Биоэнергетика или что делать с постоянно растущей ценой на энергонасители
Что за газ – биогаз?
Биогаз
– это смесь газов, т.е. продукт обмена веществ метановых бактерий,
который образуется в результате разложения органической массы. Основные
компоненты биогаза: ≈ 70%-СН4 (метан), ≈ 30%-СО2 (углекислый газ) и
небольшое количество H2S, H2 и N2. Теплотворная способность биогаза - от
5000 до 8000 ккал/м3, что фактически соответствует применяемым в
народном хозяйстве и быту газовым смесям.
А можно ли в каждом загородном подворье, без особо сложных
нанотехнологий, оборудовать такой себе маленький автономный Газпром?
Ведь это и тепло и электроэнергия. Так как же получить биогаз?
Первыми получать и использовать биогаз стали китайцы еще за сотню лет до
нашей эры. Вот уж воистину - без прошлого нет будущего! В современный
период, благодаря таким глубоким историческим корням и программам
государственной поддержке отрасли, в Китае очень широко используются
биогазовые технологии - около 30 млн. штук в 2000. Начиная с середины
70-х гг., в этой стране ежегодно строилось около миллиона метантенков. К
1987 году их количество достигло 10 млн. штук. Сегодня КНР обеспечивает
30% (!) национальных потребностей в энергии за счет биогаза.
Загрузка и выгрузка биомассы \"Из китайского руководства по биогазу\".
Второе место в мире по производству биогаза занимает Индия, в которой
еще в 30-е годы была принята первая в мире программа по развитию
биогазовой технологии.
Глядя на пример этих стран, невольно задумываешься о нашей энергетике.
И выводы, при всех имеющихся возможностях, неутешительные. Видать не
хотим мы (или наши рукамиводители) избавиться от зависимости перед
Россией. Кому-то это очень выгодно. Но явно не нам с вами. Исходя из
известного постулата «спасение утопающих, это дело рук самих утопающих»,
рассмотрим возможность самостоятельного решения проблемы
энергонезависимости отдельно взятого подворья.
Получение газа в домашних условиях предлагает Интернет-рубрика «Сделай сам»: «Смешать 1,5 тонны коровьего навоза и 3,5 тонны сгнившей листвы,
ботвы и прочих отходов. Добавить в смесь воды до 60 - 70 процентов
влажности. Заложить смесь в яму и с помощью змеевика разогреть до 35
градусов. Дальше смесь начнет бродить и без доступа воздуха сама
разогревается до 70 градусов. Время производства газа из навоза - две
недели. Чтобы купол под давлением газа не слетел с ямы, к нему с помощью
тросов необходимо прикрепить противовес. В день установка вырабатывает
до 40 кубометров голубого топлива. Пяти тонн смеси ей хватает на шесть
месяцев.»
«Энергетическую проблему Давыдов решил так. Вырыл большую яму. Уложил в
нее огромные бетонные кольца: сам отливал! Накрыл ее железным колоколом
весом в тонну. Трубы в сторону от агрегата отвел. А потом собрал у всех
соседей навоз, заполнил пахучей массой установку и стал ждать. Соседи
поначалу подумали, что он спятил.
- За раз надо пять тонн говна, - безо всяких там словесных изысков,
по-простецки, описывает мне технологический процесс Людмила Петровна. -
Уже через несколько дней купол начинает наполняться газом. Летом, когда
жарко, дело быстрее идет, зимой чуть помедленнее. Если газ не
стравливать, может здорово рвануть! Один раз я замешкалась, так купол
из-под земли на полтора метра вышел. Давыдовы сначала собственным газом
баньку отапливали, еду на нем поросятам варили, а потом и в дом его
провели. Шестилетний сынишка Славка бегает зимой по комнатам в шортиках и
босиком: тепло!»
Яма, бочка, цистерна, емкость, куда загружается самая различная органика
и где она потом бродит без доступа воздуха и выделяет биогаз,
называется биореактор, ферментатор или метантенк. Объемы метантенков
могут варьировать в больших пределах - от 1 м3 до 5 тыс. м3. Они делятся
на метантенки разовой загрузки и непрерывной.
• В первых весь объем реактора загружается за один раз, и сбраживание
осуществляется в течение 3-4 месяцев. После завершения процесса
метантенк опорожняется и загружается следующей порцией сырья.
