Биогаз можно применять в качестве топлива для автомобильных двигателей, причем эффективность его в этом случае зависит от содержания метана и наличия примесей. На метане могут работать как карбюраторные, так и дизельные двигатели. Однако, так как биогаз является высокооктановым топливом, более эффективно его использование в дизельных двигателях.
Для работы двигателей необходимо большое количество биогаза и установка на двигатели внутреннего сгорания дополнительных устройств, которые позволяют им работать как на бензине, так и на метане.
Опыт показывает, что биогаз экономически целесообразно использовать в газоэлектрогенераторах, при этом сжигание 1 м3 биогаза позволяет вырабатывать от 1,6 до 2,3 кВт электроэнергии. Эффективность такого использования биогаза повышается за счет использования тепловой энергии, образующейся при охлаждении мотора электрогенератора, для обогрева реактора биогазовой установки.
Рис.38. Газоэлектрогенератор в с. Петровка
Для использования биогаза в качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания необходимо предварительная очистка биогаза от воды, сероводорода иуглекислоты.
Биогаз насыщен влагой. Очистка биогаза от влаги состоит в его охлаждении. Это достигается при пропускании биогаза по подземной трубе для конденсации влаги при более низких температурах. Когда газ вновь подогревается, содержание влаги в нем существенно уменьшается. Такое высушивание биогаза особенно полезно для используемых счетчиков сухого газа, так как они со временем обязательно заполняются влагой.
Сероводород, смешивающийся в биогазе с водой, образует кислоту, вызывающую коррозию металла. Это является серьезным ограничением использования биогаза в водных обогревателях и двигателях.
Наиболее простым и экономичным способом очистки биогаза от сероводорода является сухая очистка в специальном фильтре. В качестве абсорбера применяется металлическая «губка», состоящая из смеси окиси железа и деревянной стружки. С помощью 0,035 м3 металлической губки из биогаза можно извлечь 3,7 кг серы. Если содержание сероводорода в биогазе составляет 0,2%, то этим объемом металлической губки можно очистить от сероводорода около 2500 м3 газа. Для регенерации губки ее необходимо подержать некоторое время на воздухе.
Минимальная стоимость материалов, простота эксплуатации фильтра и регенерация абсорбера делают этот метод надежным средством защиты газгольдера, компрессоров и двигателей внутреннего сгорания от коррозии, вызванной продолжительным воздействием сероводорода, содержащегося в биогазе. Окись цинка также является эффективным абсорбентом сероводорода, причем это вещество имеет дополнительные преимущества: оно абсорбирует также органические соединения серы (карбонил, меркаптан и т.д.)
Рис.39. Сероводородный фильтр и абсорбер для отделения углекислоты в с. Петровка
Уменьшение содержания углекислоты - сложный и дорогой процесс. В принципе, углекислота может быть отделена путем впитывания в известковое молоко, но такая практика приводит к образованию больших объемов извести, и не подходит для использования в системах большого объема. Углекислота сама по себе является ценным продуктом, который можно использовать в различных производствах.
Современные исследования химиков открывают большие возможности использования газа - метана, для производства сажи (красящее вещество и сырье для резиновой промышленности), ацетилена, формальдегида, метилового и этилового спирта, метилена, хлороформа, бензола и других ценных химических продуктов на базе больших биогазовых установок.
В с. Петровка Чуйской области КР биогазовая установка Ассоциации «Фермер» объемом 150 м3 обеспечивает биогазом для бытовых нужд 7 крестьянских хозяйств, работугазоэлектрогенератора и 2-х автомашин - УАЗа и ЗИЛа. Для работы на биогазе двигатели были дооборудованы специальными устройствами, а автомашины - стальными баллонами для закачки газа.
Средние значения потребления биогаза для производства 1 кВт электроэнергии двигателями Ассоциации «Фермер», - около 0,6 м3 в час.
Рис.40. УАЗ, работающий на биогазе в с. Петровка
Таблица 19 Использование биогаза в качестве моторного топлива в с петровка
|
Двигатель |
Использование |
Количество баллонов |
Использование биогаза, м3 |
|
УАЗ-469 |
Автомашина |
3 баллона |
42 на 100 км |
|
ЗИЛ ММЗ-130 |
Автомашина |
9 баллонов |
72 на 100 км |
|
ГАЗ-53 |
Электрогенератор |
- |
20 в час - 37кВт |
www.rosbiogas.ru
Биогаз можно применять в качестве топлива для автомобильных двигателей, причем эффективность его в этом случае зависит от содержания метана и наличия примесей. На метане могут работать как карбюраторные, так и дизельные двигатели. Однако, так как биогаз является высокооктановым топливом, более эффективно его использование в дизельных двигателях.
Для работы двигателей необходимо большое количество биогаза и установка на двигатели внутреннего сгорания дополнительных устройств, которые позволяют им работать как на бензине, так и на метане.
Газоэлектрогенераторы
Кстати, важно помнить, что потребление топлива автомобилем зависит от множества факторов, таких как: качество дорог, стиль вождения владельца авто, состояния двигателя и даже состояния шин. Лучше следить за тем, чтобы автомобиль, в том числе, его колеса, был в хорошем состоянии. Купить шины Nokian Hakka Green, означает - убрать один из факторов, приводящих к перерасходу топлива.
Очистка биогаза
Для использования биогаза в качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания необходимо предварительная очистка биогаза от воды, сероводорода и углекислоты.
Уменьшение содержания влаги
Биогаз насыщен влагой. Очистка биогаза от влаги состоит в его охлаждении. Это достигается при пропускании биогаза по подземной трубе для конденсации влаги при более низких температурах. Когда газ вновь подогревается, содержание влаги в нем существенно уменьшается. Такое высушивание биогаза особенно полезно для используемых счетчиков сухого газа, так как они со временем обязательно заполняются влагой.
Уменьшение содержания сероводорода
Сероводород, смешивающийся в биогазе с водой, образует кислоту, вызывающую коррозию металла. Это является серьезным ограничением использования биогаза в водных обогревателях и двигателях.
Наиболее простым и экономичным способом очистки биогаза от сероводорода является сухая очистка в специальном фильтре. В качестве абсорбера применяется металлическая "губка", состоящая из смеси окиси железа и деревянной стружки. С помощью 0,035 м3 металлической губки из биогаза можно извлечь 3,7 кг серы. Если содержание сероводорода в биогазе составляет 0,2%, то этим объемом металлической губки можно очистить от сероводорода около 2500 м3 газа. Для регенерации губки ее необходимо подержать некоторое время на воздухе.
