SOFLAR (französisch soufflard, von souffler - atmen, blasen * a. fumarole, puffing hole, spouting hole, blower, feeder; n. Gasblaser, Blaser; f. soufflard, souffleur; i. escape instantaneo de grisu, escape instantaneo de gas) - örtliche Einleitungen aus natürlichen oder Produktionsrissen im Grubenbau mit einer Durchflussmenge von mindestens 1 m 3 /min. Es gibt natürliche und operative Prompter.

Natürliche Prompter sind auf Zonen tektonischer Störungen mit einem weit entwickelten System offener Risse beschränkt, die sich über ein riesiges Gebiet (entlang der Neigung und des Streichens von Schichten) erstrecken. Betriebliche Verschnaufpausen treten im Abbauraum, in den Erschließungs- und Förderanlagen auf, wenn Risse durch Gebirgsdruckumverteilung entstehen. Mit zunehmender Tiefe nimmt die Häufigkeit des Auftretens von Promptern zu. Abhängig von der Art des geförderten Minerals wird die Gaszusammensetzung der Atmer dargestellt durch: Methan (manchmal mit einer Beimischung von schweren Kohlenwasserstoffen, Stickstoff, Kohlendioxid); Kohlendioxid - in Kohlebergwerken; Kohlendioxid, Kohlenwasserstoff und Stickstoffgase - in Erzminen.

Die Tiefe des Auftretens von Atmern in Kohlebergwerken ist normalerweise auf die Zone der Methangase beschränkt (obere Grenze oder etwas tiefer). Je nach Eingrenzung auf Schichten mit unterschiedlichem Gasgehalt oder andere Gasreservoirs äußern sich die Prompter auf unterschiedliche Weise. Bei kleinen Gasreserven arbeiten die Souffleure für kurze Zeit, bei bedeutenden - für Dutzende von Jahren, während sie mehrere Millionen m 3 Methan freisetzen (Kohlenminen). Wenn es nicht möglich ist, die Konzentration von Atemgasen in der Grubenluft auf die erforderlichen Standards zu reduzieren, werden die Atemgase mit Hilfe von Belüftungsmitteln erfasst. Es besteht darin, Gasauslässe mit speziellen Metallkappen zu isolieren, die in der Oberfläche des Werks vergraben und um den Umfang mit Beton, Lehm abgedichtet sind; Längsholzdecken, versiegelt mit einer Mischung aus flüssigem Glas, Kalk und Wasser (wenn Souffleure auf einem ausgedehnten Abschnitt der Arbeit erscheinen); Schaum oder Kunststofffolie. In den ersten beiden Fällen wird Gas aus den überlappenden Strukturen durch spezielle Rohre (und Schläuche) in die Pipeline abgeführt. Bei unzureichender Effizienz der oben genannten Erfassungsmethoden wird die Entfernung von Gasen aus den Zentren der Atmungsbildung unter Verwendung von Entwässerungsbrunnen durchgeführt. Wenn die Entlüfter nicht zu lokalisieren sind, wird dieser Arbeitsabschnitt mit einer Dichtungsbrücke isoliert und das Gas aus dem isolierten Abschnitt entfernt.

In Kohlebergwerken werden je nach geregelten Bedingungen Schichten unterschieden, die für Souffleure gefährlich sind.

Betriebe stehen jährlich vor dem Problem der Gülleentsorgung. Es werden erhebliche Gelder verschwendet, die für die Organisation des Abtransports und der Bestattung erforderlich sind. Aber es gibt einen Weg, der es Ihnen ermöglicht, nicht nur Ihr Geld zu sparen, sondern dieses Naturprodukt auch zu Ihrem Vorteil zu nutzen.

Umsichtige Besitzer setzen in der Praxis schon lange Öko-Technologie ein, die es ermöglicht, aus Gülle Biogas zu gewinnen und das Ergebnis als Brennstoff zu nutzen.

Daher werden wir in unserem Material über die Technologie zur Herstellung von Biogas sprechen, wir werden auch darüber sprechen, wie man eine Bioenergieanlage baut.

Der Mechanismus der Gasbildung aus organischen Rohstoffen

Biogas ist eine farb- und geruchlose flüchtige Substanz, die bis zu 70 % Methan enthält. In Bezug auf seine Qualitätsindikatoren nähert es sich dem traditionellen Kraftstofftyp Erdgas. Es hat einen guten Heizwert, 1 m 3 Biogas gibt so viel Wärme ab, wie bei der Verbrennung von anderthalb Kilogramm Kohle gewonnen wird.

Die Bildung von Biogas verdanken wir anaeroben Bakterien, die aktiv an der Zersetzung organischer Rohstoffe arbeiten, die als Gülle von Nutztieren, Vogelkot, Abfälle von Pflanzen verwendet werden.

In selbst produziertem Biogas können Vogelkot und Abfallprodukte von Klein- und Großvieh verwendet werden. Der Rohstoff kann in reiner Form und in Form einer Mischung unter Einbeziehung von Gras, Laub, Altpapier verwendet werden

Um den Prozess zu aktivieren, müssen günstige Bedingungen für die lebenswichtige Aktivität von Bakterien geschaffen werden. Sie sollten denen ähneln, in denen sich Mikroorganismen in einem natürlichen Reservoir entwickeln – im Magen von Tieren, wo es warm ist und kein Sauerstoff vorhanden ist.

Tatsächlich sind dies die beiden Hauptbedingungen, die zur wundersamen Umwandlung von verrottender Mistmasse in umweltfreundlichen Brennstoff und wertvollen Dünger beitragen.

Um Biogas zu gewinnen, benötigen Sie einen geschlossenen Reaktor ohne Luftzugang, in dem der Prozess der Güllefermentation und seine Zersetzung in Komponenten stattfindet:

• Methan(bis zu 70 %);
• Kohlendioxid(ungefähr 30%);
• andere gasförmige Stoffe (1-2%).

Die dabei entstehenden Gase steigen im Tank nach oben, werden von dort abgepumpt und das Restprodukt setzt sich ab – ein hochwertiger organischer Dünger, der durch die Verarbeitung alle wertvollen Inhaltsstoffe der Gülle erhalten hat - Stickstoff und Phosphor und hat einen erheblichen Teil der pathogenen Mikroorganismen verloren.

Der Biogasreaktor muss komplett dicht und sauerstofffrei ausgeführt sein, da sonst der Prozess der Güllezersetzung extrem langsam verläuft

Die zweite wichtige Bedingung für einen effektiven Gülleabbau und die Bildung von Biogas ist die Einhaltung des Temperaturregimes. Die am Prozess beteiligten Bakterien werden bei einer Temperatur von +30 Grad aktiviert.

Darüber hinaus enthält Gülle zwei Arten von Bakterien:

• mesophil. Ihre Vitalaktivität tritt bei einer Temperatur von +30 - +40 Grad auf;
• thermophil. Für ihre Reproduktion muss das Temperaturregime von +50 (+60) Grad eingehalten werden.

Die Verarbeitungszeit von Rohstoffen in Anlagen des ersten Typs hängt von der Zusammensetzung der Mischung ab und reicht von 12 bis 30 Tagen. Gleichzeitig ergibt 1 Liter Nutzfläche des Reaktors 2 Liter Biokraftstoff. Beim Einsatz von Anlagen des zweiten Typs verkürzt sich die Zeit zur Herstellung des Endprodukts auf drei Tage und die Biogasmenge steigt auf 4,5 Liter.

Die Effizienz thermophiler Anlagen ist mit bloßem Auge sichtbar, die Wartungskosten sind jedoch sehr hoch. Bevor Sie sich also für die eine oder andere Methode zur Gewinnung von Biogas entscheiden, müssen Sie alles sorgfältig berechnen

Trotz des zehnmal höheren Wirkungsgrades thermophiler Anlagen werden diese deutlich seltener eingesetzt, da die Aufrechterhaltung hoher Temperaturen im Reaktor mit hohen Kosten verbunden ist.

Die Wartung und Instandhaltung von mesophilen Anlagen ist billiger, daher verwenden die meisten landwirtschaftlichen Betriebe sie zur Erzeugung von Biogas.

Biogas ist nach den Kriterien des Energiepotenzials dem üblichen Gasbrennstoff etwas unterlegen. Es enthält jedoch Schwefelsäuredämpfe, deren Vorhandensein bei der Auswahl der Materialien für den Bau der Anlage berücksichtigt werden sollte.

Berechnungen zur Effizienz der Biogasanwendung

Einfache Berechnungen helfen, alle Vorteile der Verwendung alternativer Biokraftstoffe zu bewerten. Eine Kuh mit einem Gewicht von 500 kg produziert etwa 35-40 kg Mist pro Tag. Diese Menge reicht aus, um etwa 1,5 m 3 Biogas zu erzeugen, aus dem wiederum 3 kWh Strom erzeugt werden können.

Anhand der Daten aus der Tabelle lässt sich leicht berechnen, wie viel m 3 Biogas entsprechend der Anzahl der auf dem Betrieb vorhandenen Nutztiere am Ausgang gewonnen werden können

Zur Gewinnung von Biokraftstoffen kann sowohl eine Art organischer Rohstoffe als auch Mischungen mehrerer Komponenten mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 85-90 % verwendet werden. Es ist wichtig, dass sie keine fremden chemischen Verunreinigungen enthalten, die den Verarbeitungsprozess nachteilig beeinflussen.

Das einfachste Mischungsrezept wurde bereits im Jahr 2000 von einem Russen aus der Region Lipezk erfunden, der die einfachste Biogasanlage mit seinen eigenen Händen baute. Er mischte 1500 kg Kuhdung mit 3500 kg Abfall aus verschiedenen Betrieben, fügte Wasser hinzu (ca. 65 % des Gewichts aller Zutaten) und erhitzte die Mischung auf 35 Grad.

In zwei Wochen ist der kostenlose Treibstoff fertig. Diese kleine Anlage produzierte 40 m 3 Gas pro Tag, was völlig ausreichte, um das Haus und die Nebengebäude sechs Monate lang zu heizen.

Optionen für Biokraftstoffanlagen

Nach Durchführung der Berechnungen muss entschieden werden, wie eine Anlage erstellt werden soll, um Biogas gemäß den Anforderungen Ihres Betriebs zu erhalten. Wenn das Vieh klein ist, ist die einfachste Option geeignet, die sich leicht mit eigenen Händen aus improvisierten Mitteln herstellen lässt.

Für große landwirtschaftliche Betriebe, die über eine konstante Quelle einer großen Menge an Rohstoffen verfügen, ist es ratsam, eine industrielle automatisierte Biogasanlage zu bauen. In diesem Fall ist es unwahrscheinlich, dass auf die Einbeziehung von Spezialisten verzichtet werden kann, die das Projekt entwickeln und die Installation auf professionellem Niveau montieren.

Das Diagramm zeigt deutlich, wie der industrielle automatisierte Komplex zur Biogasproduktion funktioniert. Der Bau einer solchen Waage kann sofort von mehreren Bauernhöfen in der Nähe organisiert werden

Heute gibt es Dutzende von Unternehmen, die eine Vielzahl von Optionen anbieten können: von vorgefertigten Lösungen bis hin zur Entwicklung eines individuellen Projekts. Um die Baukosten zu senken, können Sie mit benachbarten Bauernhöfen (falls vorhanden) kooperieren und eine Biogasanlage für alle bauen.

Es ist zu beachten, dass für den Bau selbst einer kleinen Anlage die entsprechenden Dokumente erstellt, ein technologisches Schema, ein Plan für die Platzierung von Geräten und die Belüftung (wenn die Geräte in Innenräumen installiert sind) erstellt und durchgegangen werden müssen Verfahren zur Abstimmung mit dem SES, Brand- und Gasinspektion.

Eine Minianlage zur Gaserzeugung zur Deckung des Bedarfs eines kleinen Privathaushalts kann mit eigenen Händen hergestellt werden, wobei der Schwerpunkt auf dem Design und den Besonderheiten der Installation von im industriellen Maßstab hergestellten Anlagen liegt.

Die Auslegung von Anlagen zur Verarbeitung von Gülle und pflanzlichen organischen Stoffen zu Biogas ist nicht komplex. Das von der Industrie produzierte Original eignet sich durchaus als Vorlage für den Bau einer eigenen Mini-Fabrik

Unabhängige Handwerker, die sich entscheiden, mit dem Bau einer eigenen Anlage zu beginnen, müssen sich mit einem Wassertank, Wasser- oder Abwasserrohren aus Kunststoff, Eckbögen, Dichtungen und einer Flasche zum Speichern des in der Anlage gewonnenen Gases eindecken.

Bildergalerie

Merkmale der Biogasanlage

Eine komplette Biogasanlage ist ein komplexes System bestehend aus:

1. Bioreaktor, in dem der Prozess der Güllezersetzung stattfindet;
2. Automatisiertes Versorgungssystem für organische Abfälle;
3. Geräte zum Mischen von Biomasse;
4. Ausrüstung zur Aufrechterhaltung optimaler Temperaturbedingungen;
5. Gastank - Gasspeichertanks;
6. Der Empfänger des abgefertigten festen Abfalls.

Alle oben genannten Elemente werden in Industrieanlagen installiert, die im automatischen Modus arbeiten. Haushaltsreaktoren sind in der Regel vereinfacht aufgebaut.

Das Diagramm zeigt die Hauptkomponenten einer automatisierten Biogasanlage. Das Volumen des Reaktors richtet sich nach der täglichen Zufuhr an organischen Rohstoffen. Für die volle Funktionsfähigkeit der Anlage muss der Reaktor zu zwei Dritteln gefüllt sein

Das Funktionsprinzip der Anlage

Das Hauptelement des Systems ist der Bioreaktor. Es gibt mehrere Möglichkeiten für die Ausführung, die Hauptsache ist, die Dichtheit der Struktur sicherzustellen und das Eindringen von Sauerstoff auszuschließen. Es kann in Form eines Metallbehälters mit verschiedenen Formen (normalerweise zylindrisch) hergestellt werden, der sich auf der Oberfläche befindet. Oft werden für diese Zwecke 50 Kubikmeter leere Kraftstofftanks verwendet.

Sie können fertige Behälter in zusammenklappbarem Design kaufen. Ihr Vorteil ist die Möglichkeit der schnellen Demontage und gegebenenfalls des Transports an einen anderen Ort. Es ist ratsam, industrielle Oberflächenanlagen in großen landwirtschaftlichen Betrieben zu verwenden, in denen ständig eine große Menge organischer Rohstoffe zugeführt wird.

Für kleine Gehöfte ist die Möglichkeit der unterirdischen Platzierung des Tanks besser geeignet. Ein unterirdischer Bunker wird aus Ziegeln oder Beton gebaut. Sie können fertige Behälter im Boden vergraben, zum Beispiel Fässer aus Metall, Edelstahl oder PVC. Es ist auch möglich, sie auf der Straße oder in einem speziell dafür vorgesehenen Raum mit guter Belüftung aufzustellen.

Für die Herstellung einer Biogasanlage können Sie fertige PVC-Behälter kaufen und in einem mit einer Lüftungsanlage ausgestatteten Raum aufstellen

Unabhängig davon, wo und wie sich der Reaktor befindet, ist er mit einem Trichter zum Laden von Gülle ausgestattet. Vor dem Verladen des Rohmaterials muss es einer vorbereitenden Aufbereitung unterzogen werden: Es wird in Fraktionen von nicht mehr als 0,7 mm zerkleinert und mit Wasser verdünnt. Idealerweise sollte der Feuchtigkeitsgehalt des Untergrunds bei etwa 90 % liegen.

Industrielle automatisierte Anlagen sind mit einem Rohstoffversorgungssystem ausgestattet, das einen Behälter enthält, in dem die Mischung auf die erforderliche Feuchtigkeit gebracht wird, eine Rohrleitung zur Wasserversorgung und eine Pumpeinheit zum Überführen der Masse in den Bioreaktor.

In Heimsubstrataufbereitungsanlagen werden separate Behälter verwendet, in denen der Abfall zerkleinert und mit Wasser vermischt wird. Dann wird die Masse in das Aufnahmefach geladen. Bei unterirdisch liegenden Reaktoren wird der Trichter zur Aufnahme des Substrats nach außen gebracht, die aufbereitete Mischung fließt durch die Schwerkraft durch die Rohrleitung in den Gärraum.

Wenn der Reaktor auf dem Boden oder in Innenräumen aufgestellt ist, kann das Einlassrohr mit der Aufnahmevorrichtung im unteren Seitenteil des Behälters angeordnet sein. Es ist auch möglich, das Rohr zum oberen Teil zu bringen und eine Muffe auf den Hals zu setzen. In diesem Fall muss die Biomasse mit einer Pumpe zugeführt werden.

In dem Bioreaktor ist es auch notwendig, einen Auslass vorzusehen, der praktisch am Boden des Behälters auf der dem Eingangstrichter gegenüberliegenden Seite angebracht ist. Bei der Erdverlegung wird das Ablaufrohr schräg nach oben verlegt und führt zu einem Abfallbehälter in Form eines rechteckigen Kastens. Seine Oberkante sollte unter dem Niveau des Einlasses liegen.

Die Zu- und Ablaufrohre sind auf verschiedenen Seiten des Tanks schräg nach oben angeordnet, während der Ausgleichstank, in den die Abfälle gelangen, niedriger sein muss als der Annahmetrichter

Der Prozess läuft wie folgt ab: Der Eingabetrichter erhält eine neue Charge des Substrats, das in den Reaktor fließt, gleichzeitig steigt die gleiche Menge verbrauchter Masse durch das Rohr zum Abfallsammler, von wo sie anschließend ausgeschöpft und ausgeschöpft wird als hochwertiger Bio-Dünger verwendet.

Biogas wird in einem Gastank gespeichert. Meistens befindet es sich direkt auf dem Reaktordach und hat die Form einer Kuppel oder eines Kegels. Es besteht aus Dacheisen und wird dann zur Verhinderung von Korrosionsprozessen mit mehreren Schichten Ölfarbe gestrichen.

In Industrieanlagen, die für die Aufnahme großer Gasmengen ausgelegt sind, wird der Gastank oft in Form eines separaten Tanks hergestellt, der durch eine Rohrleitung mit dem Reaktor verbunden ist.

Das aus der Fermentation resultierende Gas ist nicht für die Verwendung geeignet, da es eine große Menge Wasserdampf enthält und in dieser Form nicht brennt. Zur Reinigung von Wasseranteilen wird das Gas durch eine Wasserdichtung geleitet. Dazu wird aus dem Gastank ein Rohr entfernt, durch das Biogas in einen Behälter mit Wasser gelangt und von dort über ein Kunststoff- oder Metallrohr den Verbrauchern zugeführt wird.

Diagramm einer unterirdischen Installation. Der Einlass und der Auslass sollten sich auf gegenüberliegenden Seiten des Behälters befinden. Oberhalb des Reaktors befindet sich ein Wasserverschluss, durch den das entstehende Gas zur Trocknung geleitet wird.

In einigen Fällen werden spezielle Gasspeichertaschen aus Polyvinylchlorid zum Speichern von Gas verwendet. Die Säcke werden neben die Anlage gestellt und nach und nach mit Gas gefüllt. Beim Befüllen bläst sich das elastische Material auf und das Volumen der Beutel nimmt zu, sodass bei Bedarf eine größere Menge des Endprodukts vorübergehend gelagert werden kann.

Voraussetzungen für den effizienten Betrieb eines Bioreaktors

Für einen effizienten Betrieb der Anlage und eine intensive Biogasfreisetzung ist eine gleichmäßige Vergärung des organischen Substrats erforderlich. Die Mischung muss in ständiger Bewegung sein. Andernfalls bildet sich darauf eine Kruste, der Zersetzungsprozess verlangsamt sich, dadurch wird weniger Gas gewonnen als ursprünglich berechnet.

Um eine aktive Durchmischung der Biomasse zu gewährleisten, werden in einem typischen Reaktor oben oder seitlich elektrisch angetriebene Tauch- oder Schrägrührwerke installiert. In selbstgebauten Anlagen erfolgt das Mischen mechanisch mit einem Gerät, das einem Haushaltsmixer ähnelt. Es kann manuell betrieben oder mit einem Elektroantrieb geliefert werden.

Bei vertikaler Anordnung des Reaktors wird der Rührergriff im oberen Teil der Installation angezeigt. Wenn der Behälter horizontal installiert ist, befindet sich die Schnecke ebenfalls in einer horizontalen Ebene und der Griff befindet sich an der Seite des Bioreaktors

Eine der wichtigsten Bedingungen für die Gewinnung von Biogas ist die Aufrechterhaltung der erforderlichen Temperatur im Reaktor. Das Erhitzen kann auf verschiedene Arten erfolgen. In stationären Installationen werden automatisierte Heizsysteme verwendet, die einschalten, wenn die Temperatur unter ein vorgegebenes Niveau fällt, und ausschalten, wenn die erforderliche Temperatur erreicht ist.

Zum Heizen können Sie eine direkte Heizung mit Elektroheizungen verwenden oder ein Heizelement in den Boden des Tanks einbauen.

Um eine Biomasseheizung auszurüsten, ist es möglich, eine Pipeline von einer Hausheizung zu verlegen, die von einem Reaktor gespeist wird

Bestimmung des benötigten Volumens

Das Volumen des Reaktors wird auf der Grundlage der täglichen Güllemenge bestimmt, die auf dem Hof ​​produziert wird. Es ist auch notwendig, die Art der Rohstoffe, Temperatur und Fermentationszeit zu berücksichtigen. Damit die Installation voll funktioniert, ist der Behälter zu 85-90 % des Volumens gefüllt, mindestens 10 % müssen frei bleiben, damit Gas entweichen kann.

Der Prozess der Zersetzung von organischem Material in einer mesophilen Anlage bei einer Durchschnittstemperatur von 35 Grad dauert 12 Tage, danach werden die fermentierten Rückstände entfernt und der Reaktor mit einer neuen Portion des Substrats gefüllt. Da die Abfälle vor der Weiterleitung in den Reaktor bis zu 90 % mit Wasser verdünnt werden, muss bei der Ermittlung der Tagesbelastung auch die Flüssigkeitsmenge berücksichtigt werden.

Basierend auf den angegebenen Indikatoren entspricht das Volumen des Reaktors der täglichen Menge des vorbereiteten Substrats (Mist mit Wasser) multipliziert mit 12 (erforderliche Zeit für die Biomassezersetzung) und erhöht um 10% (freies Volumen des Tanks).

Bau einer unterirdischen Anlage

Lassen Sie uns nun über die einfachste Installation sprechen, mit der Sie zu den niedrigsten Kosten kommen. Erwägen Sie den Bau eines unterirdischen Systems. Um es herzustellen, müssen Sie ein Loch graben, dessen Boden und Wände mit verstärktem Blähtonbeton gegossen werden.

An gegenüberliegenden Seiten der Kammer sind Einlass- und Auslassöffnungen dargestellt, an denen geneigte Rohre zum Zuführen des Substrats und zum Abpumpen der Abfallmasse angebracht sind.

Das Auslassrohr mit einem Durchmesser von ca. 7 cm sollte sich fast ganz unten im Bunker befinden, sein anderes Ende ist in einem rechteckigen Ausgleichsbehälter montiert, in den der Abfall abgepumpt wird. Die Rohrleitung zum Zuführen des Substrats befindet sich etwa 50 cm vom Boden entfernt und hat einen Durchmesser von 25 bis 35 cm.Der obere Teil des Rohrs tritt in das Rohmaterialaufnahmefach ein.

Der Reaktor muss vollständig verschlossen sein. Um das Eindringen von Luft auszuschließen, muss der Container mit einer Bitumenabdichtung abgedeckt werden.