• В реакторе с непрерывной загрузкой сырье для сбраживания подается
порциями, выдавливая при этом эквивалентное количество сброженного
сырья.
«Можно отметить и поныне действующую малую установку, смонтированную во
дворе проживающей в городе Обухове (Киевская обл.) семьи Герасимцов.
Мощности этой установки (объем реактора - 2,5 м3) хватает для
переработки навоза, полученного от содержащейся на личном подворье
скотины (коровы, нескольких свиней, домашней птицы), и выработки газа
для бытовых нужд.»
Украинские, российские, белорусские и др. производители предлагают, в
основном, второй тип биорекатора с непрерывной загрузкой. А если у меня
нет коровы и прочей живности? А если я живу в пригородном коттедже на
6-8-10 сотках земли, но тоже хочу свой маленький Газпром? Тогда мне
нужен метантенк с разовой загрузкой. Осенью загружаю купленным навозом,
пометом, собранной листвой, ботвой, очистками картошки и прочей
найденной органикой, устроенный в сарае биореактор-метантенк, кубов,
эдак, на 6, а то и 10. И до весны мне хватит газа, чтобы отапливать дом,
греть воду и получать от миниэлектростанции, к примеру, «Universal
СС-5000-NG/LPG-B 380V L2», работающей от природного газа (биогаза),
мощностью 5 кВт., с системой стабилизации и накопления, необходимое
количество электроэнергии. Хотя лучше здесь использовать двигатель
внешнего сгорания – двигатель Стирлинга. Тогда биогаз и очищать не надо.
Но пока у нас электроэнергия ещё относительно дешевая,
миниэлектростанцию можно держать как резервный источник, на частые
случаи отключения из-за обрыва проводов налипшим снегом, замыкания из-за
ветра, нетрезвости местных электриков и пр. Но, в общем и целом, и
Газпром с их повышением цен до уровня мировых, и наши приватизированные
облэнерго, мне будут уже «до лампочки». Уж навоз то я куплю всегда.
Это, конечно, несколько утрированный и упрощенный взгляд на «домашнюю
энергетику». Понятно, что потребуется и газгольдер для хранения газа
(хотя возможно использовать и камеры тракторных колес), и автоматика, и,
возможно, компрессор для закачки газа в баллоны, и трубопровод с
клапанами и пр. И понятно, также, что все это стоит денег. Но эти
расходы довольно быстро окупаются, да и сама энергонезависимость тоже
чего-то, да стоит. В среднем полутораэтажный коттедж 150-200 м2 на
отопление и горячее водоснабжение потребляет 450-500 м3 газа в месяц.
При стоимости 1000 м3 российского газа для потребителя 200 долларов и
выше (с учетом прокачки до потребителя, услуг и накруток торгующей
организации, облгаза, налогов и пр.), нетрудно подсчитать, что в месяц
потребление коттеджем газа составит около 100 долларов США зимой и 50
летом. А если коттедж в 2-3 этажа и метров 600-800 площади, если
термосопротивление его стен 2,5 и топить его зимой необходимо полностью,
а не несколько комнат (и на кой ляд тогда другие комнаты)? А если
вскоре цена на газ станет как в Германии за 400 долларов? Считайте сами.
Вот, как пример. http://www.ukrsmb.info/attikbio.html
Биогенераторная установка состоит из бака (5) , куда загружается
биомасса (навоз и органические отходы), закрываемого внутренним баком
(2), в который встроена мешалка (4) и труба догрузки (3). В установку
помещается 1 тонна органического вещества, что образует от 1,5 до 2,5 м3
газа в сутки в течении полугода. (А если установка будет на 6-10 м3 ?
Прим. автора). Выработка газа начинается через 6-8 дней после загрузки.
Установка должна находится на открытом воздухе. Летом температурный
режим позволяет работать без утепления, в зимнее время над установкой
закрепляют каркас из полиэтиленовой пленки.
С теплом и электроэнергией немного разобрались. Теперь несколько слов о топливе для наших автомобилей.
Создание двигателей автотранспортных средств, работающих на газе с
низкой теплотой сгорания, как у биогаза, представляет определенные
трудности. Поэтому целесообразнее использовать не биогаз, а получаемый
из него биометан. Для этого из биогаза удаляют СО2 и другие примеси.
