию Purdue Extension AE-95, «Изоляция домашнего скота.
и другие хозяйственные постройки «, чтобы получить информацию о выборе и установке
изоляция.

Отопление . Система, наиболее часто используемая для обеспечения
круглогодичная температура 95F для производства метана — теплообменник
где трубы горячей воды размещены внутри варочного котла. Вода может быть
нагревается за пределами варочного котла, возможно, с использованием воды, сжигаемой на метане
обогреватель.

Для достижения наилучших результатов отходы следует предварительно нагреть перед добавлением в
варочный котел. Может потребоваться в пять раз больше тепла для
процесс предварительного нагрева, как для поддержания температуры варочного котла.

Перемешивание . Перемешивание важно для обеспечения адекватного контакта
между бактериями и отходами, а также для удаления газа из
жидкость. Смешивание можно производить с помощью: (1) механического смесителя,
(2) компрессор для барботирования собранного газа обратно через варочный котел.
жидкость или (3) насос для навоза замкнутого цикла.

Механическая мешалка работает хорошо, пока имеется хорошее воздушное уплотнение.
поддерживается. Атмосферный кислород должен быть исключен из варочного котла, чтобы
исключить угрозу взрыва. Один из способов сделать это — использовать
плавающая крышка, как показано на рисунках 2 и 3.

Рисунок 3. Схема варочного котла с плавающей крышкой.

Если для смешивания используется компрессор , можно вставить трубопровод
в варочный котел, а рециркулирующий газ из хранилища закачивается
с помощью открытой трубы или диффузора на дне резервуара.Этот
создает турбулентность и удерживает твердые частицы во взвешенном состоянии.

Для облегчения навоза насос метод перемешивания, установить трубопровод
когда построен варочный котел. Либо диафрагменный, либо мусорный насос.
расположенный вне варочного котла, должен хорошо работать для этой цели.

Для механических или насосных методов для определения мощности
(л.с.), необходимое для смешивания содержимого варочного котла, используйте уравнение:

  hp = 0.185 x% твердых веществ x объем жидкости (в единицах по 1000 куб. Футов).
 

Например, варочный котел объемом 10 000 кубических футов, содержащий отходы на 6
процентов твердых веществ потребуется смеситель мощностью 11,1 л.с. (0,185 X 6% X 10). Относительно
частота перемешивания, некоторые небольшие исследования показывают, что
периодическое перемешивание (3-4 раза в день) примерно так же эффективно, как
непрерывное перемешивание.

СБОР, ХРАНЕНИЕ, КОРРОЗИЯ И БЕЗОПАСНОСТЬ ГАЗА ДИГЕСТЕРА

Сбор газа

Как указывалось ранее, газ в варочном котле обычно на 60-70 процентов состоит из метана,
остальное — углекислый газ, немного сероводорода и другие
следовые газы.Чтобы застраховаться от загрязнения атмосферным кислородом a
положительное статическое давление не менее 3 дюймов водяного столба должно быть
поддерживается над жидкостью в метантенках и системах сбора газа.

Это можно сделать, собрав газ с помощью (1) плавающей крышки.
над варочным котлом или (2) регулятор давления для выпуска газа из
варочный котел после достижения определенного уровня давления. в
в первом случае крышка «плавает» на сжатом газе над
жидкость.Некоторое скопление газа происходит под крышкой, и вес
крышка обеспечивает положительное давление для газораспределения.

Рис. 4. Варочный котел, состоящий из резервуара для жидкого навоза, построенного.
внутри зернового бункера. Пространство между двумя стенками резервуара заполнено
изоляция.

Рисунок 5. Схема небольшого двухступенчатого варочного котла, похожего на
принципа к тем, которые используются на муниципальных очистных сооружениях.

Любой используемый газовый трубопровод должен иметь уклон назад к метантенке или иметь
конденсатоотводчики для предотвращения конденсации и засорения водяного пара
линии, когда газ остывает. Также важно, чтобы счетчик газа
быть установлен на линии сбора газа для контроля варочного котла
операция; высокий стабильный уровень добычи газа обычно свидетельствует о хорошем
операция.

Хранение газа

Сосуды для хранения газа должны быть спроектированы с переменным объемом,
потому что они должны учитывать разницу в скорости добычи газа
и расход при поддержании равномерного давления.Конечно,
наиболее практичный способ минимизировать дорогостоящее хранение газа — найти применение
для газа, который соответствует его дебиту.

Плавающая крышка варочного котла также может использоваться для хранения газа.
Что касается сбора газа. Это просто крышка понтона, которая плавает на
поверхность жидкости и имеет юбочные пластины, уходящие в жидкость
для обеспечения уплотнения (см. рисунок 3). Вес плавающей крышки
обеспечивает напор и позволяет отводить газ в том виде, в каком он есть
нужный.

Газохранилище высокого давления возможно, но вполне
дорого для использования в фермерских хозяйствах. Может быть как цилиндрической, так и сферической формы.
по форме и стальной сварной конструкции. Поскольку существует опасность
взрыв или утечка при хранении под давлением, проконсультируйтесь со знающим
инженеру и слесарному цеху за помощью. Хранение среднего давления
(менее 100 фунтов на квадратный дюйм) более подходит для использования на ферме, чем
хранилище высокого давления.

Некоторое повышение давления увеличивает количество энергии, которое может быть
хранится (таблица 6).Но сжижать метан на
ферме, так как давление 700 фунтов на квадратный дюйм (psi) и -150F являются
требуется для этого.

Таблица 6. Зависимость давления от теплосодержания хранимого газа в варочном котле.

  БТЕ на БТЕ на
     Кубический фут-галлон под давлением 
------------------------------------
       15 фунтов на кв. Дюйм 650 87
       30 фунтов на кв. Дюйм 1300170
       45 фунтов на кв. Дюйм 1950 260
       60 фунтов на кв. Дюйм 2600350
       75 фунтов на кв. Дюйм 3250 435
       90 фунтов на кв. Дюйм 3900 520
------------------------------------
 

Минимизация проблем с запахом и коррозией

Сероводород, имеющий запах тухлого яйца, может образоваться, если
отходы содержат большое количество сульфатов.Однако в целом
газ из правильно работающего метантенка должен иметь лишь незначительное
запах, потому что оба основных компонента — метан и углекислый газ — являются
без запаха. В любом случае произведенный газ хранится в герметичном
контейнер и сгорел, что устраняет проблемы с запахом.

Другое дело — коррозия. Это может быть очень серьезно. Следовательно, газ
вероятно, следует пропустить через фильтр, содержащий свинцовые опилки или
смесь щепы и оксида железа для удаления водорода
сульфид.«Шарики сорба», производимые Mobil Oil, также можно использовать для
удалить сероводород и водяной пар.

Для удаления только водяного пара рассмотрите возможность использования конденсатора. И чтобы
удалить углекислый газ, воспользуйтесь молекулярным ситом.

Меры безопасности

Метан чрезвычайно взрывоопасен при смешивании с воздухом в следующих пропорциях:
6-15 процентов метана. Газ из метантенка тяжелее воздуха и
оседает на землю, вытесняя кислород.Если сероводород
В настоящее время газ из варочного котла может быть смертельным ядом.

Всегда вентилируйте открытую сторону манометров (манометров статического давления) и
клапаны сброса давления наружу и обеспечивают большое количество
вентиляция, если метантенк находится в помещении. Будьте осторожны, когда
сжатие и хранение газа в варочном котле. Спецтехника и спецтехника
баллоны необходимо использовать, если газ хранится под высоким давлением.

МОНИТОРИНГ DIGESTER

К счастью, в отличие от метантенков муниципальных сточных вод,
отходы животноводства довольно однородны по составу.Как только процесс
началось и достигло стабильного состояния, сбои не слишком распространены, если
варочный котел управляется должным образом. Мониторинг работы метантенка,
тем не менее, это хорошая идея, и ее можно довольно легко реализовать,
использование газообразования или pH жидкости варочного котла в качестве индикатора.

Добыча газа . Это самый простой и надежный
показатель. В варочном котле с периодической загрузкой (тот, в который добавляются отходы
примерно раз в месяц), если добыча газа постепенно снижается,
запасы пищи, доступные для бактерий, вероятно, истощены, что указывает на
пришло время добавить больше отходов в варочный котел.Если добыча газа
быстро спадает (в течение 1-2 дней), вероятно, причина в
расстроен варочный котел. Среди потенциальных причин основными являются: тоже
высокий уровень токсичных соединений в отходах корма, слишком высокий уровень корма
скорость или слишком низкая температура в варочном котле.

Низкая температура варочного котла может быть результатом неисправности
система обогрева. Если за один раз добавляется большое количество отходов, это
следует предварительно нагреть до 95 ° F, чтобы предотвратить термический удар метана.
бактерии.Лучшая производительность обычно достигается при непрерывном
загрузка — то есть, когда варочный котел загружается меньшим количеством
отходы ежедневно.