Der obere Teil des Bunkers ist ein Gasbehälter mit Kuppel- oder Kegelform. Es besteht aus Blechen oder Dacheisen. Es ist auch möglich, die Struktur mit Mauerwerk zu vervollständigen, das dann mit Stahlgewebe gepolstert und verputzt wird. Oben auf dem Gastank müssen Sie eine versiegelte Luke herstellen, die durch die Wasserdichtung verlaufende Gasleitung entfernen und ein Ventil installieren, um den Gasdruck zu entlasten.

Zum Mischen des Substrats kann das Gerät mit einem Entwässerungssystem ausgestattet werden, das nach dem Sprudelprinzip arbeitet. Befestigen Sie dazu Kunststoffrohre senkrecht innerhalb der Konstruktion, so dass ihre Oberkante über der Substratschicht liegt. Stoßen Sie viele Löcher in sie. Unter Druck stehendes Gas sinkt, und aufsteigend mischen die Gasblasen die Biomasse im Tank.

Wenn Sie keinen Betonbunker bauen möchten, können Sie einen fertigen PVC-Container kaufen. Um die Wärme zu speichern, muss es mit einer Wärmedämmschicht - Polystyrolschaum - überzogen werden. Der Boden der Grube ist mit Stahlbeton mit einer Schicht von 10 cm gefüllt.Polyvinylchloridtanks können verwendet werden, wenn das Volumen des Reaktors 3 m3 nicht überschreitet.

Schlussfolgerungen und nützliches Video zum Thema

Wie Sie die einfachste Installation aus einem gewöhnlichen Fass vornehmen, erfahren Sie, wenn Sie sich das Video ansehen:

Wie der Bau eines unterirdischen Reaktors vor sich geht, sehen Sie im Video:

Eine Anlage zur Gewinnung von Biogas aus Gülle spart erheblich Heiz- und Stromkosten und nutzt organisches Material, das in jedem Betrieb reichlich vorhanden ist, für einen guten Zweck. Vor Baubeginn muss alles sorgfältig kalkuliert und vorbereitet werden.

Der einfachste Reaktor kann in wenigen Tagen mit eigenen Händen und mit verfügbaren Werkzeugen hergestellt werden. Wenn die Farm groß ist, kaufen Sie am besten eine fertige Installation oder wenden Sie sich an Spezialisten.

7. Mineralreserven innerhalb des Minenfeldes.

8. Hauptparameter der Mine.

9. Stadien der Feldentwicklung.

10. Vertikale Minenarbeiten.

11. Geneigte Grubenanlagen.

12. Horizontale Minenarbeiten.

13. Teilung des Minenfeldes in Teile.

14. Erschließung von Lagerstätten durch senkrechte Schächte.

15. Öffnen von Lagerstätten mit geneigten Schächten.

16. Exploration von Lagerstätten durch Stollen.

17. Haupt- und zusätzliche Eröffnungsarbeiten.

18. Optionen für den Standort des Hauptschachts entlang des Fallens des Minenfelds.

19. Vergleich von ein- und zweiflügeligen Minenfeldern.

20. Optionen für die Position des Hauptschachts über den Streichen des Felds beim Öffnen der Formationsreihe.

21. Optionen für die Position des Hilfsschachts beim Öffnen eines Minenfelds.

22. Einhorizontiges Öffnen von flachen Flözen durch vertikale Schächte.

23. Öffnung von flachen Flözen über mehrere Horizonte durch vertikale Schächte.

24. Öffnen der Reihe von steilen und steilen Flözen.

25. Öffnen von Schichten mit geneigten Wellen.

26. Öffnung von Nähten durch Stollen.

27. Kombinierte Methoden zum Öffnen von Minenfeldern. Beispiele.

29. Plattenvorbereitung des Minenfeldes.

30. Bodenvorbereitung des Minenfeldes.

31. Horizontale Vorbereitung des Minenfeldes.

32. Die Abfolge der Abbaustöcke innerhalb des Minenfeldes.

33. Die Abfolge der Minentafeln innerhalb des Minenfeldes.

34. Abfolge des Abbaus von Abbaupfeilern innerhalb des Minenfeldes mit einem horizontalen Verfahren der Minenfeldvorbereitung.

35. Das Verfahren zum Ausarbeiten von Stockwerken und Ebenen.

36. Das Verfahren zur Ausarbeitung von Bergbaupfeilern bei der horizontalen Vorbereitung eines Minenfeldes.

37. Die Reihenfolge der Bergbauschichten in der Suite.

38. Methoden zur Vorbereitung von Kohleflözen.

39. Arten von stammnahen Werften.

40. Die Hauptkammern des stammnahen Hofes.

41. Technologischer Komplex der Oberfläche der Mine.

42. Felsdruck in der Strosse.

43. Klassifizierung der Gesteinsschichten, die das Reservoir enthalten.

44. Klassifizierung von Dachfelsen nach ihrem Einsturz.

45. Methoden zum Ausheben von Kohleflözen, abhängig von der Breite des abgetragenen Streifens.

46. ​​​​Besonderheiten der Frontal- und Flankenabbausysteme von Kohleflözen.

47. Schemata der Scherer.

48. Wesen und Bedingungen für die Verwendung eines Pflugschnitts.

49. Liefermöglichkeiten von Kohle in Abbaugebieten.

50. Das Wesen des Felsdrucks und seine Erscheinungsformen.

51. Faktoren, die die Art der Manifestation des Felsdrucks beeinflussen.

52. Unterstützung der Arbeiten.

60. Anforderungen an Entwicklungssysteme.

61. Klassifizierung von Entwicklungssystemen.

62. Faktoren, die die Wahl des Entwicklungssystems beeinflussen.

63. Das Wesen eines kontinuierlichen Entwicklungssystems.

64. Die Essenz des Säulenentwicklungssystems.

65. Das Erschließungssystem mit langen Pfeilern entlang des Streichens während der Plattenvorbereitung des Minenfelds.

66. Das System der Entwicklung durch lange Säulen beim Fall (Aufstand) während der horizontalen Vorbereitung des Minenfeldes.

67. Das System der Entwicklung durch lange Pfeiler entlang des Streichens auf sanften Flözen während der Bodenvorbereitung des Minenfeldes.

68. Säulenabbausystem entlang des Streichens auf steilen Flözen.

69. Instandhaltung und Schutz von Grubenanlagen.

70. Vergleichende Bewertung von kontinuierlichen und Säulenentwicklungssystemen.

71. Merkmale der Entwicklung von Flözen, die zu plötzlichen Kohle- und Gasausbrüchen neigen.

72. Merkmale der Entwicklung bergsturzgefährdeter Flöze.

73. Methoden zum Unterteilen dicker Kohleflöze in Schichten.

74. Die Entwicklung von Flachflözen in geneigten Schichten beim Einsturz der Dachfelsen.

82. Erschließung steiler Erzlagerstätten durch vertikale Schächte mit Konzentrationshorizonten.

87. Essenz des Erzbruchprozesses.

92. Klassifizierung von Systemen zur Erschließung von Erzlagerstätten.

5. Arten der Methanfreisetzung.

Beim untertägigen Bergbau wird Methan aus Kohle und umgebendem Gestein in die Grubenanlagen freigesetzt. Es gibt drei Formen seiner Freisetzung: gewöhnlich, Soufflé und plötzlich. Bei normaler Freisetzung gelangt Methan kontinuierlich in relativ gleichmäßigen Portionen aus dem gesamten freigelegten Bereich des Flözes und Gesteins in die Grubenatmosphäre.

Bei der Souffle-Freisetzung kommt Gas aus Gesteinsverwerfungen, Bohrlöchern und Brunnen im Reservoir, Gebieten mit geologischen Störungen. Gleichzeitig hält die Freisetzung von Methan lange an (Stunden, sogar Monate). Eine plötzliche Freisetzung sollte als ein solches dynamisches Phänomen verstanden werden, bei dem es zu einer schnellen Zerstörung eines Teils des Kohleflözes mit einer fast augenblicklichen Freisetzung einer großen Menge Gas, der Entfernung von zerkleinerter Kohle in die benachbarte Mine und der Bildung von kommt eine charakteristische Höhle.

Kohlebergwerke werden je nach ihrem Methanreichtum in fünf Kategorien eingeteilt. Das Kriterium für eine solche Einteilung ist die relative Methanhäufigkeit, also die Menge an Methan in Kubikmetern, die pro Tag pro 1 Tonne durchschnittlicher Tagesproduktion freigesetzt wird.

6. Einteilung der Bergwerke in Gaskategorien.

Beim untertägigen Bergbau wird Methan aus Kohle und umgebendem Gestein in die Grubenanlagen freigesetzt. Es gibt drei Formen seiner Freisetzung: gewöhnlich, Soufflé und plötzlich. Bei normaler Freisetzung gelangt Methan kontinuierlich in relativ gleichmäßigen Portionen aus dem gesamten exponierten Bereich des Reservoirs und der Felsen in die Atmosphäre. Bei der Souffle-Freisetzung kommt Gas aus Gesteinsverwerfungen, Bohrlöchern und Brunnen im Reservoir, Gebieten mit geologischen Störungen. In der Regel ist die Belastung des Souffleurs im Anfangsmoment maximal, im Laufe der Zeit nimmt sie allmählich ab. Die Dauer der Prompter ist unterschiedlich - von mehreren Tagen bis zu mehreren Jahren. Eine plötzliche Freisetzung sollte als ein solches dynamisches Phänomen verstanden werden, bei dem es zu einer schnellen Zerstörung eines Teils des Kohleflözes mit einer fast augenblicklichen Freisetzung einer großen Menge Gas, der Entfernung von zerkleinerter Kohle in die benachbarte Mine und der Bildung von kommt eine charakteristische Höhle. Kohlebergwerke werden je nach ihrem Methanvorkommen in fünf Kategorien eingeteilt (Tabelle 1.1). Das Kriterium für eine solche Einteilung ist die relative Methanhäufigkeit, d. h. die Menge an Methan, m3, die pro Tag pro 1 Tonne durchschnittlicher Tagesproduktion freigesetzt wird.

Innerhalb des Minenfeldes gibt es bestimmte Mineralreserven. Es gibt geologische, ausgeglichene und außerbilanzielle Reserven (Abb. 1.5).

Geologisch bezieht sich auf die Gesamtmenge der Reserven einer Minerallagerstätte oder eines Teils davon. Bilanzreserven sind solche Reserven, deren Entwicklung wirtschaftlich vertretbar ist; Sie entsprechen hinsichtlich der Mineralqualität den Anforderungen ihrer industriellen Nutzung und sind hinsichtlich Menge und Vorkommensbedingungen für eine Gewinnung mit dem heutigen Stand der Technik geeignet. Außerbilanzielle Reserven entsprechen nicht den aktuellen Standards in Bezug auf Kapazität und Qualität, aber sie sollten in Zukunft als Entwicklungsobjekt betrachtet werden, mit der Entwicklung von Ausrüstung, Technologie für die Gewinnung und Verarbeitung von Mineralien. Die Bilanzreserven entsprechen den geologischen Reserven abzüglich der außerbilanziellen Reserven. Außerbilanzielle Reserven umfassen Reserven, die in Schichten mit nicht in Betrieb befindlicher Mächtigkeit konzentriert sind oder Kohle einen hohen Aschegehalt oder übermäßigen Schwefelgehalt aufweist oder in einer Tiefe liegt, die für die Erschließung mit bestehender Technologie unzugänglich ist. Mineralreserven werden je nach Exploration in vier Kategorien eingeteilt: A, B, C1 und C2. Kategorie A umfasst Reserven, die im Detail erkundet und mit Hilfe von Minenarbeiten untersucht wurden; Es gibt vollständige Daten über die Qualität des Minerals.

Kampf gegen Emissionen und Explosionen von Methan

In gasgefährdenden Bergwerken (d. h. in denen Methan in mindestens einer Schicht vorkommt) ist ein besonderes Regime einzuhalten, das unter anderem die Verdünnung des freigesetzten Methans auf unbedenkliche Konzentrationen erfordert. Die Sicherheitsvorschriften legen folgende Grenzkonzentrationen von Methan (in Volumenprozent) fest:

Ausgehender Lüftungsstrahl von der Baustelle, Strossen und Erschließungsarbeiten ........... 1,00

Der gesamte ausgehende Strahl von der Mine, Flügel ......... 0,75

Ankommender Strahl in Produktions- oder Vorbereitungsflächen……. 0,50 Lokale (teilweise) Anreicherung in Kläranlagen,

in vorbereitenden und sonstigen Arbeiten ........ 2,00

Es ist verboten, Bohrlöcher zu verladen und Sprengungen durchzuführen, während man sich in der Strebe sowie in angrenzenden Arbeiten für 20 hält m von ihm und an Orten des Schutzes des explosiven 1% Methans und mehr.

Wenn sich an einigen Stellen Methanansammlungen bilden, die 2% erreichen, werden die Arbeiten eingestellt und dürfen erst wieder aufgenommen werden, wenn der Methangehalt auf 1% gesunken ist.

Mehrere Jahrzehnte lang wurde die Verdünnung von Methan auf akzeptable Standards (obwohl sich die Standards selbst mehrmals geändert haben) hauptsächlich durch Belüftungsmittel durchgeführt. In den letzten Jahren hat sich jedoch aufgrund des Übergangs zur Entwicklung tiefer Horizonte und der Intensivierung der Kohlebergbauprozesse der Gasgehalt der Bergwerke so stark erhöht, dass herkömmliche Belüftungsmethoden eine Verringerung der Konzentration auf die etablierten Normen nicht gewährleisten können. Infolgedessen wurde es notwendig, die Gasfreisetzung zu kontrollieren, um die Gesamtmenge der in die Anlagen freigesetzten Gase zu reduzieren, die Freisetzung über die Zeit zu regulieren und auch die Intensität von Souffle-Freisetzungen und plötzlichen Freisetzungen zu verhindern oder zu verringern.

Entgasung.

Die gebräuchlichste Methode zur Verringerung des Gasgehalts von Kohlebergwerken ist die Entgasung von erschlossenen und angrenzenden Kohleflözen und Abbauräumen, das ist ein Maßnahmenpaket zur Sammlung und getrennten Abgabe von konzentrierten Methan-Luft-Gemischen aus dem Bergwerk. Die Entgasung wurde 1952 in der UdSSR eingesetzt und verbreitete sich schnell.

Derzeit wird die Entgasung (oder isolierte Methanentfernung) in fast allen Bergwerken eingesetzt, die Menge an abgesaugtem oder entferntem Methan erreicht 1,4 Millionen Tonnen. m 3 / Tag, und 2010 werden es etwa 2,5 Millionen sein. m 3 / Tag.

Das geförderte Methan wird immer noch unzureichend genutzt, nur zu 10 -15 %. Es wird hauptsächlich zum Heizen von Dampfkesseln in Bergwerkskesseln verwendet.

In den Minen Russlands werden drei Hauptgruppen von Entgasungsmethoden verwendet:

a) Entgasung von Kohleflözen und Wirtsgesteinen ohne Nutzung der Entlastungswirkung durch Gebirgsdruck;

b) Entgasung unterminierter und überbauter angrenzender Kohleflöze und Wirtsgesteine ​​unter Ausnutzung der Entlastungswirkung durch Gebirgsdruck;

c) Absaugen von Methan-Luft-Gemischen aus verminten Räumen.

Jede Gruppe ist in eine Reihe von Schemata und Optionen unterteilt, die von den Abbaubedingungen der Entwicklung, den geologischen Eigenschaften der Lagerstätten, der Gasdurchlässigkeit der Flöze, dem Vorhandensein benachbarter Flöze usw. abhängen.

Die Entgasung eines Kohleflözes vor Beginn der Sanierungsarbeiten erfolgt teilweise durch Absaugen von Gas aus zuvor hergestellten und anschließend durch Dichtbrücken isolierten Vorgruben. Gleichzeitig wird eine Gasleitung durch die Jumper geführt, um Gas zu entfernen. Dieses Entgasungsverfahren wird nur für eine hohe Gasdurchlässigkeit der Formation empfohlen. Die Entgasungszeit beträgt 8 bis 12 Monate.

Derzeit hat das Moskauer Bergbauinstitut durchgeführt

Labor- und Feldstudien zur Vorentgasung mit

gerichtete hydraulische Trennung von Schichten, durchgeführt mit

der Erdoberfläche vor dem Abbau und ohne Kommunikation mit ihnen.

Das Wesen dieser Methode liegt darin, dass die Bereiche entgast werden

Schichten werden in einem Abstand von 250-300 durchgeführt m Bohrgeräte voneinander

Brunnen (oder Erkundungsbohrungen werden verwendet), durch

welches Hydrodismemberment der Formation durchgeführt wird. Für gerichtet

Einbringen des Arbeitsfluids in das Reservoir durch einen abrasiven Hydroperforator

Es entsteht ein Spalt mit einer Höhe von 30-40 mm und einem Radius von 1 bis 3 m.

erfolgt mit langsam steigendem Durchfluss bis 125 l/s Zur gleichen Zeit herum

Brunnen in einer Entfernung von etwa 100 m Risse auf.

Der Gesamtflüssigkeitsverbrauch während der Injektion erreicht 900 m3, Sand 30-40 t.

Nachdem die Flüssigkeit aus dem Brunnen gepumpt wurde, beginnt Gas freigesetzt zu werden, und die durchschnittliche tägliche Durchflussrate beträgt 1000-4000 m 3, und an manchen Tagen erreicht es 6000 m 3.

Nach dem Entgasen auf diese Weise das Reservoir K 12 (Karaganda) war der Gasgehalt des Abbaus während seiner Ausgrabung 4- bis 6-mal geringer als erwartet ohne Entgasung und 2- bis 3-mal geringer als der Gasgehalt des Abbaus unter ähnlichen Bedingungen, aber mit Entgasung unter Verwendung von Steigbohrungen, die durch das Reservoir gebohrt wurden . Um die Entgasungszeit durch das betrachtete Verfahren zu verkürzen, wird empfohlen, Flüssigkeiten zu verwenden, die unter atmosphärischen Bedingungen und Lagerstättentemperaturen verdampfen (z. B. CO2). Bei der Entgasung von der Erdoberfläche produzieren Brunnen nahezu reines Methan, was dessen rationelle Nutzung erleichtert und zur Amortisation der Entgasungsarbeit beiträgt.

Nutzung der Wirkung der Entlastung durch Gebirgsdruck, Entgasung benachbarter Kohleflöze, d. h. gasführender Flöze, die in einer solchen Entfernung von der entwickelten liegen, bei der ein Gesteinssturz auftritt, Entlastung des entgasten Flözes durch Gebirgsdruck und erhöhte Gasgewinnung. Das austretende Gas wird durch spezielle Brunnen abgesaugt, die von einem Lüftungs- (manchmal Transport-) Stollen gebohrt werden. Diese Bohrlöcher müssen die entgaste Formation an der Grenze der Einsturzzone durchqueren, wo es zu Gesteinsabsenkungen mit der Bildung von mit Gas gefüllten Hohlräumen kommt. Da der Entgasungserfolg von der korrekten Ausrichtung der Entgasungsschächte abhängt, werden Azimut, Neigung und Bautiefe der Schächte auf Basis genauer bergmännischer Vermessungsdaten bestimmt.

Die Entgasung von Kohleflözen ermöglicht die Durchführung von Reinigungsarbeiten an Flözen, die durch einen hohen Methanvorkommen gekennzeichnet sind. In letzter Zeit gab es jedoch große Schwierigkeiten bei der Durchführung von Erschließungsarbeiten, da diese Arbeiten hauptsächlich noch vor Beginn der Entgasung durchgeführt werden und in einigen Fällen die Gasfreisetzung in den Arbeiten 6,0–7,5 erreicht m 3" min. Die Verflüssigung solcher Gasmengen durch einen frischen Belüftungsstrom erfordert die Zufuhr enormer Luftmengen zu den Anlagen. Um sichere Fahrbedingungen zu schaffen, wird derzeit eine umschließende Entgasung eingesetzt.

Bei Arbeiten an Kohle oft in ihrem Unterdachteil

sogenannt geschichtete Ansammlungen Methan, dessen Inhalt in

Mischung mit Luft 2 % oder mehr erreicht. Die Grenze zwischen dem Luftstrahl u

CH 4 -Konzentration 2 %. Die Länge der geschichteten Ansammlungen beträgt normalerweise 20-40 m.

erreicht aber manchmal 100 m und mehr. Normalerweise Gas ausgesetzt

Bohrlochteile von Stollen sowie Orte geologischer Störungen, Zonen

gebrochene Kohle usw.

Kampf gegen geschichtete Ansammlungen wird durchgeführt, indem die Geschwindigkeit des Belüftungsstrahls erhöht wird, der Luftstrom mit Hilfe eines Segels, das den unteren Teil des Abbaus bedeckt, gegen das Dach des Abbaus gedrückt wird und eine aktive Luftvermischung am Dach des Abbaus sichergestellt wird. Letzteres wird mit Hilfe von Druckluft erreicht, die durch spezielle Öffnungen aus der Rohrleitung strömt.

Kampf gegen Souffleure. Die Souffle-Entladungen zwingen oft dazu, die Arbeit im Streb einzustellen und Gas durch eine spezielle Rohrleitung in den ausgehenden Strom der Mine oder durch den Brunnen an die Oberfläche umzuleiten. Nachdem die Eingabeaufforderung beendet ist, wird die Arbeit fortgesetzt.

Ist die Strömungsgeschwindigkeit des Sompers gering, so ist es in manchen Fällen möglich, die Vortriebsarbeiten fortzusetzen, sofern ausreichend Luft zugeführt wird, um das freigesetzte Methan zu verdünnen und Maßnahmen gegen die Bildung von Schichtansammlungen zu treffen.

In den Fällen, in denen die Erregungen im erschlossenen Feld mit tektonischen Störungen oder Zonen von gebrochenem, zerkleinertem Gestein verbunden sind, sollte die beste Maßnahme zur Bekämpfung der Erreger darin bestehen, spezielle Erkundungsbohrungen zu bohren, wenn sich der Boden des Abbaus der Störung oder der Zone von nähert Fraktur. Nach dem Öffnen des Entlüfters werden durch Erkundungsbohrungen spezielle Entwässerungsbrunnen gebohrt, durch die das Gas an die Oberfläche geleitet wird.

Sekundäre Prompter sind produktionsbedingt, treten unerwartet auf und sind im Vorfeld nur schwer vorhersehbar. Die Kampfmethoden hängen in diesem Fall von der Art der Entladung ab. Wenn also ein Prompter auftritt und sich die Form eines Risses im Boden des Grundlochbereichs der Lava infolge der Gesteinsentladung durch den Felsdruck bildet, wird der Riss mit Kanälen oder Pfannen geschlossen, die mit einer Betonbeschichtung verdichtet sind . Danach wird das freigesetzte Methan abgesaugt und über Rohre in den abfließenden Bach oder an die Oberfläche geleitet.

Umgang mit plötzlichen Ausbrüchen . Der effektivste Weg, mit plötzlichen Ausbrüchen umzugehen, besteht darin, gefährliche und bedrohte Reservoirs nach vorheriger Ausgrabung zu erschließen. schützend, d.h. über oder unter Ausbruchsgefährdung in einer solchen Entfernung liegen, bei der ihre Entwicklung das Entladen gefährlicher und bedrohter Schichten sicherstellt. Bei leichtem Eintauchen sind Schutzschichten diejenigen, die in einem Abstand von bis zu 45 über den gefährlichen liegen m normal und unter gefährlich bis 100 m. Bei einem steilen Einbruch Schichten, die nicht mehr als 60 liegen m entlang der normalen über oder unter der gefährlichen, es sei denn, die Erfahrung hat eine Schutzwirkung in größerer Entfernung festgestellt. Wenn sich über und unter den gefährlichen Schutzschichten befinden, wird zuerst die darüberliegende entwickelt.

