reklama

Výroba bioplynu - zdroj energie v domácnosti

kľúčové slová: bioplyn, zelená hmota, odpad, bioreaktor, plyn, kogenerácia, plynojem, elektrická energia, tepelná energia V danom článku sa zameriavame na poskytnutie základnej informácie o možnosti výroby a využívania bioplynu a následne elektrickej energie v domácnosti. Malé množstvá bioplynu umožnia riešiť energetickú náročnosť, skladovanie odpadu v domácnosti, zvýšenie úrodnosti a tým i efektivitu malých a väčších hospodárstv.

Písmo: A- | A+
Diskusia  (5)

Úvod.

V súčasnosti jedným z hlavných problémov nielen ľudstva ako celku, ale i každej domácnosti je získavanie ekonomickej a ekologickej energie, zníženie odpadov v domácnosti, resp. zvýšenie úrodnosti v domácich hospodárstvách, skleníkoch, alebo v záhradách. Jednou z ciest riešenia týchto problémov je využívanie odpadov poľnohospodárskej, živočíšnej výroby na výrobu bioplynu, ktorý sa následne dá použiť na výrobu elektrickej a tepelnej energie a na prípravu kvalitného hnojiva.

Základom pre takéto riešenie je využívanie malých bioreaktorov, ktoré mali svoje začiatky už v 70-tých rokoch v Anglicku, Nemecku, krajinách Beneluxu ale aj v bývalom ZSSR, Číne a pod. Hoci tieto zariadenia mali svoje nedostatky a nie vždy boli úspešne využívané, v spojení s modernými poznatkami sa stali základom pre nové technológie.

SkryťVypnúť reklamu
Článok pokračuje pod video reklamou

Výroba bioplynu z odpadu poľnohospodárskej výroby.

Jednou z možností výroby bioplynu je využívanie malých biologických zariadení, ktoré je možné postaviť v usadlostiach produkujúcich dostatočné množstvo biologického materiálu. Na rozdiel od názorov z minulosti, na výrobu bioplynu je možné využívať nielen odpad zvierat, ale ešte výhodnejšie je využívanie napr. trávy pokosenej rotačnými kosačkami a to nielen na lúkách, ale hlavne v ekonomicky a poľnohospodársky nevyužiteľnej pôde, parkovej zelene, popri ceste. Tieto kúsky trávy sú dostatočne jemné a krátke, by mohli byť dodávané do bioreaktorov. Zelený materiál je energeticky ešte výhodnejší ako exktrementy hospodárskych zvierat. Využívanie biozariadení nie je viazané na živočíšnu výrobu, ale iba na dostatok rôzneho druhu materiálu zo záhrady.

SkryťVypnúť reklamu
reklama

Opis výrobného zariadenia

Na výrobu bioplynu je možné využívať zariadenie, ktoré sa skladá zo zbernej nádrže, v ktorej sa zberajú rastlinné odpady, zriedené vodou do hustoty približne 8-15% sušiny. V prípade, že je táto nádrž plná, vzduchotesne sa uzavrie a otvorí sa ventil, cez ktorý vnikne plyn do nádrže. Pri uvoľnení iného ventilu biologický materiál vnikne do vyhnívacej nádrže. Potom sa oba ventily uzavrú. Premiešavanie biomateriálu prebieha ovládaním sústavy ventilov, ktoré umožňujú pohyb vodného stĺpca vo vnútornej nádrži, ktorá sa nachádza v hlavnej vyhnívacej nádrži, a regulujú rýchlosť vytekania a napĺňania daného stĺpca vodnou zmesou. Spracovaný materiál vplyvom tlaku plynu vystupuje z nádrže a je možné ho využívať na hnojenie. Slúži ako kvalitné hnojivo, nakoľko je pozbavený zápachu, zničené sú semená burín a choroboplodné zárodky. Jedná sa vlastne o vodou riedenú rašelinu, ktorou navrhujeme polievať rastliny v skleníku, trávu vo dvore, alebo ovocné stromy. Takéto kvalitné hnojivo umožní zvýšenie úrody, listov na strome, zrýchlenie rastu trávy a tým i vznik nového biologického materiálu.

SkryťVypnúť reklamu
reklama

Vzniknutý plyn spaľujeme v spaľovacích motoroch, ktoré sa vyrábajú úpravou z bežne dostupných spaľovacích motorov z áut, resp. iných zariadení. Dané motory poháňajú synchrónne, alebo asynchrónne generátory na výrobu elektrickej energie. Tepelná energia, ktorá vzniká v procese spaľovania bioplynu sa využíva na vykurovanie, alebo prípravu teplej úžitkovej vody v domácnosti, alebo v skleníku.

Zrealizované zariadenia môžu pracovať takmer automaticky. Potrebné je iba napĺňanie zbernej nádrže biologickým materiálom a následné hermetické uzatvorenie.