Минимальная стоимость материалов, простота эксплуатации фильтра и регенерация абсорбера делают этот метод надежным средством защиты газгольдера, компрессоров и двигателей внутреннего сгорания от коррозии, вызванной продолжительным воздействием сероводорода, содержащегося в биогазе. Окись цинка также является эффективным абсорбентом сероводорода, причем это вещество имеет дополнительные преимущества: оно абсорбирует также органические соединения серы (карбонил, меркаптан и т.д.).
Сероводородный фильтр и абсорбер для отделения углекислоты.
Уменьшение содержания углекислоты
Уменьшение содержания углекислоты-сложный и дорогой процесс. В принципе, углекислота может быть отделена путем впитывания в известковое молоко, но такая практика приводит к образованию больших объемов извести и не подходит для использования в системах большого объема. Углекислота сама по себе является ценным продуктом, который можно использовать в различных производствах.
УАЗ, работающий на биогазе
Потребление биогаза двигателями
В с. Петровка Чуйской области биогазовая установка ассоциации "Фермер" объемом 150 м3 обеспечивает биогазом для бытовых нужд 7 крестьянских хозяйств, работу газоэлектрогенератора и двух автомашин - УАЗа и ЗИЛа. Для работы на биогазе двигатели были дооборудованы специальными устройствами, а автомашины - стальными баллонами для закачки газа.
vedrussa.org.ua
Рост выбросов парниковых газов, увеличение потребления воды, ее загрязнение, истощение земель и запасов природных энергоресурсов вынуждают искать новые источники энергии. Одним из них являются биогазовые технологии. По прогнозам, вклад биомассы как дополнительного источника энергии к 2040 г. достигнет 23,5% от общего энергопотребления.
Что такое биогаз
Биогаз получают путем анаэробного (без кислорода) брожения биомассы. В качестве биомассы могут выступать свалочные отходы, отходы животноводства (навоз) и сельского хозяйства, отходы скотобоен, некоторые культуры, например, рапс. В результате брожения биомасса разлагается под воздействием гидролизных, кислотообразующих и метанобразующих бактерий. В состав газа входят 55-65% метана, 35-45% углекислого газа и около 1% водорода и сероводорода.
При переработке 1 т свежего навоза крупного рогатого скота и свиней можно получить 45-60 куб.м биогаза, 1 т куриного помета — до 100 куб.м, из различных видов энергетических растений — 100-500 куб.м. По теплоте сгорания 1 куб.м биогаза равен: 0,8 куб.м природного газа, 0,7 кг мазута, 0,6 кг бензина, 1,5 кг дров, 3 кг навозных брикетов. К производству биогаза относят получение лендфилл-газа или биогаза из городских свалок. В штате Айдахо, США, департамент по управлению твердыми отходами использует сеть трубопроводов для сбора газа и распределению его по домам. Система утилизации газа для последующего использования состоит из 13 тыс. м труб, монтирующиеся по мере роста свалки. Прокладывают траншеи, их выстилают тканью и засыпают на несколько сантиметров щебнем, затем укладывают трубы. При разрастании свалки наращиваются новая система трубопроводов и закладывается в землю. Поверх труб насыпаются отходы. Газ поступает в трубы, отсасывается и транспортируется в генераторы для производства электричества. Постепенно свалка может слиться с окружающей природой, образовываться холмы, засаженные растениями. В настоящее время во многих странах создается специальные хранилища для ТБО (твердых бытовых отходов). Из этих ТБО производят биогаз для отопления и электричества. Лидером в производстве биогазового топлива из ТБО является Германия — 33,3 млн Гкал, США — 2,2 млн Гкал, Япония — 1,4 млн Гкал, Швеция — 1,2 Гкал.
Из истории происхождения и изучения биогаза
Были известны отдельные случаи использования биогаза уже до н.э. в Индии, Персии, Ассирии. Научные исследования биогаза и его свойств начались лишь в XVIII веке. В 1764 г. Бенджамин Франклин описал эксперимент, в котором ему удалось поджечь поверхность заболоченного озера. После установления наличия метана в болотном газе и открытия его химической формулы европейские ученые предприняли первые шаги в изучении области практического применения биогаза.
Русский ученый Попов изучил влияние температуры на количество выделяемого газа. Было установлено, что уже при температуре в 6°C речные отложения начинают выделят биогаз, а сростом температуры его объемы увеличиваются.
В 1881 г. европейские ученые провели ряд опытов по использованию биогаза при отоплении помещений и освещения улиц. С 1895 г. В городе Эксетер уличные фонари заправлялись газом, получаемом в результате брожения сточных вод. В Бомбее газ собирался в коллекторы и использовался как топливо в различных двигателях.
Немецкие ученые в 1914-1921 гг. усовершенствовали процесс получения биогаза, что заключалось в использовании постоянного подогрева емкостей с сырьем. Во время Первой мировой войны ощутилась нехватка топлива, что подтолкнуло к распространению биогазовых установок по Европе.
Одним из важнейших этапов в развитии биогазовых технологий явились эксперименты по комбинированию различных видов сырья для установок в 30-х гг. XX века.
В 1911 г. в Бирмингеме был построен завод для обеззараживания сточных вод города, а вырабатываемый биогаз использовался для производства электроэнергии.
Во время Второй мировой войны для пополнения быстро истощающихся запасов энергоносителей в Германии велись разработки на получение биогаза из навоза. Во Франции в это время в эксплуатации находилось около 2 тыс. установок по производству биогаза, их опыт распространялся и в соседние страны. В Венгрии, например, как отмечали советские солдаты, освобождавшие страну, навоз не сваливали в кучи, а загружали в специальные ёмкости, из которых получали горючий газ.
После войны дешевые энергоносители (природный газ, жидкое топливо) вытеснили установки. К ним возвратились лишь в 1970-х гг. после энергетического кризиса. В странах юго-восточной Азии с высокой плотностью населения, теплым климатом, необходимым для эффективной эксплуатации установок, в основу национальных программ легли разработки биогазовых установок.
На сегодняшний день биогазовые технологии стали стандартом очистки сточных вод, переработки отходов во многих странах мира.
Опыт развитых стран
Любые полезные начинания, особенно при государственной поддержке, достигают своей цели быстро и легко. В таких странах, как Швеция, Финляндия, Австрия, в которых государство стимулирует использование биогаза (государство выкупает электроэнергию по «зеленому тарифу»), на долю производства энергии из него приходится 15-20%. Биогаз идет на производство тепла и электричества.
В Германии, по данным Немецкой биогазовой ассоциации, в 2007 г. насчитывалось около 4 тыс. биогазовых установок, к 2020 г. планируется достигнуть количества 20 тыс. штук. В Австрии количество биогазовых установок объемом более 2 тыс. куб. м составляет более 120, около 25 установок в стадии постройки. В Англии применение биогаза еще в 1990 г. покрыло все энергозатраты в сельском хозяйстве.