Die Sicherheitsregeln regeln das Verfahren und die Bleimenge eines Transportstollens in emissionsgefährdenden Steilflözen zu einer Strosse; Steigende Arbeiten dürfen nur von oben nach unten entlang vorgebohrter Vorbohrungen verlaufen; auch das Verfahren zum Öffnen gefährlicher Nähte mit Kreuzschnitten wurde festgelegt. Im letzteren Fall ist die Gefahr eines plötzlichen Ausbruchs besonders groß, was dazu führt, dass sich die Strebe des Kreuzschlags der Formation in einem Abstand von 10 nähert m Bohren von zwei fortgeschrittenen Brunnen mit einer Länge von mindestens 6 m, Reduzierung der Querschnittsfläche des Querschnitts auf 5 m 2, vorläufiger Aushub, der den Querschlag mit dem Belüftungshorizont verbindet, um im Falle eines plötzlichen Ausbruchs Gas zu entfernen.

Bei der Arbeit an Kohle werden Vorbohrungen mit einem Durchmesser von 250-300 gebohrt, um plötzliche Ausbrüche zu vermeiden Millimeter; teilweise werden Vorleistungen, Schutzschilde und andere Schutzmaßnahmen eingesetzt.

In Übereinstimmung mit den Sicherheitsregeln sollten Sprengarbeiten an Kohle in Flözen, die durch plötzliche Kohle- und Gasausbrüche gefährlich sind, während Reinigungsarbeiten und bei horizontalen und geneigten Arbeiten nur im Modus durchgeführt werden Gehirnerschütterung, d.h. Sprengen mit einer verstärkten Sprengladung unter Einhaltung einer Reihe etablierter Sicherheitsmaßnahmen.

Da eine Gehirnerschütterungssprengung eine Explosion mit hoher Intensität verursachen kann, die den normalen Betrieb der Mine stört, und manchmal verzögerte Explosionen danach auftreten, hat sich in den letzten Jahren die Wirksamkeit der sogenannten Tarnstrahlen, was das Array nur lockert, die Entladezone vergrößert und die Gefahr eines plötzlichen Auslösens verhindert.

Um plötzliche Gesteinsausbrüche zu verhindern, die, wie bereits erwähnt, normalerweise während des Tunnelbaus in Sandsteinflözen auftreten, wird empfohlen, die Arbeiten näher am Boden oder an der Oberseite des Flözes anzuordnen, da der mittlere Teil am gefährlichsten für Ausbrüche ist. Um das Risiko eines Ausbruchs zu verringern, wird empfohlen: das Gestein vorzunässen, wodurch die Spannungen in der Bohrlochsohle verringert werden; Verwenden Sie Entlastungsschlitze, vorläufigen Abbau von Schutzschichten (wenn möglich), kühlen Sie den unteren Teil des Massivs ab, führen Sie Arbeiten mit reduziertem Querschnitt mit anschließender Erweiterung auf den Entwurf durch.

Biogas für Dummies.

-- Was ist biogas. -- anaerobe Gärung. -- -- Wer braucht es. -- Was erhalten werden kann.
-- Biogas. -- Wärmeenergie. -- Elektrizität. -- Biohumus.
-- -- Wo soll man anfangen. -- Wir machen es selbst.
-- "Chinesische" Grube. -- Flexibler Fermenter. -- "Allwetter"-Installation.
-- Industrielle Strukturen.

-- Was ist biogas.

Unter den alternativen Energieprodukten nimmt Biogas eine gewisse Sonderstellung ein. Üblicherweise produzieren alle alternativen Energiegeräte Energie aus den sogenannten "erneuerbaren Quellen". Sie werden so genannt, weil diese Energie tatsächlich der Sonne entnommen wird und das Zeitintervall zwischen dem Auftreffen eines bestimmten Teils der Sonnenenergie auf die Erde und ihrer Nutzung durch alternative Energiegeräte relativ gering ist, von null bis maximal mehrere Jahre . Solarfotozellen und Solarheizelemente nutzen die Sonnenenergie sofort. Windparks nutzen die Energie der Luft, die sich bewegt, nachdem sie von der Sonne erwärmt wurde. Wasserkraftwerke nutzen die Energie fließenden Wassers, das zuvor unter dem Einfluss von Sonnenenergie bewegt wurde. Aus Biomasse gewonnener flüssiger Brennstoff (Biodiesel, Bioethanol, Brennstoffbriketts und -pellets, einfach Brennholz) ist ein Produkt, das aus Pflanzen gewonnen wird, die von der Sonne Energie für ihr Wachstum erhalten haben. Biogas wird auch aus Biomasse gewonnen, allerdings nicht nur pflanzlich. Daher können die Amortisationszeiten für Geräte zur Erzeugung von Biogas (Biogasanlagen oder Biogasanlagen) in der gleichen Größenordnung liegen wie die Amortisationszeiten für andere alternative Energiegeräte. Biogas wird wie Bioethanol durch biologische Umwandlungen hergestellt. Bei diesen Umwandlungen zerfällt Biomasse sowohl in ein Energieprodukt (Biogas, Alkohol) als auch in organische Abfälle. Im Fall der Bioethanolproduktion sind solche Abfälle direkt umweltschädlich und können erst nach einer energieintensiven Aufbereitung (Trocknung und Mahlung) als Viehfutter verwendet werden. Bei der Produktion von Biogas können die anfallenden Abfälle (Biogasanlagenschlamm) ohne weitere Umwandlungen direkt verwertet werden. Es ist ein ausgezeichneter hochwirksamer und umweltfreundlicher Dünger. Der Wert dieses Düngers ist so hoch, dass er mit dem Wert des produzierten Biogases vergleichbar ist oder diesen sogar übersteigt. Daher kann die Amortisationszeit bei ordnungsgemäßer Entsorgung aller BGU-Ausgangsprodukte erheblich kürzer sein als die aller anderen alternativen Energiegeräte. Nun lohnt es sich, ein paar traditionelle Worte zur chemischen Zusammensetzung von Biogas zu sagen. Darüber wird natürlich in jedem Buch oder auch nur in einem kurzen Zeitungsartikel geschrieben. Aber schließlich ist dieses Buch für Dummies gedacht, die angeblich keine Bücher und "sowjetischen Zeitungen vor dem Essen" lesen, also wiederholen wir die allgemeine Wahrheit: Biogas besteht hauptsächlich aus Methan (CH 4). Dies ist dasselbe brennbare Gas, das jüngste in der Reihe der Kohlenwasserstoffe, aus denen das sogenannte „Erdgas“ hauptsächlich besteht. Nur in Erdgas beträgt Methan mehr als 90% und in Biogas - 45-75%. Methan geht bei einer Temperatur von -161,6 0 C in einen flüssigen Zustand über. Methan ist in Wasser nahezu unlöslich. Methan ist leichter als Luft. Bei Raumtemperatur und normalem Atmosphärendruck geht es praktisch keine chemischen Reaktionen ein. Diese langweiligen Zahlen und Fakten werden später benötigt, um einige der Missverständnisse über Biogas zu entlarven. Der zweite wesentliche Bestandteil von Biogas ist Kohlendioxid (CO 2 ). Dies ist das Gas, das in Soda, Bier und Champagner angenehme Bläschen erzeugt. Es ist schwerer als Luft. Es löst sich gut in kaltem Wasser auf. Bei einem Druck von mehr als 5,28 atm und Raumtemperatur geht Kohlendioxid in einen flüssigen Zustand über. Biogas enthält 25-55 % Kohlendioxid. Die dritte Komponente von Biogas ist Wasserdampf (H 2 O). Ihre Anzahl hängt von der Temperatur des Biogases und den Bedingungen seiner Erzeugung und Speicherung ab und beträgt einige Prozent. Biogas wird in der Regel vor der Verwendung getrocknet. Als vierte Komponente des Biogases ist häufig Schwefelwasserstoff (H 2 S) enthalten. Es kann in Biogas von 0 bis 2 % enthalten sein. Schwefelwasserstoff ist in Wasser schlecht löslich. Bei der Verbrennung von Schwefelwasserstoff entsteht Schwefeldioxid (SO 2 ). In hohen Konzentrationen greift Schwefelwasserstoff Metalle an. Schwefeldioxid kann als Quelle für die Herstellung von Schwefelsäure dienen. Die fünfte Komponente von Biogas ist Ammoniak (NH 3). Normalerweise übersteigt seine Konzentration ein Prozent nicht. Es ist auch ein ätzendes Gas. Die restlichen Bestandteile sind im Biogas in Spuren in Bruchteilen von Prozent vorhanden – Stickstoff, Sauerstoff, Wasserstoff. Sie beeinflussen seine Eigenschaften nicht wesentlich. Bei der Verbrennung von Biogas wird das darin enthaltene Methan verbrannt. Die bei der Verbrennung von Biogas erzeugte Wärme ist im Verhältnis zum Verhältnis der Methanmengen in Erdgas und Biogas geringer als die bei der Verbrennung von Erdgas erzeugte Wärme. Da Biogas weniger Methan enthält als Erdgas, wird zur Verbrennung einer Volumeneinheit Biogas weniger Luft benötigt als zur Verbrennung der gleichen Volumeneinheit Erdgas. Wenn daher Gasbrenner verwendet werden, in denen ein vorgefertigtes Gemisch aus brennbarem Gas und Luft verbrannt wird, dann ist es für solche Brenner erforderlich, die Luftzufuhr zum Gemisch bei der Verbrennung von Biogas zu reduzieren. Dies ist die einzig sinnvolle Umstellung von Gas-Haushaltsgeräten bei der Umstellung auf Biogas. Die Mischung von Biogas mit Luft kann explosiv sein. Aber es ist in einem viel engeren Bereich von Luft- und Biogasverhältnissen explosiv als bei einem Gemisch aus Erdgas und Luft. Daher ist die Wahrscheinlichkeit einer Explosion eines Gemisches aus Biogas und Luft im Falle eines Lecks viel geringer als im Falle eines Erdgaslecks. Die durchschnittliche Dichte von Biogas beträgt etwa 1,13 kg/m 3 , dh es ist im Durchschnitt leichter als Luft, die bei Raumtemperatur eine Dichte von etwa 1,2 kg/m 3 hat. Das heißt, wenn das Biogas austritt, entweicht es nach oben. Aber auch Biogas wird geschichtet. Wenn also Biogas in einem Raum ohne Zugluft entweicht, sammelt sich Kohlendioxid in Bodennähe und Methan in Deckennähe.

-- anaerobe Gärung.

Biogas ist ein Produkt (eines der Produkte) der anaeroben Fermentation. Das bedeutet, dass bei der Vergärung von organischen Stoffen ohne Luftzutritt Biogas freigesetzt wird. Und Fermentation ist der Zersetzungsprozess unter Einwirkung von Bakterien. Einfach ausgedrückt, Fermentation findet statt, wenn Bakterien dieses organische Material fressen. Der Prozess der anaeroben Vergärung mit Freisetzung von Biogas wird je nach Art der ablaufenden Prozesse bedingt in vier Phasen eingeteilt. Dies ist die Phase der Hydrolyse, Acidogenese, Acetogenese und Methanogenese. Jede Phase hat ihre eigene Art von Bakterien, und die Anzahl der Bakterienarten, die an jeder Phase beteiligt sind, geht in die Hunderte. In der Hydrolysephase zerlegen Bakterien Proteine, Fette und Kohlenhydrate in einfachere Moleküle wie Zucker, Aminosäuren und dergleichen. Während der Acidogenesephase werden verschiedene organische Säuren gebildet. Essigsäure wird während der Acetogenesephase gebildet. Und in der Phase der Methanogenese entsteht Biogas. Diese Beschreibung der Phasen ist sehr ungefähr. Jede Phase wird durch einen Satz chemischer Gleichungen beschrieben. In jeder Phase laufen gleichzeitig mehrere unterschiedliche Reaktionen ab. Das quantitative Verhältnis dieser Reaktionen hängt von der Art der zu verarbeitenden Rohstoffe, den in diesem Stadium beteiligten Bakterienarten und vielen anderen Faktoren ab. Daher ist es unmöglich, die Art der Reaktion und die quantitativen Indikatoren am Ausgang absolut genau zu berechnen und vorherzusagen. Der Prozess der anaeroben Gärung zeichnet sich auch durch seine Temperatur aus. Es gibt drei Temperaturbereiche, in denen lokale Maxima der Intensität des Fermentationsprozesses beobachtet werden. Ein indirekter Indikator für diese Intensität ist die freigesetzte Biogasmenge pro Zeiteinheit. Das erste Temperaturregime der anaeroben Gärung wird als psychrophil bezeichnet. Die psychrophile Gärung findet im Temperaturbereich von 15-25 0 C statt. Das zweite Temperaturregime wird als mesophil bezeichnet. Die mesophile Gärung findet im Temperaturbereich von 30-40 0 C statt. Das dritte Temperaturregime wird als thermophil bezeichnet. Die thermophile Fermentation findet im Temperaturbereich von 50-56 0 C statt. In jedem wärmeren Temperaturregime erfolgt der Stoffwechsel von Bakterien etwa doppelt so schnell wie im vorherigen. Entsprechend wird Biogas etwa doppelt so schnell freigesetzt. Aber der Prozess bei höherer Temperatur ist weniger stabil und launenhafter als der vorherige. Daher arbeiten die einfachsten Biogasanlagen meist im psychrophilen Modus. Große Industrieanlagen arbeiten üblicherweise im mesophilen Modus. Normalerweise haben alle "Dummys" eine Frage: Woher kommen diese Bakterien, die für die anaerobe Gärung sorgen? Die Antwort ist einfach: Diese Bakterien leben im Magen fast aller Tiere auf der Erde. Besonders viele Bakterien der dritten und vierten Gärphase finden sich im Magen von Wiederkäuern (Kühe, Schafe, Pferde, Ziegen etc.). Wie jeder weiß, liegt die normale Körpertemperatur für Säugetiere auf der Erde im Bereich von 35-40 0 C. Beim Menschen sind es beispielsweise 36,6 0 C. Dies macht deutlich, warum die meisten Biogasanlagen im mesophilen Modus bei einer Reaktionstemperatur arbeiten von 37-38 0 S. Übrigens funktionieren Bakterien, die in den ersten beiden Phasen arbeiten, effizienter bei Temperaturen des psychrophilen Regimes. Daher gibt es eine Technologie der zweistufigen anaeroben Fermentation, bei der die Reaktion in zwei hintereinander geschalteten Tanks stattfindet. Im ersten Tank finden die ersten beiden Phasen der anaeroben Gärung bei einer Temperatur von 25 0 C statt. Im zweiten Tank finden die dritte und vierte Phase bei einer Temperatur von 37-38 0 C statt. Diese Lösung ermöglicht Ihnen eine Optimierung und stabilisieren den Prozess für einige Arten von Rohstoffen. Noch herrscht Uneinigkeit darüber, welche Bakterien in der dritten und vierten Phase bei unterschiedlichen Temperaturbedingungen wirken. Einige argumentieren, dass dies verschiedene Arten von Bakterien sind. In der realen Welt sind sie überall, aber sie werden nur aktiviert, wenn sie in die richtigen Bedingungen geraten. Eine andere Theorie besagt, dass es dieselben Bakterien sind, die sich an unterschiedliche Temperaturen anpassen und in unterschiedlichen Stoffwechselmodi arbeiten. Wenn Sie ein geeignetes organisches Rohmaterial nehmen, es in einen geeigneten verschlossenen Behälter mit Gasauslass geben und sicherstellen, dass die Temperatur auf dem entsprechenden Regime gehalten und regelmäßig gemischt wird, erhalten Sie eine Laborbiogasanlage mit einer einzigen Ladung. Ein Diagramm der Abhängigkeit der Geschwindigkeit der Biogasfreisetzung von der verstrichenen Gärzeit wird wie ein glatter Buckel aussehen. Das ist leicht erklärt. Zuerst beginnen die ersten Phasen der Fermentation, und dann treten die letzten Phasen in Aktion. Doch die Menge an organischen Rohstoffen im Laborreaktor ist begrenzt. Dieser Stoff zersetzt sich, die Menge an unzersetzter organischer Substanz nimmt ab und die Biogasausbeute nimmt ab. Allmählich fällt die Ausgabe auf Null. Dies bedeutet, dass sich alle organischen Stoffe im Rohmaterial zu anorganischen Salzen zersetzt haben. Der Prozess der vollständigen Zersetzung dauert auch im thermophilen Modus sehr lange. Im mesophilen Modus wird diese Zeit in Monaten gemessen. Berücksichtigt man jedoch nur Biogaserträge nahe dem Maximum, so liegt diese Zeit bei der mesophilen Fahrweise im Bereich von zwei bis vier Wochen. Diese Zeit hängt von der Zusammensetzung des Ausgangsmaterials ab und wird als Dauer des anaeroben Fermentationszyklus bezeichnet. Wenn die Fermentation am Ende dieses Zyklus gestoppt wird, verbleiben natürlich teilweise zersetzte organische Stoffe im Reaktor. Normalerweise beträgt die Zersetzungstiefe organischer Stoffe am Ende des Zyklus 40-60 %. Das bedeutet, dass die Masse an organischen Stoffen im Endsubstrat 40–60 % der Masse an organischen Stoffen in dem Substrat beträgt, mit dem der Reaktor anfänglich gefüllt wurde. Eine solche „Nichtvergärung“ wird bewusst durchgeführt, um die maximale Biogasleistung zu erzielen und die Größe der Biogasanlage zu minimieren. Normalerweise funktionieren Biogasanlagen nicht wie in einem Labor. Sie legen sofort eine volle Portion Rohstoffe ab, um den Reaktor zu füllen. Dann, wenn die Reaktion beginnt und sich stabilisiert, wird der Rohstoff regelmäßig in kleinen Portionen hinzugefügt, während die fermentierte Masse abgelassen wird. Daher wird das Konzept der Zyklusdauer für sie durch das Konzept der "Zeit des hydraulischen Aufenthalts" im Reaktor ersetzt. Dies ist ein konditionaler Wert, der die durchschnittliche Zeit charakterisiert, die die nächste Portion frisches Substrat im Reaktor verbringt.

-- Häufige Missverständnisse.

Durch die lange Zeit der Kommunikation mit „Dummys“ in anaeroben Fermentationstechnologien hat sich eine Sammlung der häufigsten Missverständnisse zum Thema Biogas und Biogasanlagen zusammengetragen. Lassen Sie uns versuchen, sie hier zu analysieren. Der erste und häufigste Irrglaube ist, wenn „Dummys“ glauben, eine Biogasanlage sei darauf ausgelegt, Energie zu produzieren, und dass sie sich diese Energie mit Hilfe einer Biogasanlage günstig selbst besorgen würden. Tatsächlich ist eine Biogasanlage in erster Linie darauf ausgelegt, umweltschädliche organische Abfälle zu entsorgen und daraus einen nützlichen und effizienten organischen Biodünger zu machen. Energie fällt beim Betrieb einer Biogasanlage an. Wenn Sie also keine stabile Quelle für genügend kostenlose oder billige Bioabfälle haben, sollten Sie nicht über eine Biogasanlage nachdenken. Kaufen Sie besseres Brennholz oder Kohle, es wird billiger und einfacher. Der zweite Irrglaube ist, dass eine Biogasanlage angeblich eine Gefahr für andere darstellen kann. Natürlich kann es nicht wie jedes andere technische Gerät als absolut sicher bezeichnet werden. Der BGU-Reaktor kann jedoch nicht unter hohem Druck explodieren, da der relative Druck darin Hundertstel der Atmosphäre nicht überschreitet. Das Biogas im Gastank kann nicht explodieren, da es nicht mit Luft vermischt ist, und selbst wenn wie durch ein Wunder ein Funke im Gastank überspringt, kann es nichts entzünden. Im Austragsschlamm des Reaktors befinden sich keine krankheitserregenden Bakterien, keine Wurmeier und keine keimenden Unkrautsamen. Getrocknet und zu Mehl gemahlen, wird der Schlamm sogar als Futtermittelzusatz für Nutztiere verwendet. Das Austreten von Biogas in einem belüfteten Bereich oder im Freien führt nicht zur Vergiftung oder Erstickung anderer, da das Biogas schnell in die Luft entweicht. Das dritte Missverständnis ist, dass die Lebensmittelabfälle und Toilettenabflüsse einer gewöhnlichen Familie ausreichen, um ein Privathaus zu heizen. Wenn alles so wunderbar einfach wäre, würden Energiekonzerne nicht die Welt beherrschen. Spätere Kapitel werden zeigen, wie viel Biogas aus einer bestimmten Menge an Rohstoffen gewonnen werden kann und warum. Tatsächlich handelt es sich bei einer Biogasanlage aber um eine landwirtschaftliche Technik, denn nur in der Landwirtschaft und der Lebensmittelindustrie kann eine ausreichende Menge an organischen Abfällen anfallen, um die Zweckmäßigkeit ihrer Verarbeitung durch anaerobe Vergärung wirtschaftlich zu rechtfertigen. Der vierte Irrglaube ist, dass es möglich sein wird, aus dem in einer kleinen Biogasanlage gewonnenen Biogas Strom zu erzeugen, Wärme zum Heizen eines Hauses und Kraftstoff zum Betanken eines Autos zu gewinnen. Ja, theoretisch ist das alles möglich. Und fast jeder tut es, aber nur in großen industriellen Biogasanlagen. Ein Gerät, mit dem Sie Strom und Wärme aus Biogas gewinnen können, wird als Blockheizkraftwerk bezeichnet. Es gibt Gaskolben- und Gasturbinen-Blockheizkraftwerke. Die ersten werden auf der Basis von Verbrennungsmotoren hergestellt, die zweiten auf der Basis eines Gasturbinentriebwerks. Industriell hergestellte Blockheizkraftwerke sind für große Mengen an verbrauchtem Biogas und für große erzeugte elektrische Leistung ausgelegt. Aus 1 m 3 Biogas können bis zu 2,3 ​​kWh elektrische Energie erzeugt werden. Und Modelle von industriellen Blockheizkraftwerken beginnen normalerweise mit elektrischen Leistungen von 50 kW. Das heißt, ein solches BHKW verbraucht im Nennbetrieb 50 * 24 / 2,3 = 522 m 3 Biogas pro Tag. Kleine Biogasanlagen produzieren in der Regel 5-50 m 3 Biogas pro Tag. Die Stückkosten von massenproduzierten Blockheizkraftwerken reichen von 500 bis 2000 USD pro 1 kW elektrischer Leistung. In einigen Ländern werden Gaskolbengeneratoren mit geringer Leistung als Notstromversorgung angeboten. Einige von ihnen können mit Biogas betrieben werden. Sie sind jedoch nicht für unterbrechungsfreies Arbeiten rund um die Uhr ausgelegt, haben eine geringe Motorressource und erzeugen keine Wärmeenergie. Außerdem haben sie meist einen reduzierten Wirkungsgrad, dh aus 1 m 3 Biogas erzeugen sie weniger als 2 kWh Strom. Es ist möglich, Wärme zum Heizen eines Hauses zu bekommen, aber nicht immer und vorbehaltlich einer guten Wärmedämmung dieses Hauses. Es muss daran erinnert werden, dass der Heizwert von Biogas etwa 2/3 des Heizwerts von Erdgas beträgt, Biogas also 1,5-mal mehr zum Heizen benötigt als Erdgas. Für ein Auto mit Benzinmotor kann Methan nach Ergänzung mit speziellen Systemen als Kraftstoff verwendet werden. Typischerweise wird Erdgas (bestehend aus mehr als 90 % Methan) auf einen Druck von 200 atm komprimiert und in Flaschen gefüllt. Einer oder mehrere dieser Zylinder befinden sich in einem Auto, dessen Motor mit einem solchen Kraftstoff betrieben wird. Biogas hingegen hat eine viel größere Menge an Verunreinigungen als Erdgas. Daher müssen Sie darunter den Verbrennungsmotor gezielt abstimmen. Außerdem kann Biogas aufgrund seines hohen Kohlendioxidgehalts nicht direkt auf 200 atm komprimiert werden. Im ersten Kapitel habe ich aus gutem Grund auf die Eigenschaften von Kohlendioxid hingewiesen. Bei diesem Druck erstarrt Kohlendioxid. Und wenn wir uns auf eine Kompression von 5 atm beschränken, passt zu wenig Kraftstoff in die Zylinder. Und die Aufgabe, Biogas von Kohlendioxid zu reinigen (in den Zustand von „Biomethan“ zu bringen), ist sehr schwierig und teuer. Industrielle Reinigungsgeräte sind für große Verarbeitungsvolumina ausgelegt und kosten viele hunderttausend Dollar. Das fünfte Missverständnis ist, dass die Leute denken, dass es ausreicht, ein Loch zu graben, die Wände zu verstärken, das Gewölbe zu versiegeln und dieses Loch mit Mist, Gras und Blättern zu füllen, und es wird möglich sein, die Wohnung mit dem den ganzen Winter freigesetzten Biogas zu heizen. Diese Meinung ist nicht aus dem Nichts entstanden, sondern basiert auf im Internet kursierenden Bildern von chinesischen/vietnamesischen/indischen/afrikanischen Biogasanlagen in Grubenbauweise und einem wahnhaften Aufsatz eines Journalisten über die oben beschriebene angeblich erfolgreiche Erfahrung irgendwo in Russland. Alle Betroffenen sollten darauf achten, dass alle tatsächlich betriebenen Biogasanlagen in Grubenbauweise in Ländern mit warmem Klima stehen. Niemand hat von einer Million Installationen gehört, zumindest in der Türkei? Da ist es aber schon recht warm! Tatsache ist, dass einfache Installationen in Form eines verstärkten Lochs im Boden praktisch nicht wärmeisoliert von dem Boden sind, in dem sie sich befinden. In den meisten Fällen ist dieser Boden nass. Daher ist Erde fast immer ein guter Wärmeleiter. Und die Bodentemperatur in Ländern wie der Ukraine, Weißrussland und Russland in einer Tiefe von mehr als 1 m beträgt das ganze Jahr über etwa 10 0 C. Substrat bei einer Temperatur von 20 0 C. In den oben beschriebenen warmen Ländern ist der Boden normalerweise in einer Tiefe von mehreren zehn Metern auf eine Temperatur von 20-30 0 C erhitzt. Wenn der Boden in diesen Ländern also als kostenlose Heizung fungiert, wirkt der Boden in unseren Breiten wie ein Kühlschrank. Auch wenn das Substrat erwärmt wird, erwärmen wir aufgrund der hohen Wärmeleitfähigkeit des Bodens einfach den umgebenden Boden.