Уровень pH . PH (уровень кислотности или щелочности) может быть
легко измерить, вставив pH-бумагу в жидкость варочного котла и
сравнивая полученную интенсивность цвета, которая развивается с цветом
Диаграмма. Уровень pH должен быть как можно ближе к 7,0 (нейтральный). PH
ниже 6,0 указывает на нарушение работы варочного котла.Вы можете приобрести pH-бумагу в
большинство аптек, аквариумов или винных магазинов.

ПОСЛЕДНИЕ ИННОВАЦИИ DIGESTER

Варочные котлы для кукурузных початков

Лабораторное исследование Университета Пердью показало, что анаэробный
варочный котел, содержащий кукурузные початки, может использоваться для обработки свиноводческих отходов и
производят метан при температуре 65 ° F (Рисунок 6). Учеба
использовали срок задержания 5 дней и норму погрузки 7,5 фунтов
летучих твердых веществ на кубический фут в день.Эта система имеет большое
многообещающая сделка для использования в фермерских хозяйствах с суточной добычей газа до
1,5 объема газа на объем метантенка.

Рисунок 6. Подземный варочный котел для кукурузных початков с пластиковой крышкой.

Поскольку в початках много углерода, но мало азота, они
улучшите соотношение C: N, добавив дополнительный органический углерод. Они
также обеспечивают поддерживающую среду, на которой бактерии могут прикрепляться и
остается внутри варочного котла, а не удаляется вместе с
стоки варочного котла.

Термофильные реакторы

Термофильные (высокотемпературные) варочные котлы спроектированы таким образом, чтобы
удовлетворительно работать при 5-дневном задержании и уровне твердых частиц
10-20 процентов. Производство газа из метантенка составляло около 11 кубических футов.
на фунт уничтоженных летучих твердых веществ. Работа нормально начинается
доведя варочный котел до температуры 130F со скоростью
около 3F в неделю.

Во многих отношениях термофильное пищеварение лучше, чем переваривание
950F.Добыча газа примерно на 20 процентов выше, а распад твердых частиц
примерно на 10 процентов выше. Кроме того, более высокая температура убивает
больше патогенных бактерий, что позволяет переваривать отходы
используется в качестве пищевой добавки без дальнейшей стерилизации.

Но переваривание термофильных бактерий также имеет свои недостатки. В
содержание метана в газе несколько ниже (55%), а
Работа варочного котла не такая стабильная, как у обычных варочных котлов.

Однако главный недостаток — высокая температура.
обязательный. Требуется примерно в два раза больше тепла, чем для обычного
варочные котлы. Таким образом, варочный котел должен быть хорошо изолирован (R = 20 для
поверхности варочного котла, контактирующие с землей и R = 30 + обнаженные
в атмосферу). Кроме того, варочный котел следует перемешать до
обеспечить хороший контакт между бактериями и органическими веществами и
максимизировать добычу газа.

При малом времени выдержки и высоких температурах некоторые средства
рекуперация тепла, потерянного в стоках метантенка, необходимо для
система экономичная.Значительное количество лабораторных и пилотных
заводские испытания в настоящее время проводятся для определения осуществимости
термофильных варочных котлов.

Варочные котлы для жидкого навоза

Исследователи из Университета Флориды изучили наземный
конструкция хранилища жидкого навоза, которая была модифицирована для использования в качестве
метановый реактор. В исследовании использовался большой крытый резервуар для хранения.
с ежедневным добавлением отходов. Добыча газа составила около 60 процентов.
этого в обычном варочном котле.Из этой и связанной с ней работы
Предлагаются следующие предложения по варочным котлам для навоза:

* Резервуар должен быть изначально засеян бактериями из активного
анаэробный варочный котел на уровне 10-20 процентов от объема резервуара для
обеспечить достаточное количество метановых бактерий.

* Соотношение количества семян и отходов в пересчете на сухой вес составляет не менее 20: 1.
нужен для молочного навоза. Другими словами, это 1000 галлонов жидкости.
молочный навоз обычно добавляется каждый день, резервуар для хранения должен
первоначально заполнить около 20000 галлонов варочного котла
ил.После того, как бак наполнился, его откачивают в
Уровень 20 000 галлонов и работа началась снова.

Если в качестве посевного материала используется городской ил, объемное соотношение 40: 1
требуется, поскольку содержание твердых частиц в осадке варочного котла из
муниципальные очистные сооружения примерно вдвое меньше, чем молочный навоз.

* Контроль температуры в варочном котле этого типа не критичен, так как
пока температура составляет от 70F до 95F. Пищеварение
возможно при 70F, потому что бактерии не удаляются из сточных вод
а большое количество бактерий компенсирует сокращение биологических
активность при низкой температуре.

* Резервуар для хранения навоза должен иметь емкость 180 дней.
хранения, потому что добыча газа занимает около 100 дней.
стабильная ставка. Плавающая газонепроницаемая крышка должна использоваться для захвата
газ по мере того, как он выделяется из жидкого навоза.

* Когда температура жидкости в варочном котле опускается ниже 70 ° F, газ
производство очень низкое, и эксплуатация, вероятно, будет
нестабильный. Поэтому зимой нужны обогрев и утеплитель.
если варочный котел должен быть надежным источником энергии.

Поскольку требуется очень большой объем нагретой жидкости по сравнению с
обычному варочному котлу, в этот момент кажется, что навозная яма
варочный котел будет практичным только в южных частях
США Конечно, любой, кто рассматривает возможность переоборудования цистерны для навоза в эту
системе следует уточнить в своем окружном отделении службы поддержки
исследовательская информация и рекомендации по управлению.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ПРОИЗВОДСТВА МЕТАНА

Экономика производства метана обычно считается
сомнительно, даже при сегодняшнем росте цен на топливо.Но затраты на энергию
и доступность завтра может изменить эту осуществимость
кардинально. Следующий пример, хотя и не полный
экономический анализ, должен дать фермеру приблизительное представление о
значение производства метана на его ферме.

Пример : Фермер с молочным стадом в 100 коров хочет знать,
он может экономически оправдать установку метанового реактора. Средний вес коровы
1300 фунтов. Не будет навоза от телят, телок и сухостойных коров.
доступен для использования в варочном котле.

                                                                       Наш Ваш
                   Элементы и пример расчетов значение 
-------------------------------------------------- ----------------------------------------------

  A. Определить потенциальный объем добычи газа в сутки.  43,7 куб. Футов /
 1. Газ, произведенный на 1000 фунтов веса животного (из Таблицы 5).= 1000 фунтов. __________

 2. Производство газа на одно животное в день.
     Средн. вес. / hd. x Шаг A.1
     (1300 фунтов x 43,7 куб. Футов / 1000 фунтов) = 56,8 куб. Футов / дюйм __________

 3. Всего добыто газа за сутки.
     Кол-во животных x Шаг A.2
     (100 дюймов x 56,8 куб. Футов / дюйм) = 5680 куб. Футов __________
 
 4. Производство метана на 1000 фунтов животного.
вес (из таблицы 5). = 28,4 куб. Футов / __________
1000 фунтов.5. Производство метана на одно животное в день.
     Средн. вес. / hd. x Шаг A.4 = 36,9 куб. футов __________
     (1300 фунтов x 28,4 куб. Футов / 1000 фунтов)

 6. Общее количество метана, произведенного за день. = 3690 куб. Футов __________
     Кол-во животных x Шаг A.5
     (100 дюймов x 36,9 куб. Футов / дюйм)

  B. Определите количество и стоимость произведенной энергии. 
 1. Энергетическая ценность в сутки. (Предполагается, что 1/4 метана должна
     быть переработанным, чтобы обеспечить тепло для варочного котла, энергию
     стоимость оставшихся 75% составляет 950 БТЕ / куб.футов и галлон
     пропана имеет энергетическую ценность 91700 БТЕ.
     и стоит 60 центов.)
                                      
     Энергетическая ценность метана x полезный метан x шаг A.6 2 630 000
     (950 БТЕ / куб.фут x 75% x 3690 куб.фут / день) = БТЕ / день __________

 2. Пропановый эквивалент произведенного тепла.
     Шаг B.1 / БТЕ / гал. пропан
     (2,63 млн БТЕ / день / 91700 БТЕ / галлон) = 28,7 галлона. __________
                   
 3.Долларовая стоимость энергии, производимой за день.
     Цена пропана x Шаг B.2
     (0,60 доллара США / галлон x 28,7 галлона) = 17,22 доллара США / день __________
 
  4. Стоимость произведенной энергии в год в долларовом выражении.
     Дней / г. x Шаг B.3
     (365 дней x 17,22 USD / день) = 6285,30 USD __________

  C. Определить объем и размеры резервуара варочного котла 

  1. Расчетный объем жидкости в варочном котле (из таблицы 5).
     Объем варочного котла / 1000 фунтов.вес животного x вес. / hd. х нет. HD.
     (20,6 куб. Футов / 1000 фунтов x 1300 фунтов x 100 дюймов) = 2678 куб. Футов _________

  2. Общий объем варочного котла (включая хранение на полдня).
      для добытого газа) в кубических футах.
      Шаг C.1 + (1/2 дня x Шаг A.3)
      (2678 куб. Футов + (1/2 дня x 5680 куб. Футов / день)) = 5518 куб. Футов _________

  3. Общий объем варочного котла в галлонах.
     Галл. / Куб. Фут. x Шаг 0.2
     (7.5 галлонов / куб. футов x 5518 куб. футов) = 41 385 галлонов. _________

  4. Высота бака. (В данном примере используйте варочный котел высотой 14 футов) = 14 футов _________

  5. Диаметр круглого резервуара для выбранной высоты.
      ((Шаг C.2 / Шаг C.4) x 1,27)  1/2 
      ((5518 куб. Футов x 14 футов) x 1,27)  1/2  = 24 фута _________

  D. Определите стоимость варочного котла, включая изоляцию, нагреватель и смеситель.

  1. Стоимость метантенка, включая крышку бака и насос. (Предположим, что стоимость
     50 центов за галлон.)
     Стоимость / гал. x Шаг C.3
     (0,50 доллара США за галлон x 41 385 галлонов) = 20 692 доллара США _________

  2. Стоимость изоляции котла на крышке и боковых стенках.

