Биогазовая установка для частного дома: рекомендации по обустройству самоделки
Рачительный хозяин мечтает о дешевых энергоресурсах, эффективной утилизации отходов и получении удобрений. Домашняя биогазовая установка своими руками – это недорогой способ воплощения мечты в реальность.
Самостоятельная сборка такого оборудования обойдется в разумные деньги, а вырабатываемый газ станет хорошим подспорьем в хозяйстве: его можно использовать для приготовления пищи, отопления дома и других нужд.
Давайте попробуем разобраться в специфике работы этого оборудования, его преимуществах и недостатках. А также в том, возможно ли самостоятельно построить биогазовую установку и будет ли она эффективна.
Содержание статьи:
Специфика получения биогаза
Биогаз образуется в результате брожения биологического субстрата. Его разлагают гидролизные, кислото- и метанообразующие бактерии. Смесь вырабатываемых бактериями газов получается горючей, т.к. содержит большой процент метана.
По своим свойствам она практически не отличается от природного газа, который используется для промышленных и бытовых нужд.
Биогаз – экологически чистое топливо, а технология его получения не оказывает особого влияния на окружающую среду. Более того, в качестве сырья для биогаза используют отходы жизнедеятельности, которые нуждаются в утилизации.
Их помещают в биореактор, где происходит переработка:
- в течение некоторого времени биомасса подвергается воздействию бактерий. Срок брожения зависит от объема сырья;
- в результате деятельности анаэробных бактерий выделяется горючая смесь газов, в состав которой входят метан (60%), углекислый газ (35%) и некоторые другие газы (5%). Также при брожении в небольших количествах выделяется потенциально опасный сероводород. Он ядовит, поэтому крайне нежелательно, чтобы люди подвергались его воздействию;
- смесь газов из биореактора очищается и поступает в газгольдер, где хранится до момента использования по назначению;
- газ из газгольдера можно использовать точно так же, как природный. Он поступает к бытовым приборам – газовым печам, отопительным котлам и т.п.;
- разложившуюся биомассу необходимо регулярно удалять из ферментатора. Это дополнительные трудозатраты, однако усилия окупаются. После брожения сырье превращается в высококачественное удобрение, которое используют на полях и огородах.
Биогазовая установка выгодна для владельца частного дома только в том случае, если у него есть постоянный доступ к отходам животноводческих ферм. В среднем из 1 м.куб. субстрата можно получить 70-80 м.куб. биогаза, но выработка газа идет неравномерно и зависит от многих факторов, в т.ч. температуры биомассы. Это осложняет расчеты.
Чтобы процесс получения газа был стабильным и непрерывным, лучше всего строить несколько биогазовых установок, а субстрат в ферментаторы закладывать с разницей во времени. Такие установки работают параллельно, а сырье в них загружают последовательно.
Это гарантирует постоянную выработку газа, благодаря чему можно добиться его непрерывного поступления к бытовым приборам.
Самодельное биогазовое оборудование, собранное из подручных материалов, обходится гораздо дешевле установок промышленного производства. Его эффективность ниже, но вполне соответствует вложенным средствам. Если есть доступ к навозу и желание приложить собственные усилия для сборки и обслуживания конструкции, это очень выгодно.
Преимущества и недостатки системы
Биогазовые установки имеют немало преимуществ, но и недостатков хватает, поэтому перед началом проектирования и строительства следует все взвесить:
- Утилизация отходов. Благодаря биогазовой установке можно получить максимум пользы от мусора, от которого все равно пришлось бы избавляться. Эта утилизация менее опасна для окружающей среды, чем закапывание отходов.
- Возобновляемость сырья. Биомасса – это не уголь и не природный газ, добыча которых истощает запасы ресурсов. При ведении сельского хозяйства сырье появляется постоянно.
- Относительная небольшое количество СО2. При получении газа окружающая среда не загрязняется, а вот при его использовании в атмосферу выделяется небольшое количество двуокиси углерода. Оно не опасно и не способно критично изменить экологию, т.к. его поглощают растения в процессе роста.
- Умеренное выделение серы. При сгорании биогаза в атмосферу попадает небольшое количество серы. Это негативное явление, однако его масштабы познаются в сравнении: при сжигании природного газа загрязнение окружающей среды окислами серы гораздо больше.
- Стабильная работа. Производство биогаза более стабильно, чем работа солнечных батарей или ветряков. Если энергией солнца и ветра нельзя управлять, то биогазовые установки зависят от деятельности человека.