-- Wer braucht es.

Die Frage ist etwas rhetorisch. Vielleicht sollte man fragen: "Wer kann das?" Aber Begeisterung lässt sich nicht im Keim ersticken. Daher beschreibe ich hier zunächst einmal, für wen es sinnvoll ist, über die Errichtung und den Betrieb einer Biogasanlage nachzudenken. Die Antwort ist ganz einfach. An die anaerobe Verarbeitung von Bio-Rohstoffen sollten diejenigen denken, die diesen Rohstoff regelmäßig, günstig und in ausreichender Menge produzieren. Bei der Entsorgung solcher Rohstoffe gibt es mit ziemlicher Sicherheit ein Problem, denn sehr oft stellen diese Rohstoffe eine Gefahr für die Umwelt dar. Die Lösung des Problems des Recyclings dieses Rohstoffs minimiert die Kosten sofort oder eliminiert sogar die Kosten eines solchen Recyclings. Dies ist der erste und wichtigste Grund für den Bau einer Biogasanlage. Der zweite Anreiz ist die Energie, die bei der anaeroben Vergärung von organischen Rohstoffen gewonnen werden kann. Normalerweise wird dieser Faktor im Vordergrund herausgenommen. Nun, das dritte ist die Herstellung von äußerst nützlichem organischem Biodünger aus umweltschädlichen organischen Abfällen. Je nach täglich produzierter Rohstoffmenge kann man an den Bau einer kleinen, mittleren oder großen Biogasanlage denken. Eine solche Aufteilung nach Größe ist sehr bedingt. Vielmehr lohnt es sich, Installationen nach Funktionalität und Automatisierungsgrad zu unterteilen. Aber es ist ganz natürlich, wenn Biogasanlagen, die in Größe und Durchsatz größer sind, mit zusätzlichen Funktionen ausgestattet sind und den Einsatz menschlicher Arbeitskraft für ihre Wartung minimieren. Die Verfügbarkeit von Rohstoffen ist eine notwendige Bedingung, aber nicht hinreichend. Außerdem benötigen Sie einen Standort für eine Biogasanlage. Es ist selten möglich, eine so mobile Struktur zu schaffen, dass es ohne großen Aufwand möglich ist, die Installation zu demontieren und an einen anderen Ort zu bringen. Daher ist es sehr wichtig, dass der Standort des zukünftigen Standorts der Anlage Ihr Eigentum oder langfristig verpachtet ist. Je größer die zukünftige Installation, desto wahrscheinlicher benötigen Sie behördliche Genehmigungen, um ein solches Objekt zu lokalisieren. Das bedeutet, dass der Standort in einer Zone liegen muss, in der Industriebau erlaubt ist, und den entsprechenden Status haben muss. Abhängig vom Design der zukünftigen Installation und der Art des Rohmaterials muss die Kommunikation mit dem Standort verbunden werden. Normalerweise benötigen Sie eine Versorgung mit Strom, technischem Wasser, manchmal Erdgas, Kanalisation. Bei einer großen Installation sind gute Zufahrtsstraßen sehr nützlich. Auch eine entsprechende Finanzierung wird benötigt. Eine Biogasanlage ist eine sehr teure Anlage. Die Kosten für kleine Biogasanlagen beginnen meist bei mehreren tausend Euro. Durchschnittliche Installationen sind Zehntausende. Die Kosten für große Installationen beginnen bei mehreren hunderttausend USD, wirklich große Projekte erfordern jedoch Investitionen in Millionenhöhe. Nur wenige Menschen haben genug eigene Mittel, also sollten Sie über Finanzierungsquellen nachdenken und nach Möglichkeiten suchen, um Investitionen anzuziehen. Die Amortisationszeit bei ordnungsgemäß betriebenen Biogasanlagen liegt zwischen einem und fünf Jahren. Die Einnahmen aus dem Betrieb der Anlage treten mit merklicher Verzögerung nach Förderbeginn ein, da die Installation und Inbetriebnahme der Anlage Zeit in Anspruch nimmt. Bei kleinen Installationen reicht diese Zeit von einer Woche bis zu einigen Monaten, bei großen Installationen von mehreren Monaten bis zu einigen Jahren. Das Problem bei großen Anlagen ist nicht nur das Bauvolumen, sondern auch die Notwendigkeit, eine Projektdokumentation für eine Industriebaustelle zu erstellen und abzunehmen. Manchmal kann das Einholen von Genehmigungen für den Entwurf und die Genehmigung der Projektdokumentation um ein Vielfaches länger dauern als die Dauer des eigentlichen Baus und der Inbetriebnahme. Die Mittelaufnahme sollte daher vorbehaltlich des Beginns des Tilgungsplans verzögert bis zur Inbetriebnahme der Fazilität erfolgen. Und schließlich ist die wichtigste Bedingung für die Errichtung einer Biogasanlage der große Wille des Eigentümers der zukünftigen Anlage. Ohne diese Voraussetzung sind die restlichen Faktoren bedeutungslos. Und umgekehrt, wenn es ein sehr starkes Verlangen gibt, dann kann alles andere gefunden werden, auch wenn es zunächst nicht da ist.

-- Was erhalten werden kann.

Biogasanlagen haben einen wichtigen grundlegenden Unterschied zu allen anderen alternativen Energieanlagen. Wie bei anderen alternativen Energiegeräten kann das Endprodukt einer Biogasanlage erzeugte Energie sein, meistens Wärme und/oder Strom. Aber neben der Energie wird die Leistung immer von einem anderen Produkt gebildet (aber nicht immer verwendet) - einem hochwirksamen organischen Biodünger. Das dritte Produkt ist nicht materiell, aber Sie können dafür ziemlich viel Geld bekommen. Dazu gehören Abfallentsorgung und der Verkauf von Treibhausgasemissionsquoten im Rahmen des Kyoto-Protokolls. Natürlich steht diese Einnahmequelle in erster Linie den Besitzern großer Biogasanlagen zur Verfügung, aber auch eine kleine Anlage kann sich mit der Entsorgung von beispielsweise Abfällen aus einem Schlachthof, einer Biodieselanlage usw. befassen. Bei der Abfallentsorgung kann dies der Hauptgrund für den Bau einer Biogasanlage sein. Die Vorteile des Recyclings durch anaerobe Fermentation bestehen darin, dass ein solcher Recyclingprozess nicht energieintensiv ist, sondern im Gegenteil Energie freisetzt. Die Schädlichkeit des ursprünglichen Abfalls für die Umwelt ändert sich nach dem Verfahren der anaeroben Fermentation von Minus zu Plus, und das Ausgangsprodukt wird äußerst nützlich und stellt die fruchtbaren Eigenschaften des Bodens wieder her. Betrachten wir nun separat alle Produkte, die am Ausgang einer Biogasanlage gewonnen werden können.

-- Biogas.

Im ersten Kapitel haben wir uns bereits mit den Eigenschaften und der Zusammensetzung von Biogas beschäftigt. Biogas ist der gasförmige Teil der Produkte der anaeroben Zersetzung organischer Substanzen, der das Ergebnis der lebenswichtigen Aktivität der Symbiose vieler Bakterienarten ist. Das heißt, der Prozess der anaeroben Fermentation ist ein biologischer Prozess. Es existiert allein und unter natürlichen Bedingungen: erstens in den Mägen der Tiere unseres Planeten und zweitens in der Dicke des Bodens oder am Grund von Gewässern, wo der Sauerstoffzugang schwierig ist. Eine Biogasanlage ist das Äquivalent zu einem Aquarium, das keine Fische, sondern spezielle Bakterien enthält. Aufgrund dieser anfänglichen biologischen Eigenschaften des technischen Betriebsablaufs einer Biogasanlage ist es unmöglich, Ausgangsparameter wie einen bestimmten Satz chemischer Reaktionen, die Abbautiefe der Biomasse, die spezifische Biogasausbeute und deren absolute Genauigkeit im Voraus zu berechnen Komposition. Die Zahl der „externen“ Faktoren, die den Prozess beeinflussen (Steuerungsmaßnahmen), ist sehr begrenzt. Typischerweise sind dies Temperatur, Temperaturgradient und Temperaturänderungsrate innerhalb des Reaktors, Dichtheitsgrad des Reaktors, Häufigkeit der Beschickung des Reaktors und Chargengröße von frischem Einsatzmaterial, Häufigkeit des Schlammaushubs, Häufigkeit und Dauer der Substratmischzyklen im Inneren der Reaktor. Natürliche "innere" Faktoren werden durch Tausende von möglichen Parametern beschrieben. Allein am Prozess können mehr als tausend Bakterienarten beteiligt sein, dazu kommen noch die chemische Zusammensetzung und die physikalischen Bedingungen des Ausgangsmaterials. Es ist fast unmöglich, das alles zu berechnen. Bei der Auslegung von Biogasanlagen werden daher Versuchsergebnisse aus Laboranlagen herangezogen, die den geforderten technischen Prozess im Miniaturformat simulieren. Auch die Statistiken zum Betrieb großer Biogasanlagen werden erhoben. Statistische Daten werden verarbeitet, gruppiert und als Ergebnis Tabellen mit empfohlenen Prozessparametern und ungefähren Ausgangsparametern erhalten, wenn verschiedene Arten von Rohstoffen verwendet werden. Aber die Streuung der Werte in solchen Tabellen beträgt bis zu 50%. Daher ist es zunächst möglich, beispielsweise den Tagesertrag und die Zusammensetzung des Biogases für eine mit genau dieser Genauigkeit auszulegende Biogasanlage vorherzusagen. Um die Genauigkeit der Berechnungen auf mehrere Prozent zu erhöhen, ist es notwendig, ein Laborexperiment und entsprechende Messungen durchzuführen. Dennoch erlauben die einfachsten Berechnungen zumindest eine Abschätzung der Grenzen der Biogasleistung, insbesondere der oberen. Wie Sie wissen, besteht der Rohstoff aus Wasser und der sogenannten Trockenmasse (TS). Das Verhältnis von Wasser und Trockenmasse von Rohstoffen wird durch einen Parameter wie Feuchtigkeit gekennzeichnet. H=m Wasser /m Rohmaterial *100% Die Trockensubstanz des Rohmaterials besteht aus organischen (SS) und anorganischen Stoffen. Das Verhältnis von anorganischen und organischen Substanzen wird durch einen Parameter wie den Aschegehalt gekennzeichnet. Z=(m Rohstoffe -m RWS)/m Rohstoffe *100% Um diese Parameter zu erhalten, ist es notwendig Rohstoffproben zu entnehmen und entsprechende Analysen im Labor durchzuführen. Wenn wir also die Art des Rohmaterials und seinen Feuchtigkeits- und Aschegehalt kennen, können wir berechnen, wie viel organisches Material in einer Masseneinheit des Rohmaterials enthalten ist. Bei Kenntnis der täglichen Einsatzstoffmenge kann berechnet werden, wie viel WWS täglich in den Reaktor der Biogasanlage gelangt. Statistische Tabellen geben normalerweise an, welches Biogasvolumen aus einer Einheitsmasse von SS während der optimalen Dauer des Fermentationszyklus dieser Art von Rohmaterial freigesetzt wird. Üblicherweise liegt dieser Wert bei 0,2 bis 0,8 m 3 /kg WWS. Die Biogasdichte beträgt ca. 1,13 kg/m 3 . Wenn also alle organischen Stoffe in Biogas umgewandelt würden, dann wäre die Biogasausbeute 0,885 m 3 /kg SS. Bei der anaeroben Fermentation wird jedoch nicht nur Biogas produziert, sondern auch Wasser, und die Masse des freigesetzten Wassers kann gleich der Masse des freigesetzten Biogases sein. Das Verhältnis von freigesetztem Wasser und Biogas hängt vom Überwiegen bestimmter chemischer Reaktionen im Prozess ab und hängt wiederum von der Bakterienzusammensetzung und der Ausgangszusammensetzung des Rohstoffs ab. Neben Wasser und Biogas entsteht auch eine gewisse Menge an Mineralsalzen. Außerdem wird die optimale Zykluszeit in der Regel nach der maximalen Biogasausbeute gewählt. Nach dem Abbau von etwa der Hälfte des SS in der Zusammensetzung des Rohstoffs nimmt die Biogasfreisetzungsrate normalerweise deutlich ab. Dies liegt daran, dass die organische Zusammensetzung von SS im Ausgangsmaterial ziemlich heterogen ist. Daher werden schnell abbaubare Stoffe zuerst abgebaut, während „langlebige“ Bestandteile wie Lignin in dieser Zeit nahezu unangetastet bleiben. So beträgt die Zersetzungstiefe der Biomasse in BGU-Reaktoren üblicherweise 40–60 %. Dieser Wert kann nur größer sein, wenn homogene künstlich hergestellte organische Rohstoffe, wie Glycerin, verwendet werden, oder wenn eine vorherige Tiefenhomogenisierung von Rohstoffen, wie Kavitationsmahlung, verwendet wird, die sogar molekulare Bindungen zerstört. Es stellt sich also heraus, dass in Wirklichkeit 0,3-0,5 Kubikmeter Biogas aus 1 kg WWS herausgepresst werden können. Schauen wir uns das jetzt anhand eines Beispiels an. Nehmen wir an, Ihr Hof hat 5 Kühe, die in einem Stall stehen. Ihr Mist wird zusammen mit Urin in einem separaten Graben gesammelt. Der Feuchtigkeitsgehalt einer solchen Gülle-Urin-Mischung beträgt normalerweise etwa 85 %. Die tägliche Produktion von Mist ohne Urin bei einer Kuh erreicht 35 kg. Der Feuchtigkeitsgehalt von Gülle ohne Urin beträgt normalerweise etwa 70 %. Die Dichte von Gülle ohne Urin beträgt etwa 950 kg/m3. Der Aschegehalt der Trockenfraktion von Kuhmist liegt je nach Methode der Mistsammlung zwischen 2 und 20 %. Das heißt, es hängt alles davon ab, wie viele Verunreinigungen von Sand und Steinen in den Mist gelangen. Dabei sollte der Aschegehalt 5 % nicht überschreiten. Feuchtigkeit und Aschegehalt werden aus statistischen Daten ausgewählt, und die Dichte kann unabhängig voneinander nach der "Archimedischen Methode" unter Verwendung einer Federwaage und eines Eimers gemessen werden. Ab 5 Kühen pro Tag werden 35 * 5 = 175 kg Mist gesammelt. Diese Gülle enthält 175*(100-70)/100=52,5 kg Trockenmasse. Diese Trockenmasse hat 52,5*(100-5)/100=49,875 kg organische Trockenmasse. Mit dem statistisch ermittelten Wert des spezifischen Biogasertrags aus Kuhmist 0,4 m 3 /kg erhalten wir den Tagesertrag an Biogas 49,875*0,4=19,95 m 3 . Es sollte erklärt werden, warum wir einen Tagesertrag aus dem spezifischen Biogasertrag von 1 kg WWS für den gesamten Fermentationszyklus erhalten. Tatsache ist, dass Biogasanlagen fast immer in einem kontinuierlichen Kreislauf arbeiten. Das bedeutet, dass ihnen täglich eine Tagesdosis Substrat zugeführt und der entstehende Überschussschlamm abgelassen wird. Der Schlamm wird etwas weniger entwässert als das Substrat geschüttet, weil ein Teil des Reaktorinhalts in Form von Biogas austrat. Das Volumen des Reaktors wird so gewählt, dass der Arbeitsraum des Reaktors die Anzahl der Tagesdosen des Substrats multipliziert mit der Zyklusdauer in Tagen aufnehmen kann. Es stellt sich also heraus, dass die durchschnittliche Verweilzeit des Substrats im Reaktor einen Zyklus beträgt. Sie können sich den Reaktor als Förderband vorstellen, dessen Länge dem Volumen des Arbeitsbereichs des Reaktors entspricht. Die Tagesdosis ist ein Objekt auf dem Förderband. Die Pipeline hat eine Länge, die der Anzahl von Objekten gleich der Länge des Zyklus in Tagen entspricht. Das Förderband wird pro Tag um eine Dosis verschoben. Es stellt sich heraus, dass die Verarbeitungsrate 1 Dosis pro Tag beträgt, aber aufgrund der Länge des Förderers ist diese Dosis für die gesamte Dauer des Zyklus darauf. Über die gesamte Zykluszeit soll so viel Biogas freigesetzt werden, wie sich der Rohstoff im Reaktor befindet. Beispielsweise beträgt die empfohlene Dauer des Fermentationszyklus von Kuhmist im mesophilen Modus 16 Tage. Das bedeutet, dass sich immer 16 Tagesvolumen des Substrats im Reaktor befinden. 16 Tage lang soll aus dem Reaktor 16-mal mehr Biogas freigesetzt werden als aus einer Tagesportion Substrat. Aber an einem Tag wird 16/16 = 1 Portion Biogas freigesetzt, ab der Tagesportion des Substrats für die volle Zykluszeit. Betrachten wir nun, wie genau wir die Berechnung des täglichen Biogasertrags durchgeführt haben. Wenn wir uns die weltweit gesammelten Statistiken über den spezifischen Ertrag von Biogas aus Rindergülle ansehen, dann wird der Ertrag im Bereich von 0,1–0,8 m 3 /kg WWS liegen. Dementsprechend kann der Biogasertrag zwischen 5 und 40 m 3 variieren. Ich möchte nur anmerken, dass meine Erfahrung auf den Wert von 5 m 3 hinweist. Es gibt noch eine weitere Statistik, mit der wir unsere Berechnungen überprüfen können. An großen Biogasanlagen wurden Statistiken zum spezifischen täglichen Biogasertrag bezogen auf das Reaktorvolumen erhoben. Üblicherweise sind dies für Kuhmist 0,8–0,9 m 3 Biogas pro 1 m 3 des Gesamtvolumens des Reaktors pro Tag. Lassen Sie uns das Volumen des Reaktors für unser Beispiel berechnen. Wir haben das Äquivalent von 175 kg Gülle pro Tag mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 70 %. Wir fügen Wasser hinzu, um ein Substrat mit 90 % Feuchtigkeit zu erhalten (für eine kleine Biogasanlage wird es aufgrund seiner hohen Viskosität schwierig sein, ein Substrat mit einem niedrigeren Feuchtigkeitsgehalt zu handhaben). Somit erhalten wir 175*(100-70)/(100-90)=525 kg Substrat pro Tag. Also haben wir 525-175=350 kg (oder l) Wasser hinzugefügt. Das Volumen der ursprünglichen Gülle betrug 175/950 = 0,184 m 3 oder 184 Liter. Das bedeutet, dass das Gesamtvolumen der täglichen Portion des Substrats 184 + 350 = 534 Liter beträgt. Das Volumen des Arbeitsteils des Reaktors sollte 534*16 = 8544 l oder 8,544 m 3 betragen. Typischerweise beträgt das Volumen des Gaspuffers des Reaktors 20% seines Gesamtvolumens bzw. das Volumen des Arbeitsbereichs des Reaktors 80% seines Volumens. Dann sollte das Gesamtvolumen des Reaktors 8,544/80*100=10,68 m 3 betragen. Die Biogasleistung eines solchen mit Kuhdung betriebenen Reaktors sollte im Bereich von 8,5 bis 9,6 m 3 liegen. Damit verdoppelt sich der Koeffizient von 0,4 m 3 /kg WWS, mit dem wir zunächst gerechnet haben. Es kann nicht argumentiert werden, dass es falsch ist, ein solcher Fall ist durchaus möglich, aber meistens passiert dies nicht. Zusammenfassend zu allen in diesem Kapitel gezeigten Berechnungen zur Biogaserzeugung kann ich nur eines raten: „Seien Sie pessimistisch!“ Bis Sie den konkreten Einsatzstoff, für den Sie eine Biogasanlage bauen wollen, experimentell untersucht haben, nehmen Sie den unteren Balken aus den Statistiktabellen für Berechnungen.

-- Wärmeenergie.