   А. Изоляционное покрытие. [Один из способов изолировать - построить большую
     диаметр резервуара вокруг варочного котла и заизолировать пространство между ними.Внешний бак не обязательно должен быть таким же водонепроницаемым или прочным, как внутренний.
     бак. Предположим, что стоимость внешнего резервуара составляет 1/2 стоимости резервуара метантенка.)
     Шаг D.1 x 1/2
     (20 692 долл. США x 1/2) = 10 346 долл. США _________
                  
   б. Площадь поверхности боковой стенки варочного котла.
      Шаг C.4 x Шаг C.5 X 3.14
      (14 футов x 24 футов x 3,14) = 1055 кв. Футов. _________

   c. Зона покрытия варочного котла.
      (Шаг C.5)  2  х 0,79
      (24 фута x 24 фута x 0,79) = 455 кв. Футов. _________

   d. Общая площадь поверхности варочного котла.
      Шаг D.2.b + Шаг D.2.c
      (1055 кв. Футов + 455 кв. Футов) = 1510 кв. Футов _________

   е. Стоимость утепления. (Предположим, что 1 доллар за квадратный фут установленной изоляции.
      Поскольку эта стоимость очень непостоянна, уточняйте у местных строителей.
      при оценке варочного котла для вашей ситуации.)
      Стоимость изоляции / кв.фут. x Шаг D.2.d
      (1 доллар США за квадратный фут x 1510 квадратных футов) = 1510 долларов США _________

  3. Стоимость водонагревателя.
     
    а. Нагреватель рассчитан на подачу 30 БТЕ в час на кубический фут варочного котла
       объем жидкости.
       Мощность нагревателя / куб. Фут. x Шаг 0,1
       (30 БТЕ / час / куб.фут x 2678 куб.фут) = 80,340 БТЕ / час. _________

    б. Стоимость утеплителя. (Цена на обогреватель этого размера в 1980 г.
       с водопроводом около 1000 $) = 1000 $ __________
 
  4.Стоимость миксера метантенка.

    а. Размер миксера позволяет перемешивать содержимое варочного котла, имеющее около
       10 процентов твердых веществ (см. Таблицу 1).
       Шаг C.1 / 1000 x pct. твердые тела x 0,185
       (2678 куб. Футов / 1000 x 10% x 0,185) = 5 л.с. _________

    б. Стоимость смесителя. (Предположим, что мембранный насос диаметром 3 дюйма и система трубопроводов
       рециркулировать содержимое варочного котла, что стоит около 2500 долларов.) = 2500 долларов _________
 
  5. Общая стоимость метантенка.Шаги D.1 + D.2.a + D.2.e + D.3.b + D.4.b
      (20 692 долл. США + 10 346 долл. США + 1510 долл. США + 1000 долл. США + 2500 долл. США) = 36048 долл. США _________


  E. Определите стоимость удержания сточных вод варочного котла до распределения. 

  1. Навоз, производимый в день в фунтах (из таблицы 1).
      Навоз на 1000 фунтов веса животного в день x средн. вес. / hd. х нет. HD.
      (82 фунта / 1000 фунтов / день x 1300 фунтов x 100 фунтов) = 10660 фунтов / день _________

  2. Ежедневное количество навоза в кубических футах.Шаг E.1 / фунт / куб. Фут.
      (10 660 фунтов / день 60 фунтов / куб. Фут) = 178 куб. Футов / день _________

  3. Объем хранилища, необходимый для 180-дневной емкости в кубических футах.
      Производительность в днях x Шаг E.2
      (180 дней x 178 куб. Футов / день) = 32 040 куб. Футов _________

  4. Объем хранилища, необходимый для 180-дневной емкости в галлонах.
      Галл. / Куб. Фут. x Шаг E.3
      (7,5 галлона / куб. Фут x 32 040 куб. Фут) = 240 300 галлонов./ _________

  5. Стоимость сборной складской конструкции. [Предположим, 15 центов за галлон.)
      Стоимость строительства / гал. x Шаг E.4
      (0,15 долл. США / галлон x 240 300 галлонов) = 36 045 долл. США _________
 
  6. Стоимость земляной кладовой. (Предположим, 5 центов за кубический фут.)
      Стоимость строительства / гал. x Шаг E.3
      (0,05 долл. США / куб. Фут x 32 040 куб. Фут) = 1602 долл. США __________

Примечание.Сомнительно, чтобы стоимость единицы хранения навоза
следует загружать в варочный котел, так как на многих молочных фермах уже есть
один или потребуется один, независимо от того, используется ли варочный котел.

  F. Определить стоимость хранилища газа. 
   Также необходимо построить газохранилище, иначе
   Разработано использование, при котором газ потребляется в соответствии со скоростью его производства.
   В этом примере предположим, что хранение газа не требуется. = 0 __________

  г.Определите общую стоимость этой системы производства метана. 

  1. Общая стоимость с сборным складом.
       Шаг D.5 + Шаг E.5
       (36048 долларов США + 36045 долларов США) = 72 093 долларов США ___________

  2. Общая стоимость с земляным хранилищем.
       Шаг D.5 + Шаг E.6
       (36 048 долл. США + 1602 долл. США) = 37 650 долл. США ___________

  H.Определите экономическую целесообразность.  [долларовая стоимость произведенного метана
   на этапе B.4 можно использовать для определения срока окупаемости. Таблица 7 также
   помогает определить, какой капитал может быть оправдан для метантенка
   строительство.)

   1. Капитальные вложения на душу населения, окупаемость которых составляет 7 лет.
      [из Таблицы 7 при процентной ставке 15 процентов и 60 центов за
      энергетическая ценность галлона]. = 285 долларов США / HD ___________

   2.Общая безубыточность инвестиций.
      Шаг H.1 x № HD.
      (285 долл. США / шт. X 100 шт.) = 28 500 долл. США ___________
-------------------------------------------------- ------------------------------------------------

 

ОБОБЩЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ПРИМЕРА

При лучших условиях эксплуатации варочного котла на 15%
проценты, точка безубыточности строительства земляного холма
карьера (37 650 долларов США) не будет достигнута менее чем за 7 лет согласно Таблице
7.Текущие налоговые льготы и государственные демонстрационные гранты могут
несколько сократить срок окупаемости.

Таблица 7. Максимальные начальные инвестиции на голову в анаэробном варочном котле
с 7-летней окупаемостью при различной стоимости, эквивалентной пропану, и
Процентные ставки на молочные продукты, говядину и свинину. *

 
     Из расчета на душу населения по цене, эквивалентной пропану
                            и процентная ставка-
                -------------------------------------------------- -
                     $.60 / галлон. 0,90 долл. США / галлон. 1,20 $ / гал.
                     --------- -------- --------
      Виды 10% 15% 10% 15% 10% 15% 
-------------------------------------------------- -----------------
      Молочные продукты 330 долларов 285 долларов 495 долларов 427 долларов 660 долларов 570 долларов
      Говядина 184 161 276 242 368 222
      Свиньи 26 21 38 32 52 42
-------------------------------------------------- -----------------
 * Инвестиционная цена основана на 7-летней окупаемости с 4%
первоначальных инвестиций, направленных на ремонт, страхование и
налоги.Эти данные не включают прибыль или отдачу от труда.
цифры, а также не рассматриваются какие-либо налоговые льготы. Действующее налоговое законодательство
в состоянии непрерывного изменения. В настоящее время, если в хозяйстве используется метан,
применяется только инвестиционный налоговый кредит, в то время как метантенки, производящие газ
для продажи вне фермы может получить инвестиционный налоговый кредит, а также 3 доллара США за
Продано 5,8 млн БТЕ.