В силу специфичности исходного сырья для установок быстрое развитие биогазовых технологий может быть основано на утилизации сточных вод, очистке индустриальных сточных вод, переработке сельскохозяйственных отходов и твердых бытовых отходов.
В 1930-х гг. в США была построена и с успехом эксплуатировалась биогазовая установка по переработке животноводческих отходов. В 1954 г. в Форт-Додже построили первый завод по переработке коммунальных отходов. Сейчас США имеет несколько сотен крупных биогазовых установок по переработке отходов животноводства и утилизации сточных вод. Биогаз с установок используется для отопления домов и теплиц и для получения электричества. Опыт развивающихся стран
В развивающихся странах широко распространено производство энергии и тепла с помощью биогазовых установок. Хозяйств в Китае, которые пользуются биогазовой энергией для освещения, отопления, приготовления пищи, насчитывается около 12 млн, в Индии — 3,7 млн, в Непале — 140 тыс.
В Китае первые биогазовые установки появились в зажиточных хозяйствах в 1940-х гг. С 1970-х гг. ведется серьезная исследовательская работа по биогазовым установкам при поддержке правительства. На сегодняшний день Китай — мировой лидер по внедрению технологий производства биогаза в сельских районах. Более 31 млн семей пользуются биогазом, эта цифра постоянно растет. Типичная китайская установка имеет объем около 6-8 куб.м, производит 300 куб.м газа в год и стоит примерно $200-250. С 2002 года правительство инвестирует в развитие биогазовых установок ежегодно около 200 млн долларов. Примерно 50% стоимости установки компенсируется государством.
В Индии еще в 1859 году была построена биогазовая установка в колонии больных проказой для переработки жидких и твердых отходов. В 1970-х гг. при государственной поддержке произошел рост количества установок. В данный момент в стране работает около 3,7 млн установок, с развитием отрасли правительство предоставляло субсидии для их строительства и эксплуатации, обучения фермеров, открытия и работы сервисных центров.
В Непале с развитием биогазовых технологий было отмечено значительное увеличение годовых сбережений от замены керосина, дров и угля на энергию, получаемой от биогаза. Во время реализации программы было основано 60 фирм-производителей установок, около 100 организаций, предоставляющие средства на финансирование строительства установок, приняли стандарты качества для установок, занимались интенсивным развитием рынка биогазовых технологий.
На Филиппинах установки производят газ для работы моторов, работающих на ирригацию. В Азии и Латинской Америке установки используют для утилизации сточных вод, производства энергии и удобрений.
Опыт СССР, стран СНГ
Начиная с 1940-х гг., в СССР проводились исследования биогаза. В 1948-1954 гг. была разработана и построена первая лабораторная установка по утилизации навоза от десяти коров, обеспечивавшая выход 1 куб.м газа с 1 куб.м реактора. Однако технология не получила широкого распространения из-за дешевизны природных энергоресурсов. В связи с энергетическим кризисом в середине 1970-х гг. интерес к энергосберегающим технологиям возрос, и в 1981 году при Госкомитете по науке и технике была создана специализированная секция по программе развития биогазовой отрасли, но из-за отсутствия материального обеспечения, многие мероприятия по освоению технологии анаэробной переработки биомассы так и не были реализованы. Тем не менее, было создано несколько установок опытного характера. Крупнейшим центром по разработке установок был Запорожский конструкторско-технологический институт сельскохозяйственного машиностроения. Завод построил 10 комплектов оборудования, однако, после распада страны из десяти установок три остались на Украине и в Белоруссии, пять — в Средней Азии, две — в России. Единственная установка, которая эксплуатировалась в Белоруссии, вырабатывала 400-500 куб.м газа в сутки из 50 куб.м навоза.
В настоящее время интерес к биогазовым установкам растет, чему способствует высокая стоимость энергоресурсов и удобрений, но слабая информированность и недостаточное финансирование со стороны государства не способствует распространению оборудования. В СНГ это число не превышает нескольких сот.
Применение биогаза
В нашей стране во многих населенных пунктах нет полного обеспечения природным газом. Биогазовые установки станут неплохим подспорьем в хозяйстве. К тому же сырьем для нее станет то, чего всегда в избытке: навоз, пищевые отходы, опавшая листва, сгнившее зерно, ботва и т.п., то, что обычно идет в компостную яму. Такая культура, как топинамбур, является отличным сырьем для биотоплива, а в нашей стране можно засевать им до 160 тыс. га площади. При производстве спирта как побочный продукт получают послеспиртовую барду, из которой можно производить и биогаз и добавки с витамином B12 для применения в животноводческой отрасли, повышающие ее продуктивность. Поэтому производство биогаза особенно эффективно в агропромышленных комплексах, где обеспечивается практически замкнутый технологический цикл.
Биогаз можно накапливать, перекачивать, излишки продавать.
Для заправки автомобилей устанавливается дополнительная система очистки биогаза, после чего его можно использовать как топливо. Очищенным биогазом можно заправлять технику, что очень актуально в настоящее время, в условиях постоянного роста цен на солярку. Побочный продукт очистки — углекислый газ, от которого тоже можно получить некоторую прибыль — использовать как сухой лед, для газировки или в технических целях.
В 2004 году в мире насчитывалось около 3,8 млн транспортных средств, заправляемых биогазом. Больше всего их в Италии, Бразилии, Аргентине, Пакистане. Причины использования биогаза как топлива: уменьшение выброса углекислого газа, снижение импорта энергоносителей, уменьшение выброса метана. После очистки биогаз транспортируется на заправочные станции.
Швеция самая «продвинутая» страна по продажам машин, заправляемые биогазом. В 2005 году продажи выросли на 49%. Например, в Гётеборге 19 заправочных станций. Здесь также построен самый большой биогазовый завод, и первый поезд, работающий на биогазе.
Из 1 куб. м биогаза можно получить около 2 кВт электроэнергии. Тепло от сжигания газа можно тратить на обогрев помещений, содержание теплиц и скота в сельской местности, для работы рефрижераторов на предприятии. В переброженной массе минерализация составляет 60%, в обычном навозе — 40%. Такие сбалансированные удобрения повышают урожайность на 30-50%. Их, также как и избытки газа либо электричества, можно продавать.
Биогазовые установки
Биогазовые установки называют биореактором, из чего следует, что в нем происходит реакция, результатом которой является биогаз. Процесс получения газа проходит несколько этапов:
В начале процесса в биореактор загружается сырье.
В специальной установке сырье проходит подготовку, гомогенизацию, и перемешивается.