Eine Biogasanlage erzeugt Wärmeenergie nicht direkt, sie verbraucht sie. Die Temperatur der gängigsten Betriebsweise von Biogasanlagen - mesophil - liegt mit 37-38 0 C über der durchschnittlichen Tagestemperatur in europäischen Breiten und selbst Tagesspitzentemperaturen liegen meist unter diesem Wert. Unter den chemischen Reaktionen, die in einer Biogasanlage stattfinden, gibt es sowohl exotherme als auch endotherme. Aber die Gesamtwärmebilanz der Reaktionen zusammen mit dem Wärmeaustausch mit der Umgebung fällt in unseren Breitengraden negativ aus. Daher ist es in unseren Breiten immer notwendig, das Substrat im Reaktor einer Biogasanlage zu erhitzen. Biogas, das bei der anaeroben Vergärung freigesetzt wird, enthält jedoch ungefähr 2/3 Methan in seiner Zusammensetzung. Daher ist die allererste Anwendung für Biogas die Verbrennung für thermische Energie. Diese Verbrennung erfolgt in herkömmlichen Gaskesseln oder -brennern, die zur Verbrennung von Erdgas oder Propan-Butan verwendet werden. Aber wie im ersten Kapitel erwähnt, ist es für eine optimale Verbrennung von Biogas wünschenswert, die Zusammensetzung des Gas-Luft-Gemisches zu kontrollieren, wenn die Bildung eines solchen Gemisches vor der Verbrennung durch die Konstruktion des Brenners vorgesehen ist. Wenn die Brenner jedoch sowohl für Erdgas als auch für Propan-Butan ausgelegt sind, bedeutet dies, dass eine solche Einstellung möglich oder nicht erforderlich ist, da Erdgas und Propan-Butan auch unterschiedliche Luftdosierungen erfordern. Der Heizwert von Biogas kann in Kalorien oder Joule angegeben werden. Aber ich denke, für einen normalen Menschen wird es verständlicher sein, Biogas in Bezug auf den Brennwert mit Erdgas zu vergleichen. Dort wie dort verbrennt das in diesen Gasen enthaltene Methan. Das bedeutet, dass die bei der Verbrennung dieser Gase freigesetzte Energie proportional zu der darin enthaltenen Methanmenge ist. Erdgas enthält 92-98 % Methan und Biogas 55-75 %. Nehmen wir die Durchschnittswerte - 95% und 65%. Das Verhältnis von Methan in diesen Gasen beträgt 65/95=0,68. Es sind etwa zwei Drittel. Das bedeutet, dass für die gleiche thermische Arbeit (Raum heizen, Kochen) Biogas anderthalbmal so viel benötigt wird wie Erdgas. Der Wirkungsgrad von Gaskesseln beträgt normalerweise 90-95%. Beim Betrieb einer Gastherme mit Biogas kann der Wirkungsgrad durch ungenaue Einstellungen des Gas-Luft-Gemisches geringer ausfallen. Eine weitere Möglichkeit zur Wärmeerzeugung ist die Kraft-Wärme-Kopplung. Blockheizkraftwerke sind Geräte zur gleichzeitigen Gewinnung mehrerer Arten von Energie aus Biogas (und nicht nur), in der Regel elektrisch und thermisch. Es gibt Kolben- und Gasturbinen-Blockheizkraftwerke. Im ersten Fall läuft ein klassischer Otto-Verbrennungsmotor, der mit Biogas betrieben wird. Manchmal kann es ein Dieselmotor sein, der mit einer Mischung aus Diesel und Biogas betrieben wird. Einem solchen Blockheizkraftwerk wird Wärmeenergie in Form von etwa 75 0 C heißem Wasser entzogen, das durch den Blockheizkraftwerk-Wärmetauscher zirkuliert und dort erwärmt wird. Und der Wärmetauscher wiederum kann durch ein Kühlmittel beheizt werden, das den Motormantel, das Kurbelgehäuseöl und die Abgase kühlt. Der thermische Wirkungsgrad kann in diesem Fall 35-40% erreichen. Das ist nicht schlecht, wenn man den elektrischen Wirkungsgrad von 30-33% bedenkt. Im zweiten Fall wird eine Gasturbine mit Biogas betrieben. Wärmeenergie wird auch in Form von heißem Wasser abgeführt, das durch den Wärmetauscher zirkuliert. Somit hängt die Nutzung der aus Biogas erzeugten Wärme von der Art des erwärmten Arbeitsmediums ab. Heißes Wasser wird geschickt, um durch verschiedene Rohre und Heizkörper zu zirkulieren. Die heißen Produkte der Biogasverbrennung werden verwendet, um Behälter mit Wasser, Lebensmittel, Heizflächen usw. direkt zu beheizen. Vereinfacht gesagt unterscheidet sich die Nutzung von Biogas zur Erzeugung thermischer Energie nicht von der Nutzung von Erdgas oder verflüssigtem Propan-Butan für die gleichen Zwecke.

-- Elektrizität.

Die am weitesten verbreitete Methode zur Gewinnung elektrischer Energie aus Biogas ist der Einsatz von Gas-Kolben-Generatoren auf Basis von Verbrennungsmotoren. Der Kraftstoff für einen solchen Motor ist in diesem Fall Biogas. Ein elektrischer Generator ist mit der Ausgangswelle eines solchen Motors verbunden. Meistens ist es eine Lichtmaschine. Dieser Generator erzeugt in den meisten Fällen und bei Stromgeneratoren ab 10 kW ausnahmslos einen dreiphasigen Wechselstrom der Frequenz und Spannung, die im Einsatzland dieses Generators als Standard akzeptiert werden. Also zum Beispiel für europäische Länder inkl. und den Ländern der ehemaligen UdSSR sind dies 50 Hz 400 V. Warum 400 V und nicht 380 V? Da ein solcher Generator üblicherweise an ein gemeinsames Stromnetz angeschlossen ist, muss die Spannung am Generatorausgang (im Leerlauf) etwas höher sein als die Spannung in diesem Netz, damit der Strom vom Generator ins Netz geht und nicht der Rücken. Die Drehfrequenz des elektrischen Generators 50 Hz wird von der elektronischen Steuerung des Verbrennungsmotors bereitgestellt, die die Kraftstoffzufuhr in Abhängigkeit von der Drehzahl der Abtriebswelle regelt. Dieses System kann auch die Wellendrehzahl mit der Frequenz des öffentlichen Netzes synchronisieren, an das der Generator angeschlossen ist. Die zweite Möglichkeit, elektrische Energie aus Biogas zu gewinnen, ist der Einsatz eines Gasturbinentriebwerks. Die Drehzahl der Turbinenwelle in einem Gasturbinentriebwerk ist um Größenordnungen höher als die Wellendrehzahl eines Hubkolben-Verbrennungsmotors. Aufgrund des großen Trägheitsmoments der Turbine ist es unmöglich, die Frequenz ihrer Drehung stark zu ändern. Daher dreht normalerweise die Turbine den Gleichstromgenerator. Ein Gleichstrom fließt durch einen elektronischen Wechselrichter und am Ausgang wird ein Strom mit einer bestimmten Spannung, Frequenz und Phase gebildet. Genau die gleichen Wechselrichter werden installiert, um Strom aus Windmühlen und Sonnenkollektoren zu erzeugen. Und genau wie in diesen Fällen kommen auch in Gasturbinengeneratoren Batterien zum Einsatz, die den ungleichmäßigen Verbrauch von elektrischem Strom durch eine variable Last beim Verbraucher dämpfen. Daher sind die spezifischen Kosten für ein Kilowatt elektrischer Leistung eines Gaskolbengenerators deutlich niedriger als die einer Gasturbine. Gleichzeitig ist der Wartungsaufwand von Gaskolbengeneratoren jedoch deutlich höher und die Lebensdauer bis zur Überholung deutlich geringer.

Gaskolbenmotoren reagieren empfindlich auf im Biogas enthaltene Verunreinigungen. Rückstände von aggressiven Gasen wie Ammoniak oder Schwefelwasserstoff verursachen Korrosion der Metalloberflächen von Zylinder und Kolben, Auspuffrohre, oxidieren das im Schmiersystem zirkulierende Öl, wodurch es seine Schmiereigenschaften verliert. Die Detonationseigenschaften des brennbaren Gemisches aus Luft und Biogas (für Benzin wird es durch eine Oktanzahl gekennzeichnet) hängen vom Kohlendioxidgehalt im Biogas ab, bzw. das System zur Einstellung des Zündzeitpunkts wird komplizierter, das optimale Verhältnis der Verdichtungsverhältnis und das Volumen der Brennkammer verletzt werden usw. Und obwohl die Betriebsweise mit gasförmigem Kraftstoff für Hubkolben-Verbrennungsmotoren schonender ist als die Betriebsweise mit flüssigem Kraftstoff, schränken die oben genannten Faktoren die Lebensdauer von mit Biogas betriebenen Gas-Kolben-Generatoren erheblich ein. Bei Industriegeräten überschreitet die Motorressource normalerweise nicht 5 Jahre Dauerbetrieb und bietet nur Unterbrechungen für Wartung und routinemäßige Wartung (Wechsel von Öl, Kerzen, Dichtungen usw.). Generatoren mit geringer Leistung haben eine Motorressource von nicht mehr als 1 Jahr und sind normalerweise nicht für den Dauerbetrieb ausgelegt.

Gasturbinengeneratoren werden nur mit hoher Leistung hergestellt. Ihr Vorteil ist die Unempfindlichkeit gegenüber Verunreinigungen im Biogas, minimaler Wartungsbedarf. Aus einem Kubikmeter Biogas können je nach Methangehalt im Biogas und verwendetem Generatortyp 1,8-2,3 kWh Strom gewonnen werden.

-- Biohumus.

Beim Betrieb einer Biogasanlage wird nicht nur Biogas freigesetzt. Genauer gesagt werden nicht alle Rohstoffe, die in den Reaktor einer Biogasanlage gelangen, in Biogas umgewandelt. Zunächst wird nur die organische Trockenmasse abgebaut. Substratbestandteile wie Wasser und anorganische Einschlüsse (Sand, Asche etc.) verlassen den Reaktor unverändert. Üblicherweise werden 40-60 % der organischen Stoffe in Biogas, Wasser und Mineralsalze umgewandelt. Die Zersetzungstiefe übersteigt selten 80 %. Das Verhältnis von organischer Trockensubstanz zur Gesamtmasse des Substrats beträgt in der Regel nicht mehr als 10 %, daher wird bei der Zugabe von frischem Substrat in den Reaktor einer Biogasanlage fast so viel Schlamm (fermentiertes Substrat) aus diesem ausgeschüttet wie das Substrat wurde überschwemmt. Dieser Schlamm (Methanabwasser, Methanmaische) ist ein hervorragender Dünger rein organischen Ursprungs. Während der Vergärung des Substrats im Reaktor verschwinden alle potenziell umweltschädlichen Faktoren, die im Ausgangsmaterial vorhanden sind. Geruchsbelästigungen in Gülle und ähnlichen Rohstoffen werden durch aromatische Kohlenwasserstoffe und Ammoniak verursacht. Während der Fermentation zersetzen sich aromatische Kohlenwasserstoffe, Stickstoff aus der Ammoniumform wird teilweise in die Nitratform umgewandelt, wodurch die Ammoniakkonzentration verringert wird. Daher riecht der Schlamm normalerweise leicht nach gebackenem Brot. Pflanzenkörner zersetzen sich im Fermentationsprozess in der Regel teilweise oder vollständig, zumindest ihre Schale zersetzt sich, so dass sie ihre Keimfähigkeit verlieren. Das heißt, der Schlamm einer Biogasanlage kann nach dem Aufbringen auf den Boden keine Unkrautquelle mehr sein. Wurmeier (Würmer) zersetzen sich auch während der Fermentation im Reaktor. Daher wird der Ausgangsschlamm dekontaminiert. Fast alle Bakterien, die für Lebewesen auf der Erde schädlich sind, sind aerob. Sie brauchen Sauerstoff, um sich fortzupflanzen und zu überleben. Innerhalb des Reaktors werden anaerobe Bedingungen geschaffen. Daher sterben alle anderen Bakterien ab und dienen als Nahrung für anaerobe Bakterien. Vereinfacht gesagt „fressen“ jene Bakterien, die am Prozess der anaeroben Fermentation im Reaktor einer Biogasanlage beteiligt sind, jegliches organische Material, das in den Reaktor gelangt, oder „beißen“ zumindest zu. Daher zersetzen sich alle lebenden Organismen, die ursprünglich im Substrat vorhanden sind, und nur die Bakterien, die am Prozess der anaeroben Fermentation teilnehmen, gelangen in den Schlamm. Diese Bakterien sind unter normalen natürlichen Bedingungen für Vögel und Tiere nicht schädlich, da sie normalerweise in Symbiose mit ihnen leben und sich im Darmtrakt dieser Vögel und Tiere befinden. So besteht der Ausgangsschlamm einer Biogasanlage aus Wasser, anorganischen unlöslichen Stoffen, anorganischen löslichen Salzen, unter denen stickstoff-, phosphor- und kaliumhaltige Salze überwiegen, teilweise abgebauten organischen Verbindungen, unter denen sich Wertstoffe wie Huminsäuren, Fulvosäuren befinden , verschiedene Vitamine und Bakterien, die den Prozess der anaeroben Fermentation ermöglichten. Alle diese Komponenten, mit Ausnahme von unlöslichen anorganischen Substanzen, versorgen Pflanzen, wenn sie auf den Boden aufgebracht werden, mit Nährstoffen, beschleunigen ihr Wachstum und verbessern ihre Widerstandsfähigkeit gegen Krankheiten. Die positive Wirkung von organischen Düngemitteln, wie z. B. Klärschlamm aus Biogasanlagen, auf das Pflanzenwachstum ist so vielfältig, dass es schwierig ist, sie vollständig zu beschreiben, und die Wirkung ist komplex. Jeder einzelne Faktor hätte ohne die anderen nicht die gewünschte Wirkung gehabt. Lösliche anorganische Salze sind eigentlich die gleichen mineralischen Düngemittel, nur auf natürliche organische Weise gewonnen und nicht künstlich synthetisiert. Diese Salze sind jedoch physikalisch durch Reste organischer Substanzen gebunden, die eine kolloidale Struktur (Kissel) haben, sodass sie nicht vom ersten Regen aus dem Boden ausgewaschen werden. Humin- und Fulvosäuren verwandeln (geben das Recht zu nennen) in Kombination mit den Resten organischer Substanzen den Boden, in den sie eingebracht werden, in Humus. Vitamine wirken auf das Pflanzenwachstum als biologisch aktive Zusatzstoffe, das heißt, Pflanzen absorbieren minerallösliche Salze, die Stickstoff, Phosphor, Kalium und andere für das Pflanzenwachstum notwendige Elemente enthalten, viel schneller und vollständiger. Bakterien, die am Prozess der anaeroben Fermentation im Reaktor einer Biogasanlage beteiligt waren und in den Boden eingebracht wurden, arbeiten weiter, wenn auch weniger intensiv als im Reaktor. In der Tiefe des Bodens werden ihnen mehr oder weniger anaerobe Bedingungen geboten. Diese Bakterien zersetzen erstens weiterhin andere krankheitserregende Bakterien und zweitens zersetzen sie die im Boden vorhandenen organischen Stoffe und produzieren nahrhafte Mineralsalze für Pflanzen. Dieser Vorgang wird als Stickstofffixierung bezeichnet. Das bedeutet, dass Bakterien Stickstoffatome (und nicht nur) aus der Umgebung, wo sie in einer für die Aufnahme durch Pflanzen ungeeigneten Form vorlagen, einfangen und in mineralische Verbindungen von Stickstoffsalzen (und anderen Mineralsalzen) einbauen. Das heißt, durch das Einbringen dieser Bakterien in den Boden führen wir „Ernährer“ ein, die für Pflanzen ungenießbare Boden- und Luftelemente in essbare umwandeln und so die Pflanzen regelmäßig ernähren. Aufgrund dieser Eigenschaften der Heilung, Bildung und Erhaltung der Bodenschicht wird der Schlamm einer Biogasanlage oft als Biohumus bezeichnet. Besonders häufig wird dieser Name für getrennten Schlamm verwendet, dh auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 75% ausgepresst. Ein solcher Pressschlamm gleicht im Aussehen bereits einer Schicht fruchtbaren Bodens. Die Normen für das Einbringen von Schlamm in den Boden (spezifische Menge pro Einheit der gesäten Fläche) sind deutlich geringer als die des Ausgangsmaterials (wenn das Ausgangsmaterial überhaupt als Biodünger verwendet werden könnte). Wenn wir die Normen für die Einleitung von Schlamm in Bezug auf Stickstoff, Phosphor und Kalium ausdrücken, werden sie auch niedriger sein als ähnliche Standards für die Einleitung von künstlich synthetisierten Mineraldüngern. Die erste These erklärt sich aus der Tatsache, dass im Prozess der anaeroben Fermentation kein Stickstoffverlust aus dem Ausgangsmaterial auftritt und Stickstoff der Hauptbaustoff für Zellen ist. Aerob verarbeitete organische Rohstoffe (fast alle anderen Verfahren, außer der Vergärung in einer Biogasanlage) verlieren definitiv Stickstoff in Form von Ammoniakverdampfung, sodass immer mehr benötigt wird. Die zweite These erklärt sich dadurch, dass Mineralsalze im Klärschlamm durch organische Reststoffe kolloidal gebunden, weniger aus dem Boden ausgewaschen und daher besser von Pflanzen aufgenommen werden. Pflanzen nehmen Nährstoffe nicht sofort auf, sondern erst während sie wachsen. Darüber hinaus "ziehen" Pflanzen bei einer übermäßigen Konzentration von Nährsalzen im Boden diese zusammen mit Feuchtigkeit in sich hinein, haben jedoch keine Zeit, sie in organisches Material (Teile ihrer wachsenden Zellen) umzuwandeln, und diese Salze werden darin gelöst Wasser in Pflanzen (und Pflanzen bestehen zu durchschnittlich 70 % aus Wasser). Somit werden landwirtschaftliche Produkte mit einem hohen Gehalt an Nitraten erhalten, die beim Verzehr vergiftet werden können. Daher werden Mineraldünger immer mit einem angemessenen Überschuss dosiert (leider nicht immer). Die Zufuhr von Nähr-Mineralsalzen aus dem Schlamm wird automatisch dosiert, was auf die kolloidalen Eigenschaften des Schlamms sowie die allmähliche Produktion solcher Salze durch Bakterien zurückzuführen ist, die aus dem Schlamm in den Boden eingebracht werden. Die Methoden zum Einbringen von Schlamm in den Boden sind je nach Feuchtigkeitsgehalt und Art der angebauten Kultur unterschiedlich. Wird der Schlamm in seiner ursprünglichen Form, wie er aus dem Reaktor der Biogasanlage kommt, entnommen, dann wird er üblicherweise im Verhältnis 1:10 - 1:50 mit Wasser verdünnt und anschließend durch Berieselung aufgebracht. Das erste Gießen erfolgt praktischerweise vor dem Pflügen. Die zweite Bewässerung erfolgt zu Beginn der Bestockung. In diesem Fall müssen Sie so nah wie möglich am Boden gießen, direkt zwischen den Stängeln der Pflanzen. Wird der Schlamm durch einen Separator in flüssige und feste Fraktion getrennt, wird die flüssige Fraktion auf die gleiche Weise mit Wasser verdünnt eingebracht. Die Verdünnung mit Wasser erfolgt, da dieser Dünger konzentriert ist. Um eine gleichmäßige Verteilung über die gesamte Aussaatfläche zu gewährleisten, ohne die Sprinklerdüsen zu sehr zu verkleinern, wird es mit Wasser verdünnt. Die feste Fraktion, oder Wurmkompost, wird durch Streuen auf die gleiche Weise aufgebracht wie verrotteter Mist. Der Schlamm wird aus logistischen Gründen in Fraktionen aufgeteilt. Wenn der Wurmkompost verkauft werden soll, können die Käufer in der Regel sehr weit von der Biogasanlage entfernt sein. Wasser über solche Entfernungen zu transportieren ist zu teuer. Daher wird es ausgepresst, manchmal wird sogar der entstandene Wurmkompost auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 40-60% getrocknet, in Säcke verpackt und zum Käufer, Lager oder entfernten Verwendungsort gebracht.
Die elementare chemische Zusammensetzung von Biohumus entspricht fast vollständig der gleichen Zusammensetzung des Ausgangsmaterials, mit Ausnahme von Wasserstoff, Kohlenstoff und Sauerstoff, die mit Biogas entfernt werden. Daher hängen die ernährungsphysiologischen Eigenschaften eines bestimmten Biohumus von der Art des Rohstoffs ab, der in die Biogasanlage eingebracht wurde. Die Praxis zeigt, dass Biohumus aus Vogelkot, wie Hühnerkot, die bemerkenswertesten Eigenschaften hat. Der ursprüngliche Vogelkot enthält einen erhöhten spezifischen Stickstoffgehalt. Aus diesem Grund ist es schwierig, Reinmist in einer Biogasanlage anaerob zu vergären, da das Substrat durch eine große Menge Ammoniak vergiftet wird. Erst kürzlich wurde in Russland ein technisches Verfahren zur Verarbeitung von reinem Hühnermist entwickelt und patentiert (kontaktieren Sie uns bezüglich der Anwendung eines solchen technischen Verfahrens und des Baus einer Anlage auf der Grundlage eines solchen technischen Verfahrens). Aus solchen Rohstoffen gewonnener Biohumus weist die bemerkenswertesten ernährungsphysiologischen und bodenbildenden Eigenschaften auf. Das Foto unten zeigt Kontrollkulturen mit Biohumus in verschiedenen Konzentrationen, flüssigen Fraktionen und ohne deren Verwendung. Beachten Sie den Gewichtsunterschied der Kontrollproben.

-- Lagerung der von der Biogasanlage produzierten Produkte.