 

Можно также возразить, что во время нагрева необходимо отводить меньше газа для обогрева.
теплые месяцы.Но это несколько компенсируется тем, что наши
оценки добычи газа основаны на идеальных условиях, и что
все затраты на рабочую силу и прибыль не учитывались. Таким образом, кажется,
неэкономично строить варочный котел в нашем примере. (Метан
поколение будет более привлекательным для крупного животноводства
единиц, которые обладают потенциалом значительной «экономии на масштабе»
экономия.)

Таблица 7 была подготовлена, чтобы помочь вам рассмотреть влияние
изменение процентных ставок и цен на топливо.В этой таблице представлены
максимальные начальные инвестиции, которые можно было бы сделать, если бы вы рассчитывали заплатить
для метантенка через 7 лет.

Промоторы коммерческих анаэробных варочных котлов иногда добавляют
другие экономические выгоды для уравновешивания более крупных инвестиций. Один
пример — присвоить сброженному осадку значение либо как корм, либо как
удобрение. Сообщается, что питательная ценность ила достигает
100 долларов за тонну сухих твердых веществ варочного котла (цена 1980 г.). Некоторые сторонники
утверждают, что ценность корма в десять раз больше, чем
стоимость добытого газа.Однако в настоящее время немногие фермеры Индианы
желают или могут скармливать отходы варочного котла своему скоту.

Другой способ — зачислить удобрение в варочный котел.
стоимость отходов животноводства. Это удобрение составляет около 1 цента.
на галлон стоков метантенка (цена 1980 г.), что составляет 1,5
раз больше топливной ценности метана. Однако следует отметить, что
ценность удобрений будет присутствовать, даже если отходы не пройдут
через варочный котел, что делает этот кредит довольно сомнительным.

Кроме того, все варочные котлы требуют некоторого управления и трудозатрат для
контролировать процесс. Успешная работа для типичного фермерского хозяйства
для варочного котла потребуется минимум 1-2 часа в день для мониторинга,
загрузка, разгрузка и выполнение общего обслуживания — некоторые системы
даже больше!

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ О ПРОИЗВОДСТВЕ МЕТАНА

Несколько частных организаций и частных лиц написали о
принцип и практика производства метана.Следующий список
должен быть полезен тем, кто хочет получить больше информации.

1. Рам Букс Сингх, «Биогазовая установка, производящая метан из органических
Отходы. «70 страниц. Доступен за 6 долларов США в компании Gobar Gas Research.
Станция, Аджитмал (Этава), Верхний Прадеш, Индия.

2. Ле Ауэрбах, Уильям Ольковски и Бен Кац, «Руководство по дому»
Производство метана ». Доступен за 5 долларов США в Les Auerbach, 242 Copse.
Road, Мэдисон, Коннектикут 06442.

3.«Управление отходами животноводства с контролем загрязнения». MWPS-19. Публикация Северо-Центрального регионального исследования 222. Июнь, г.
1975. Служба планирования Среднего Запада, Департамент сельскохозяйственной инженерии,
Университет штата Айова, Эймс, IA 50011, относительно наличия и
Стоимость.

4. Р. Дуглас Крейс. «Восстановление побочных продуктов из отходов животноводства». А
Обзор литературы, EPA-600 / 2-79-142, август 1979 г., National Technical
Информационная служба, Спрингфилд, Вирджиния 22161.

Благодарность

Авторы выражают признательность Дэвиду Х.Бач и
Джордж Ф. Патрик из Департамента экономики сельского хозяйства Purdue
Университет за их обзоры и предложения по экономическим аспектам
это издание.

Новый 9/80

Совместная работа по распространению сельскохозяйственных знаний и домоводства, штат Индиана, Университет Пердью и
Сотрудничает с Министерством сельского хозяйства США; HA. Уодсворт, директор, Западный Лафайет. В. Выдается в
исполнение актов 8 мая и 30 июня 1914 г.Кооперативная консультативная служба Университета Пердью является
институт равных возможностей / равного доступа.

Как сделать — Генератор метана

Вы можете получать энергию из биогаза с помощью генератора метана своими руками.

Производство метана из навоза с использованием собственных небольших отходов для получения энергии из биогазового реактора возможно для многих небольших хозяйств.

Что такое биогазовая энергия?

Энергия биогаза производится за счет сжигания метана, образующегося при разложении органических отходов.

Малый биогазовый генератор Метан химически относится к газу Ch5. Он не имеет цвета, запаха и, конечно же, легко воспламеняется. Метан широко используется в качестве основного компонента природного газа.

Когда органические материалы разлагаются бактериями анаэробно (то есть в отсутствие кислорода), образуются метан и диоксид углерода.

Источники энергии биогаза

Практически любые органические отходы могут разлагаться как генератор метана — растения (мягкий материал лучше, чем древесный материал), отходы животноводства и даже отходы жизнедеятельности человека.

На муниципальном уровне свалки действуют как варочные котлы биогаза и мощные генераторы метана. Даже в Перте, Австралия, компании активно собирают этот метан для производства экологически чистой биогазовой электроэнергии.

Фактически, поскольку несгоревший метан, выбрасываемый в атмосферу, является мощным парниковым газом, 10% нашего личного воздействия на климат происходит из-за пищевых отходов, которые мы помещаем в наши мусорные баки, которые в конечном итоге разлагаются на свалке.

При преобразовании малых отходов в энергию можно получить метан из навоза или даже из сточных вод.А энергия биогаза постоянно вырабатывается в пищеварительных системах, таких как ваша и коровья … да, пук — это тоже метан!

Посмотрите это видео, чтобы узнать, как сделать простой домашний варочный котел:

Плюсы и минусы систем генерации метана

Преимущества

Удачно использует органические отходы. Вы можете сначала получить топливо из осадка сточных вод и жидкого навоза, одновременно предотвратив сток и выбросы метана, и вы все равно получите удобрения в конце процесса.

— это чистый, легко контролируемый источник возобновляемой энергии.

Использует метан, мощный парниковый газ.

Снижает уровень патогенов (возбудителей болезней) в отходах.

Остаток является ценным органическим удобрением.

Простой в сборке и эксплуатации.

Низкие требования к техническому обслуживанию.

Может эффективно использоваться для приготовления пищи, отопления, газового освещения, абсорбционных холодильников и газовых двигателей.

Без запаха (если нет утечки, о которой вы все равно захотите узнать и немедленно устранить!).

Недостатки

Наиболее практично для производства и использования у источника отходов. Это связано с тем, что энергия, необходимая для сжатия газа для транспортировки или преобразования его в электричество, является чрезмерной, что снижает эффективность производства энергии из биогаза.

В целях безопасности необходимо соблюдать основные меры предосторожности (см. Ниже).

Маломасштабные отходы для производства энергии Системы генерации метана

Энергия биогаза

Каждый килограмм биоразлагаемого материала дает около 0.4 м (400л) газа.

Таким образом, на практике при использовании небольших отходов в энергетических системах, если у вас есть домашний скот, а также кухонные и человеческие отходы, вы можете легко удовлетворить свои потребности в приготовлении пищи и освещении:

2 газовых кольца на пару часов в день будут использовать 1-2 м

Для газовых фонарей требуется около 0,1 м3 (100 л) в час.

Однако управление любым двигателем (например, генератором или насосом) выходит далеко за рамки бытового. (Лучше перейти на водорослевое биодизельное топливо!)

Какого размера требуется метановый генератор?

Если метан образуется из навоза, собирайте навоз в течение нескольких дней, чтобы определить среднесуточное производство навоза.Исходя из этого, можно рассчитать установку для варки биогаза соответствующего размера.

Например, при наличии 55 кг навоза в день гарантируется установка 8 м3; там, где в день всего 6 кг навоза, достаточно растения объемом 1 м3.

Для семьи из 8 человек с несколькими животными (скажем, 8-10 коров) в Индии обычно используется 10-метровый варочный котел с 2-метровым хранилищем газа.

Идеальные температуры для производства метана из навоза

Срок хранения материала в варочном котле периодического действия зависит от температуры (от 2 недель при 50 ° C до 2 месяцев при 15 ° C).Среднее значение составляет около 1 месяца, поэтому измерьте, сколько материала вы будете добавлять каждый день, и умножьте его на 30, чтобы рассчитать размер варочного котла.

В то время как анаэробное сбраживание происходит при температуре от 32 F (0C) до 150 F (65 C), оптимальный температурный диапазон для микробной активности, вырабатывающей метан, составляет от 85 F (29 C) до 95 F (35 C).

При температурах ниже 60F (16C) добыча газа незначительна. В более холодном климате возможными стратегиями являются размещение варочного котла в теплице и, возможно, использование некоторого количества метана для обогрева системы.

Системы генерации метана

Биогазовый варочный котел — это компонент системы, куда животные, человеческие и другие органические отходы вводятся, обычно в виде суспензии с водой, для анаэробного разложения.

Контейнер для хранения используется для хранения производимого газа, из которого он подается по трубопроводу для сжигания в качестве топлива. Хранение переменного объема (например, гибкий мешок или плавающий барабан) проще, дешевле и энергоэффективнее, чем цилиндры высокого давления, регуляторы или компрессоры.

