Използване на биогаз в газови двигатели

Алтернативнитe решения за изхвърляне на биологични отпадъци и обработката на органичната част от отпадъка представляват основното предизвикателство за управлението на отпадъците. За голяма част от органичните вещества от селското стопанство, хранителната промишленост и заведенията за хранене, анаеробната ферментация представлява безспорен избор. Биогазът – смес от метан и въглероден диоксид – се освобождава по време на анаеробната ферментация и служи като високоенергийно, СО₂-неутрално гориво, което може да се използва като заместител на изкопаемите горива. Газовите двигатели на биогаз подобряват управлението на отпадъците, като в същото време увеличават до най-голямата възможна степен употребата на икономично енергопроизводство с ниски емисии.

      Генериране на биогаз
Биогазът е резултат от анаеробната ферментация на органични материали. Тъй като е метаболитен про-дукт на участващата в процеса метанова бактерия, предпоставките за неговото производство са липса на кислород, стойност на рН от 6,5 до 7,5 и постоянна температура от 15^о С (сикрофилни), 35^оС (мезо-филни) или 55^оС (термофилни). Ферментационният период е приблизително 10 дни за термофилни, 25 до 30 дни за мезофилни и 90 до 120 дни за сикрофилни бактерии. Съвременните ферментационни системи работят основно в мезофилния температурен обхват.

      Основна идея
Процесът на генериране на биогаз се разделя на три стъпки:

• Подготовка на биосуровината
• Ферментация
• Последваща обработка на остатъчния материал

В началото органичният материал се събира в първична яма и се подава към ферментатора след хигиени-зиране. Биогазът, произведен във ферментатора, се събира в газов колектор, за да се осигури непрекъс-нато подаване на газ, независимо от колебанията. Накрая той се подава в газов двигател. За да се оси-гури безопасност на работата се препоръчва инсталация с газов факел, за да може излишният газ да се изгаря в случай на прекомерно производство на газ. Газовата смес, произведена във ферментатора, се състои от 60-70% метан (СН₄) и 30-40% въглероден диоксид (СО₂). Този състав прави биогазът много подходящ за изгаряне в газови двигатели.

Получената електрическа енергия може да се използва за собствените нужди на инсталацията, както и да се подава към националната електропреносна мрежа. Топлинната енергия може да се употреби за нагряване на ферментатора или да компенсира топлинните нужди на инсталацията за обработка на отпа-дъка.

      Подходящи органични материали
Между много други и следните органични материали са подходящи за получаване на биогаз.
Цифрите в скобите показват добива на биогаз в Nm³ на тон влажен материал:

• Течен тор, твърд оборски тор (20-70)
• Разделно събиран биоотпадък от домакинства (10-200)
• Суровини от вторични култури (напр. царевичен силаж, нежитни зърна)
• Канализационен шлам и маслен шлам (80 -150)
• Стари мазнини (1000)
• Трева
• Биоотпадък от кланици (100), пивоварни и спиртни фабрики (20), преси за плодове и вино, мандри (25), целулозната промишленост или производството на захар.

За да работи когенерационна инсталация с електрическа мощност 500 kW, отговаряща грубо на нуждите на 60 домакинства е необходим оборски тор от приблизително 2500 крави, 15 00 прасета или 300 000 ко-кошки–носачки. Дървесината не е подходяща за производството на биогаз, защото съдържащият се в нея лигнин не може да се преработи от метановата бактерия. Пестицидите, дезинфектантите и антибиотиците също имат негативен ефект върху бактерията и върху образуването на биогаз.

      Предимства

• Алтернативен начин на изхвърляне на течен и оборски тор и биоотпадък, като едновременно с това те се използват като източник на енергия
• Голям потенциал за намаляне на парниковия ефект (биомасата е СО₂-неутрален, възобновяем из-точник на енергия)
• Биогазът е заместител на конвенционалните горива
• Високопроизводителен за генериране на топлина и електричество на място
• Остатъчният субстрат от ферментатора може да се използва като висококачествен тор за селското стопанство:
• Корозионният ефект (напр. на течния тор) се неутрализира от по-високата стойност на рН
• Отпадъкът от ферментацията е почти без мирис
• Запазени са ценните за растенията хранителни вещества, което прави от остатъчния субстрат тор с много добри свойства

      Когенерация с биогаз
Когенерационната технология, използваща като гориво биогаз, дава възможност да се реализират макси-мални икономически и екологични ползи. Понастоящем по света работят повече от 220 от предлаганите от нас системи на биогаз с обща електрическа мощност от над 140 MW. Продължаващите разработки на приложения на анаеробната ферментация водят до още по-големи възможности за използването на биогаз за производство на електричество.