Вся энергетика мира практически на 90 % зависит от ископаемых энергетических ресурсов, таких как нефть, уголь газ. Ввиду быстрого увеличения энергетического потребления стран существует угроза сокращения добычи нефти. Предполагаемая угроза сокращении добычи нефти вызвала интерес у большинства учёных мира к альтернативным источникам энергии. Некоторые учёные придерживаются мнения, что существующее энергопотребление развитых стран невозможно обеспечить, используя альтернативные источники энергии. Поэтому появляются новые направления, которые используют как традиционные, так и нетрадиционные источники энергии. В настоящее время интерес учёных привлекли технологии с применением биотоплива. Биотопливо было издавна знакомо человечеству для обогрева жилища. Можно разделить все виды биологического топлива на 3 группы. Это первичное топливо (дрова, щепа), вторичное топливо (пеллеты, уголь древесный) и утилизированное древесное топливо. Пеллеты представляю собой новый вид топлива, появившийся сравнительно недавно. Биогаз — это газ, получаемый метановым брожением биомассы, представляет собой вид биотоплива.
Биогазовые установки. Биогазовые установки со стороны экологичности и со стороны стоимости топлива являются на данный момент перспективным выбором установки. Это подтверждается выбором отопления биологическим газом частного дома, если дом имеет малое хозяйство, необходимое для получения бесплатного топлива. Одной из главных особенностей отопления частного дома будет необходимость поддержания комфортной температуры в помещении. Значительным вкладом будет бесперебойность и постоянство [1].
Питать отопление желательно от электрического или газового централизованного источника. Но недостатком будет являться тот факт, что счёт за природный газ именно в зимний период будет велик, если взять среднестатистическую семью. Если учесть все преимущества и недостатки, то биогазовый реактор однозначно подходит для организации отопления.
Рис. 1. Схема получения биологического газа
При температуре 35,45°C будет происходить анаэробный процесс с отсутствием доступа кислорода в емкость, которую принято называть реактором (рисунок 1).
Наибольшее воздействие на работу биогазовой установки будет влиять подготовка исходного субстрата. Чем больше удельная поверхность частиц, тем меньше величина частиц исходного сырья. При дроблении частиц выход биологического газа увеличится на 20 %, если размер частицы не превысил 1мм3. Интенсивность метанообразования зависит от однородности субстарта [1]. Например, птичий помет и навоз гниют, выделяя метан (60,7 %), углекислый газ (30,4 %) и другие примеси.
Производить биологический газ можно в установках разнообразных размеров.
Биологический газ применим для освещения, отопления, приготовления пищи (рисунок 2).
Рис. 2. Схема получения и использования биологического газа
От того сколько было выпущено биологического газа зависит эффективность биогазовых установок. Отечественные и зарубежные эксперты выяснили, что выход биологического газа влияет на состав субстрата.
Каждодневная работа установки биогаза требует от обслуживающего персонала знаний. В процессе обслуживания установки возникают сложности ввиду ошибок персонала в эксплуатации.
Постоянная каждодневная работа биогазовой установки требует значительной степенью знаний персонала, количества биогаза и биологических удобрений и продолжительной службы установки. Разнообразные сложности случаются из-за ошибок в эксплуатации. Ошибки решаются путём: правильного выбора установки, приемлемая для данного климата, и использование только высококачественных приборов [2].
Подготовка к запуску осуществляется в три этапа:
− 1 этап — это подготовительный. На данном этапе осуществляется реактора и газовой системы. Проверка осуществляется использованием водяного манометра.
− 2 этап — происходит наполнение водой реактора. И концетрирую показания манометра. В случае не изменения показания манометра в течении суток означает герметичность реактора и газовой системы.
− 3 этап — работа может быть начата, если установок аи её элементы признаны рабочими по требованиям безопасной эксплуатации.
Проблемы на пути формирования рынка биологического газа, и других альтернативных источников энергии состоят в малых тарифах на энергию, газ, отсутствия государственной поддержки и пренебрежение к экологическим аспектам со стороны как жителей, так и предпринимателей. Однако имеются положительные моменты, которые должны содействовать развитию альтернативных источникам энергии, в частности биологического газа
Производство топливных гранул (пеллет) и топливных брикетов.
Пеллеты, топливные гранулы, как и топливные брикеты производятся на основе опилок, или древесных отходов, шелухи подсолнечника, соломы.
В биологические установки загружается растительная масса, там происходит измельчение. Из отходов мы получаем практически муку. Затем она помещается в сушилку, в которой происходит выпаривание жидкости. Весь этот процесс служит подготовкой массы к прессованию [3].
Во время прессования температура массы увеличивается. Липтин, который находится в растительных частицах расплавляется и склеивает уже высушенные растительные частицы.
Для операции гранулирования используются кольцевые штампы. Аппарат представляет собой мясорубку, нож у которой срезает верхушки гранул. Кольцевые штампы вращаются благодаря валам ротора. При вращении растительная масса переходит в фильеры.
Всё действия, описанные выше завершаются охлаждением и упаковкой. Упаковка имеет объём равный двум кг, однако продажа гранул может осуществляться и врассыпную.
Рис. 3. Технология изготовления топливных брикетов
Изготовление топливных брикетов имеет общие черты с изготовлением пеллет. Однако различая заключаются в готовом продукте. То есть даже отходы сельскохозяйственного и деревообрабатывающего производства поддаются рублению и прессовке [3].
Для производства брикетов необходимо производить нагрев некоторых видов сырья до 3500. В сырье, получаемым из деревьев большое количество лигнина, благодаря этому факту процесс прессования происходи хорошо. Однако, если использовать однолетние растения, то лигнина будет недостаточно, поэтому иногда используют ещё некоторые связующие вещества, для облегчения процесса прессования.
Для того, чтобы получить прочный брикет необходимо осуществлять плавление при высокой температуре. Но травмировать топливо возможно из-за транспортировки
С помощью ударных механизмов возможно получить цилиндрические брикеты. Габариты брикетов можно задать самостоятельно. Брикеты можно разделить на цельные и брикеты с отверстием внутри. Первоначального сырья нужно брать в 10 раз больше, чем поучаемых брикетов.
Вывод. Биогазовые установки часто размещаются в странах, у которых нет требований на строительство и эксплуатацию газопровода. Также их устанавливают взамен старого оборудования котельных. С их помощью большинство населённых пунктов снабжаются электроэнергией. Применить биологический газ возможно, если используется уже природный газ.
Биогазовая установка имеет очень простой принцип действия. В начале отходы помещаются в биохимический реактор, затем происходит нагрев, далее выделятся газ. После очищения мы получим биометан. Остается только преобразовать полученный «продукт» в электрический ток.
Пеллеты, как вид биологического топлива появились сравнительно недавно и используются в основном для отопления коттеджей.
Литература:
- Пармухина Е. Биогаз: делаем деньги из отходов производства [Электронный ресурс] / Е. Пармухина. — Режим доступа: http://techart.ru/files/publications/biogas.pdf (дата обращения: 20.05.2016).
- БИОЭНЕРГЕТИКА: мировой опыт и прогноз развития Научный аналитический обзор [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://biotoprk.ru/files/news/bioenergetica_moskva_2007.pdf (дата обращения: 20.05.2016).