Nahezu jeder potenzielle Kunde einer solchen Anlage hat Fragen zu den Möglichkeiten und Methoden der Lagerung von Produkten einer Biogasanlage. Das erste Thema ist die Möglichkeit der Akkumulation und Langzeitspeicherung von Biogas. Diese Frage ergibt sich aus der Saisonalität des thermischen Energieverbrauchs in unseren Breitengraden. Die Antwort auf diese Frage ist eindeutig: Aufgrund der hohen Kosten einer solchen Lösung ist es unmöglich, Biogas in seiner ursprünglichen Form in nennenswerten Mengen zu speichern. Das Problem ist, dass Biogas nicht auf einen nennenswerten Druck komprimiert werden kann, ohne vorher zu Biomethan gereinigt zu werden. Das im Biogas enthaltene Kohlendioxid macht es unmöglich, es auf 200 atm zu komprimieren. Und wenn es auf wenige Atmosphären komprimiert wird, verringert sich das von Biogas eingenommene Volumen leicht. Die Reinigung von Biogas aus Kohlendioxid ist ein sehr schwieriger Prozess. Chemische Reinigungsverfahren sind aufgrund der Notwendigkeit einer großen Menge an Reagenzien und einer großen Ausbeute an Reaktionsabfall nicht akzeptabel. Und das industriell verwendete Verfahren zum Auflösen von Kohlendioxid in Wasser erfordert eine ziemlich komplexe und teure Ausrüstung. Solche Geräte werden in Massenproduktion hergestellt, jedoch für große Tagesmengen. Daher ist die Reinigung von Biogas und die Verdichtung von Biomethan ein Verfahren, das nur Eigentümern großer Biogasanlagen zur Verfügung steht. Aber auch hier wird Biomethan meist nicht lange gespeichert, sondern regelmäßig zum Betanken von Fahrzeugen verwendet oder in das allgemeine Gasnetz eingespeist. Das gemeinsame Gasnetz dient dabei als Speicher, in den im Sommer Gas eingefahren und im Winter entnommen werden kann. Und es erweist sich als kostengünstiger als der Bau eigener Gasspeicher. Derivate aus der Biogasverbrennung – thermische und elektrische Energie. Es ist im Allgemeinen unmöglich, thermische Energie für lange Zeit zu akkumulieren und zu speichern, daher kann dieses Problem überhaupt nicht berücksichtigt werden. Elektrische Energie kann in Batterien gespeichert werden. Aber wenn wir uns an die Preisstruktur moderner alternativer Energiegeräte erinnern, werden wir sehen, dass die Batterien dort eines der teuersten Teile sind. Und große Biogasanlagen können richtig viel Strom produzieren. Für sie ist der Einsatz von Batterien unmöglich. Bei kleinen Biogasanlagen können Batterien Energie nur für wenige Tage puffern. Typischerweise übersteigt die Stromerzeugung aus dem von einer Biogasanlage erzeugten Biogas den Strombedarf der Anlage selbst um das 3- bis 10-fache. Wenn kein anderes Objekt zur Nutzung des erzeugten Stroms in der Nähe ist, ist es sinnvoll, ihn an das öffentliche Stromnetz zu verkaufen. In diesem Fall werden diese Netze eine Energiespeicherbatterie sein. Ein solcher Verkauf ist nicht immer und nicht überall möglich und hängt von der Gesetzgebung des Landes und anderen bürokratischen Faktoren ab. Sehr oft wird Strom vom Staat zu „grünen“ Tarifen eingekauft, die im Vergleich zu normalen Gewerbetarifen überteuert sind. In diesem Fall wird der Stromverkauf zur Haupteinnahmequelle der Biogasanlage. Daher waren wir davon überzeugt, dass es unmöglich und unrentabel ist, die Energieprodukte einer Biogasanlage alleine lange zu speichern, aber öffentliche (staatliche) Mittel verwendet werden können, um solche Energiearten zu speichern. Ein weiteres Problem ist der produzierte Schlamm. Seine Lagerung ist viel einfacher. Die Lagerungsbedingungen sind recht einfach und hängen vor allem von der Umweltgesetzgebung ab. Der Klärschlamm aus einer Biogasanlage ist zwar nicht umweltschädlich, aber gesetzlich sind Kontakte zwischen Klärschlamm und Boden in der Regel auf bestimmte Grenzen beschränkt. Das heißt, in einigen Ländern ist die Menge an mineralischen Nährsalzen, die in einer Saison auf den Boden ausgebracht werden darf, streng reglementiert. Nach den gleichen Kriterien muss die maximal eingebrachte Biohumusmenge neu berechnet werden. Und aus dem gleichen Grund ist es unmöglich, den Schlamm so zu lagern, dass er ungehindert im Boden versickert. Das heißt, es werden undurchlässige Lagunen benötigt, um den Schlamm zu lagern und zu verhindern, dass der Schlamm in den Boden eindringt. Üblicherweise wird in großen Biogasanlagen der Schlamm getrennt. Die flüssige Fraktion wird zum Eingang der Anlage geleitet, um den Feuchtigkeitsgehalt des Rohmaterials zu erhöhen und das Substrat vorzubereiten. Und die feste Fraktion wird gespeichert. In diesem Fall reicht es aus, einen belüfteten Raum mit Betonboden und Niederschlagsschutz zu verwenden. Der Betonboden schützt vor dem Eindringen von Biohumus in den Boden unter der Lagerhalle, der Niederschlagsschutz (Dach) verhindert die Erosion des Biohumus durch Niederschlag. Der Raum sollte gelüftet werden, da dieser Biohumus weiter „arbeitet“ und in geringen Mengen Biogas abgibt. Aus dem gleichen Grund kann Biohumus nicht in luftdichten Beuteln verpackt werden. Im Ablaufschlamm befindet sich etwa die Hälfte des Stickstoffs im mineralisierten Zustand und die andere Hälfte im organischen Zustand. Organische Verbindungen mit Stickstoff, die sich an der Luft zersetzen, setzen Ammoniak frei, mit dem Stickstoff in die Atmosphäre entweicht. Daher kann an der Luft gelagerter Biohumus nach längerer Lagerung bis zur Hälfte des enthaltenen Stickstoffs verlieren. Dies verringert die ernährungsphysiologischen Eigenschaften von Biohumus, bleibt aber dennoch viel wirksamer als aerob gewonnener Biohumus. Zum Beispiel verliert luftverrotteter Mist mehr als 90 % des gesamten darin enthaltenen Stickstoffs und ist daher anfangs zehnmal oder mehr weniger wirksam als anaerober Wurmkompost. Unter Berücksichtigung anderer nützlicher Faktoren des anaeroben Wurmkomposts, der Fähigkeit, Stickstoff zu fixieren, übertrifft seine Effizienz die Effizienz von verrottetem Mist bis zu 100-mal. Manchmal besteht keine Möglichkeit oder kein Wunsch, den Schlamm abzutrennen. Manchmal lässt das angewandte technische Verfahren die Leitung des Filtrats zum Einlass der Anlage nicht zu. In diesem Fall muss der Flüssigschlamm oder das Sickerwasser im Teich gelagert werden. Das Volumen einer solchen Lagune ist beträchtlich. Die Verwendung dieser Produkte in der offenen Landwirtschaft ist saisonal, nur zweimal während der Vegetationsperiode. Daher übersteigt die Haltbarkeit sechs Monate. 120 Tagesportionen Schlamm entsprechen etwa 120 Tagesportionen Substrat. Das Reaktorvolumen einer Biogasanlage fasst üblicherweise 16 Tagesportionen Substrat plus 20 % Gaspuffer, also 20 Tagesportionen Substrat. Das bedeutet, dass die Größe des Schlammspeicherbeckens das Sechsfache (120/20) oder mehr des Volumens des Reaktors/der Reaktoren der Biogasanlage betragen sollte, wenn der Schlamm nicht getrennt und täglich zu Geschäften oder Verbrauchern transportiert wird. Für das Sickerwasser ist dieses Volumen geringer und beträgt mehr als 4 Volumen des Reaktors/der Reaktoren der Biogasanlage. Es ist nicht immer möglich, solch große Lagunen zu bauen, daher versuchen sie normalerweise, einen regelmäßigen Verkauf von Flüssigschlamm oder Sickerwasser zu organisieren. Es kann in kleine Behälter abgefüllt und an Handelsketten verschickt werden, die Düngemittel für Gärtner, Gewächshäuser usw. verkaufen. Es wird manchmal auch verwendet, um das Filtrat auf akzeptable Standards zu reinigen und es in die Kanalisation zu leiten. Aber dieses Verfahren ist wirtschaftlich verschwenderisch, da das Filtrat auch das wertvollste Düngemittel ist.

-- Wo soll man anfangen.

Sie müssen mit dem Denken beginnen. Über Biogasanlagen kann man in den Medien lesen, im Internet, im Fernsehen sehen, „live“ sehen, sich während des Studiums an einer Universität oder in einigen Studiengängen informieren. Und danach möchten Sie vielleicht eine solche Biogasanlage bauen. Wunsch ist die erste Komponente des Erfolgs. Eine Biogasanlage ist ein Objekt, dessen Input mit verschiedenen Materialien und Energie versorgt wird und dessen Output andere Materialien und Energie sind. Wir müssen also darüber nachdenken, woher wir bekommen, was eingegeben werden muss, und wo wir das, was am Ausgang passiert, ablegen. Wenn Sie diese Fragen beantworten können, haben Sie bereits die zweite Erfolgskomponente. Der Bau einer Biogasanlage ist mit erheblichen Kosten verbunden. Auch der Betrieb einer Biogasanlage ist mit gewissen Kosten verbunden. Aber eine funktionierende Biogasanlage generiert Einnahmen. Dies bedeutet, dass finanzielle Berechnungen erforderlich sind, um die Rentabilität der Bauinvestitionen und weitere wirtschaftliche Vorteile aus dem Betrieb einer Biogasanlage zu bestätigen. Diese Berechnungen sind sehr komplex und basieren auf vielen anderen Berechnungen (Baukosten, Betriebskosten, Erlöse aus Energieverkäufen, indirekte Erlöse aus dem Ersatz zugekaufter Energie aus einer Biogasanlage, Erlöse aus dem Verkauf von Biohumus, Erlöse aus dem Ersatz von Mineraldünger durch eigenen Biohumus besäte Flächen usw.) .P.). Allerdings müssen Sie zunächst sicherstellen, dass Sie zumindest über ausreichende Eigenmittel verfügen, oder Sie können schnell Investitions- oder Kreditmittel anwerben, um ohne Verzögerung eine Biogasanlage zu bauen und in Betrieb zu nehmen. Egal wie zynisch es klingt, aber in 99% der Fälle ist eine Biogasanlage nichts für die Armen. Wenn Sie an eine große Biogasanlage denken, sollten solche Berechnungen von Spezialisten in Auftrag gegeben werden. Vorkalkulationen können für Sie kostenlos durchgeführt werden, aktualisierte Kalkulationen sind jedoch arbeitsintensiv und kosten daher Geld. Eine kleine Anlage kann auch selbstständig kalkuliert werden, allerdings ist ein Eigenbau nicht immer ratsam und daher müssen irgendwann Spezialisten hinzugezogen werden. Als nächstes zeigen wir, was und wie Sie selbst berechnen können, bevor Sie Fragen an Spezialisten stellen. Es besteht keine Notwendigkeit zu zählen. Entweder es existiert oder es existiert nicht. Beginnen wir also gleich mit den Einsatzstoffen und Energien. Für das reibungslose Funktionieren einer Biogasanlage ist eine ununterbrochene Rohstoffversorgung notwendig. Der Rohstoff sollte Bio sein, aber nicht irgendein. Rohstoffe mit hohem Ligningehalt sind nicht geeignet, und das ist Holz, Stroh. Mit Harzen imprägnierte Rohstoffe sind nicht geeignet, es handelt sich jedoch um Rohstoffe, die Sägespäne von Nadelbäumen enthalten. Rohstoffe mit geringem Gehalt an organischer Trockensubstanz, also mit hoher Luftfeuchtigkeit, sind nicht geeignet. Der Feuchtigkeitsgehalt des Ausgangsmaterials sollte 94 % nicht überschreiten. Andere Arten von Reaktoren und Verfahren werden verwendet, um sehr feuchte Rohstoffe zu verarbeiten. Rohstoffe mit einem hohen Gehalt an bakteriziden Substanzen sind nicht geeignet. Das sind Abwässer mit synthetischen Reinigungsmitteln, das sind stark mit Schimmel behaftete Abfälle. Der Rohstoff, in dem der Prozess der aeroben Fermentation begonnen hat, intensiv abläuft oder bereits beendet ist, ist nicht geeignet. Dies ist zum Beispiel verrottender Mist. In anderen Fällen ist das Rohmaterial normalerweise für eine anaerobe Verarbeitung geeignet. Es gibt auch eine Einschränkung, wenn Rohstoffe nicht ohne Zugabe anderer Rohstoffe unabhängig verarbeitet werden können. Es ist zum Beispiel fett. Es homogenisiert sich nicht mit Wasser, es schichtet sich sehr schnell damit, so dass es unmöglich ist, ein Substrat daraus vorzubereiten. Aber als Zusatz (Coenzym) zu pflanzlichen Rohstoffen, Wirtschaftsdünger oder Wirtschaftsdünger kann es die spezifische Ausbeute an Biogas deutlich steigern. Es ist also notwendig zu bestimmen, welche Arten von Rohstoffen Sie haben, wie viel von jeder Art von Rohstoff täglich im Durchschnitt produziert wird, welche Feuchtigkeit, Aschegehalt und Dichte jede Art von Rohstoff hat. Wenn Sie Eigentümer großer Rohstoffquellen sind und über ausreichende finanzielle Mittel verfügen, können Sie im Labor die entsprechenden Untersuchungen zu den Eigenschaften der Rohstoffe in Auftrag geben. Wenn Sie nur an eine kleine Installation denken, können Sie dies in den meisten Fällen selbst und mit der alten Messtechnik tun. Die Dichte kann nach der Archimedes-Methode mit einem Eimer und einer Federwaage gemessen werden. Dazu wird der leere Eimer gewogen. Dann wird der Eimer fast bis zum Rand mit Wasser gefüllt und gewogen. Anstelle der Ebene wird eine Markierung gesetzt. Da die Dichte von Wasser 1000 kg/m3 beträgt, entspricht der markierte Füllstand einem Volumen in Litern, das dem Gewicht des Wassereimers minus dem Gewicht des leeren Eimers in Kilogramm entspricht. Dann wird das Wasser aus dem Eimer gegossen und eine bestimmte Menge Rohmaterial hinzugefügt und der Eimer erneut gewogen. Der Unterschied zwischen dem Gewicht des Rohmaterials im Eimer und dem Eimer ist das Gewicht des Rohmaterials. Dann wird Wasser bis zur Markierung in den Eimer gegeben und der Eimer erneut gewogen. Die Gewichtsdifferenz eines Eimers Wasser und Rohstoffe und eines Eimers Rohstoffe in Kilogramm entspricht der zugesetzten Wassermenge in Litern. Dementsprechend ist das Volumen der Rohstoffe die Differenz zwischen dem zuvor gemessenen Volumen durch die Markierung und dem berechneten Volumen des zugesetzten Wassers. Jetzt muss nur noch das Gewicht des Rohmaterials durch das Volumen des Rohmaterials dividiert werden, um seine Dichte zu erhalten. Es ist einfach unmöglich, den Feuchtigkeitsgehalt und den Aschegehalt von Rohstoffen zu bestimmen, daher werden diese Parameter aus statistischen Tabellen entnommen. Frische Vegetation hat normalerweise einen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 70 %. Mist ohne Urin hat einen Feuchtigkeitsgehalt von 65-70%. Die Streu hat einen Feuchtigkeitsgehalt von 75 %. Mist mit Urin hat einen Feuchtigkeitsgehalt von 80-85%. Feuchtigkeit und Aschegehalt werden benötigt, um den täglichen Biogasertrag einer zukünftigen Biogasanlage zu berechnen. Feuchtigkeit und Dichte werden benötigt, um die geometrischen Abmessungen der zukünftigen Installation zu berechnen. Mit ihrer Kenntnis ist es möglich, das Volumen der Tagesdosis des Substrats und die Größe der Tanks der Biogasanlage zu berechnen. Die Tagesdosis des Substrats kann jedoch näherungsweise experimentell errechnet werden. Um die Wassermenge zu bestimmen, die dem Rohstoff für die Vorbereitung des Substrats zugesetzt werden muss, ist es nicht erforderlich, den Feuchtigkeitsgehalt des Rohstoffs zu kennen. Beim Substrat interessiert uns vor allem die Viskosität. Wasser (oder Filtrat) wird dem Substrat in erster Linie zugesetzt, um die gewünschten mechanischen Eigenschaften zu erhalten. Die anfänglich im Rohmaterial vorhandene Feuchtigkeit reicht in der Regel bereits aus, um den anaeroben Fermentationsprozess zu gewährleisten. Aber für den effektiven Ablauf dieses Prozesses im mesophilen oder thermophilen Modus sowie im Stadium der Hydrolyse muss das Substrat gründlich gemischt werden. Daher muss das Substrat so flüssig sein, dass es durch Rohre gepumpt und mit mechanischen oder hydraulischen Rührwerken gemischt werden kann. Üblicherweise hat ein Substrat mit einem Feuchtigkeitsgehalt von mindestens 88 % die nötige Fließfähigkeit. Aber wir können dies experimentell mit dem gleichen Eimer und der gleichen Waage bestimmen. Lassen Sie uns den Eimer wiegen. Geben Sie die Rohstoffe in den Eimer und wiegen Sie sie. Wir erhalten das Gewicht des Rohmaterials. Wir werden Wasser in kleinen Portionen in den Eimer geben und gründlich mit den Rohstoffen mischen. Der Prozess der Wasserzugabe wird beendet, wenn das resultierende Substrat ausreichend flüssig für ein ungehindertes Mischen ist (Konsistenz von flüssigem Sauerrahm). Wiegen Sie den Eimer und ziehen Sie das Gewicht des Eimers mit Rohstoffen vom resultierenden Gewicht ab. Holen Sie sich das Gewicht des Wassers. Teilen Sie es durch das Gewicht des Rohmaterials und erhalten Sie das Verhältnis des Wassergewichts zum Gewicht des Rohmaterials für die Vorbereitung des Substrats. Jetzt, da wir die tägliche Portion an Rohstoffen kennen, können wir das tägliche Gewicht des Substrats berechnen. Wir haben die Dichte von Rohstoffen in einem früheren Experiment gemessen. Die Dichte von Wasser ist bekannt. So können wir die Dichte des Substrats berechnen. Und wenn wir das tägliche Gewicht des Substrats kennen, können wir das tägliche Volumen des Substrats berechnen. Normalerweise ist die Dichte des Substrats nahe der Dichte von Wasser, und daher ist es für ungefähre Berechnungen möglich, die Dichte des Substrats gleich der Dichte von Wasser zu nehmen. Aber bei der Berechnung großer Anlagen kann sich ein solcher Fehler finanziell bemerkbar machen. Beispielsweise beträgt die Dichte von Rindermist mit einem Feuchtigkeitsgehalt von etwa 70 % gewöhnlich etwa 950 kg/m 3 . Die Dichte von Hühnermist mit einem Feuchtigkeitsgehalt von etwa 75 % beträgt etwa 1100 kg/m 3 . Dementsprechend beträgt die Dichte des Substrats mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 90 % aus Rindermist 979,38 kg/m 3 , und die Dichte des Substrats mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 90 % aus Hühnermist beträgt 1045,63 kg/m 3 . Der Spread ist gering, aber manchmal eine Überlegung wert. Nehmen wir nun ein Beispiel für die Erstkalkulation einer kleinen Biogasanlage. Nehmen wir an, Sie produzieren täglich 100 kg Rindergülle. Sein Volumen beträgt ca. 105 Liter, was einer Dichte von 952 kg/m 3 entspricht. Zur Vorbereitung des Substrats muss Wasser im Gewichtsverhältnis 3:2 zugegeben werden (dies wird wie die Dichte wie oben beschrieben experimentell ermittelt). Das heißt, pro Tag werden 250 kg Substrat gewonnen. Das Tagesvolumen des Substrats beträgt in diesem Fall 255 Liter. Die optimale Dauer des Fermentationszyklus des Substrats aus Rindergülle im mesophilen Modus beträgt 16 Tage. Unter Berücksichtigung von 20 % Gaspuffer beträgt das Volumen des Reaktors also 0,255 × 16/(100 – 20) × 100 = 5,1 m 3 . Reaktoren kleiner Biogasanlagen werden in der Regel aus vorgefertigten Behältern in einem Standard-Volumenbereich ausgewählt. Daher benötigen Sie ein Fass mit einem Volumen von 5 Kubikmetern. für den Hauptreaktor. Der Behälter für die Zubereitung von Rohstoffen sollte ein Volumen mit einem Spielraum haben, der den Bedarf an Rohstoffen zwischen den Intervallen der Zugabe einer frischen Portion abdeckt. Üblicherweise werden einmal täglich frische Rohstoffe an die kleine Biogasanlage geliefert. Für einen Vorbereitungsbehälter reicht es daher aus, ein Fass oder einen Trog mit einem Volumen von 1,5-mal der Tagesdosis des Substrats zu nehmen, dh ungefähr 400 Liter. Typischerweise beträgt der Aschegehalt von Rindermist, der durch Abkratzen gesammelt wird, etwa 22 %. Das bedeutet, dass die Trockenmasse der Gülle 78 % organische Trockenmasse enthält. Die tägliche Portion organischer Trockenmasse beträgt 100*(100-70)/100*78/100=23,4 kg. Die Ausbeute an Biogas aus 1 kg WWS Rindergülle beträgt 0,2-0,4 m 3 . Das bedeutet, dass unsere Anlage 4,68-9,36 m 3 Biogas pro Tag produzieren wird. Die erste Zahl wird in der Praxis häufiger bestätigt. Bei einer Biogasdichte von 1,13 kg/m 3 beträgt der tägliche Gewichtsverlust 5,3 kg. Das heißt, der Ausstoß beträgt 245 kg oder etwa 250 Liter Schlamm täglich. Um es 120 Tage lang zu lagern, benötigen Sie eine Lagune mit einem Volumen von mindestens 0,25 * 120 = 30 m 3. Versuchen wir nun, das potenzielle Einkommen zu berechnen. 5 m 3 Biogas allein sind praktisch nichts wert, zumal 1 bis 5 m 3 Biogas pro Tag nur für die Erwärmung des Substrats im Reaktor aufgewendet werden können. In der kalten Jahreszeit ist also nicht mit Biogas aus einer solchen Anlage zu rechnen. Aber der Schlamm kann einen gewissen Wert haben. In Europa liegt der Verkaufspreis für Biohumus mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 40-60 % bei etwa 500 EUR pro Tonne. Der Ausgangsschlamm hat einen Feuchtigkeitsgehalt von ca. 92 %. Bringen wir ihn auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 50 % (durchschnittlich zwischen 40 % und 60 %), dann werden aus 245 kg Tagesausstoß Schlamm 39,2 kg Biohumus gewonnen, was 19,6 EUR zu europäischen Einzelhandelspreisen entspricht. Insgesamt wird die Einheit Vermicompost für 7154 EUR pro Jahr produzieren. Das ist der maximale Ertrag, der aus einer solchen Biogasanlage herausgequetscht werden kann. Übrigens werden die Kosten ungefähr gleich oder etwas geringer sein. Aber die Möglichkeit, ein solches Einkommen zu erzielen, erscheint zweifelhaft, dazu muss ein eigener Einzelhandelsvertriebskanal aufgebaut werden. Höchstwahrscheinlich wird es im besten Fall einen Vertriebskanal für Wurmkompost zu einem Großhandelspreis zu einem Einzelhandelsnetz geben. Und der Großhandelspreis ist mindestens 2 mal niedriger. Und das wahrscheinlichste Szenario ist, dass der gesamte Schlamm auf den eigenen Feldern, Obstplantagen und Obstplantagen verwendet wird. In diesem Fall besteht das Einkommen aus einer Steigerung des Ertrags der angebauten Produkte und der Ersatzmenge für Mineraldünger und Pestizide. Wie Sie sehen, können je nach Organisation der Anwendung und Vermarktung von Biogasanlagenprodukten die Einnahmen erheblich variieren und die Amortisationszeiten Jahre dauern. Daher können wir eine einfache und logische Schlussfolgerung ziehen, dass eine Biogasanlage an sich keinen Wert darstellt und nur in einem Komplex und als Teil einer bestimmten Infrastruktur Einnahmen erzielen kann. Eine weitere implizite Schlussfolgerung aus all dem oben Gesagten: Die Kosten und Wartungskosten einer Biogasanlage wachsen nichtlinear mit steigendem Durchsatz und potenziellen Erträgen – linear und manchmal abrupt. Daher ist das Amortisations- und Rentabilitätspotenzial großer Biogasanlagen aufgrund einer höheren spezifischen Produktivität pro Investitionseinheit und einer größeren Produktvielfalt höher als bei kleinen.

-- Wir machen es selbst.

Wenn Sie Eigentümer oder Angestellter eines großen Unternehmens mit einer großen Menge organischer Abfälle sind oder nur eine Person mit viel Geld und wiederum einer Quelle organischer Abfälle, dann ist es unwahrscheinlich, dass Sie persönlich eine Biogasanlage bauen werden . Sie können höchstens einen geeigneten Biogasanlagenhersteller finden und ihm die Planung, den Bau und die Inbetriebnahme der Anlage anvertrauen. Aber wenn Ihre Farm klein ist, die Katze viel Geld geweint hat und Sie wirklich fortschrittliche Technologien zur Verarbeitung von organischen Abfällen anwenden möchten, dann sollten Sie zuerst vom Status einer „Teekanne“ zum Status eines „fortgeschrittenen Benutzers“ wechseln ". Dieses Buch und insbesondere dieses Kapitel wurden geschrieben, um diese Aufgabe zu erleichtern. Nachfolgend finden Sie Beispiele für die weltweit gängigsten Konstruktionen kleiner Biogasanlagen, von denen einige buchstäblich "auf den Knien" ausgeführt werden können.

