Биогазова инсталация за частен дом: препоръки за изграждане на самоделна инсталация

Пестеливият стопанин мечтае за евтини енергоресурси, ефективно оползотворяване на отпадъците и получаване на торове. Домашната биогазова инсталация, изработена самостоятелно, е евтин начин за превръщане на мечтата в реалност.

Самостоятелното сглобяване на такова оборудване ще струва разумни пари, а произвежданият газ ще бъде добро подспорие в домакинството: той може да се използва за готвене, отопление на дома и други нужди.

Нека се опитаме да разберем спецификата на работата на това оборудване, неговите предимства и недостатъци. А също и дали е възможно самостоятелно да се изгради биогазова инсталация и дали тя ще бъде ефективна.

Специфика на получаването на биогаз

Биогазът се образува в резултат на ферментация на биологичен субстрат. Разгражда се от хидролизни, киселино- и метанообразуващи бактерии. Получената смес от газове е горима, тъй като съдържа висок процент метан.

По своите свойства тя практически не се различава от природния газ, който се използва за промишлени и битови нужди.

При желание всеки собственик на дом може да закупи биогазова инсталация промишлено производство, но това е скъпо, а инвестициите се изплащат в рамките на 7-10 години. Затова има смисъл да се положат усилия и да се направи биореактор самостоятелно.

Биогазът е екологично чисто гориво, а технологията за получаването му не оказва особено влияние върху околната среда. Нещо повече, като суровина за биогаз се използват отпадъци от жизнената дейност, които се нуждаят от оползотворяване.

Те се поставят в биореактор, където се извършва преработка:

• в продължение на известно време биомасата се подлага на въздействието на бактерии. Срокът на ферментация зависи от обема на суровината;
• в резултат на дейността на анаеробните бактерии се отделя горима смес от газове, в състава на която влизат метан (60%), въглероден диоксид (35%) и някои други газове (5%). Също така по време на ферментацията в малки количества се отделя потенциално опасен сероводород. Той е отровен, поради което е крайно нежелателно хората да бъдат изложени на въздействието му;
• сместа от газове от биореактора се очиства и постъпва в газхолдера, където се съхранява до момента на използване по предназначение;
• газът от газхолдера може да се използва точно така, както природния газ. Той постъпва към битовите уреди – газови печки, отоплителни котли и др.;
• разложилата се биомаса трябва редовно да се отстранява от ферментатора. Това са допълнителни трудови разходи, но усилията се изплащат. След ферментацията суровината се превръща във висококачествен тор, който се използва на полета и в градини.

биогазовата инсталация е изгодна за собственика на частен дом само ако има постоянен достъп до отпадъци от животновъдни ферми. Средно от 1 куб. м субстрат може да се получат 70-80 куб. м биогаз, но производството на газ не е равномерно и зависи от много фактори, в т.ч. температурата на биомасата. Това усложнява изчисленията.

биогазовите инсталации идеално подхождат за фермерски стопанства. Отпадъците от жизнената дейност на животните могат да осигурят достатъчно газ за пълноценно отопление на жилищни помещения и стопански постройки

за да бъде процесът на получаване на газ стабилен и непрекъснат, най-добре е да се построят няколко биогазови инсталации, а субстратът в ферментаторите да се зарежда с разлика във времето. Такива инсталации работят паралелно, а суровината в тях се зарежда последователно.

това гарантира постоянно производство на газ, благодарение на което може да се постигне непрекъснатото му постъпване към битовите уреди.

в идеалния случай биореакторът трябва да се подгрява. Всеки 10 градуса топлина удвояват производството на газ. Въпреки че оборудването на подгряване изисква инвестиции, това се изплаща с по-голямата ефективност на конструкцията

самоделното биогазово оборудване, събрано от подръчни материали, струва значително по-евтино от инсталациите за промишлено производство. Ефективността му е по-ниска, но напълно отговаря на вложените средства. Ако има достъп до тор и желание да се приложат собствени усилия за сглобяване и обслужване на конструкцията, това е много изгодно.

Предимства и недостатъци на системата

биогазовите инсталации имат немалко предимства, но и недостатъци не липсват, затова преди началото на проектирането и строителството трябва всичко да се претегли:

• Оползотворяване на отпадъци. Благодарение на биогазовата инсталация може да се получи максимална полза от боклука, от който така или иначе би трябвало да се избавим. Това оползотворяване е по-малко опасно за околната среда, отколкото заравянето на отпадъците.
• Възобновяемост на суровината. Биомасата не е въглища и не е природен газ, чийто добив изчерпва запасите от ресурси. При водене на селско стопанство суровината се появява постоянно.
• Относително малко количество CO₂. При получаването на газ не се замърсява околната среда, но при използването му в атмосферата се отделя малко количество въглероден диоксид. То не е опасно и не може критично да промени екологията, тъй като се поглъща от растенията в процеса на растеж.
• Умерено отделяне на сяра. При изгаряне на биогаз в атмосферата попада малко количество сяра. Това е негативно явление, но мащабите му се разбират чрез сравнение: при изгаряне на природен газ замърсяването на околната среда със серни оксиди е много по-голямо.
• Стабилна работа. Производството на биогаз е по-стабилно от работата на слънчевите панели или вятърните турбини. Ако слънчевата и вятърната енергия не могат да се управляват, то биогазовите инсталации зависят от човешката дейност.
• Може да се използват няколко инсталации. Газът винаги крие рискове. За да се намалят потенциалните щети при авария, е възможно да се разпределят на площта няколко биогазови инсталации. Ако системата от няколко ферментатора се проектира и сглоби правилно, тя ще работи по-стабилно от един голям биореактор.
• Ползи за селското стопанство. За получаване на биомаса се засаждат определени видове растения. Могат да се изберат такива, които подобряват състоянието на почвата. Например, соргото намалява ерозията на почвата и подобрява нейното качество.

Биогазът има и недостатъци. Макар да е сравнително чисто гориво, той все пак замърсява атмосферата. Също така могат да възникнат проблеми с доставките на растителна биомаса.

Безотговорните собственици на инсталации не рядко я добиват по начин, който изтощава почвата и нарушава екологичния баланс.

Изчисляване на рентабилността на инсталацията

Като суровина за производство на биогаз обикновено се използва кравешки тор. Една възрастна крава може да даде толкова, че да осигури 1,5 куб. м гориво; прасе – 0,2 куб. м; кокошка или заек (в зависимост от телесната маса) – 0,01-0,02 куб. м. За да разберете дали това е много или малко, може да се сравни с по-познати видове ресурси.

1 куб. м биогаз осигурява същото количество топлинна енергия като:

• дърва – 3,5 кг;
• въглища – 1-2 кг;
• електроенергия – 9-10 кВт/ч.

Ако знаете приблизителното тегло на селскостопанските отпадъци, които ще бъдат налични през следващите години, и необходимото количество енергия, можете да изчислите рентабилността на биогазовата инсталация.

Един от основните недостатъци на добива на биогаз е миризмата. Възможността за използване на малки компостни купчини е голям плюс, но ще трябва да се примирявате с неудобствата и внимателно да контролирате процеса, за да не провокирате разпространението на болестотворни микроорганизми.

За зареждане в биореактора се приготвя субстрат, в който влизат няколко компонента в следните пропорции:

• тор (най-добре кравешки или свински) – 1,5 т;
• органични отпадъци (това могат да бъдат изгнили листа или други компоненти от растителен произход) – 3,5 т;
• загрята до 35 градуса вода (количеството топла вода се изчислява така, че масата ѝ да съставлява 65-75% от общото количество органика).

Изчислението на субстрата е направено за едно зареждане за половин година, ако се изхожда от умерено потребление на газ. След около 10-15 дни процесът на ферментация ще даде първите резултати: газът ще се появи в малки количества и ще започне да запълва хранилището. След 30 дни може да се очаква пълноценно производство на гориво.

Оборудването за производство на биогаз все още не е особено разпространено в нашата страна. Това до голяма степен се дължи на слабата информираност на хората относно предимствата и особеностите на работата на биогазовите системи. В Китай и Индия много малки фермерски стопанства са оборудвани с домашни инсталации за получаване на допълнително чисто гориво.

Ако инсталацията работи правилно, обемът на биогаза постепенно ще се увеличава, докато субстратът изгние. Производителността на конструкцията зависи пряко от скоростта на ферментация на биомасата, която от своя страна е свързана с температурата и влажността на субстрата.

Инструкция за самостоятелно изграждане

Ако нямате опит в сглобяването на сложни системи, има смисъл да потърсите в интернет или да разработите най-простия чертеж на биогазова инсталация за частен дом.

Колкото по-проста е конструкцията, толкова по-надеждна и дълготрайна е тя. По-късно, когато придобиете умения за строителство и работа със системата, ще можете да преработите оборудването или да монтирате допълнителна уредба.

В скъпите конструкции с промишлено производство са предвидени системи за разбъркване на биомасата, автоматично подгряване, пречистване на газа и др. Битовото оборудване не е толкова сложно. По-добре е да сглобите проста уредба, а след това да добавите елементите, от които ще имате нужда.

При изчисляване на обема на ферментатора, трябва да се ориентирате към 5 м³. Такава уредба позволява да се получи количеството газ, необходимо за отоплението на частна къща с площ 50 м², ако като източник на топлина се използва газов котел или пещ.

Това е усреднен показател, тъй като калоричността на биогаза обикновено не е по-висока от 6000 ккал/м³.

За да протече процесът на ферментация повече или по-малко стабилно, трябва да се постигне правилен температурен режим. За тази цел биореакторът се поставя в земна яма или предварително се обмисля надеждна топлоизолация. Постоянно подгряване на субстрата може да се осигури, като под основата на ферментатора се подведе тръба за водно отопление.