Когда варочный котел опорожняется, отработанные сточные воды сушатся для последующего повторного использования в качестве удобрения.

Типы биогазовых котлов

Двумя основными типами варочных котлов являются варочные котлы непрерывного и периодического действия. Варочные котлы непрерывного действия имеют постоянную пропускную способность материала, а варочные котлы периодического действия извлекают газ из содержащейся партии материала, который затем опорожняется и добавляется новая партия.

Поскольку дров для приготовления пищи стало не хватать, миллионы небольших варочных котлов непрерывного действия используются в развивающихся странах, особенно в Индии и Китае.В развитых странах варочные котлы, как правило, более крупномасштабные, они принимают навозные жижи и бытовые сточные воды.

Конструкция генератора метана

Индийская конструкция с цилиндрической шахтой стала популярной во всем мире благодаря своей надежности и простоте. Он состоит из двух основных частей: резервуара для жидкого навоза и закрытого газовой крышки или барабана для улавливания газа, выделяемого из пульпы.

Дигестор периодического действия биогаза бытового масштаба

Небольшой экспериментальный биогазовый реактор в Редфилде.Отходы помещаются в масляную бочку, неопреновая крышка поднимается, когда наполняется газом, газ поступает в контейнер (перевернутый пластиковый барабан с гидрозатвором), который поднимается по мере поступления большего количества газа.
Когда газ наполняется, его можно отводить и использовать с маленьким газовым кольцом.

Варочные котлы периодического действия на базе контейнера (см. Фото выше) возможны в бытовых масштабах.

Мини-метаногенератор пр.

Инструкции по изготовлению мини-генератора метана (образовательный проект по костюмам) содержатся в «Руководстве по производству метана-биогаза», которое, наряду с множеством других бесплатных электронных книг по устойчивому образу жизни, можно бесплатно получить здесь.

Безопасность метана

Как и в случае с электричеством и другими энергетическими системами, безопасность обычно обеспечивается, если осознаются риски и соблюдаются разумные меры предосторожности.

Опасность пожара или взрыва

Метан, очевидно, легко воспламеняется и даже может быть взрывоопасным. Имея это в виду…

Зона метаногенератора должна хорошо вентилироваться, чтобы предотвратить скопление захваченных газов.

Вблизи варочного котла не допускается использование открытого огня, электрическое оборудование должно быть подходящего качества, обычно «взрывобезопасным», а другие источники искр — любые металлические или стальные инструменты или другие предметы, электроинструменты, обычные электрические выключатели, мобильные устройства. телефоны и статическое электричество держатся на безопасном расстоянии.

В подводящую линию должен быть включен пламегаситель, длина которого должна быть не менее 20 м. Инструкции по созданию пламегасителя можно найти здесь.

Риск удушья

Биогаз вытесняет воздух, снижая уровень кислорода, поэтому любая зона варочного котла должна хорошо вентилироваться.

Болезнь

Несмотря на то, что отработанный шлам потерял множество патогенных микроорганизмов, в производстве энергии биогаза задействовано большое количество микробов!

Поэтому избегайте контакта с содержимым варочного котла и тщательно вымойте после работы с генератором метана (особенно перед едой или питьем).

Сделайте генератор биогаза для производства собственного природного газа

Вы можете использовать многие домашние органические «отходы» для производства собственного природного газа для приготовления пищи, освещения, отопления помещений и воды. Этот газ, известный как «биогаз», также может заменить ископаемый природный газ для топлива двигателя или абсорбционной системы охлаждения, такой как газовый холодильник или чиллер. Некоторые бензиновые двигатели разработаны или могут быть модифицированы для использования с природным газом, пропаном или биогазом. Дизельные двигатели могут принимать до 80 процентов биогаза.

Биогаз представляет собой смесь в первую очередь горючих газов, в основном метана, и углекислого газа, который образуется везде, где органический материал разлагается анаэробно (без кислорода), например, в воде, глубоко на свалке или в кишечниках животных, включая вас.

Я предпочитаю термин «генератор» для системы, потому что он передает намерение произвести что-то. Построив домашний биогазовый генератор, вы сможете производить достаточно топлива, по крайней мере, для получения энергии для приготовления пищи. Семье со скромными ежедневными потребностями в приготовлении пищи потребуется как минимум теплый, сытый генератор объемом 200 галлонов (27 кубических футов).Такое количество биогаза позволит ежедневно готовить на плите около часа. Начните с малого, чтобы получить представление о биогазе, сделав небольшой генератор из одной бочки емкостью 55 галлонов. Найдите планы в Энергетическом справочнике домовладельца.

Вы можете получить много энергии домашнего биогаза?

Хорошо управляемый метановый котел может производить примерно собственный объем биогаза каждый день. В любом месте от 10 до 60 процентов твердых веществ будут превращаться в биогаз во время сбраживания, поэтому ожидайте от 3 до 18 кубических футов доступной энергии биогаза на каждый фунт сухого материала.

Точный состав биогаза зависит от того, что вы загружаете в варочный котел. Основным ингредиентом биогаза является метан. Метан (химически известный как Ch5) является основным компонентом обычного природного газа, обычно используемого для приготовления пищи и обогрева, хотя биогаз не так энергоемок. Содержание метана в биогазе, вероятно, будет составлять от 50 до 80 процентов, по сравнению с примерно 70-90 процентами в природном газе, поставляемом коммунальными предприятиями. Природный газ содержит до 20 процентов других горючих газов, таких как пропан, бутан и этан, а биогаз — нет.Основными негорючими компонентами биогаза являются диоксид углерода, некоторое количество водяного пара, азот и, возможно, следы сероводорода.

Хорошим материалом для производства биогаза как с точки зрения производства, так и с точки зрения доступности, является свежесрезанная скошенная трава, из которой можно производить около 1–1⁄2 кубических футов биогаза на фунт. При такой скорости около 20 фунтов скошенной травы будут производить один час топлива для приготовления пищи (силос из травы еще лучше, для производства такого же количества биогаза требуется всего около 10 фунтов).Пищевые отходы могут давать немного большее количество биогаза на фунт, чем трава, но большинство людей будут иметь доступ к обрезкам травы в больших количествах (см. Слайд-шоу для сравнения различных материалов). Если у вас есть корова, свежий навоз хорошо подходит для производства метана на ферме, несмотря на его относительно низкую урожайность на фунт сухого веса. Одна корова будет производить около 140 фунтов (18 галлонов) навоза каждый день, что в конечном итоге может произвести в среднем 85 кубических футов биогаза или около трех часов ежедневного топлива для приготовления пищи.(Имейте в виду, что навоз, производимый в те часы, когда ваша корова находится на пастбище, будет трудно собрать.)

Производство биогаза в метановом котле

Если вы можете компостировать это, вы можете его переварить. Идеальные ингредиенты биогаза — это те материалы, которых у вас есть в изобилии, удобные и постоянные поставки, поэтому вы можете производить стабильные и полезные количества биогаза. Практически любая комбинация овощей, пищевых отходов, обрезков травы, навоза, мяса, отходов скотобойни и жиров будет работать, если ваш рецепт содержит правильное соотношение углерода и азота.Избегайте использования слишком большого количества древесных продуктов, таких как древесная щепа и солома, которые содержат большое количество лигнина (часть стенок растительных клеток, устойчивых к микробному разрушению), который имеет тенденцию блокировать процесс пищеварения.

Генератор метана обычно содержит подающую трубку для заполнения емкости варочного котла, выпускной патрубок для удаления сброженных твердых и жидких веществ (называемый «дигестат»), выпускной патрубок для газа и сборный резервуар для хранения биогаза.

Для производства биогаза в домашних условиях сначала смешайте воду с органическими материалами или «сырьем».«Диапазон общего содержания твердых веществ в смеси для оптимального производства биогаза составляет от 2 до 10 процентов, что означает, что от 90 до 98 процентов материала внутри вашего генератора может быть водой, включая воду, которая является частью вашего сырья. Измельчите или измельчите твердый материал на кусочки размером 1 дюйм или меньше. Наличие большей площади поверхности, доступной для микробов, будет способствовать лучшему усвоению органического материала. Волокнистый материал может легче перевариваться, если он стареет в течение нескольких дней (позволяя грибкам и бактериям начать расщепление волокна) перед тем, как попасть в генератор.

После того, как вы добавили сырье, добавьте достаточно воды, чтобы приготовить суспензию, а затем добавьте заквасочную культуру организмов, продуцирующих метан. Эти микробы, известные как «метаногены», естественным образом присутствуют в навозе большинства животных, поэтому, если вы используете навоз, добавлять их не нужно. Но если вы хотите переваривать только пищевые отходы или траву, вам необходимо сделать инокуляцию, чтобы запустить биологические процессы (в идеале, вам нужно будет сделать это только один раз).