- Можно использовать несколько установок. Газ – это всегда риски. Чтобы снизить потенциальный ущерб в случае аварии, можно рассредоточить по участку несколько биогазовых установок. Если правильно спроектировать и собрать систему из нескольких ферментаторов, она будет работать стабильнее, чем один крупный биореактор.
- Выгоды для сельского хозяйства. Для получения биомассы высаживают некоторые виды растений. Можно выбрать такие, которые улучшают состояние грунта. Например, сорго снижает эрозию почвы, улучшает ее качество.
У биогаза есть и недостатки. Хотя это относительно чистое топливо, оно все же загрязняет атмосферу. Также могут возникать проблемы с поставками растительной биомассы.
Безответственные владельцы установок нередко заготавливают ее так, что истощают землю и нарушают экологический баланс.
Расчет рентабельности установки
В качестве сырья для производства биогаза обычно используют коровий навоз. Одна взрослая корова может дать его столько, чтобы обеспечить 1.5 м.куб. топлива; свинья – 0.2 м.куб.; курица или кроль (в зависимости от массы тела) – 0.01-0.02 м.куб. Чтобы понять, много это или мало, можно сравнить с более привычными видами ресурсов.
1 м.куб. биогаза обеспечивает такое же количество тепловой энергии, как:
- дрова – 3.5 кг;
- уголь – 1-2 кг;
- электричество – 9-10 кВт/ч.
Если знать примерный вес сельскохозяйственных отходов, которые будут доступны в течение ближайших лет, и количество необходимой энергии, можно просчитать рентабельность биогазовой установки.
Для закладки в биореактор готовят субстрат, в который входят несколько компонентов в таких пропорциях:
- навоз (лучше всего коровий или свиной) – 1.5 т;
- органические отходы (это могут быть перегнившие листья или другие компоненты растительного происхождения) – 3.5 т;
- подогретая до 35 градусов вода (количество теплой воды рассчитывают так, чтобы ее масса составляла 65-75% от общего количества органики).
Расчет субстрата сделан для одной закладки на полгода, если исходить из умеренного потребления газа. Примерно через 10-15 дней процесс ферментации даст первые результаты: газ появится в небольших количествах и начнет заполнять хранилище. Через 30 дней можно ожидать полноценной выработки топлива.
Если установка работает правильно, объем биогаза постепенно будет увеличиваться, пока субстрат не перегниет. Производительность конструкции напрямую зависит от скорости брожения биомассы, которая в свою очередь связана с температурой и влажностью субстрата.
Инструкция по самостоятельному строительству
Если нет опыта в сборке сложных систем, имеет смысл подобрать в сети или разработать самый простой чертеж биогазовой установки для частного дома.
Чем проще конструкция, тем она надежнее и долговечнее. Позже, когда появятся навыки строительства и обращения с системой, можно будет переделать оборудование или смонтировать дополнительную установку.
При расчете объема ферментатора стоит ориентироваться на 5 м.куб. Такая установка позволяет получить количество газа, необходимое для обогрева частного дома площадью 50 м.кв., если в качестве источника тепла используют газовый котел или печь.
Это усредненный показатель, т.к. калорийность биогаза обычно не выше 6000 ккал/м.куб.
Строительство биогазовой установки можно разделить на несколько этапов.
Этап 1 — подготовка ямы под биореактор
Практически вся биогазовая установка находится под землей, поэтому многое зависит от того, как была вырыта и отделана яма. Есть несколько вариантов укрепления стенок и герметизации ямы – пластик, бетон, полимерные кольца.
Оптимальное решение – покупка готовых полимерных колец с глухим дном. Они обойдутся дороже подручных материалов, зато не потребуется дополнительная герметизация. Полимеры чувствительны к механическим нагрузкам, зато не боятся влаги и химически агрессивных веществ. Они не подлежат ремонту, но при необходимости их легко будет заменить.
Этап 2 — обустройство газового дренажа
Покупка и монтаж специальных мешалок для биогазовых установок – дорогое удовольствие. Систему можно удешевить, обустроив газовый дренаж. Он представляет собой вертикально установленные полимерные канализационные трубы, в которых проделано множество отверстий.
При расчете длины труб дренажа следует ориентироваться на запланированную глубину заполнения биореактора. Верхние части труб должны быть выше этого уровня.
В готовый биореактор можно сразу загрузить субстрат. Его накрывают пленкой, чтобы выделяющийся в процессе ферментации газ находился под небольшим давлением. Когда будет готов купол, это обеспечит нормальную подачу биометана по отводящей трубе.