Благодаря особым бактериям происходит процесс, называемый анаэробным (бескислородным) сбраживанием, продуктом чего является биогаз.
Затем биогаз направляется для дальнейшего использования.
Отработанное сырье можно использовать в качестве биоудобрения, в котором содержатся необходимые микроэлементы.
Биогазовые установки можно применять как очистительные сооружения. Преимущество заключается в том, что оно, помимо переработки отходов, дает энергию, которую можно использовать для подогрева самой установки, бытового газоснабжения, выработки электро- и теплоэнергии, а при обогащении, т.е. повышения доли содержания метана до необходимых показателей природного газа, им можно заправлять автомобили.
Выгоды установки заключаются в следующем:
Экологическая. Установка позволяет уменьшить санитарную зону предприятия в несколько раз. Сократить выбросы углекислого газа в атмосферу;
Энергетическая. При сжигании биогаза без обогащения можно получать электричество и тепло;
Экономическая. Строительство биогазовой установки позволит сэкономить на затратах по строительству очистных сооружений и утилизации отходов;
Установка может служить автономным источником энергии для наших отдаленных регионов. Не секрет, что до сих пор во многих областях перебои с поставкой электричества, дома отапливаются дровами. Возможно, это и звучит несколько утопично, установка сама по себе недешева, но монтаж таких биогазовых станций был бы выходом для жителей необеспеченных регионов;
Биогазовые установки могут быть размещены в любом регионе страны и не требуют строительства дорогостоящих газопроводов и сложной инфраструктуры;
установки могут частично заменить региональные котельные, обеспечить теплом и электричеством поселки и небольшие города в округе;
Биогаз, получаемый из установок, может быть использован в качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания.
В домашних условиях биогазовая установка может представлять собой утепленную герметичную ёмкость с трубами для отвода газа. При желании ее размещают под землей. Следует помнить, чем больше температура наружного воздуха, тем реакция в реакторе идет быстрее. Для реактора можно взять бочку. Естественно, чем объем бочки больше, тем больше газа будет вырабатываться. При закладывании сырья необходимо оставлять место для выхода газа. Если бочка помещена под землю, где держится постоянная температура. К бочке присоединяется с помощью труб и насоса для откачки биогаза ёмкость, желательно круглой формы, для сборки и хранения газа. Рекомендуется помещать ёмкость выше реактора. Для работы генератора газ не требует специальной очистки.
Для получения газа обычно смешивают 1,5 тонны навоза с 3,5 тоннами отходов, ботва, солома, опавшие листья. Добавляют воду, чтоб получилась влажность 60-70%, после чего смесь закладывают в реактор. Очень важно, чтобы смесь была гомогенизированной, так как брожение происходит в этом случае быстрее. С помощью змеевика нагревают смесь до 35°C. Смесь начинает бродить, постепенно выделяя газ. Процесс обычно занимает около двух недель.
Для лучшего обогрева реактора можно использовать «тепличный эффект». Для этого устанавливают деревянный или металлический каркас над реактором и покрывают полиэтиленовой пленкой.
Случается, что после первого наполнения реактора и начала отбора газа, он не горит. Это объясняется тем, что в газе содержится 60% углекислого газа. Его необходимо выпустить, а через несколько дней работа установки стабилизируется.
Бывает, что выработка биогаза снижается из-за образования на поверхности биомассы корки. Поэтому ее необходимо периодически перемешивать.
На первом этапе загрузки биомассы в ёмкость длительность ферментации для навоза крупного рогатого скота должна быть 20 суток, для свиного — 30 суток. При смешивании разных компонентов можно получить большее количество газа. Перерабатывая навоз КРС и птичий помет, получают газ с содержанием метана до 70%, что повышает его эффективность как топлива. После стабилизации процесса сбраживания в реактор загружают не более 10% от объема перерабатываемого в нем сырья.
Для предотвращения взрыва необходимо периодически выпускать газ. В сутки можно получать до 40 куб.м газа.
Переработанная масса удаляется через трубу для выгрузки при помощи загрузки новой порции сырья. Отработанная масса — отличное удобрение для земли.
Такая биогазовая установка, как на фотографии выше, находится в частном дворе, в Индии. Она обеспечивает энергией дом, дает газ для приготовления пищи. Главное — никакого запаха и все находится в санитарных условиях.
Перспективы развития биогазовых технологий в России
По статистическим данным в России общее количество органических отходов сельского хозяйства ежегодно составляет 773 млн т, из которых можно получить 66 млрд куб.м биогаза или около 110 млрд кВт•ч электроэнергии. Большая часть отходов приходится на АПК — стебли, лузга, солома. При этом ежегодный ущерб от отходов агропромышленного комплекса оценивается в 450 млрд рублей. Например, загрязнение рек и озер сточными водами. По исследованиям, проведенным Институтом знергетической стратегии, до 50% производимой продукции приходится на крестьянские хозяйства. Таким образом, развитие биогазовой промышленности должно идти в двух направлениях: создание крупных биоэнергетических станций и создание фермерских биогазовых установок. К тому же, в России большая часть почв — это малоурожайные почвы, требующие интенсивного внесения удобрений, что также должно стимулировать развитие биогазовых установок, так как они дают эффективное удобрение.
Использование новых технологий позволит решить в сельской местности:
проблему отходов.
помочь в энергообеспечении.
повысить плодородность почв, а соответственно, и урожая, что значительно увеличит рентабельность установок и сократит сроки окупаемости.
Условия для развития технологий в России
Для широкого распространения и популяризации биогазовых установок необходимы следующие факторы:
низкая стоимость установок;
полнота переработки сброженной массы и биогаза в наиболее ценные продукты;
эксплуатационная надежность и простота в обслуживании;
желание получить энергонезависимость;
покупка государством излишков энергии по «зеленым тарифам», ввести надбавки для производителей биоэнергии.
Стоимость биогазовой установки во многом определяется сложностью ее конструкции и отсутствием в ней оригинальных деталей. Несмотря на то, что биогазовый реактор является наибольшей частью установки, затраты на него не превышают 30% всех затрат на саму установку. Поэтому необходимо увеличивать эффективность переработки сырья и, как следствие, уменьшение объема реактора.
Помимо всего прочего, существует ряд проблем, заставляющих взглянуть на биогазовые технологии по-новому:
Во-первых, низкая плотность покрытия газовых и электрических распределительных сетей. По данным статистики, только 37% сельхозпроизводителей имеют доступ к газовым сетям и 20% — к тепловым. Такие условия снижают производительность внутреннего рынка, вынуждая импортировать сельхозпродукцию, и ограничивают развитие новых предприятий.