Поддерживайте в контейнере температуру, близкую к температуре тела, от 90 до 100 градусов по Фаренгейту, и вы должны будете производить биогаз примерно через неделю.Чтобы уменьшить количество необходимого внешнего тепла, поместите генератор на солнце или в теплицу. Для дополнительной изоляции оберните генератор тонкой, гибкой изоляцией из вспененного материала или даже пузырчатой ​​пленкой, покрытой устойчивым к УФ излучению черным или прозрачным полиэтиленовым пластиком толщиной 6 мил.

По мере того как вы производите биогаз, направляйте его в простой контейнер для хранения, такой как небольшая бочка, перевернутая в бочку большего размера, наполненную водой (см. Слайд-шоу). Можно использовать любой контейнер для хранения, который является воздухонепроницаемым и расширяемым при поступлении и выходе газа.Приложите внешний груз к контейнеру для хранения, чтобы достичь нужного давления, требуемого вашей газовой установкой.

Вы определите время удерживания — количество времени, которое требуется генератору для преобразования твердых веществ в биогаз — путем прямого наблюдения. После того, как ваш генератор загружен и заработает, отслеживайте скорость производства газа, наблюдая за расширением газосборного цилиндра. Когда расширение замедляется, производительность падает, и пора кормить. Возможно, вам потребуется кормить каждый день или раз в неделю, в зависимости от смеси материалов и условий внутри генератора.Кормить лучше всего по рецепту. (Узнайте о разработке рецептов в The Homeowner’s Energy Handbook.)

Effluent — это смесь со слабым запахом компостируемых твердых веществ и богатой питательными веществами жидкости из вашего биогазового генератора. Вы можете вносить сточные воды непосредственно в свой сад в качестве улучшения почвы, но разумно сначала слить сточные воды в компост, чтобы уничтожить любые болезнетворные микроорганизмы.

Температура биогазового генератора: самая важная деталь

В большинстве случаев материал, который вы помещаете в хорошо обслуживаемый генератор метана, работающий в диапазоне температур от 70 до 105 градусов, будет достаточно хорошо усвоен примерно через месяц (вы будете постоянно добавлять сырье по мере разложения материала).Условия, которые вы попытаетесь имитировать в генераторе, аналогичны условиям в кишечнике животного. Биологическая активность внутри генератора будет выделять некоторое количество тепла, но в зависимости от вашего климата вам может потребоваться дополнительное тепло.

Для производства газа зимой в холодном климате вам потребуется дополнительный источник тепла. Более крупный генератор может производить достаточно газа, чтобы часть его могла непрерывно нагревать воду, которая может циркулировать по замкнутому трубопроводу и действовать как теплообменник.Или вы можете обернуть бочку снаружи гибкой трубкой, покрытой изоляцией, и прокачивать через нее горячую воду (узнайте, как построить солнечный коллектор). Другой вариант — это погружной электрический водонагреватель с термостатическим управлением, предназначенный для предотвращения замерзания поилок домашнего скота.

Сравните затраты на обеспечение теплом с выгодами от добычи газа. Если вы живете в жарком климате, обеспечьте тень, чтобы температура внутри генератора не поднималась намного выше 105 градусов.

Соображения безопасности

Никогда не производите биогаз в помещении или в закрытых помещениях. Метан — легковоспламеняющийся газ, который воспламеняется при смешивании с воздухом и при воздействии пламени. Генератор биогаза может взорваться, если давление упадет и пламя сможет вернуться через трубопровод. Риски такие же, как при обращении с обычным природным газом и его хранении.

Бесплатные планы

Вы можете найти в Интернете планы по созданию генераторов объемом до 2640 галлонов в The Complete Biogas Handbook.Генератор биогаза — это как еще один рот, который нужно кормить, но при правильной настройке и стабильной поставке сырья вы сможете производить природный газ, не содержащий ископаемых углеводородов, для удовлетворения различных потребностей в энергии на своем участке.

Энергия биогаза из метана со свалок

Свалки твердых бытовых отходов составляют третий по величине источник выбросов метана в США. Но вместо того, чтобы выбрасывать метан в атмосферу, где он усугубляет изменение климата, его можно улавливать для производства электроэнергии.По данным Агентства по охране окружающей среды США, около 600 свалок в США улавливают метан для использования различными способами, в том числе для обжига стеклодувов и обжига гончарных изделий, обогрева теплиц и даже питания катка. В других запланированных проектах свалочный газ будет превращен в метанол для использования в качестве альтернативного топлива для транспортных средств. — Кале Робертс

Пол Шекель — практический помощник по дому, работающий вне сети, и консультант по эффективности для коммунальных предприятий, домовладельцев и предприятий.Закажите его книгу The Homeowner’s Energy Handbook .

Первоначально опубликовано: август / сентябрь 2014 г.

Заблуждение об анаэробных варочных котлах

Более крупные фермы с большей вероятностью построят гигантские ямы или лагуны для хранения жидкого навоза. Подобно варочным котлам, эти гигантские бассейны жидкого навоза не содержат кислорода, а хранящийся в них навоз выделяет метан, углекислый газ и другие ядовитые газы, которые могут быть фатальными для людей и животных.Они также уязвимы для структурных отказов и экстремальных погодных явлений, которые могут вызвать переполнение или утечку ям для хранения.

После урагана Флоренция в 2018 году миллионы галлонов свиного навоза затопили Северную Каролину. Только в 2013 году фермы Висконсина выбросили более миллиона галлонов навоза. Эти аварии загрязняют окружающую среду азотом, фосфором и калием, но сырой навоз может также содержать гормоны, антибиотики и бактерии, такие как кишечная палочка. А еще запах.

Анаэробные варочные котлы должны были помочь со всем этим.

***

Wagner Farms, насчитывающая всего 400 коров, — это необычно маленькая молочная ферма, на территории которой есть анаэробный варочный котел, и самая маленькая в Нью-Йорке, которая владеет и управляет им. Менее чем в 15 милях от Олбани, окрестности удивительно пригородные, с домами на одну семью, расположенными на аккуратно подстриженных лужайках.

Кейт Вагнер, оператор анаэробного реактора фермы, говорит, что их местоположение ограничивает возможности роста семейной фермы в третьем поколении: поля меньше, и их труднее найти рядом с Олбани, чем в западной части штата.Это была одна из причин, по которой Wagner Farms инвестировала десять лет назад в анаэробный реактор.

Источник: База данных анаэробных варочных котлов AgSTAR Livestock. На диаграмме ниже показан рост числа кумулятивных проектов действующих варочных котлов на животноводческих фермах

. «Идея заключалась в том, чтобы вместо того, чтобы увеличиваться в размерах, мы хотели расти вертикально, а не горизонтально», — говорит Вагнер. , хотя результат оказался не таким высоким, как они надеялись. Вагнер хотел бы, чтобы в Нью-Йорке было создано что-то вроде программы «Вермонтская сила коров», которая платит фермерам за произведенную энергию плюс дополнительные четыре цента за киловатт-час «за экологические выгоды».”

Даже всего 400 коров производят много навоза. Он собран в огромном чане в флигеле с красным сайдингом и скатной крышей. Навоз соскребают прямо из окружающих коровников в яму с помощью бортовика, который похож на снегоочиститель, но здесь используется для коровьего навоза; остальное привозят самосвалом и выгружают «прямо здесь, где мы стоим».

У наших ног — полукруглое отверстие шириной не менее восьми футов с открытой металлической крышкой, как у гигантского чехла на сиденье унитаза.Крышка, обод и пол забрызганы темно-коричневой грязью, а прилегающие стены забрызганы до потолка. Внутри ямы клубится сероватый, зеленовато-коричневый суп, перемещаемый погруженными лезвиями. Яма под нашими ногами может вместить 12 000 галлонов навоза, и Вагнер говорит, что они получают примерно столько же каждый день. Периодически невидимые трубы с брызгами выливают свое содержимое в котел. Гигантский пузырь газа поднимается на поверхность и густо лопается. Вонь становится невыносимой.

Центр обработки данных по альтернативным видам топлива: Производство возобновляемого природного газа

Этот грузовик для перевозки молока заправляется на станции возобновляемого природного газа.(Фото с сайта ampCNG)

Возобновляемый природный газ (RNG) — это газ трубопроводного качества, который полностью взаимозаменяем с обычным природным газом и, таким образом, может использоваться в транспортных средствах, работающих на природном газе. ГСЧ — это, по сути, биогаз (газообразный продукт разложения органических веществ), который был обработан в соответствии со стандартами чистоты. Как и обычный природный газ, RNG может использоваться в качестве транспортного топлива в виде сжатого природного газа (CNG) или сжиженного природного газа (LNG). ГСЧ квалифицируется как передовое биотопливо в соответствии со Стандартом по возобновляемым видам топлива.

Биометан, который является другим термином для этого очищенного топлива трубопроводного качества, относится к биогазу, который также был очищен и кондиционирован для удаления или уменьшения неметановых элементов. Этот переработанный биогаз вместо этого используется вместо традиционного природного газа для выработки электроэнергии и тепла для электростанций, а не в транспортных средствах.

