Jak funguje bioplynová stanice?

Spotřeba energie v moderním světě neustále roste a suroviny se ubývají. Lidé proto v každodenním životě stále častěji využívají alternativní paliva, jako je solární, větrná a vodní energie. Ročně se ve světě vyprodukují a nahromadí tuny biologického odpadu, jehož likvidace stojí nemalé peníze. Nyní se ale objevila technologie, která nám umožňuje zpracovávat bioodpad (především hnůj) a vyrábět ekologické palivo – bioplyn. Tyto technologie položily základ pro rozvoj nového odvětví – bioenergie. K výrobě ekologického plynu se používají speciální jednotky – bioplynové stanice.

Co je bioplyn

Bioplyn je plyn, který se uvolňuje v důsledku fermentace biomasy. Jedná se o bezbarvou látku bez zápachu, která se skládá ze 70 % metanu a 30 % oxidu uhličitého. Má velmi vysoký tepelný výkon: při spálení 1 m³ bioplynu se uvolní stejné množství tepla jako při spalování 1,5 kg uhlí.

Bioplyn se uvolňuje pod vlivem anaerobních bakterií, jejichž aktivita se při zahřívání zvyšuje. Stimulují rozklad organického odpadu, což má za následek tvorbu biologického plynu.

Ne všechna biomasa je však vhodná pro výrobu tohoto typu paliva. Nejvhodnější surovinou je kravský hnůj, protože krávy jedí pouze rostlinnou potravu. Ptačí trus a odpad z prasečích farem ale nelze použít, protože jsou toxické. Pro získání bioplynu je třeba je zředit.

Dále se k výrobě biologického plynu využívají odpady z výroby džusů, vín, mléka, škrobu a melasy, odpady ze zpracování brambor, trávy, řasy, domovní odpad atd.

Výhody a nevýhody

Výroba bioplynu má řadu nepopiratelných výhod:

• Účinně ničí odpad a dezinfikuje kanalizaci.
• Má příznivý vliv na ekologickou situaci, protože zabraňuje uvolňování metanu do atmosféry, což má obrovský vliv na skleníkový efekt.
• Suroviny jsou nevyčerpatelné a prakticky zadarmo, takže nákup zařízení se stává ekonomicky výhodným.

Jako každá technologie není výroba bioplynu ideální a má své nevýhody:

• Rychlost jeho výroby je výrazně nižší než u tradičních zdrojů energie.
• K udržení reakce je potřeba velké množství enzymů určité kvality.
• Pokud je porušena těsnost nádob s bioplynem, jeho kvalita prudce klesá.

Kde se používá

Biologické palivo se primárně používá pro domácí potřeby: vaření nebo vytápění místnosti. Podniky mohou využívat bioplyn pro uzavřený výrobní cyklus, protože cenou tohoto paliva konkuruje nejlevnější jaderné energii.

Návrh a princip činnosti bioplynové stanice

Bioplynové stanice jsou speciální jednotky, ve kterých se odpad zpracovává na bioplyn a organické hnojivo.

Vyrábějí se průmyslově pro velké farmy a podniky, ale pokud je to žádoucí, majitel soukromého domu si může takovou instalaci zakoupit. Pro posledně jmenovaného však bude přínosné pouze tehdy, bude-li mít denně přístup k dostatečnému množství organického odpadu, bude si například udržovat vlastní pozemek pro domácnost.

Konstrukce a princip činnosti průmyslových a domácích instalací jsou podobné, jednotky se liší pouze velikostí a objemem vyrobeného paliva.

Bioplynové stanice zahrnují:

• Přihrádka na zpracování.
• Systém zásobování plynem.
• Zásobování a vykládání surovin.
• Topení.
• Míchání.

Princip činnosti zařízení je jednoduchý:

• Odpad zředěný vodou je vkládán do utěsněné recyklační nádoby.
• Tam se odpad zahřeje, aktivuje bakterie a začne kvasit, přičemž se uvolňuje plyn.
• Plyn se shromažďuje v horní části bunkru a proudí speciálním potrubím do sběrače plynu a odtud do domácích spotřebičů.
• Obsah bunkru je systematicky aktualizován přidáváním čerstvé biomasy a vypouštěním použité biomasy.