Получаемый газ имеет однородный состав, содержащий 90-97 % метана СН4 с
теплотой сгорания 35-40 МДж/м3. Очистка биогаза от двуокиси углерода
может производиться различными способами. Наиболее распространенные:
промывка газов через жидкие поглотители (например, воду), вымораживание,
адсорбция при низких температурах. Все это технологически не столь
сложно и может уместиться в том же «энергосарае» любого подворья.
Биометан может применяться в автомобилях как моторное топливо либо в
компримированном (сжатом), либо в криогенном (сжиженном) состоянии. В
сжиженном, конечно, значительно лучше. Но тогда потребуются
теплоизолированные криогенные ёмкости-баки. Поэтому используем в сжатом
состоянии.
Применение биометана в качестве топлива для ДВС осуществляется путем
использования серийно выпускаемой топливной аппаратуры для природного
газа с коррекцией соотношения топливо-воздух. Основным сдерживающим
фактором широкого применения сжатого биометана в качестве моторного
топлива, как, впрочем, и компримированного природного газа, является
транспортировка толстостенных баллонов, составляющих до 96 % веса
топливной системы. Но! Это топливо может быть получено на своем
подворье, а не на АЗС или АГНКС.
Построив предлагаемый нами дом с наружными стенами из глино-соломенной
смеси и коэффициентом сопротивление передачи тепла 9 и выше, оборудовав
его пассивными и активными солнечными элементами, Вы уже практически
решите задачу энергоэффективности. А оборудовав своё поместье
биореактором, Вы решите ещё и проблему энергонезависимости. Главное,
чтобы биогаз у Вас был! Вот пример использования газа для производства
тепла и электроэнергии в доме или квартире.
http://www.whispergen.com/main/PRODUCTS/ или
http://stirling-systems.ch/en/home.html
Устанавливается на кухне. Места занимает – как небольшая посудомоечная
машина. Обеспечивает тепло и 1,2 кВт электроэнергии. Внутри все тот же
двигатель Стирлинга. Этим двигателем внешнего сгорания у нас в стране и в
СНГ практически никто не занимается. А это завтрашний день малой
энергетики. Многие развитые страны вплотную занялись производством таких
двигателей. У нас же, только говорят об огромном научном потенциале
страны и значении наукоемких технологий. А на деле мы, как всегда, в
хвосте у мира всего.
Ну а тем, кто занимается еще садоводством и огородничеством следует знать, что:
• Биогаз – это здоровье в вашем доме. В результате утилизации навоза в
биогазовых установках, а не складирования его на приусадебных участках,
падает уровень заражения среды болезнетворными бактериями. Исчезают
неприятные запахи от разложения биоотходов и мухи, личинки которых
выводятся в навозе.
• Биогаз – это источник плодородия вашего огорода. Твердая фракция,
получаемая из метантенка – это наилучшее органическое удобрение. Из
нитритов и нитратов, содержащихся в навозе и отравляющих ваш урожай,
получается чистый азот, который так необходим растениям. При переработке
навоза в установке погибают семена сорняков, и при удобрении огорода
метановым флюентом (переработанным в установке навозом и органическими
отходами) у вас будет уходить гораздо меньше времени на прополку. А
урожай какой будет!
• Биогаз – доходы из отходов. Пищевые отходы и навоз, которые
скапливаются в хозяйстве, являются бесплатным сырьем для биогазовой
установки. После переработки мусора вы получаете горючий газ, а также
высококачественные удобрения (гуминовые кислоты), являющиеся основными
составляющими чернозема.
Более подробную информацию можно найти в Интернете, в частности на:
http://www.kedr.primorye.ru/biblio/house/gas/
http://www.chaspik.info/news/00255/20.php?version=2
http://www.ngoidc.kz/?uin=1044271590&chapter=1044271705
http://bio-diesel.com.ua/catalog/gas_bio
http://bio-gaz.ru/sost.htm
http://www.autobbs.ru/kb-article-17.html&print=true
http://www.enf.ru/
http://biogascenter.googlepages.com/
А о двигателях Стирлинга:
http://www.ukrsmb.info/newtech1.html
http://www.vtormet.vn.ua/info/engine/stirling.html
http://articles.excelion.ru/science/fizika/22856101.html
http://energoacademy.ru/ru/index.php?PAGE_CODE=MAGAZINE&PAGE_TYPE=M&article_id=182
http://www.whispergen.com/main/products/
http://stirling-systems.ch/en/home.html
http://stirling2007.narod.ru/prototype.htm
http://www.ecoaudit.com.ua/index.php?go=Pages&in=view&id=29