Parametre daného zariadenia

Predpokladáme, že celkový energetický prínos jedného m3 bioplynu je približne 4 až 6 kWh energie. Pri transformácii danej energie na tepelnú energiu je možné získať minimálne 25% elektrickej energie a 50% využiteľnej tepelnej energie, čo predstavuje 1-1.5kWh elektrickej energie a 2-3 kWh tepelnej energie. Na dosiahnutie výkonu okolo 4kW je potrebná priemerná produkcia 1m3 bioplynu za hodinu. Za predpokladu, že 1kg sušiny vyprodukuje v priebehu 25dní 1m3 bioplynu, pre domácnosť je potrebné aby sa vo vyhnívajúcom priestore nachádzalo 600kg sušiny. Pri hustote materiálu 15% je potrené mať k dispozícií nádrž s objemom 4000l t.j. 4m3. Ak berieme do úvahy, že vznikajúci bioplynu sa nachádza v tej istej nádrži, potom pri plynulom odbere je dostatočné mať nádrž objemom 8-12m3.

SkryťVypnúť reklamu
reklama

Nakoľko vyhnívanie prebieha v nádrži uloženej pod úrovňou zeme, potom celý proces je približne rovnomerný. Nepodlieha výkyvom teplôt počas dňa alebo noci, nezávisle od ročného obdobia. V zimnom období je nádrž dostatočne izolovaná a v prípade potreby je možné celú biologickú časť zakryť.

Výroba tepelnej energie prebieha v spaľovacích motoroch. Pre účely domácnosti postačujú motory s výkonom 4-8kW. V tomto prípade tieto motory nepracujú stále pri plnom zaťažení a v prípade potreby sú schopné vydávať i zvýšený výkon. Na vykurovanie sa využíva teplo z výfukových plynov, ktoré je využívané vo výmenníku vzduch/voda a teplo z chladiča sa využíva vo výmenníkoch voda/voda.

Výroba elektrickej energie sa realizuje pomocou asynchrónnych motorov pripojených pomocou jednoduchého prevodu na spaľovací motor. Motor otáča asynchrónnym motorom a počet otáčok je okolo 1.05-1.15 nominálnych otáčok. Výkon generátora je prepočítaný na 1-2kW v závislosti od otáčok. Samozrejme pre svoju prácu potrebuje pripojenie na elektrickú sieť. V prípade, že elektrická sieť nie je nablízku, pridávame sadu kondenzátorov.

Záver.

Takto koncipovaná biologická elektráreň a tepláreň je nielen zdrojom ekologicky čistej energie, ale je alternatívou pre zásobovanie energiou v odľahlých dedinách a samotách. Umožní využívanie rastlinnej a živočíšnej produkcie na výrobu energie. Hlavným prínosom pre prímestské aglomerácie je možnosť využívať napríklad rastlinný odpad z mestských trávnikov na výrobu tepla pre skleníky na pestovanie zeleniny. Výhodou takýchto zariadení je ich schopnosť využívať i rastlinný odpad skleníkov, rozdrvený kuchynský odpad, zbytky jedla a iné bytové odpady, ktoré v opačnom prípade končia vo voľnej prírode a sú zdrojom znečistenia. Na pestovanie trávnatého porastu vhodného do v biologických elektrární je možné využívať i kontaminované pôdy, ktoré nemôžu byť použité na výrobu potravín alebo krmovín, ale umožnia znížiť náročnosť výroby iných produktov, okrasných rastlín a pod.

Na Slovensku nie je tento spôsob získavania energie veľmi rozšírený, avšak v budúcnosti bude nielen ekonomickou, ale aj ekologickou nutnosťou. Pre prípadných záujemcov sme ochotní poskytnúť potrebné informácie, ktoré môžu byť podkladom na realizáciu daných zariadení

Jaroslav Kultan

Jaroslav Kultan

Bloger 
  • Počet článkov:  18
  •  | 
  • Páči sa:  0x

Pedagóg Ekonomickej univerzity v Bratislave, spolupracovník STU v Bratislave. Špecializuje sa na ekonomické, ekologické a energetické zariadenia , hlavneobnoviteľné zdroje energie, návrh a realizácia malých energetických zdrojov. V oblasti vzdelávania na zavádzanie IT do vyučovania, metodické, didaktické, psychologické aspekty daného procesu. V svojej práci využíva dobré kontakty nielen v EU ale aj v Ruskej federácii, Kazachstane, Ukrajine. Zoznam autorových rubrík:  NezaradenáEkologické zdroje energieSúkromné

Prémioví blogeri

Yevhen Hessen

Yevhen Hessen

20 článkov
Karolína Farská

Karolína Farská

4 články
Matúš Sarvaš

Matúš Sarvaš

3 články
Pavol Koprda

Pavol Koprda

10 článkov
Post Bellum SK

Post Bellum SK

74 článkov
Juraj Karpiš

Juraj Karpiš

1 článok
reklama
reklama
SkryťZatvoriť reklamu