Во-вторых, отсутствие норм по утилизации отходов агропромышленного сектора приводит к проблемам окисления почв и застаиванию сельскохозяйственных земель, загрязнению подземных вод.
В-третьих, в сравнении с европейскими странами, например, Нидерландами, российский показатель внесения удобрений ниже на порядок: в Нидерландах — 600кг/га в год, в России — 50-60 кг/га в год. Соответственно, ниже урожайность и конкуренция с импортом. Потенциал нашей страны в производстве органических удобрений — 600 млн т.
Кому выгодно строить биоустановки
Биоэнергетические установки выгодно строить:
Сельскохозяйственным предприятиям: свинофермам, фермам КРС, птицефабрикам, растениеводческим хозяйствам.
Перерабатывающим предприятиям: пивоваренным, спиртовым заводам, сахарным заводам, мясокомбинатам, молокозаводам, хлебобулочным, рыбным заводам, сокоперерабатывающим предприятиям.
Тепличным хозяйствам.
Коммунальным и очистным предприятиям.
При отсутствии отходов можно выращивать энергетические растения: кукурузу, козлятник, рапс, многолетние травы, водоросли. Себестоимость при этом будет выше по сравнению с сырьем в виде навоза, но и полученного биогаза будет минимум в три раза больше, чем из навоза.
Обычная биогазовая установка производит больше электроэнергии, чем ей нужно, следовательно, излишки можно продавать. Например, большая молочная ферма на 4 тыс. коров может производить 12 МВт электроэнергии в сутки, в то время, как на собственные потребности ей нужно всего 6-7 МВт. Остаток можно реализовать. Соответственно, владелец фирмы становится не только энергонезависимым, но и получать доход. Если при строительстве животноводческого хозяйства не смонтировать биогазовую установку, то придется тянуть линии элекропередач, прокладывать газопровод, строить лагуны. Все это можно интегрировать в одну установку.
Сама биогазовая система потребляет около 10-15% от производимой энергии в холодное время и 3-7% — в теплое. Тепло, получаемое от установки, хватит на обогрев теплиц, коровника или свинофермы, на текущие нужды: получения пара, сушки соломы, семян, дров.
Биогазовые установки позволяют существенно сократить расходы хозяйства за счет очистки и утилизации отходов. Нет необходимости в строительстве навозных отстойников. Можно сэкономить средства, избежать штрафов за загрязнение грунтовых вод и эффективно использовать освободившиеся земельные участки.
Однако следует принять во внимание некоторые нюансы:
1. С помощью биогазовой установки с трудом можно «оздоровить» переживающее кризис предприятие. Она может поддержать рентабельность предприятия;
2. Вложения в биогазовую установку связаны с долгосрочными вложениями и затраты на строительство должно рассчитываться с учетом перспективы;
3. Для владельцев установок, зависящих от покупного сырья, важно правильно провести расчеты по долгосрочной поставке сырья. Также существует угроза нехватки земель для посадки сырьевых культур, когда их специально выращивают для установок;
4. Эксплуатация установки невозможна без постоянных профилактических работ и надзора за установкой. На эти мероприятия ежедневно нужно тратить минимум 1 час в день;
5. Установка наиболее рентабельна при эксплуатации ее, как дополнительного оборудования в хозяйстве.
По словам специалистов, особое место в биогазовой панораме России отводится анаэробному брожению для получения биогаза. Правда, пока доля возобновляемых источников тока составляет 1%. Примерно 40% отходов на свалках представляет большое количество биомассы, пригодной для выработки биогаза.
В России в последнее время начали реализовываться локальные программы биогазового развития, в большей части по инициативе частных лиц. В 2009 году в Москве на Курьяновской станции аэрации запущена ТЭС, аналогичную станцию построят на Люберецких очистных сооружениях. Отдельные предприятия предлагают на рынок небольшие биоустановки, рассчитанные на 10-15 голов крупного рогатого скота. Только на одной частной инициативе далеко не продвинемся и ситуация в целом не изменится без государственной поддержки и финансировании. Обладая огромным потенциалом для производства 90 млрд куб.м биогаза в год из 250 млн тонн сельскохозяйственных отходов и 50 млн тонн бытового мусора, правительство не сформировало до сих пор целенаправленной политики по биотопливу вообще и по биогазу в частности на уровне современной науки и технологий, а также опыта западных стран.
Источник: http://rusenergetics.ru/
Содержание
Главная
journal.esco.co.ua
Использование БИОГАЗА в газовых двигателях Переработка (обработка, очищение и утилизация) органических отходов представляет собой сложную задачу для современной промышленности. В сельскохозяйственной и пищевой отрасли анаэробная ферментация является альтернативным способом переработки органического сырья. В процессе анаэробной ферментации выделяется БИОГАЗ - смесь газов растительного и животного происхождения, образующихся при разложении органических отходов - который является высокоэнергетическим топливом с малым количеством вредных выбросов С02. В отличие от природных ископаемых, БИОГАЗ является возобновляемым источником энергии, а использование его в качестве топлива для газовых двигателей ведет к экономии энергоресурсов. Возникновение БИОГАЗА БИОГАЗ получается в результате анаэробной ферментации органических материалов. Являясь продуктом метаболизма присутствующей в органических отходах метановой бактерии, необходимым условием для получения БИОГАЗА является недостаток кислорода, РН - фактор от 6.5 до 7.5 и постоянная температура от 15°С до 55°С. Период ферментации составляет от 10 до 120 дней. На сегодняшний день наиболее часто распространенной технологией является анаэробная ферментация при температуре около 35°С с продолжительностью 25-30 дней.
Концепция Процесс генерации БИОГАЗА разделен на три части: - подготовка исходного материала - ферментация - очистка (обработка, переработка) остаточного материала.Органический материал помещают в емкость, а затем после процесса анаэробной ферментации в ДИГЕСТОР. Полученный в ДИГЕСТОРЕ БИОГАЗ собирается в газовом хранилище, которое обеспечивает непрерывную подачу газа. Из газового хранилища БИОГАЗ подается в газовый двигатель. В целях безопасности для сжигания излишка газа устанавливают газовый факел таким образом, чтобы избыток газа сгорал только в случае чрезмерного производства газа. Смесь газа в ДИГЕСТОРЕ состоит из 60 - 70% метана и 30 - 40% углекислого газа. Эта смесь газов может использоваться в качестве топлива в газовых двигателях с получением на выходе высококачественной электроэнергии и тепла.Часть выработанной электрической энергии используется для собственных нужд установки, часть подается в общую сеть. Тепловая энергия используется для нагрева ДИГЕСТОРА и для теплоснабжения.