Биогаз производится из различных источников биомассы посредством биохимических процессов, таких как анаэробное сбраживание, или термохимических средств, таких как газификация.После небольшой очистки биогаз можно использовать для выработки электроэнергии и тепла. Для заправки транспортных средств биогаз должен быть переработан до более высокого стандарта чистоты. Этот процесс называется кондиционированием или улучшением и включает удаление воды, диоксида углерода, сероводорода и других микроэлементов. Получаемый в результате ГСЧ или биометан имеет более высокое содержание метана, чем неочищенный биогаз, что делает его сопоставимым с обычным природным газом и, следовательно, подходящим источником энергии в приложениях, где требуется газ трубопроводного качества.

Полный список проектов по модернизации газа для закачки в трубопроводы или использования в качестве автомобильного топлива см. В Базе данных по возобновляемому природному газу, разработанной и поддерживаемой Аргоннской национальной лабораторией.

Биогаз со свалок

Свалки — это специально отведенные места для захоронения отходов жилых, промышленных и коммерческих предприятий. По данным U.S. Агентство по охране окружающей среды (EPA). Биогаз со свалок также называют свалочным газом (свалочный газ), поскольку процесс разложения происходит в земле, а не в анаэробном варочном котле. По данным EPA, по состоянию на июнь 2020 года в Соединенных Штатах насчитывалось около 564 действующих проектов свалочного газа. Однако в большинстве этих проектов биогаз используется для производства электроэнергии, а не для работы транспортных средств, работающих на природном газе.

Узнайте об этих проектах по транспортировке альтернативного биотоплива:

Биогаз от животноводческих хозяйств

Системы регенерации биогаза при животноводстве могут использоваться для производства возобновляемого природного газа.Помет животных собирается и доставляется в анаэробный варочный котел для стабилизации и оптимизации производства метана. Полученный биогаз можно переработать в ГСЧ и использовать для топлива транспортных средств, работающих на природном газе.

По состоянию на август 2017 года на коммерческих животноводческих фермах в США работало около 250 анаэробных систем варки. Большинство этих объектов используют биогаз для производства электроэнергии. Некоторые фермы используют биогаз для производства топлива для транспорта, в том числе Hilarides Dairy в Калифорнии и Fair Oaks Dairy в Индиане.База данных AgSTAR Агентства по охране окружающей среды предоставляет дополнительную информацию об использовании таких систем в Соединенных Штатах.

Биогаз от очистки сточных вод

Биогаз может производиться при сбраживании твердых частиц, удаляемых в процессе очистки сточных вод. По оценкам Агентства по охране окружающей среды, этот потенциал биогаза составляет около 1 кубического фута газа метантенка на 100 галлонов сточных вод. Согласно исследованию, выпущенному Национальной ассоциацией агентств чистой воды и Федерацией водной среды, энергия, вырабатываемая на станциях очистки сточных вод (СОСВ) в США, потенциально может удовлетворить 12% национального спроса на электроэнергию.Это также может стимулировать производство ГСЧ для использования в транспортных средствах.

В США имеется более 16 000 очистных сооружений, и около 1300 используют анаэробное сбраживание для производства биогаза, который используется на месте. Станция очистки сточных вод Джейнсвилля в Висконсине является примером завода, который использует биогаз для производства ГСЧ для использования в транспортных средствах.

Другие источники биогаза

Другие источники биогаза включают органические отходы промышленных, институциональных и коммерческих предприятий, таких как производство и оптовая торговля продуктами питания, супермаркеты, рестораны, больницы и образовательные учреждения.Узнайте о Sacramento BioDigester, крупнейшей в своем роде анаэробной системе пищеварения в Северной Америке.

Биогаз также можно производить из лигноцеллюлозного материала (такого как пожнивные остатки, древесная биомасса и специальные энергетические культуры) посредством термохимических преобразований, совместного переваривания и сухой ферментации. Эти технологии реализуются в Европе и имеют ограниченное применение в США.

Являются ли молочные ферменты ответом на возобновляемые источники энергии или «ложным решением» в борьбе с изменением климата?

Эта статья опубликована в сотрудничестве с Covering Climate Now, международным журналистским сообществом, усиливающим освещение истории о климате.

Сначала калифорнийский молочный фермер Феликс Эчеверрия скептически относился к установке варочного котла на своем предприятии на 12 000 коров. Процесс, который включал засыпку ямы с жидким навозом и улавливание выбросов метана, которые он выделяет перед «перевариванием» его анаэробно, является дорогостоящим и сложным, и он не был квалифицирован для выполнения. Но он увидел выгоды, которые соседи фермеры в районе Бейкерсфилда получили от своих варочных котлов, и решил опередить закон штата, который потребовал бы от него сократить выбросы к 2030 году.

«Я понял, что могу опережать рост выбросов парниковых газов», — сказал Эчеверрия Civil Eats. «Это был мотив, чтобы знать, что мы смогли соблюдать [закон]».

Другой решающий фактор: Эчеверрия узнал, что ему не нужно вкладывать деньги в варочный котел или строить его, как это делали фермеры в прошлые годы. Вместо этого он сотрудничал с разработчиком, California Bioenergy LLC (CalBio), которая обратилась за государственным финансированием для оплаты проекта и теперь управляет оборудованием.А в обмен на навозный биогаз Эчеверрия получает процент от продаж за счет электроэнергии, вырабатываемой варочным котлом.

«Нет абсолютно никаких недостатков», — сказал Эчеверрия о варочном котле, который работает на ферме с 2018 года.

На сельское хозяйство приходится почти четверть мировых выбросов парниковых газов, и его роль в изменении климата становится все более очевидной. , таких фермеров, как Эчеверрия, просят внести свой вклад. В последние годы большая часть внимания — и основная часть государственных средств — была сосредоточена на анаэробных варочных котлах, которые помогают предприятиям по производству мяса и молока преобразовывать отходы животноводства в энергию, которая используется в транспортных средствах и электрических сетях.

Фермеры, исследователи и политики в США считают переваривание метана рентабельным, эффективным и приносящим доход фермерам. Сторонники также рассматривают биогаз и его очищенную версию, биометан (также известный как возобновляемый природный газ или ГСЧ) как возобновляемый источник энергии, который имеет огромный потенциал для замены более вредных унаследованных видов топлива.

За последнее десятилетие по всей стране было построено более 250 проектов по производству метантенков, большинство из них на молочных фермах. Только Калифорния профинансировала более 100 проектов по производству метантенков, потратив на них почти 200 миллионов долларов из своих амбициозных долларовых инвестиций в Калифорнию.В этом году штат готов потратить дополнительно 20-25 миллионов долларов, хотя неясно, как пандемия COVID-19 повлияет на дальнейший процесс финансирования.

«Основными бенефициарами этих проектов являются граждане Калифорнии. Уменьшая парниковые газы, мы вносим свой вклад в снижение глобального потепления », — сказала Джойс Мэнсфилд из Калифорнийского Департамента продовольствия и сельского хозяйства (CDFA), который руководит программой грантов для молочных заводов.

Но у варочных котлов есть недостатки.Это сложные и дорогостоящие проекты, которые фермеры не могут себе позволить самостоятельно; они стоят 3-5 миллионов долларов каждая и обычно требуют государственных субсидий для строительства — в форме федеральных займов, государственных субсидий, налоговых кредитов, программ скидок и множества других стимулов.

В прошлом защитники окружающей среды поддерживали предприятия по переработке отходов, но многие начали рассматривать технологию в новом свете. Они говорят, что сокращение выбросов не стоит огромного государственного финансирования, учитывая, что большая часть биогаза, работающего на навозе, поступает от крупных промышленных молочных предприятий, известных своим значительным воздействием на окружающую среду.(Семейное маслозавод Straus в Северной Калифорнии — одно из немногих исключений.) Таким образом, защитники говорят, что государственное финансирование варочных котлов составляет поддержку и помощь в сохранении крупномасштабного промышленного фермерского хозяйства, а в некоторых случаях приводит к увеличению размеров ферм — ниже под видом смягчения последствий изменения климата.

«Варочные котлы определенно сокращают количество метана и вырабатывают топливо [и] электричество. Все это звучит очень хорошо, но это не чистое топливо », — сказала Ребекка Спектор, директор Центра безопасности пищевых продуктов Западного побережья.«Эти огромные молочные фермы загрязняют воздух и воду… и государство продвигает ложное решение, поддерживая их».

В конечном счете, по словам Спектора, изображение варочных котлов как панацеи от экологических проблем молочных заводов препятствует переходу к системе земледелия, которая поддерживает мелких производителей, уменьшает размер стада и коров на пастбищах. «Мы хотим, чтобы молочные предприятия переходили к более экологичным решениям, и мы поддерживаем государство, которое стимулирует это», — сказала она.