Этап 3 — монтаж купола и труб
Завершающий этап сборки простейшей биогазовой установки – это монтаж купольной верхней части. В самой высокой точке купола устанавливают газоотводящую трубу и протягивают ее к газгольдеру, без которого не обойтись.
Емкость биореактора закрывают плотной крышкой. Чтобы предотвратить смешивание биометана с воздухом, обустраивают гидрозатвор. Также он служит для очистки газа. Нужно предусмотреть спусковой клапан, который сработает, если давление в ферментаторе будет слишком высоким.
Более подробно отом, как сделать биогаз из навоза читайте в этом материале.
Способы подогрева биореактора
Микроорганизмы, перерабатывающие субстрат, есть в биомассе постоянно, однако для их интенсивного размножения нужна температура 38 градусов и выше.
Для подогрева в холодный период можно использовать змеевик, подсоединенный к системе отопления дома, или электрические нагреватели. Первый способ экономически выгоднее, поэтому чаще используют именно его.
Биогазовую установку необязательно заглублять в землю, есть и другие варианты обустройства. Пример работы системы, собранной из бочек, приведен в видеоролике ниже.
Выводы и полезное видео по теме
Хотя в сборке и обустройстве биогазового оборудования нет ничего сложного, нужно быть предельно внимательным к деталям. Ошибки недопустимы, т.к. могут привести к взрывам и разрушениям. Предлагаем видеоинструкции, которые помогут разобраться в устройстве установок, правильно их собрать и дополнить полезными приспособлениями для более удобного использования биогаза.
В видеоролике рассказано, как устроена и работает стандартная биогазовая установка:
Пример самодельной биогазовой установки. Видеоурок по обустройству системы своими руками:
Видеоинструкция по сборке биогазовой установки из бочки:
Описание процесса изготовления мешалок для субстрата:
Подробное описание работы самодельного газового хранилища:
Какой бы простой ни была биогазовая установка, выбранная для частного дома, не стоит на ней экономить. Если есть возможность, лучше купить разборный биореактор промышленного производства.
Если нет – изготовить из качественных и устойчивых материалов: полимеров, бетона или нержавеющей стали. Это позволит создать по-настоящему надежную и безопасную систему газоснабжения дома.
Появились вопросы по теме статьи, нашли недочеты или есть ценная информация, которой вы можете поделиться с нашими читателями? Пожалуйста, оставляйте свои комментарии, задавайте вопросы, делитесь опытом.
Я правильно поняла, что лучше всего устанавливать биогазовую установку на животноводческой ферме? Там и сырья предостаточно, и площади для установки самого устройства. Папа когда-то работал на овечьей ферме чабаном. Там были и ночные смены, а в помещении, где ночевали люди, холодно. Не знаю даже, обогревались ли загоны с овцами. А так идея вполне реализуемая, с правильными руками и головой можно осуществить.
Все-таки хорошо, что человечество потихоньку приходит к мысли об поддержании чистоты экологической обстановки, просыпается ответственность, сознание и стремление поиску альтернативных источников. Ведь нашим детям здесь жить. Понравилась идея биогазовой установки. Вроде бы ничего сложного на первый взгляд, очень выгодно получится, если брать во внимание наши цены на газ. Но есть, конечно, и минусы, которые нельзя упускать из виду.
Вопрос 1 (наверное самый важный) — имеется земельный участок (дача) площадью примерно 0,5 Гектара. Хочу соорудить такую установку (руки растут откуда надо). Насколько комфортно будет находится человеку в непосредственной близости от такой установки — проще говоря не будет ли стоять вонища «на гектар»? Понимаю, что много чего зависит от конструкции и качества сборки, но предположим, что все сделано как надо.
Вопрос 2: А как, собственно, чистить такую установку от переработанного сырья? И опять-же подвопрос: нужен противогаз закрытого или можно обойтись открытым типом?
И последний вопрос 3: Обязательны ли специальные бактерии для брожения биомассы, или это просто коммерческий ход?
P.S.: Что касается цен на газ ДА-А_а — (долго печатать маты по отношению сами знаете к кому и куда…) — у меня однокомнатная квартира утепленная по всем правилам, но за газовое отопление получается счет равный (а то и больше), чем за все остальные коммунальные услуги — электроэнергию, водоснабжение, коммунальные услуги за «Утримування будинку та прибудинкової теритторії» и интернет — ВМЕСТЕ ВЗЯТЫХ!!!
Делайте выводы, Дамы и Господа!
Будет намного комфортнее человеку в непосредственной близости от такой установки, чем в непосредственной близости от воняющий кучи дерма и мусора в открытом пространстве.