Сырьевые органические материалы Для производства БИОГАЗА возможно использование следующих органических материалов. В скобках указан размер выработки БИОГАЗА в м3 на тонну сырого материала:
Преимущества
Компетенция GE Energy Jenbacher gas engines Компания GE Energy Jenbacher gas engines имеет уникальный опыт производства оборудования для эффективного использования БИОГАЗА. За 25 лет работы в этом направлении компания произвела оборудования для использования БИОГАЗА суммарной электрической мощностью более 140 МВт. GE Energy Jenbacher gas engines предлагает варианты решения, которые по полноте, опыту и количеству положительных отзывов и рекомендаций не имеют себе равных.GE Energy Jenbacher gas engines является ведущим мировым производителем газовых двигателей, электростанции и мини ТЭЦ на их основе и является единственным предприятием, которое специализируется исключительно на производстве газовых двигателей. При этом GE Energy Jenbacher gas engines инвестирует в научно-исследовательские и опытно-конструкторские разработки значительно больше, чем в среднем по отрасли. Это позволяет нам заявлять, что и в будущем мини ТЭЦ GE Energy Jenbacher gas engines будут являться передовыми в технологическом прогрессе и будут гарантировать Заказчикам надежное энергоснабжение при минимальных затратах.Производимые двигатели, электрической мощностью от 250 кВт до 3 Мвт могут использовать в качестве топлива как природный газ, так и различные биохимические и специальные газы, получаемые в сельском хозяйстве, нефтяной промышленности, горной промышленности, а также из отходов производства. Запатентованная система сжигания, а также многократно опробованная система управления моторами обеспечивают не только строгое соблюдение норм по выбросам вредных веществ, но и гарантирует максимальную эффективность и надежность.Продукция компании GE Energy Jenbacher gas engines используется широким кругом Заказчиков для производства электроэнергии, тепла и холода. Сеть сервис-центров по всему миру предлагает широкие сервисные услуги - вплоть до эксплуатации предлагаемого оборудования.Штаб-квартира и производственные мощности компании GE Energy Jenbacher gas engines с персоналом более 1300 человек располагаются в городе Jenbach, Австрия.Компания "Сигма Технолоджис" является официальным дистрибьютором компании GE Energy Jenbacher gas engines на территории России. За три года совместной работы компаний реализовано более 10 проектов, в части которых "Сигма Технолоджис" выступала как поставщик оборудования, в части - как генеральный подрядчик по строительству мини ТЭЦ на условии "под ключ".Накопленный компанией опыт позволяет ей реализовывать проекты любой степени сложности в полном соответствии с техническими требованиями Заказчиков.Специалисты компании готовы сделать все от них зависящее для того, чтобы технологии GE Energy Jenbacher gas engines помогли Вам в достижении стоящих перед Вашей организацией целей. |
www.raosmin.ru
Все большую популярность в качестве альтернативного источника энергии завоевывает биогаз. Теперь он может использоваться не только для генерации электроэнергии и тепла, но для заправки автотранспорта.
Чтобы исходный биогаз использовать в качестве моторного топлива, необходимо его очистить до состояния биометана, т.е. удалить излишки СО2 и другие примеси. После этой процедуры получаемый газ имеет практически однородный состав, содержащий до 95 - 98% метана СН4.
Биометан, как моторное топливо, имеет высокую теплоту сгорания 50-55 МД/кг и октановое число - 110, что превышает аналогичные характеристики бензина, которые, соответственно, равны 44 МДж/кг и 72-85. По сравнению с нефтяными моторными топливами биометан имеет более высокую детонационную стойкость, что позволяет в двигателях внутреннего сгорания снижать концентрацию вредных веществ в отработанных газах и уменьшать количество отложений в двигателе. Ввиду отсутствия жидкой фазы масляная пленка с цилиндров двигателя не смывается, износ деталей цилиндропоршневой группы уменьшается в два раза и, соответственно, возрастает надежность и долговечность двигателя. Анализ результатов исследований токсичности газобаллонных автомобилей, проведенных за рубежом, показывает, что при замене бензина на биометан выброс токсических составляющих (г/км) в атмосферу города снизился: по оксиду углерода в 5-10 раз, углеводородам - в 3 раза, окислам азота - в 1,5-2,5 раза, ПАУ - в 10 раз, дымности - в 8-10 раз, в зависимости от типа автомобиля.
Биометан, во многом, соответствует природному газу, прежде всего, по процентному содержанию метана, количество которого в нем колеблется от 95 до 98% от общего объема.
Мы разработали специальное предложение совместно с петербургской компанией "АгроБиоТех", специализирующейся на производстве и вводе в эксплуатацию установок по получению биогаза из отходов жизнедеятельности фермерских хозяйств, силоса, куриного помета птицефабрик и другой исходной биомассы.
Ранее, когда многие комплектующие биореактора были в основном импортными (из Швейцарии, Франции и т.д...) рентабельность биогазовой заправки автотранспорта была положительной только для крупных ферм и животноводческих комплексов. Теперь-же в производстве реакторов биогаза компании "АгроБиоТех" применяются недорогие комплектующие исключительно российского производства, что делает биогазовые мини-АГНКС рентабельными и быстроокупаемыми даже в небольших фермерских хозяйствах (от 10 голов КРС и более)!
Полностью подготовленный биометан для заправки автомобилей может компремироваться (сжиматься) предлагаемыми нами компрессорами природного газа для заправки баллонов автомобилей, тракторов и другой подвижной техники.
Предлагаем несколько типовых вариантов биогазовой заправки в зависимости от размера фермерского хозяйства (количества голов крупного рогатого скота, свиней, птиц).