-- "Chinesische" Grube.

Ich habe diesen Namen für das beschriebene Design gewählt, da in der Biogas-Literatur sehr oft ein solches Design erwähnt wird, das vor tausend Jahren in China verwendet wurde. Korrekter wäre natürlich die Bezeichnung „Erdwärmebiogasanlage“. Dieses Design ist insofern bemerkenswert, als es keine beweglichen Teile enthält und die Rohstoffe sich durch die Schwerkraft daran entlang bewegen. Das Bauwerk besteht aus einem Zulaufrohr, einer abgedichteten Reaktorgrube, einem Biogasablaufrohr, einem Schlammablaufrohr und einem Schlammpufferbehälter.

Die Rohstoffe fließen die Rillen hinunter zur oberen Öffnung des Einlassrohrs. Üblicherweise wird Gülle (eine Mischung aus Gülle und Urin) verwendet, die aus einem nahe gelegenen Haustierstall und auch aus einer Toilette abgelassen wird. Naturgemäß ist die Höhe solcher Kotansammlungen etwas höher als die Höhe des Halses des Aufnahmerohres, so dass die Fäkalien ungehindert in das Aufnahmerohr fließen. Das Einlassrohr führt schräg nach unten und tritt unterhalb des Niveaus des Substrats im Reaktor in die Reaktorwand ein. Es stellt sich eine hydraulische Dichtung heraus, die frisches Substrat in den Reaktor eindringen lässt, aber kein Biogas freisetzt. Natürlich tritt ein Teil des Biogases, das in der Dicke des Substrats genau unter dem Einlass in der Reaktorwand entsteht, aufsteigend in dieses Loch ein, bewegt sich weiter entlang des Einlassrohrs und entweicht in die Luft. Aber diese Verluste sind zu vernachlässigen. Das Austrittsrohr verlässt die gegenüberliegende Wand des Reaktors fast ganz unten und steigt schräg an. Oben tritt es von unten in einen Behälter in Form eines oben offenen Quaders ein. Die Oberkanten dieses Behälters müssen sich unterhalb der Mündung des Zulaufrohres befinden. Von diesem Tank muss ein „Not“-Abfluss in eine tiefer liegende Lagune oder Grube gelegt werden. Der Reaktor im unteren Teil hat eine zylindrische Form, und die Oberseite des Reaktors ist in Form einer Kuppelhalbkugel ausgeführt. Von der Spitze der Kuppel kommt ein Rohr für die Entfernung von Biogas. Die Wände der Rohre, des Reaktors und des Pufferbehälters müssen so verstärkt werden, dass sie unter dem Druck des Erdreichs oder Substrats nicht einbrechen und das Substrat nicht durchdringen dürfen. Der obere Teil der Kuppel des Reaktors muss so gestaltet sein, dass kein Biogas durch ihn austritt. Früher geschah dies mit Ziegeln, Mörtel und Spezialputz. Heute werden in der Regel Beton und Polymere verwendet. Die Größe (Volumen) des Reaktors wird entsprechend dem Volumen des täglichen fäkalen Abwassers ausgewählt. Dieses Volumen hängt auch vom Temperaturregime ab. Wenn die Temperatur des Bodens um den Reaktor herum 30 0 C nicht unterschreitet, findet im Inneren des Reaktors eine anaerobe Fermentation im mesophilen Modus statt. Die Dauer des Zyklus einer solchen Fermentation beträgt zwei bis vier Wochen. Dementsprechend sollte das Volumen des Reaktors mehr als 14 Tagesdosen Abwasser betragen. Wenn die Temperatur in den Tiefen der Erde 20-25 0 C beträgt, kommt es zu einer psychrophilen Gärung. In diesem Fall muss das Volumen des Reaktors verdoppelt werden. Das Verfahren läuft wie folgt ab: Fäkale Abwässer fließen durch das Einlassrohr in den Reaktor. In diesem Fall steigt eine ähnliche Menge Schlamm vom Boden des Reaktors auf und wird durch das Auslassrohr in den Pufferbehälter gedrückt. Bei der Vergärung wird Biogas freigesetzt und steigt unter der Kuppel des Reaktors auf. Wird dem Verbraucher durch die Biogasableitung weniger Gas zugeführt als produziert, so sinkt der Füllstand des Substrats im Reaktor, im Zulauf und im Pufferbehälter steigt er an. Der Biogasdruck wird durch die Niveaudifferenz im Pufferbehälter und im Reaktor eingestellt. In diesem Fall kann die Kuppel des Reaktors bedingt als Gasbehälter bezeichnet werden. Das Arbeitsvolumen dieses Gasspeichers ist gleich der Differenz zwischen den Volumen des Substrats im Reaktor in der oberen und unteren Position, in deren Intervall der Biogasdruck innerhalb der angegebenen Grenzen liegt. Normalerweise benötigen verschiedene Gasbrenner und -kessel einen Gasdruck von 0,013-0,030 atm oder 13-30 cm Wassersäule. Prinzipiell kann auch ein Druck von bis zu 0,050 atü toleriert werden, wenn die Auslegung der Anlage dies zulässt, da die Biogasabflussmenge mit einem Ventil oder Reduzierstück eingestellt werden kann. Da die Dichte des Substrats nahe an der Dichte von Wasser liegt, kann davon ausgegangen werden, dass der Niveauunterschied im Reaktor und im Pufferbehälter 13-50 cm betragen sollte, damit der Biogasdruck im Inneren des Reaktors nicht die Obergrenze von 0,05 atm muss ein Ventil vorgesehen werden, das Biogas freisetzt, wenn sein Druck diesen Wert überschreitet. Wie Sie wissen, gab es vor tausend Jahren keine automatischen mechanischen Ventile, die für einen bestimmten Druck kalibriert waren. Aber das Problem hat dennoch eine einfache Lösung. Der obere Schnitt des Lochs zum Verbinden des Einlassrohrs mit dem Reaktor wird in einer Höhe von 50 cm unter der Oberkante der Wände des Puffertanks ausgeführt. Steigt der Biogasdruck, sinkt der Substratfüllstand im Reaktor, wodurch der Substratfüllstand im Pufferbehälter ansteigt. Überschüssiges Substrat wird aus dem Puffertank ausgegossen. Sinkt der Substratspiegel im Inneren des Reaktors unter den oberen Schnitt des Einlaufrohres, entweicht das überschüssige Biogas durch das Einlaufrohr. Um zu vermeiden, dass Substrat in die Biogasleitung gelangt, ist es erforderlich, dass das Ablaufniveau des Pufferbehälters unterhalb der Austrittsstelle der Biogasleitung aus dem Reaktor liegt, d. h. unterhalb der Oberseite des Reaktordoms. Daher sind solche unterirdischen Reaktoren zweckmäßigerweise an einem Hang angeordnet, um unnötige Ausgrabungen zu vermeiden. Im Normalbetrieb schöpfe ich täglich den Schlamm aus dem Puffertank in Mengen, die der Menge der angenommenen Fäkalien entsprechen. Der Schlamm wird als Biodünger verwendet. Dieses Design ist ziemlich einfach und erfordert keine knappen Materialien. Aber es funktioniert nur in warmen Klimazonen. Selbst wenn wir die Wände eines solchen Reaktors in Form einer Thermoskanne herstellen, um sie vom umgebenden Erdreich zu isolieren, werden wir den Wärmeabfluss während der kalten Jahreszeit nicht vollständig eliminieren können. Wenn die Temperatur im Inneren des Reaktors unter 20 0 C fällt, wird die Freisetzung von Biogas praktisch gestoppt. Diese Konstruktion hat auch einen Nachteil - Sand oder andere starke Niederschläge sammeln sich allmählich am Boden des Reaktors an. Daher muss ein solcher Reaktor von Zeit zu Zeit geöffnet und gereinigt werden. Wie Sie verstehen, verkompliziert dies erstens die Konstruktion des Reaktors, und zweitens ist die Reinigungsprozedur selbst sehr schmutzig und zeitaufwändig.

-- Flexibler Fermenter.

Das zweite ziemlich alte und einfache Design ist ein flexibler "Darm", der sich in einer Grube befindet oder frei auf dem Boden liegt. An den Enden eines solchen "Darms" sind Einlass- und Auslassrohre angebracht, durch die das Substrat eintritt und der Schlamm abgelassen wird. Der Schlammpufferbehälter wird nicht mehr benötigt. Wichtig ist nur, dass der Ablauf des Auslaufrohrs unterhalb des Einfüllrohrhalses liegt. Ein solches Rohr dient auch sowohl als Reaktor als auch als Gasbehälter. Das Arbeitsvolumen des Gastanks in einem solchen System kann jedoch sehr groß sein. Wenn der Darm einfach auf einer ebenen Fläche ausgelegt wird, versucht das Substrat, sich zu den Seiten im Inneren des Darms auszubreiten, wodurch seine Wände gedehnt werden, und sie wiederum erzeugen Druck im Biogas im Inneren des Darms. Somit wird der Biogasdruck im Inneren des Darms durch das Niveau des darin befindlichen Substrats eingestellt. Und dieses Niveau wiederum hängt von der Länge des Darms, seinem Durchmesser und dem Volumen des darin enthaltenen Substrats ab. Das Volumen des Substrats wird durch die Höhe des Abflusses aus dem Auslassrohr eingestellt. Das Arbeitsvolumen des Gastanks dieses Reaktors wird sehr groß sein, der akzeptable Biogasdruck wird innerhalb eines sehr weiten Bereichs von Änderungen des Biogasvolumens im Darm aufrechterhalten. Daher ist diese Ausführung gut für die Sommerzeit geeignet, wenn der Bedarf an Biogas sporadisch entsteht.

Heutzutage ist es zweckmäßig, eine solche Konstruktion aus einer Gewächshausfolie herzustellen, die in Form eines Rohrs verkauft wird. Aus Gründen der Zuverlässigkeit können Sie ein Rohr in ein anderes stecken, um die Wahrscheinlichkeit eines Bruchs zu verringern. Die Kosten einer solchen Polyethylenfolie sind sehr gering. Es ist ratsam, einen schwarzen Film zu nehmen. Der Untergrund muss eben und ohne scharfkantige Bruchstücke sein. Wenn der Boden sehr kalt ist, muss eine Isolierschicht angebracht werden. Die Auslass- und Auslassrohre können durch Wasserdichtungen ersetzt werden, die die Enden des Darms beenden. Eine Gasleitung kann durch eine der Wasserdichtungen geführt werden, um die Integrität der Darmwände nicht zu verletzen. Der Nachteil dieser Konstruktion ist der große Flächenverbrauch, da der Bodengrund im frei liegenden Darm nicht über 30 cm ansteigen wird, damit der Überdruck den Darm nicht zerreißt. Es gibt einen Ausweg in der Verbesserung des Designs. Es ist notwendig, über die gesamte Länge des Darms einen Graben zu ziehen, in den ein Teil des Darms fallen wird. Aber ein Teil des Darms wird über die Ränder des Grabens fließen und einen Gastank bilden. Diese Lösung ermöglicht sowohl eine Platzersparnis als auch die Beibehaltung eines relativ hohen Arbeitsvolumens des Gastanks. Gleichzeitig ist es jedoch notwendig, die Wände des Grabens vor Abwurf zu verstärken und zu isolieren, da der Boden in einer Tiefe möglicherweise bereits kalt ist. Es ist auch notwendig, einen Schutz gegen das Eindringen und die Ansammlung von Niederschlägen in diesem Graben vorzusehen, da diese die Wärmedämmung verletzen.

Dieses Design kann durch die Verlegung von Heizrohren im Darm und den Einbau eines Tauchmotorrührwerks weiter verbessert werden. Wenn sich gleichzeitig ein solcher Darm im Gewächshaus befindet, können Sie versuchen, ihn auch im Winter zu nutzen.

-- "Allwetter"-Installation.

Kleine Biogasanlagen werden in unseren Breiten meist in etwa baugleich mit großen Industrieanlagen gebaut. Eine solche kleine Anlage besteht aus einem Vorbereitungstank für das Substrat, einem Substratzufuhrsystem zum Reaktor, einem isolierten Reaktor, einem Temperaturhaltesystem im Reaktor, einem Substratmischsystem im Reaktor, einem Substratablaufsystem aus dem Reaktor, a Schlammsammler, ein Gasbehälter, ein Biogasausgabesystem und seine Versorgung der Verbraucher, die Automatisierungseinheit der Wärmeversorgungseinheit. Das Ergebnis ist eine ziemlich teure und komplexe Struktur, die jedoch unter unseren klimatischen Bedingungen das ganze Jahr über funktionieren kann.

Alle Behälter für solche Anlagen werden in der Regel aus handelsüblichen Fertigprodukten ausgewählt. Viel seltener werden sie unabhängig hergestellt. Fakt ist, dass an das Material der Wände solcher Behälter hohe Anforderungen hinsichtlich Korrosions- und Abriebfestigkeit gestellt werden. Metall erfordert spezielle teure Beschichtungen. Beton ist nur für besonders teure Sorten geeignet. Daher sind neutrale Polymermaterialien - Polyethylen, Polypropylen - nahezu ideal. Normalerweise werden zylindrische Behälter aus Polyethylen angeboten, die im Werk durch Rotationsformen hergestellt werden. Das Volumen solcher Zylinder erreicht 15 m 3 , es gibt auch Angebote für 20 und 30 m 3 . In jeder Hinsicht ist es schwierig, etwas Passenderes zu finden. Als Vorbereitungsbehälter wird üblicherweise ein liegender Zylinder oder ein Quader gewählt. Es gibt drei Möglichkeiten, das Substrat aus dem Aufbereitungstank in den Reaktor einzubringen: manuell, durch Schwerkraft und per Pumpe. Bei der Schwerkraftbeschickung wird der Ansatzbehälter über dem Reaktor platziert. Nach der Vorbereitung des Substrats wird ein Dämpfer oder Stopfen im Boden dieses Behälters geöffnet, und das Substrat wird durch das Einlassrohr in den Reaktor abgelassen.



Zum Pumpen oder Handfüttern wird der Ansatztank in unmittelbarer Nähe des Reaktors platziert. Wenn Sie das Substrat manuell gießen müssen, ist der Vorbereitungsbehälter oben offen, damit Sie das Substrat mit einem Eimer schöpfen können. Eine Trittleiter wird in der Nähe des Einlassrohrs platziert und eine Glocke wird am Hals des Einlassrohrs platziert. Es ist notwendig, die Leiter zu erklimmen und das Substrat aus dem Eimer in die Steckdose zu gießen. Es ist klar, dass ein solches Verfahren ein- oder zweimal am Tag durchgeführt werden kann, wobei ein Dutzend oder zwei Eimer Substrat in einem Zyklus gegossen werden. Dann wird es eine angemessene Zeit dauern. Wenn die Tagesmengen des Substrats größer sind oder der Prozess eine häufige chargenweise Zufuhr des Substrats erfordert, ist es notwendig, eine automatische Zufuhr des Substrats durch eine Pumpe zu verwenden. Eine solche chargenweise Beschickung ist erforderlich, wenn schnell oxidierende und hochnährstoffreiche Substrate verwendet werden. Das Verladen von Güllesubstraten einmal täglich ist zulässig, was jedoch den technischen Ablauf nicht optimiert.
Zur Vorbereitung des Substrats wird der Ausgangsrohstoff in den Vorbereitungsbehälter gefüllt, die erforderliche Wassermenge wird hinzugefügt und gemischt. Das Mischen kann von Hand oder mit einem elektrischen Mixer erfolgen. Einen solchen Mixer können Sie auf vielfältige Weise selbst herstellen. Technisch und wirtschaftlich ist dies jedoch nur dann gerechtfertigt, wenn Rohstoffe chargenweise geliefert werden müssen. Dann wird eine Tauch-Fäkalienpumpe in den Vorbereitungstank gestellt. Beim Vorbereiten des Substrats wird der Mischer manuell eingeschaltet und arbeitet, bis das Substrat vollständig homogenisiert ist. Während des täglichen Betriebs nach Zeitplan schaltet die Automatisierung den Mischer ein, mischt das Substrat, und unmittelbar danach schaltet sich die Pumpe ein und pumpt eine bestimmte Portion des Substrats in den Reaktor. Die einfachste, aber sehr grobe Art, eine bestimmte Portion zu messen, ist vorübergehend. Die Pumpe wird für die eingestellte Zeit eingeschaltet. Diese Zeit wird so eingestellt, dass die Pumpe ein wenig mit Überschuss pumpt, dann ist der Vorbereitungstank am Ende des Tages leer. Verbleibendes Substrat kann in den Reaktor gepumpt werden, indem die Pumpe manuell eingeschaltet wird, bevor eine neue Substratcharge vorbereitet wird.

Bei manueller Substratfütterung oder Schwerkraftfütterung muss der Ansatzbehälter nicht warm gelagert werden. Es reicht aus, das Substrat schnell mit warmem Wasser vorzubereiten und schnell in den Reaktor zu gießen. Bei automatischer Fütterung verbringt das Substrat den ganzen Tag im Ansetzbehälter. Seine Temperatur sollte nicht niedriger als 25 0 C sein. Daher wird in diesem Fall der Vorbereitungsbehälter in den beheizten Raum gestellt. Normalerweise befindet es sich im Heizraum, wo sich auch ein Heizkessel und eine Automatisierungseinheit befinden.

Das Einlassrohr des Reaktors ist wie bei der "chinesischen Grube" mit einer Wasserdichtung versehen. Die Ausgabe erfolgt nach dem gleichen Prinzip. Der Ablauf des Ablaufrohres muss in den Schlammteich fallen. Die Wärmedämmung des Reaktors besteht zweckmäßigerweise aus flexiblen Wärmedämmstoffen, da der Reaktor eine zylindrische Form hat. Alle Arten von Mineralwolle sind aufgrund der Befestigungsschwierigkeiten und der hohen Hygroskopizität schlecht geeignet. Ideal sind Materialien auf Basis von Polyethylenschaum. Es ist auch sinnvoll, Folienmaterialien zu verwenden, um Infrarotstrahlung in den Reaktor zu reflektieren. Aber idealerweise sollte der Reaktor einer kleinen Biogasanlage in einem Raum aufgestellt werden, der eine Art Heizung benötigt (aber nicht in menschlicher Behausung). Dann verdunsten die Wärmeverluste des Reaktors nicht, sondern heizen diesen Raum auf.

Das Mischen des Substrats im Reaktor ist die kostengünstigste Art, ein internes Tauchmotorrührwerk oder eine hydraulische Tauchpumpe zu organisieren. Die Verwendung von Konstruktionen mit Außenantrieb, Adaptern mit Verschraubungen und einem großen Rührwerk im Inneren des Reaktors wird durch die Notwendigkeit zusätzlicher Befestigungen des Außenantriebs, den Ausgleich von Unwuchten zwischen Antrieb und Reaktor mit einem Dreifachrührwerk und die Schwierigkeit erschwert Befestigung eines großen Rührwerks im Inneren des Reaktors. Im Fall der Erwärmung des Substrats im Reaktor mit Wärme aus der Verbrennung des erzeugten Biogases ist der Wärmetauscher in Form eines spiralförmig aufsteigenden Rohrs entlang der vertikalen Wände des Reaktors ausgeführt. Für diese Zwecke ist ein Metall-Kunststoff-Rohr gut geeignet. Wenn es möglich ist, den Reaktor mit billigem Strom zu beheizen, dann können Sie dies mit direkt in den Reaktorwänden befestigten Heizelementen tun, Sie können ein Heizband verwenden, das wie ein Wärmetauscherrohr spiralförmig angeordnet ist, oder Sie können dies tun Verwenden Sie einfach einen Elektroboiler und das gleiche Wärmetauscherrohr. In die Reaktorwand ist ein Halbleiterthermosensor eingesetzt. Das Signal davon geht an die Automatisierungseinheit, die die elektrischen Heizelemente ein- und ausschaltet, die Umwälzpumpe ein- und ausschaltet oder die Ventile der Wärmetauscherkreise und den Bypass bei ständig laufender Umwälzpumpe ein- und ausschaltet. Das heißt, die Regulierung der Temperatur des Substrats innerhalb des Reaktors ist ein Relais. Die Leistung der Heizelemente wird so gewählt, dass die Substratheizrate 10 pro Stunde für den mesophilen Modus und 0,50 pro Stunde für den thermophilen Modus nicht überschreitet. Oben aus dem Reaktor tritt ein Gasrohr aus. Es kann aus Metall-Kunststoff oder Polypropylen bestehen. Es ist ratsam, einen Kühler an einem Rohr anzubringen, um das Biogas durch Ablagerung von Feuchtigkeit an den Wänden des kalten Rohrs abzulassen. Am einfachsten ist es, den aufsteigenden Abschnitt der Gasleitung so anzuordnen, dass er vom Wind verweht und nicht von der Sonne erwärmt wird. Dann setzt sich die Feuchtigkeit an den Rohrwänden ab und fließt zurück in den Reaktor. Ferner wird eine Abzweigung von der Gasleitung zum Gastank hergestellt. In unserem Klima ist es am bequemsten, "trockene" Gastanks in Form eines Beutels aus verstärkter Polymerfolie zu verwenden. Geeignet ist zum Beispiel ein Markisenstoff – eine mit einer Plane verstärkte PVC-Folie. Es ist leicht zu schweißen und kann verwendet werden, um einen luftdichten Beutel mit einer bestimmten Form herzustellen. Es stellt sich noch die Frage, wie der Austrittsdruck des Biogases angepasst werden muss, um es den Verbrauchern mit einem bestimmten Druck (0,015-0,20 atm) zuzuführen. Sie können einfach Kompressor, Empfänger und Getriebe einsetzen. Dies ist jedoch teuer, gefährlich, energieintensiv und erfordert eine zusätzliche automatische Steuerung des Kompressors. Für kleine Biogasanlagen empfiehlt sich der Einsatz mechanischer Druckregler, deren Energie im Prozess der anaeroben Vergärung gewonnen wird. Dies war bei den beiden vorherigen Entwürfen der Fall. In diesem Fall können Sie einen Gastank in Form eines Faltenbalgs verwenden, an dessen Hebel eine bestimmte Last aufgehängt ist. Ein solcher Gasspeicher regelt den Druck ziemlich genau und nutzt das gesamte Fellvolumen als Arbeitsvolumen. Das Volumen eines solchen Gastanks ist jedoch durch die Notwendigkeit begrenzt, das Gewicht der Ladung und die Festigkeit (und damit den Materialverbrauch) seiner Konstruktion erheblich zu erhöhen. Daher beträgt das optimale Volumen eines solchen Gastanks ungefähr 1 m 3.