Дерьмо в любом случае выделяет газы (метан и прочие), а если тебе надо биогумус, то ждать надо 2-3 года чтоб дерьмо перегнило и улетучились все вредные газы. А вот биогазовые установки — решение глобальной проблемы. Хорошо если сделать системы, то никакой вони не будет. Даже не будет слышен звук некоторых агрегатов работающие в этой системе. Только хорошо продумать надо.
В результате — справедливая утилизация отхода, бесплатная биоэнергия, бесплатные удобрения. Я так думаю, каждый фермер просто обязан установить такой реактор только для того, чтобы утилизировать отходы.
Я наткнулся на эту тему по одной причине, т.к. начал размышлять организовать куриную мини ферму. Все четко спланировал и уперся на говно — она же вонять будет, соседи будет жаловаться. Изучил санитарные нормы — в поселке нельзя строить куриную ферму. «Вот преграда» — думал, и как-то ни откуда возникла использовать отходы… но вот вопрос — каким образом? Много думал и откуда-то услышал про биогазовую установку. Итого. Если ты занимаешься с КХ, то ты обязан заниматься с биогазовой установкой. Если у тебя нет КХ то заниматься с биогазом не рентабельно.
Отвечу Алене и Вадиму.
Вся эта хрень реализуема! Но на мои вопросы никто не ответил. Ведь все дело в том, что Нефте/Газопрому абсолютно не выгодны/убыточны АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ! И гребаное паршивое наше правительство сделает все возможное, чтобы в зачатке убить потуги родить подобные технологии. О финансовой поддержке таких предприятий — молчу в тряпочку.
Ну а в целом биогазовая установка возможна даже на дачном участке в 0,25 Га. Но все зависит от конкретных требований/возможностей. Слышал (не утверждаю), что на одной из дач в Полтавской области излишки биогаза тупо сжигали, дабы не воняло, поскольку компрессоры не справлялись с заправкой батареи последовательно подключенных баллонов для хранения биогаза.
Если навоза нет, а есть кукурузные стебли и початки пустые или пшеничная (ржаная) солома, ботва, листья и т.п., то сколько понадобится такого сырья для производства одного м.куб газа?
Здравствуйте. Постараюсь ответить относительно каждого сырья, по которому у вас имеются вопросы. Цифры будут не точные, с некоторой погрешностью, так как они зависят от множества факторов, которые «на глаз» нельзя рассчитать.
Итак, тонна соломы по предварительным данным позволит получить порядка 300 кубометров газа. Касательно листьев, то здесь не все так однозначно, так как нет конкретного упоминания с вашей стороны о каких деревьях идет речь. Но даже сейчас экспериментальные (любительские) установки позволяют получать 50 кубометров газа с одной тонный листьев.
Думаю, что данной информации будет достаточно, чтобы рассчитать примерную производительность будущей установки. Также можно рассмотреть получение биогаза на органических отходах. Для ознакомления также прикрепляю табличку с данными по другим видам сырья.
Почитал все комментарии и отвечу сразу для всех. В одном из примеров выше как раз моя экспериментальная установка. По опыту эксплуатации — установка герметична, посему запаха нет, если есть запах, то логично отсутствует герметичность, а значит идёт потеря газа. После переработки у сырья есть небольшой, запах, но он не похож на навоз, помои или аналоги, имеет небольшой горьковатый запах. Отработка с реактора является качественным биогумусом, который после аэрации можно смело лить на грядки. Аэрация воздухом нужна чтобы погибли все метаногены.
Реактор лучше всего делать непрерывного цикла, т.к. делать реактор — залил, ждёшь две недели, неделю газ вырабатывается и далее всё сливается считаю не практичным. Наиболее оптимально это раз в 1-2 суток добавлять 5-7% свежего сырья и столько же сливать, тогда реактор будет давать газ непрерывно.
Объем газа в сутки в среднем равен полутора объемам реактора. Только не путать жидкий и газообразный газ. Биореактор даёт именно газообразный.
Если у вас свой дом, то для отопления нужен биореактор объемом не менее 5 куб.м. И да, биореактор обязательно нужно утеплять и часть газа тратить на его подогрев зимой.
В принципе мне все понятно, только за исключением того, как все перегнившее убрать. Если сделать 2 реактора по 3 куба, какие пропорции содержимого в один реактор? Можно ли добавлять субстрат в процессе работы реактора? Заранее благодарен за ответ.
а как насчет безопасности ? газовые балоны иногда взрываются, а это не рванет ?
то что прочитал и увидел это на уровне кружка юных химиков, электриков и механиков может еще кого нибудь. концепции нет, расчетов нет, понятия нет.