ТАБЛИЦА С ТИПОВЫМИ ВАРИАНТАМИ БИОГАЗОВОЙ ЗАПРАВКИ
| Параметры биозаправки | Вариант 1"Фермер" | Вариант 2"Аграрий" | Вариант 3"Коммунар" | Вариант 4"Латифундист" |
| крупнорогатый скот (КРС), количество, шт | 20 | 55 | 200 | 2000 |
| количество субстрата (в день), тн в день | 1 | 3 | 11 | 110 |
| объем биогаза (в день), м3 | 36 | 108 | 392 | 3920 |
| объем метана после очистки от CO2 (в день), м3 | 27 | 81 | 294 | 2940 |
| или его эквивалент генерируемойэлектроэнергии (в день) кВч | 95 | 285 | 1036 | 10360 |
| собственное потребление электроэнергииустановкой (в день) кВч | 9,5 | 28,5 | 104 | 1040 |
| объем газгольдера, м3 | 4 | 10 | 40 | 400 |
|
рекомендуемый заправочный компрессор |
PHILL1 шт |
МКМ-41 шт |
МКМ-141 шт |
МКМ-244 шт |
|
4,2 |
7,5 | 7,5 | 9 | 9 | 12 | 12 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Дополнительные преимущества биогазового комплекса:
- в отличие от природного газа Вам не нужно оплачивать услуги местной газовой службы по прокладке газопровода, строительству ГРПШ (газораспределительного шкафа), проектированию, врезке и подключению к газовой магистрали, что в сумме может составлять от 200 до 500 тыс руб и даже выше...- независимость от тарифов на газ и пропан от естественных монополий (Газпрома, энергосбыта и т.д...)- независимость от цен на бензин- предлагаемая нами биогазовая установка практически не требует дополнительных вложений во время ее эксплуатации- выход метана на расчетную производительность происходит уже на 10-й день за счет термофильного процесса размножения бактерий в среде повышенного давления в биореакторе (запатентовано компанией Агробиотех).- экономия на утилизации отходов жизнедеятельности фермы (отсутствие штрафов со стороны надзорных органов за загрязнение почвы земель сельскохозяйственного назначения нитратами, цинком, бактериями группы кишечной палочки и т.д....)- получение из субстрата первоклассного жидкого удобрения под собственным брендом! из 1 тонны субтрата получается примерно 1 тонна удобрения (или около 5 000 - 10 000 рублей дохода с 1 тонны).
Чтобы мы смогли произвести предварительные расчеты и подбор оборудования для вашего проекта биогазовой заправки, просим заполнить и прислать эту анкету.
Видео по теме биогазовых заправок автомобилей:
agnks.ru
Вот и получается, что реально из 1 кг ОСВ можно выжать 0,3-0,5 куб.м биогаза.
Теперь разберем это все на примере. Допустим, что в Вашем хозяйстве есть 5 коров, которые стоят в стойле. Их навоз вместе с мочой собирается в отдельную канаву. Влажность такой смеси навоза с мочой обычно составляет около 85%. Суточный выход навоза без мочи у одной коровы доходит до 35 кг. Влажность навоза без мочи обычно составляет около 70%. Плотность навоза без мочи составляет около 950 кг/м3. Зольность сухой фракции коровьего навоза составляет от 2 до 20%, в зависимости от метода сбора навоза. То есть, все зависит от того, как много примесей песка и камней попадет в навоз. В данном случае зольность должна быть не выше 5 %. Влажность и зольность выбраны из статистических данных, а плотность можно измерить самостоятельно «методом Архимеда» с помощью пружинных весов и ведра.
Из 5 коров в сутки соберется 35*5=175 кг навоза. В этом навозе будет 175*(100-70)/100=52,5 кг сухого вещества. В этом сухом веществе будет 52,5*(100-5)/100=49,875 кг органического сухого вещества. Используя статистически полученное значение удельного выхода биогаза из коровьего навоза 0,4 м3/кг, получим суточный выход биогаза 49,875*0,4=19,95 м3. Следует пояснить, почему мы из удельного выхода биогаза из 1 кг ОСВ за весь цикл брожения получаем суточный выход. Дело в том, что биогазовые установки практически всегда работают в непрерывном цикле. Это обозначает, что каждые сутки в них добавляется суточная доза субстрата, а получившийся излишек шлама сливается. Шлама сливается чуть меньше, чем заливается субстрата, потому что часть содержимого реактора вышла наружу в виде биогаза. Объем реактора выбирается такой, чтобы рабочее пространство реактора вмещало количество суточных доз субстрата, умноженных на длительность цикла в сутках. Так получится, что среднее время пребывания субстрата в реакторе и составит один цикл. Можно представить реактор, как конвейер, длина которого соответствует объему рабочей области реактора. Суточная доза – это один объект на конвейере. Конвейер имеет длину, соответствующую количеству объектов, равному длине цикла в сутках. В сутки конвейер сдвигается на одну дозу. Получается, что скорость переработки составляет 1 дозу в сутки, но благодаря длине конвейера, эта доза находится на нем всю длительность цикла.
За все время цикла должно выделиться столько биогаза, сколько сырья находится внутри реактора. Например, рекомендованная длительность цикла брожения коровьего навоза в мезофильном режиме составляет 16 суток. Значит, внутри реактора всегда находится 16 суточных объемов субстрата. За 16 суток из реактора должно выделиться в 16 раз больше биогаза, чем из одной суточной порции субстрата. Но за одни сутки выделится 16/16=1 порция биогаза, как из суточной порции субстрата за полное время цикла.
Теперь рассмотрим, насколько точно мы сделали расчет суточного выхода биогаза. Если посмотреть накопленную в мире статистику по удельному выходу биогаза из навоза КРС, то величина выхода будет лежать в пределах 0,1-0,8 м3/кг ОСВ. Значит, выход биогаза может соответственно колебаться от 5 до 40 м3. Замечу только, что мой опыт указывает мне в сторону величины 5 м3.
Есть еще одна статистическая величина, при помощи которой мы можем проверить наши расчеты. На больших биогазовых установках собрана статистика по удельному суточному выходу биогаза по отношению к объему реактора. Обычно для коровьего навоза это 0,8-0,9 м3 биогаза на 1 м3 полного объема реактора в сутки.
Посчитаем объем реактора для нашего примера. В сутки мы имеем эквивалент 175 кг навоза влажностью 70%. Мы добавим воду для получения субстрата влажностью 90% (для малой биогазовой установки трудно будет оперировать с субстратом меньшей влажности из-за высокой вязкости). Таким образом, мы получим в сутки 175*(100-70)/(100-90)=525 кг субстрата. Значит, мы добавили 525-175=350 кг (или л) воды. Объем исходного навоза составлял 175/950=0,184 м3, или 184 литра. Значит, общий объем суточной порции субстрата составляет 184+350=534 л. Объем рабочей части реактора должен составить 534*16=8544 л, или 8,544 м3. Обычно, объем газового буфера реактора составляет 20% его общего объема, соответственно, объем рабочей области реактора составляет 80% его объема. Тогда полный объем реактора должен составить 8,544/80*100=10,68 м3.
Выход биогаза из такого реактора, работающего на коровьем навозе должен быть в пределах 8,5 – 9,6 м3. Это значит, что коэффициент 0,4 м3/кг ОСВ, который мы изначально взяли для расчетов, завышен в два раза. Нельзя утверждать, что он неверный, вполне возможен и такой случай, но чаще всего так не бывает.
Резюмируя все расчеты, показанные в этой главе по поводу получения биогаза, могу посоветовать только одно: «Будьте пессимистами!» Пока Вы не исследовали экспериментально конкретное сырье, для переработки которого вы собираетесь строить биогазовую установку, берите для расчетов нижнюю планку из статистических таблиц.