Изграждането на биогазовата уредба може да се раздели на няколко етапа.

Етап 1 – подготовка на яма за биореактора

Практически всяка биогазова уредба се намира под земята, затова много зависи от това как е била изкопана и обработена ямата. Има няколко варианта за укрепване на стените и херметизация на ямата – пластмаса, бетон, полимерни пръстени.

Оптималното решение е закупуването на готови полимерни пръстени с глухо дъно. Те ще струват по-скъпо от подръчните материали, но няма да се налага допълнителна херметизация. Полимерите са чувствителни към механични натоварвания, но не се страхуват от влага и химически агресивни вещества. Те не подлежат на ремонт, но при необходимост лесно ще могат да бъдат заменени.

От подготовката на стените и дъното на биореактора зависи интензивността на ферментацията на субстрата и добивът на газ, затова ямата се укрепва, топлоизолира и херметизира старателно. Това е най-сложния и трудоемкия етапа от работата.

Етап 2 – обустройване на газовия дренаж

Закупуването и монтажът на специални бъркалки за биогазови уредби е скъпо удоволствие. Системата може да се поевтини, като се изгради газов дренаж. Той представлява вертикално монтирани полимерни канализационни тръби, в които са пробити множество отвори.

При изчисляване на дължината на дренажните тръби, трябва да се ориентирате към планираната дълбочина на запълване на биореактора. Горните части на тръбите трябва да бъдат над това ниво.

За газовия дренаж може да се изберат метални или полимерни тръби. Първите са по-здрави, а вторите са по-устойчиви на химически въздействия. По-добре е да се даде предпочитание на полимерите, тъй като металът бързо ще ръждяса и ще изгние.

В готовия биореактор може веднага да се зареди субстратът. Той се покрива с фолио, така че газът, отделящ се по време на ферментацията, да е под леко налягане. Когато куполът е готов, това ще осигури нормално подаване на биометан по отвеждащата тръба.

Етап 3 – монтаж на купола и тръбите

Завършващият етап на сглобяване на най-простата биогазова инсталация е монтажът на куполната горна част. В най-високата точка на купола се инсталира газоотвеждаща тръба и се прокарва до газхолдера, без който не може.

Резервоарът на биореактора се затваря с плътен капак. За да се предотврати смесването на биометан с въздух, се обустройва хидрозатвор. Той служи и за пречистване на газа. Трябва да се предвиди спускателен клапан, който ще се задейства, ако налягането във ферментатора е твърде високо.

По-подробно за това как да се направи биогаз от тор, четете в този материал.

Свободното пространство на биореактора до известна степен изпълнява функциите на газохранилище, но това не е достатъчно за безопасна работа на инсталацията. Газът трябва да се консумира постоянно, в противен случай е възможна експлозия от прекомерно налягане под купола.

Начини за подгряване на биореактора

Микроорганизмите, които обработват субстрата, присъстват постоянно в биомасата, но за интензивното им размножаване е необходима температура от 38 градуса и нагоре.

За подгряване в студения период може да се използва намотка, свързана към отоплителната система на дома, или електрически нагреватели. Първият начин е икономически по-изгоден, поради което по-често се използва именно той.

Не е задължително биогазовата инсталация да се заравя в земята; има и други варианти за обустройство. Пример за система, сглобена от бъчви, е показан във видеоклипа по-долу.

Най-лесно е да се обустрои подгряване отдолу, като се прокара тръба от отоплителната система, но ефективността на такъв топлообменник е относително ниска. По-добре е да се обустрои външно отопление, в идеалния случай с пара, така че биомасата да не прегрява.

Изводи и полезно видео по темата

Въпреки че в сглобяването и обустройството на биогазово оборудване няма нищо сложно, трябва да бъдете изключително внимателни към детайлите. Грешките са недопустими, тъй като могат да доведат до експлозии и разрушения. Предлагаме видеоинструкции, които ще ви помогнат да разберете устройството на инсталациите, правилно да ги сглобите и да ги допълните с полезни приспособления за по-удобно използване на биогаза.

Във видеоклипа е разказано как е устроена и работи стандартната биогазова инсталация:

Пример за домашна биогазова инсталация. Видеоурок по обустройство на системата със собствени ръце:

Видеоинструкция за сглобяване на биогазова инсталация от бъчва:

Описание на процеса на изработване на бъркалки за субстрата:

Подробно описание на работата на самоделно газово хранилище:

Колкото и проста да е биогазовата инсталация, избрана за частен дом, не трябва да пестите от нея. Ако имате възможност, е по-добре да купите разглобяем биореактор от промишлено производство.

Ако не – изработете от качествени и устойчиви материали: полимери, бетон или неръждаема стомана. Това ще ви позволи да създадете наистина надеждна и безопасна система за газоснабдяване на дома.

Появиха ли се въпроси по темата на статията, открихте ли грешки или имате ценна информация, която можете да споделите с нашите читатели? Моля, оставете коментарите си, задайте въпроси, споделете опит.