Als nächstes führt die Gasleitung durch ein Rückschlagventil, das zweckmäßigerweise in Form eines hydraulischen Ventils hergestellt ist. Sie können auch einen Schwefelwasserstofffilter und einen Gaszähler einsetzen. Das Biogas kann dann Verbrauchern zugeführt werden. Es kann der gebräuchlichste Gaskessel verwendet werden, wobei die zugeführte Luftmenge nach Möglichkeit angepasst werden muss. Wenn die Umwälzpumpe gesteuert wird, ist die Logik einer solchen Steuerung recht einfach - schalten Sie die Pumpe ein, schalten Sie sie aus. Aber Umwälzpumpen sind nicht für den Start-Stopp-Betrieb ausgelegt, können also durchbrennen. Daher ist es wünschenswert, wenn auch teurer, eine ständig laufende Umwälzpumpe zu installieren und einen zweiten Bypass-Kreislauf hinzuzufügen, der die Eingangs- und Ausgangsverteiler kurzschließt. In diesem Fall müssen am Hauptwärmetauscherkreislauf und am Bypass elektrisch gesteuerte Ventile installiert werden. Diese Ventile sollten entsprechend dem Temperatursensorsignal im Reaktor gegenphasig arbeiten. Wenn sich das Substrat erwärmt hat, wird der Wärmeträger durch den Bypass-Kreislauf gestartet, die Temperatur des Wärmeträgers im Kessel steigt und die Kesselautomatik schaltet das Gas ab und spart seinen Verbrauch. Sobald die Temperatur des Substrats sinkt, wird der Hauptwärmetauscherkreislauf eingeschaltet, das gekühlte Kühlmittel aus dem Wärmetauscher gelangt in den Kessel, und die Kesselautomatik startet und entzündet das Biogas.

Elektrische Heizungen werden durch einfaches Ein- oder Ausschalten gesteuert.

Die Trägheit der Erwärmung des Substrats im Reaktor ist minimal, da das Verhältnis der Wärmekapazität des Substrats im Reaktor und der Wärmekapazität der elektrischen Heizungen oder des Kühlmittels sehr groß, fast unendlich ist. Daher können Sie die Relaissteuerung der Heizung sicher verwenden. Außerdem muss die Automatisierungseinheit einen programmierbaren Timer mit der erforderlichen Anzahl von Kanälen enthalten, um den Zeitplan für das Einschalten des Homogenisators im Vorbereitungstank, der Speisepumpe im Vorbereitungstank und der Reaktormischer zu steuern. Eine Vielzahl von Modifikationen dieser Konstruktion sind möglich, aber die Funktionsprinzipien bleiben die gleichen. „Die Wege mögen unterschiedlich sein, aber wir werden ein Ziel anstreben!“

-- Industrielle Strukturen.

Es ist unwahrscheinlich, dass Sie Industriedesigns selbst erstellen. Wenn Sie ein professioneller Konstrukteur sind, dann ist dieses Buch nichts für Sie, und wenn Sie eine Teekanne sind, dann sollten Sie nicht sofort die unabhängige Konstruktion von Geräten übernehmen, die mehrere hunderttausend bis mehrere Millionen USD kosten. Daher beschreiben wir hier die allgemeinen Prinzipien der Planung und des Betriebs großer industrieller Biogasanlagen sowie den Algorithmus für ihre Erstellung. Eine Art Anleitung für Hersteller großer Biogasanlagen. Sie haben also regelmäßig eine große Menge an Bio-Rohstoffen, und Sie haben irgendwo gehört, dass Sie für die Entsorgung nicht nur kein Geld ausgeben müssen, sondern am Ende auch Geld verdienen können. Zuerst müssen Sie alle oben beschriebenen Verfahren mit Rohstoffen durchführen, dh das tägliche Einkommen berechnen und eine Untersuchung seiner Parameter anfordern. Parallel dazu ist es notwendig, nach einer Beschreibung erfolgreicher Projekte zur anaeroben Verarbeitung solcher Rohstoffe zu suchen und sich nach Möglichkeit mit Personen zu beraten, die Geld in solche Projekte investiert haben. Als nächstes müssen Sie mit der Suche nach Projektausführern beginnen. Das heißt, diejenigen, die eine Biogasanlage planen, bauen, Ausrüstung liefern, installieren und betreiben können. Es lohnt sich, verschiedene Vorschläge in Betracht zu ziehen. Es ist durchaus akzeptabel, wenn eine Biogasanlage von einem Team entworfen wird, die Ausrüstung von anderen Lieferanten geliefert wird, die Bauarbeiten von einer dritten Baufirma ausgeführt werden, die Installationsarbeiten von einer vierten ausgeführt werden und so weiter. Aber wenn nicht ein typisches europäisches Design gewählt wird, das die Chinesen jetzt erfolgreich zu kopieren gelernt haben, sondern neuere Entwicklungen, dann ist es notwendig, all diese Arten von Arbeiten an Designer und Hersteller von Biogasanlagen zu vergeben, die neue Originaltechnologien verwenden. Wenn Sie sich für die Entwickler und Ausführenden entschieden haben, müssen Sie sicherstellen, dass Sie über eine ausreichende Finanzierungslinie verfügen, um eine Biogasanlage in kürzester Zeit zu planen, zu bauen und in Betrieb zu nehmen. Denken Sie daran: Sobald Sie das erste Geld ausgeben, arbeitet die Zeit gegen Sie. Die Installation beginnt sich erst nach dem Start auszuzahlen. Aber auch der Start garantiert nicht den Beginn der Amortisation. Bis zu diesem Zeitpunkt muss der Verkauf der von der Biogasanlage produzierten Produkte sichergestellt sein. Das heißt, es sind die erforderlichen Genehmigungen für den Verkauf von Strom oder Biomethan zum „Grünen Tarif“ einzuholen, um die Vertriebswege für Biohumus zu genehmigen. Erst danach beginnt die Einkommensgenerierung. Daher müssen alle Genehmigungen und Lizenzen parallel zum Entwurf und Bau der Anlage "ausgeschlagen" werden, damit alles für den Start genehmigt wird. Die Biogasanlage ist ein Objekt des Industriebaus. Eine Standard-Konstruktionsorganisation ist jedoch nicht in der Lage, eine Biogasanlage zu entwerfen, da es bei einer echten Biogasanlage tatsächlich nicht um den Bau von Anlagen geht, sondern um die korrekte Installation aller Geräte. Für die kompetente Auslegung einer Biogasanlage muss man nicht nur Spezialist im Bauwesen sein, sondern auch in Elektronik, Elektrotechnik, Informatik, Agronomie, Chemie, Motorenbau usw. usw. Fallen Sie also nicht auf zahlreiche Werbeangebote zum Planen einer Biogasanlage von Standard-Planungsorganisationen herein. Wenn die Palette der vorgeschlagenen Projekte einer solchen Organisation mit allen möglichen anderen Arten von Objekten außer Biogasanlagen gefüllt ist, wird sie mit hoher Wahrscheinlichkeit keine Biogasanlage für Sie richtig entwerfen. Oft gibt es noch ein anderes Problem. Ein Unternehmen, das wirklich weiß, wie man Biogasanlagen entwirft und entwirft, sitzt im Ausland und hat keine Designlizenz in Ihrem Land. Üblicherweise wird dies so gelöst, dass die ursprüngliche Firma ein reales Projekt macht und auf dem lokalen Markt eine Designorganisation gesucht wird, die dieses Projekt gegen eine angemessene Gebühr prüft, gegebenenfalls an nationale Standards anpasst und abnimmt es unter eigenem Namen. Dasselbe kann man mit dem Bau machen. Echte ausländische Designer und Hersteller einer Biogasanlage haben möglicherweise keine Baugenehmigung in Ihrem Land, also beauftragen Sie eine lokale Baufirma, die als Generalunternehmer fungiert und auch alle Erdarbeiten und Bauarbeiten durchführt. Designer und Lieferanten von Geräten führen nur die Installation dieser Geräte durch. Aufgrund der Besonderheiten solcher Geräte kann die Installation normalerweise nicht Fachleuten ohne entsprechende Qualifikation anvertraut werden. Nun, die Inbetriebnahme sollte auf jeden Fall von denselben Personen durchgeführt werden, die die Biogasanlage geplant und geplant haben. Denn sie kennen den technischen Prozess, also den Algorithmus für das aufeinander abgestimmte Arbeiten aller Komponenten und Mechanismen einer Biogasanlage, am besten. Die Verfahrenstechnik ist in der Regel das Kern-Know-how einer bestimmten Biogasanlage. Große Biogasanlagen bestehen in der Regel auch aus einem Rohstofflager/Lagerung, Substrataufbereitungstanks und Vorrichtungen zum Zuführen des Substrats oder der Rohstoffe zu den Reaktoren, isolierten Reaktoren mit Systemen zum Mischen und Temperieren des Substrats, einer Schlammvorlage, einem Abscheider, u Lager für festen Wurmkompost und eine Lagune für Sickerwasser, Gassystem, Gasspeicher, Wärmeversorgungssysteme, Automatisierungssysteme, elektrische Energiesysteme, "Fackeln" zum Verbrennen von überschüssigem Biogas. Optional sind Biogasanlagen mit Geräten zur Kraft-Wärme-Kopplung, einer Einheit zur Einspeisung von Strom in das allgemeine Netz, einer Einheit zur Trennung von Biogas in Biomethan und Kohlendioxid, einer Methantankstelle, einer Linie zum Trocknen und Verpacken von Biohumus, und eine Linie zum Abfüllen von flüssigen Biodüngemitteln. Es gibt noch viele weitere mögliche Optionen für eine Biogasanlage. Die Menge der täglich in großen Biogasanlagen verarbeiteten Rohstoffe kann oft hundert oder zwei Tonnen betragen. Daher wird für viele Arten von Rohstoffen das Verfahren des direkten Ladens von Rohstoffen in den Reaktor durch Schneckenlader verwendet, während die notwendige Menge an Wasser oder Filtrat dort hinzugefügt wird, um die erforderliche Feuchtigkeit innerhalb des Reaktors aufrechtzuerhalten. Dadurch können Sie viel an Puffervorbereitungstanks sparen. Diese Methode wird häufig für Pflanzenmaterialien verwendet. Rohstoffe tierischen Ursprungs, wie Gülle, kommen oft schon in ziemlich flüssiger Form in die Anlage, deshalb werden dafür noch von oben verschlossene Aufbereitungstanks und beheizte Lagunen angefertigt. Aus einer solchen Lagune wird dem Reaktor durch eine Pumpe Substrat zugeführt. Der Schlammaustrag aus dem Reaktor erfolgt meist durch Schwerkraft, wie bei kleinen Biogasanlagen. Viel flexibler ist jedoch die Methode, den Schlamm mit einer Pumpe vom Boden des Reaktors abzupumpen. In diesem Fall ist der Reaktor mit einem Substratfüllstandssensor ausgestattet, der die Dosierung der Frischsubstratzufuhr und des Gärschlammabpumpens regelt. Dieses Verfahren ermöglicht es, den Reaktor mit beliebigen Füllungsgraden zu betreiben, was es ermöglicht, den technologischen Prozess für die unterschiedlichsten Rohstoffarten und deren Tagesmengen optimal einzustellen. Die Substraterwärmung in Reaktoren erfolgt heute zunehmend dadurch, dass der Reaktorinhalt ständig durch einen externen Wärmetauscher gepumpt wird. Dies vereinfacht und verteuert das Temperaturhaltesystem merklich, garantiert aber keine hohe Stabilität der Substrattemperatur im Inneren des Reaktors. Und die Intensität der lebenswichtigen Aktivität von Bakterien und dementsprechend die Geschwindigkeit der Biogasproduktion hängt von der Stabilität und Gleichmäßigkeit der Temperatureinstellung ab. Am vielversprechendsten ist das Heizsystem „Warmboden“ mit gut isolierten Wänden. Somit ist es möglich, die maximale Gleichmäßigkeit der Temperatur des Substrats innerhalb des Reaktors sicherzustellen. Diese Bedingung ist sehr wichtig, um den Betrieb des Reaktors im thermophilen Regime zu organisieren. Moderne Großbiogasanlagen arbeiten meist im mesophilen Modus, da der thermophile Modus nicht so stabil ist und eine besonders sorgfältige Einhaltung aller anaeroben Fermentationsparameter erfordert. Und wenn die Reaktion der anaeroben Fermentation im Reaktor gestoppt wird, werden wir allein aus dem Reaktor mehr als zweitausend Tonnen unbrauchbaren Schlamm bekommen, von denen die Anlage mehrere haben kann. Dieser Schlamm muss irgendwo abgelassen und sicher entsorgt werden. Und bei solchen Mengen erfordert diese Aufgabe viel Geld und Zeit. Daher wird normalerweise ein stabileres mesophiles Regime verwendet. Die thermophile Fahrweise ermöglicht es zwar, alle Reaktoren einer Biogasanlage bei gleichem Durchsatz zu halbieren, was die Kosten der Anlage deutlich senkt. Die meisten modernen großen Biogasanlagen sind mit einem gewölbten Gasbehälter ausgestattet, der anstelle eines Daches direkt auf dem Reaktor montiert ist. Diese Lösung hat viele Vorteile, aber noch erfolgversprechender ist die Verwendung separater externer Gasspeicher in Form von frei liegenden Taschen mit Kompressor, Empfänger und Getriebe. Dies bietet eine große Flexibilität beim Systemdesign und ermöglicht auch die Platzierung einiger Einheiten auf dem Dach der Reaktoren oder die Platzierung der Reaktoren im Innenbereich zur Abwärmerückgewinnung und zum Betrieb bei extrem niedrigen Umgebungstemperaturen. Viele moderne große Biogasanlagen, insbesondere pflanzliche, haben riesige Schlammsammler, sind aber nicht mit einem Separator zur Trennung des Schlamms in Fraktionen ausgestattet. Dies liegt an der geringeren Qualität von Biohumus aus pflanzlichen Rohstoffen und gesetzlichen Schwierigkeiten in Europa bezüglich des Eintrags solcher Schlämme in den Boden. Dies liegt auch an der Unvollkommenheit der bestehenden technischen Prozesse, die in keiner Weise vor einer Erhöhung der Konzentration von Ammoniumionen im Substrat geschützt sind. Eine solche Erhöhung der Ammoniumionenkonzentration tritt auf, wenn das Filtrat zum Einlass der Biogasanlage geschleift wird, wenn das Ausgangsmaterial proteinreich war. Beim Abtrennen des Schlamms müssen sehr große Filtratmengen irgendwo eingebracht werden. Anlagen zur Reinigung bis hin zu technischem Wasser sind teuer. Um es als Biodünger zu verkaufen, müssen Sie in der Lage sein, Marketing und Transport zu organisieren und mehrere Schleudern der europäischen Gesetzgebung zu überwinden. Obwohl ein solches Filtrat bei sachgemäßer Anwendung eigentlich keinen Schaden anrichtet, im Gegenteil, nur einen großen Nutzen. So stellt sich heraus, dass Biogaskraftwerke, die für den Betrieb mit importierter Silage ausgelegt sind, aufgrund mangelnder Überlegungen beim Verkauf des Ausgangsschlamms brach liegen. Das Ausgangssilo hat einen Feuchtigkeitsgehalt von maximal 70 %, der Austragsschlamm beträgt 92 %. Demnach verlässt der Schlamm gewichtsmäßig 3,5 mal mehr die Anlage als die Silage eingebracht wird. Das bedeutet, dass der Transport des Klärschlamms zu den Verbrauchern 3,5-mal teurer ist. Tatsächlich ist es sogar noch teurer, da der Transport von flüssiger Gülle ganz andere Fahrzeuge erfordert als einfache Silage-LKWs. Die Zukunft gehört daher technologischen Verfahren, bei denen das Maximum des Ausgangsfiltrats dem Zulauf der Biogasanlage zugeführt bzw. die Filtratleistung bzw. der Bedarf an Frischwasser reduziert wird. Idealerweise, wenn Sie den Feuchtigkeitsgehalt des Substrats so ausgleichen können, dass das gesamte Filtrat geloopt wird und Wasser überhaupt nicht benötigt wird. Dazu werden spezielle Konstruktionen von Biogasanlagen und technische Verfahren verwendet, die es ermöglichen, die schädlichen Auswirkungen von Ammoniumionen auf die lebenswichtige Aktivität anaerober Bakterien durch mechanische Verfahren zu neutralisieren (bitte kontaktieren Sie uns für die Lieferung solcher Strukturen). Automatisierungssysteme für alle Biogasanlagen sind ungefähr gleich. Sie ermöglichen es Ihnen, den Prozess zu automatisieren, sodass menschliche Arbeit hauptsächlich erforderlich ist, um den Zustand aller Knoten zu überwachen. Moderne Automatisierungssysteme ermöglichen auch die Organisation der Fernsteuerung von Prozessparametern über das Internet. Sehr häufig werden große Biogasanlagen mit Blockheizkraftwerken ausgestattet. Die am häufigsten verwendeten Systeme basieren auf Hubkolben-Verbrennungsmotoren. Es gibt viele amerikanische und europäische Hersteller von Blockheizkraftwerken. Die Preise ihrer Blockheizkraftwerke liegen im Bereich von 1000-2000 USD pro Kilowatt elektrischer Leistung. Hersteller von Blockheizkraftwerken aus China gewinnen an Fahrt. Die Preisspanne ihrer Produkte liegt zwischen 400 und 1000 USD pro Kilowatt elektrischer Leistung. Du wählst. Ich möchte nur anmerken, dass in dieser Branche das Gleiche passiert, was mit Unterhaltungselektronik und Autos passiert ist. Zunächst spuckten die Verbraucher aus und forderten „weiße Montageprodukte“. Dann beruhigte sich die Technologie, und die meisten elektronischen Geräte der Welt sind heute chinesischen Ursprungs. Auch chinesische Autos erobern nach und nach den amerikanischen und europäischen Markt. Daher sollte es bei Blockheizkraftwerken etwas Ähnliches geben. Ich persönlich würde trotz des Risikos nicht zögern, günstigere chinesische Marken zu wählen. Nur sorgfältig müssen Sie ein Garantiesystem und einen Mechanismus für die Reaktion auf Ausfälle auswählen. Sie können sich auch für eine zuverlässige europäische oder amerikanische Marke entscheiden, zumal sie angesichts der chinesischen Invasion auf diesem Markt begannen, die Preise bei Verhandlungen mit echten Kunden erheblich zu senken. Bei der Herstellung so präziser Mechanismen wie eines Verbrennungsmotors sind etablierte Traditionen und Produktionskultur erforderlich, daher gibt es weltweit weit weniger Motorenhersteller als Hersteller von Blockheizkraftwerken. Die meisten Hersteller von Blockheizkraftwerken sind nur Integratoren, die den Motoren und Generatoren anderer Leute nur ihre eigene Automatisierung hinzufügen. Einigen chinesischen Herstellern ist anzumerken, dass es unter ihnen solche gibt, die Motoren unabhängig herstellen. Die richtige Wahl des Designs einer Biogasanlage und die Auswahl der Ausrüstungslieferanten können die Endkosten einer Biogasanlage um die Hälfte reduzieren. Daher ist dieses Thema für den zukünftigen Besitzer einer Biogasanlage sehr wichtig, da es die Amortisationszeit erheblich verkürzen kann. Derzeit gibt es neben europäischen und chinesischen Herstellern von Biogasanlagen ein Angebot an inländischen Entwicklungen von Designern aus der ehemaligen UdSSR (unsere Entwicklungen). Die Aussichten für solche Strukturen sind vielversprechend, denn sie sollen in einem solchen Rechtsgebiet, in dem es für die Eigentümer von Biogasanlagen nicht den geringsten wirklichen Nutzen gibt, kostendeckend sein. Um die Kosten zu senken, wird zunehmend versucht, moderne Großbiogasanlagen nach dem Schema einer einstufigen mesophilen Verfahrenstechnik zu betreiben. Und um die möglichen Schwierigkeiten aufgrund der Eigenschaften der Rohstoffe zu stabilisieren, wird die Methode der Zugabe der erforderlichen Coenzyme verwendet, dh anderer Arten von Rohstoffen, die die Gesamteigenschaften des Substrats ausrichten. Eine dieser Eigenschaften ist das Verhältnis von Kohlenstoff und Stickstoff im Ausgangsmaterial. Das optimale Verhältnis von Kohlenstoff und Stickstoff liegt im Bereich von 10–20. Basierend auf diesem Verhältnis in verschiedenen Arten von Rohstoffen wird eine Mischung hergestellt. Auch Puffereigenschaften von Gülle wie Rindergülle werden berücksichtigt. Daher wird es auch oft verwendet, um den Prozess zu stabilisieren und zu vereinfachen. Typischerweise wird ein zweistufiges Verfahren verwendet, wenn das Ausgangsmaterial anfänglich einen niedrigeren pH-Wert hat oder schnell oxidiert wird. Es wird auch verwendet, wenn der pH-Wert erhöht ist und zu einem Anstieg neigt. In einem solchen Fall werden die ersten beiden Phasen von den letzten beiden Phasen getrennt. Tatsache ist, dass der Bakterienstoffwechsel der ersten beiden Fermentationsphasen hundertmal schneller ist als der Bakterienstoffwechsel der letzten beiden Phasen. Zudem sind die Bakterien der ersten beiden Phasen weniger empfindlich gegenüber der Streuung von Rohstoffparametern. Daher wird das schnell oxidierende Ausgangsmaterial zuerst in den Hydrolysereaktor gegeben, wo sein pH-Wert gesenkt werden kann, ohne Bakterien, Acetogene und Methanogene zu schädigen (3- und 4-Phasen). Aus dem Hydrolysereaktor wird das aufgespaltene und oxidierte Substrat oft in kleinen Portionen dem Hauptfermenter zugeführt. Da die Portionen klein sind, verändern sie den Gesamt-pH-Wert im Fermenter nicht global und haben Zeit, von Bakterien aufgenommen zu werden, bevor die nächste Portion eintrifft. Ähnlich verhält es sich mit basischen Rohstoffen wie Einstreu. Im Hydrolysereaktor wird es oxidiert, der pH-Wert fällt leicht ab. Und dann wird es portionsweise in den Fermenter geleitet. Obwohl dies normalerweise nicht ausreicht, um reinen Hühnermist zu verarbeiten. Wir brauchen Möglichkeiten, um eine hohe Bakterienkonzentration im Fermenter aufrechtzuerhalten und zu verhindern, dass sie stark ausgewaschen werden (unser Know-how). Ein weiteres wichtiges Konzept, das beim Bau großer Biogasanlagen von großer Bedeutung ist, ist die Wahl der Art des Ausgangsmaterials, für das es ratsam ist, eine große Biogasanlage zu bauen. Unsere persönliche Meinung ist, dass die Anlage für die Verarbeitung solcher Rohstoffe gebaut werden sollte, die eine gewisse Umweltgefährdung darstellen und auf andere Weise nicht sinnvoller entsorgt werden können. Aus dieser Sicht ist die Verwendung von Silage als Rohstoff ein Verbrechen. Schließlich verwenden wir Anbauflächen nur für die Energiegewinnung. Der gesamte anfallende Schlamm muss wieder in die gleichen Bereiche zurückgeführt werden, um den Boden nicht zu erschöpfen. Und mit der sich abzeichnenden Nahrungsmittelknappheit auf der Erde wird das Thema Flächenknappheit und ökologischer Landbau immer akuter. Das Ignorieren solcher Faktoren führt zu ähnlichen Geschichten wie im Fall eines Biogaskraftwerks, das auf importierten Silos arbeiten sollte, dessen Schlamm jedoch im Kraftwerk selbst „stecken bleibt“. So können wir dieses Handbuch mit einem einfachen Aufruf beenden: Wenden Sie Biogastechnologien zuallererst an, um die Umwelt zu verbessern, und erst dann - um Gewinne zu erzielen! Und alles wird für Sie klappen. Unsere Koordinaten: http://www.biogas.vn.ua http://www.agrobiogaz.ru Pavel Severilov Dieses Buch wird auf Shareware-Basis vertrieben, dh Shareware. Wenn Ihnen dieses Buch gefallen hat oder nützlich war, unterstützen Sie den Autor, indem Sie einen beliebigen Betrag im Webmoney-System auf Z985871532520, E136310317529, R408040234950, U107925051097 oder im Yandex.Money-System auf das Konto 410011323665370 überweisen.