5.2. Тепловая энергия.
Биогазовая установка не вырабатывает тепловую энергию непосредственно, она ее потребляет. Температура самого распространенного режима работы биогазовых установок – мезофильного – составляет 37-380C, что выше, чем среднесуточная температура в европейских широтах, причем даже пиковые дневные температуры обычно ниже этой величины. Среди химических реакций, происходящих внутри биогазовой установки, есть как экзотермические, так и эндотермические. Но суммарный тепловой баланс реакций вместе с тепловым обменом с окружающей средой в наших широтах получается отрицательным. Поэтому в наших широтах подогревать субстрат в реакторе биогазовой установки приходится всегда.
Однако, биогаз, который выделяется в результате анаэробного брожения, содержит примерно 2/3 метана в своем составе. Поэтому самое первое применение для биогаза – сжигание для получения тепловой энергии. Сжигание такое производится в обычных газовых котлах или горелках, которые используются для сжигания природного газа или пропан-бутана. Но, как было сказано в первой главе, для оптимального сжигания биогаза желательно регулировать состав газово-воздушной смеси, если образование такой смеси перед сжиганием предусмотрено конструкцией горелки. Однако, если горелки рассчитаны и на природный газ и на пропан-бутан, это обозначает, что такая регулировка возможна, либо не нужна, поскольку для природного газа и пропан-бутана тоже нужна разная дозировка воздуха.
Теплотворную способность биогаза можно выразить в калориях или джоулях. Но, думаю, для обычного человека более понятным будет сравнение биогаза по теплотворной способности с природным газом. И там, и там сгорает метан, содержащийся в этих газах. Значит энергия, выделяемая при сгорании этих газов, пропорциональна количеству содержащегося в них метана. В природном газе содержится 92-98% метана, а в биогазе – 55-75%. Возьмем средние величины – 95% и 65%. Соотношение метана в этих газах получается 65/95=0,68. Это примерно две трети. Значит, для выполнения одной и той же тепловой работы (нагрева помещения, приготовления пищи) биогаза надо в полтора раза больше, чем природного газа.
КПД газовых котлов обычно составляет 90-95%. При работе газового котла на биогазе КПД может получиться меньшим из-за неточных настроек газо-воздушной смеси.
Еще одним способом получения тепла является когенерация. Когенераторы – устройства для получения из биогаза (и не только) одновременно нескольких видов энергии, обычно электрической и тепловой. Бывают поршневые и газотурбинные когенераторы. В первом случае работает классический двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием, топливом для которого служит биогаз. Иногда это может быть дизельный двигатель, работающий на смеси солярки и биогаза. Тепловая энергия снимается с такого когенератора в виде горячей воды температурой около 750C, циркулирующей через теплообменник когенератора и нагревающейся там. А теплообменник, в свою очередь, может греться теплоносителем, охлаждающим рубашку двигателя, маслом картера и выхлопными газами. Тепловой КПД при этом может достигать 35-40%. Это неплохо, учитывая еще электрический КПД 30-33%.
Во втором случае работает газовая турбина на биогазе. Тепловая энергия снимается тоже в виде горячей воды, циркулирующей через теплообменник.
Таким образом, утилизация тепла, выработанного из биогаза, зависит от вида нагретого рабочего тела. Горячую воду направляют циркулировать по различным трубам и батареям отопления.
Горячими продуктами сгорания биогаза непосредственно греют емкости с водой, пищей, поверхности нагревателей и т.п. Попросту говоря, применение биогаза для получения тепловой энергии ничем кардинально не отличается от применения для этих же целей природного газа или сжиженного пропан-бутана.
5.3. Электроэнергия.
Самым широко распространенным способом получения электрической энергии из биогаза является использование газопоршневых генераторов на базе двигателей внутреннего сгорания. В данном случае топливом для такого двигателя служит биогаз. С выходным валом такого двигателя соединен электрический генератор. Чаще всего это генератор переменного тока. В большинстве случаев, а для генераторов мощностей от 10 кВт и выше - поголовно, генератор этот вырабатывает трехфазный переменный ток той частоты и напряжения, которые приняты в качестве стандартных в стране применения этого генератора. Так, например, для европейских стран, в т.ч. и стран бывшего СССР, это 50 Гц 400 В. Почему 400 В, а не 380 В? Потому что обычно такой генератор подсоединяют к общей электрической сети, соответственно, напряжение на выходе генератора должно быть немного больше (в холостом режиме), чем напряжение в этой сети, чтобы ток пошел из генератора в сеть, а не обратно.
Страницы:
www.betontrans.ru
Топливные элементы, также используемые для получения электроэнергии из биогаза, работают по совершенному иному принципу, чем двигатели внутреннего сгорания, двигатели Стирлинга и газовые микротурбины. В них преобразование химической энергии биогаза в электрическую происходит напрямую, миную физическую стадию расширения газа и получения тепла. Коэффициент полезного действия топливного элемента составляет около пятидесяти процентов, сохраняя хороший уровень и в режиме частичной нагрузки, кроме того, при его эксплуатации практически отсутствует выделение вредных веществ. Принцип работы топливных элементов основывается на электромеханической реакции синтеза воды из молекул водорода и кислорода, при котором происходит выделение тепла. Он состоит из двух, катодной и анодной, пластин, разделенных электролитом. Используемый в таких элементах метан, содержащийся в биогазе, подвергается риформингу, при котором он преобразуется в водород, являющийся, наряду с кислородом, «топливом» для топливного элемента. В зависимости от типа электролита, используемого в топливном элементе, они подразделяются на низко- и высокотемпературные. К низкотемпературным относятся AFS, PEMFS, PAFC, DMFS, а к высокотемературным - MCFC и SOFC. Выбор того, или иного топливного элемента определяется видом утилизации образующегося тепла и доступной мощностью. Кроме этого существуют топливные элементы с полимерной электролитной мембраной - PEM, рабочая температура которых составляет примерно 80оС, что позволяет сразу использовать образуемую им теплоту для подогрева подаваемой в сеть горячей воды. Эти элементы перспективны для использования в биогазовых установках с небольшой мощностью, однако мембранная прослойка чувствительна к примесям, содержащимся в биогазе, значительно снижающих срок ее использования. Для всех топливных элементов критичной по выбросам является стадия риформинга метана, при которой идет образование требующего утилизации оксида углерода. Наиболее распространенным элементом такого типа, работающим на природном газе, является фосфорно-кислотный топливный элемент, или PAFC. Его КПД может достигать до 40%, и этот электролит малочувствителен к присутствию оксида и диоксида углерода.
nomitech.ru