Pro vkládání do zařízení je vhodný pouze čerstvý odpad. Používání již hnijících surovin je neúčinné. Kromě toho nesmí být do recyklace zahrnuta antibiotika, plísně, pryskyřice stromů, detergenty a rozpouštědla.

Bioplynové stanice pro domácnost

Nákup průmyslových jednotek nebude levný a návratnost v domácnosti bude 7-10 let. To bude vyžadovat velké množství organického odpadu. Proto je mnohem výhodnější a pohodlnější vyrobit domácí zařízení na výrobu bioplynu vlastníma rukama. K tomu budete potřebovat nejdostupnější materiály a výrobní technologie je vhodná pro každého majitele.

Nádrž na zpracování

Je pro něj vhodná jakákoli hermeticky uzavřená válcová nádoba. Mohou to být velké hrnce nebo varny, stejně jako 10litrové plastové sudy. Můžete použít i železné, ale předtím je budete muset ošetřit antikorozní směsí a voděodolnou barvou.

Vývod plynu

Jde o trubku, která je přivařena k víku sudu. Pro připojení nádrže k výstupu plynu je v místě instalace vyříznut otvor. Plyn z nádrže vstupuje potrubím do akumulační nádrže a odtud do domácích spotřebičů.

V blízkosti výstupu plynu by měl být instalován speciální vypouštěcí ventil plynu pro případ, že tlak v nádrži příliš stoupne.

Zásobování a vykládání surovin

Pro dodávku čerstvé biomasy a odstranění použité biomasy z nádrže budete muset udělat dva otvory v nádrži. To, co je určeno k vyložení, se nejlépe provádí úplně dole. A pro načítání – vyšší. Do nich se připájejí trubky příslušného průměru.

Plnicí trubka by měla směřovat nahoru a je vhodné ji vybavit nálevkou. A potrubí pro vypouštění odpadní hmoty by mělo být instalováno tak, aby odtok probíhal bez překážek. Spoje musí být utěsněny.

Topení

Pokud bude nádrž na výrobu bioplynu umístěna venku, je nutné se postarat o její tepelnou izolaci a otopný systém. Pro tepelnou izolaci stačí nádrž obalit izolační tkaninou nebo ji zakopat do země.

Pro organizaci vytápění můžete použít různé možnosti, například:

• Připojte potrubí z topného systému a uspořádejte je ve formě spirály kolem nádrže.
• Umístěte nádrž do další nádrže naplněné vodou, která se zahřívá teplem.

Optimální teplota pro průběh reakce je 38 stupňů. Pokud stoupne nad 55 stupňů, proces se může zastavit, protože anaerobní bakterie zemřou.

Míchání

Mícháním se několikanásobně zvyšuje účinnost technologického procesu. K tomu je nutné do nádrže namontovat osu se svařenými lopatkami a konec této osy přivést k víku a utěsnit. Poté musí být vybaven speciální rukojetí.

Příjem plynu

Do hotové instalace je třeba naložit organickou hmotu a přidat vodu v poměru 2:3. Velké odpady je třeba skartovat. Nádrž uzavřete víkem a počkejte, až začne fermentace. Obvykle proces začíná za 2-3 dny. To lze posoudit podle charakteristického bublavého zvuku.

Po dvou týdnech je potřeba přidat čerstvou porci surovin a použitou várku scedit. Po příchodu nové dávky plnicím potrubím stejné množství odpadní kapaliny odteče z výstupního potrubí. Lze jím přihnojit půdu na zahradě. V budoucnu bude potřeba suroviny obnovovat každé dva dny.

Vezměte prosím na vědomí, že použití i těch nejjednodušších zařízení na výrobu bioplynu musí být zdokumentováno. Povolení je třeba získat zejména od hygienické a epidemiologické stanice, požární a plynárenské služby.

Související témata:

• Plynové generátorové kotle. Druhy a práce. Aplikace a zařízení
• Kombinované vytápění. Typy a aplikace. Vyberte a nainstalujte
• Kotle na tuhá paliva. Druhy a práce. Zařízení
• Buleryan. Typy a zařízení. Práce a jak si vybrat. Pro a proti
• Krb. Druhy paliv a instalace. Aplikace a funkce