Давление для снижения выбросов

Крупные промышленные молочные предприятия, также известные как предприятия по концентрированному кормлению животных, или CAFO, очищают навоз из своих коровников водой и хранят жидкие отходы в больших лагунах.При расщеплении навоза естественные бактерии выделяют большое количество метана — парникового газа, который в 25 раз сильнее влияет на глобальное потепление, чем углекислый газ. Фактически, более половины выбросов метана в Калифорнии приходится на молочные предприятия.

На использование навоза приходится около 7 процентов выбросов в сельском хозяйстве, и в последние годы молочные предприятия США столкнулись с повышенным давлением с целью сократить это количество. В Калифорнии, крупнейшем молочном штате страны, производители должны к 2030 году сократить выбросы метана на 40 процентов по сравнению с уровнями 2013 года.И хотя большая часть метана поступает от отрыжки коров, на отстойники из-под молочного навоза приходится примерно 25 процентов общих выбросов метана в штате.

Снижение этих выбросов — непростая задача. В 2017 году в Калифорнии содержалось 1,7 миллиона коров, подавляющее большинство из которых проживало в Центральной долине примерно на 1300 молочных фермах. По данным Агентства по охране окружающей среды США (EPA), средняя дойная корова производит около 120 фунтов навоза каждый день.

Варочные котлы улавливают метан, преобразуют биогаз в биометан и закачивают его в инженерные сети в качестве возобновляемого сжатого природного газа (R-CNG) для грузовых автомобилей, автобусов и легковых автомобилей.В некоторых случаях варочные котлы также вырабатывают возобновляемую электроэнергию, которая используется на молочном заводе, а остальная часть отправляется в сеть. Молочный метан также можно без сжигания превращать в возобновляемую электроэнергию для питания электромобилей.

Из-за дороговизны и масштаба проектов варочные котлы ориентированы на крупные молочные заводы.

В прошлом производители молочной продукции строили и эксплуатировали собственные варочные котлы. Но в последние годы, когда проекты стали более сложными и их ценники резко выросли, крупные девелоперы в значительной степени взяли на себя их финансирование, строительство, эксплуатацию и обслуживание.Большинство варочных котлов теперь являются частью кластеров, а биогаз направляется в центр централизованной очистки.

Из-за дороговизны и масштаба проектов, варочные котлы в основном ориентированы на крупные молочные хозяйства — по словам разработчиков варочных котлов, 2500 коров с дополнительным поголовьем могут поддерживать автономный варочный котел. Если молочный завод находится рядом с кластерным проектом, он может быть несколько меньше.

Хотя варочные котлы могут быть дорогими, данные, собранные на уровне штата, показывают, что проекты варочных котлов являются рентабельными, когда речь идет о сокращении выбросов парниковых газов.Фактически, программа создания варочного котла является второй по рентабельности из 68 климатических программ штата.

«Наши проекты представляют большую ценность для государства с точки зрения окупаемости инвестиций», — написал президент CalBio Нил Блэк в электронном письме. «Мы уничтожаем метан, который в первые годы оказывает более сильное краткосрочное воздействие на потепление… [поэтому] климатические выгоды будут видны гораздо раньше, чем проекты по сокращению выбросов углекислого газа».

Действительно, сокращение выбросов парниковых газов может быть значительным.Ожидалось, что установка для переработки молока Echeverria сократит выбросы метана из навоза примерно на 75 процентов. Это также снизит затраты на электроэнергию и использование ископаемого электричества из сети. Этот метантенк ежегодно поставляет около 8 миллионов киловатт-часов возобновляемой электроэнергии государственному предприятию Pacific Gas & Electric (PG&E). И молочная ферма является частью кластера молочного биогаза округа Керн, группы из 16 молочных заводов с приблизительно 60 000 дойными коровами, которые в совокупности производят приблизительно 6 миллионов эквивалентов дизельного топлива в год.

Биогаз — возобновляемый природный газ — Управление энергетической информации США (EIA)

Биогаз из биомассы

Биогаз — это богатый энергией газ, получаемый в результате анаэробного разложения или термохимического преобразования биомассы. Биогаз состоит в основном из метана (Ch5), того же соединения, что и природный газ, и диоксида углерода (CO2). Содержание метана в неочищенном (неочищенном) биогазе может варьироваться от 40% до 60%, при этом СО2 составляет большую часть остатка вместе с небольшим количеством водяного пара и других газов.Биогаз можно сжигать непосредственно в качестве топлива или обрабатывать для удаления CO2 и других газов для использования так же, как природный газ. Очищенный биогаз может называться возобновляемым природным газом или биометаном .

Анаэробное разложение биомассы происходит, когда анаэробные бактерии — бактерии, которые живут без свободного кислорода, поедают и расщепляют или переваривают биомассу и производят биогаз. Анаэробные бактерии естественным образом встречаются в почвах, в водоемах, таких как болота и озера, а также в пищеварительном тракте людей и животных.Биогаз образуется и может собираться на свалках твердых бытовых отходов и в прудах для хранения навоза. Биогаз также можно производить в контролируемых условиях в специальных резервуарах, которые называются анаэробными варочными котлами . Материал, оставшийся после завершения анаэробного переваривания, называется дигестатом, он богат питательными веществами и может использоваться в качестве удобрения.

Термохимическое преобразование биомассы в биогаз может быть достигнуто за счет газификации. Министерство энергетики США поддерживает исследования по газификации биомассы для производства водорода.

Биогаз может квалифицироваться как возобновляемое топливо для производства электроэнергии в соответствии с государственными стандартами портфеля возобновляемых источников энергии. Он также подпадает под стандартную программу США по возобновляемым источникам топлива как передовое или целлюлозное биотопливо и по Калифорнийскому стандарту на низкоуглеродистое топливо как сырье для низкоуглеродного топлива. Почти весь биогаз, потребляемый в настоящее время в Соединенных Штатах, производится в результате анаэробного разложения и используется для производства электроэнергии.

Сбор и использование биогаза со свалок

Свалки твердых бытовых отходов являются источником биогаза.Биогаз вырабатывается естественным путем анаэробными бактериями на полигонах твердых бытовых отходов и называется свалочный газ . Свалочный газ с высоким содержанием метана может быть опасен для людей и окружающей среды, поскольку метан легко воспламеняется. Метан также является сильным парниковым газом. Биогаз содержит небольшое количество сероводорода, вредного и потенциально токсичного соединения в высоких концентрациях.

Источник: адаптировано из проекта Национального энергетического образования (общественное достояние)

В Соединенных Штатах нормы Закона о чистом воздухе требуют, чтобы на полигонах твердых бытовых отходов определенного размера была установлена ​​и эксплуатировалась система сбора и контроля свалочного газа.Некоторые свалки сокращают выбросы свалочного газа за счет улавливания и сжигания или сжигания свалочного газа. При сжигании метана в свалочном газе образуется CO2, но CO2 не является таким сильным парниковым газом, как метан. Многие свалки собирают и обрабатывают свалочный газ для удаления CO2, водяного пара и сероводорода и используют его для выработки электроэнергии или продажи в качестве заменителя природного газа.

По оценкам Управления энергетической информации США (EIA), в 2019 году около 257 миллиардов кубических футов (Bcf) свалочного газа было собрано на 336 U.S. свалки и сжигаются для выработки около 10,5 миллиардов киловатт-часов (кВтч) электроэнергии, или около 0,3% от общего объема выработки электроэнергии коммунальными предприятиями США в 2019 году.

Биогаз от очистки сточных вод и промышленных сточных вод

Многие муниципальные очистные сооружения и производители, такие как бумажные фабрики и предприятия пищевой промышленности, используют анаэробные варочные котлы как часть своих процессов обработки отходов. Некоторые очистные сооружения и промышленные предприятия собирают и используют биогаз, произведенный в анаэробных варочных котлах, для нагрева варочных котлов, что усиливает анаэробный процесс сбраживания и уничтожает патогены, а некоторые используют его для выработки электроэнергии для использования на предприятии или для продажи.По оценкам EIA, в 2019 году 65 таких предприятий по переработке отходов в Соединенных Штатах произвели в общей сложности около 1 миллиарда кВтч электроэнергии.

Анаэробные варочные котлы на очистных сооружениях Линкольна, Небраска

Источник: Линкольн, правительство Небраски (защищено авторским правом)

Анаэробный варочный котел на молочной ферме

Источник: Университет штата Мичиган (защищен авторским правом)

Использование биогаза из отходов животноводства

Некоторые молочные фермы и животноводческие хозяйства используют анаэробные варочные котлы для производства биогаза из навоза и подстилки из коровников.Некоторые животноводы закрывают свои навозные пруды (также называемые навозными лагунами ) для улавливания биогаза, который образуется в лагунах. Метан, содержащийся в биогазе, можно сжигать для обогрева воды и зданий, а также в качестве топлива в дизельных генераторах для выработки электроэнергии для фермы. По оценкам EIA, в 2019 году 25 крупных молочных и животноводческих предприятий в Соединенных Штатах произвели в общей сложности около 224 млн кВтч (или 0,2 млрд кВтч) электроэнергии из биогаза.

Последнее обновление: 4 ноября 2020 г.

.