ژنراتور بیوگاز

بیوگاز یک منبع انرژی تجدیدپذیر و همچنین پاک است. گاز تولید شده از طریق هضم زیستی بیوگاز یک منبع انرژی تجدیدپذیر و همچنین پاک است. گاز تولید شده از طریق هضم زیستی غیر آلاینده است. در واقع انتشارات گلخانه ای را کاهش می دهد (یعنی اثر گلخانه ای را کاهش می دهد). هیچ احتراق در این فرآیند رخ نمی دهد، به این معنی که انتشار گازهای گلخانه ای به اتمسفر صفر است. بنابراین، استفاده از گاز حاصل از زباله به عنوان نوعی انرژی راهی عالی برای مبارزه با گرمایش جهانی است.

جای تعجب نیست که نگرانی برای محیط زیست دلیل عمده ای است که چرا استفاده از بیوگاز گسترده تر شده است. نیروگاه های بیوگاز به طور قابل توجهی اثر گلخانه ای را مهار می کنند: گیاهان با جذب این گاز مضر و استفاده از آن به عنوان سوخت، انتشار متان را کاهش می دهند. تولید بیوگاز به کاهش اتکا به استفاده از سوخت های فسیلی مانند نفت و زغال سنگ کمک می کند.

یکی دیگر از مزایای بیوگاز این است که بر خلاف انواع دیگر انرژی های تجدیدپذیر، فرآیند تولید گاز طبیعی است و نیازی به انرژی برای فرآیند تولید ندارد. علاوه بر این، مواد خام مورد استفاده در تولید بیوگاز قابل تجدید هستند، زیرا درختان و محصولات به رشد خود ادامه خواهند داد. کود، ضایعات مواد غذایی و بقایای محصول، مواد خامی هستند که همیشه در دسترس خواهند بود، که آن را به گزینه ای بسیار پایدار تبدیل می کند.

دفن زباله های سرریز نه تنها بوی بد را پخش می کند بلکه باعث می شود مایعات سمی به منابع آب زیرزمینی تخلیه شوند.

پس از آن، یکی دیگر از مزایای بیوگاز این است که تولید بیوگاز ممکن است کیفیت آب را بهبود بخشد. علاوه بر این، هضم بی هوازی پاتوژن ها و انگل ها را غیرفعال می کند. بنابراین، در کاهش بروز بیماری های منتقله از راه آب نیز بسیار موثر است. به طور مشابه، جمع‌آوری و مدیریت زباله در مناطقی که نیروگاه‌های بیوگاز دارند به طور قابل توجهی بهبود می‌یابد. این به نوبه خود منجر به بهبود در محیط، بهداشت و بهداشت می شود.

محصول جانبی فرآیند تولید بیوگاز، هضم آلی غنی شده است که مکمل یا جایگزین مناسبی برای کودهای شیمیایی است. تخلیه کود از هاضم می تواند رشد گیاه و انعطاف پذیری در برابر بیماری ها را تسریع کند، در حالی که کودهای تجاری حاوی مواد شیمیایی هستند که اثرات سمی دارند و از جمله می توانند باعث مسمومیت غذایی شوند.

فناوری مورد استفاده برای تولید بیوگاز بسیار ارزان است. راه اندازی آن آسان است و در صورت استفاده در مقیاس کوچک نیاز به سرمایه گذاری کمی دارد. هضم کننده های زیستی کوچک را می توان درست در خانه، با استفاده از زباله های آشپزخانه و کود حیوانی استفاده کرد. یک سیستم خانگی پس از مدتی هزینه خود را پرداخت می کند و مواد مورد استفاده برای تولید کاملا رایگان است. گاز تولید شده می تواند به طور مستقیم برای پخت و پز و تولید برق استفاده شود. این چیزی است که باعث می شود هزینه تولید بیوگاز نسبتاً پایین باشد.

مزارع می توانند از نیروگاه های بیوگاز و ضایعات تولید شده توسط دام خود هر روز استفاده کنند. مواد زائد یک گاو می تواند انرژی کافی برای روشن کردن یک لامپ را برای یک روز کامل فراهم کند.

در نیروگاه های بزرگ، بیوگاز را می توان برای دستیابی به کیفیت گاز طبیعی فشرده و برای تامین انرژی خودروها استفاده کرد. ساخت چنین کارخانه هایی نیاز به سرمایه گذاری نسبتاً کمی دارد و باعث ایجاد مشاغل سبز می شود. به عنوان مثال، در هند، 10 میلیون شغل، عمدتاً در مناطق روستایی، در کارخانه ها و جمع آوری زباله های آلی ایجاد شد.

ژنراتورهای بیوگاز زنان و کودکان را از کار دلهره آور جمع آوری هیزم نجات می دهند. در نتیجه زمان بیشتری برای پخت و پز و تمیز کردن باقی می ماند. مهمتر از آن، پخت و پز روی اجاق گاز، به جای روی آتش، از قرار گرفتن خانواده در معرض دود در آشپزخانه جلوگیری می کند. این به جلوگیری از بیماری های تنفسی کشنده کمک می کند. متأسفانه، 4.3 میلیون نفر در سال به دلیل بیماری های ناشی از آلودگی هوای خانگی ناشی از استفاده ناکارآمد از سوخت های جامد برای پخت و پز، زودرس جان خود را از دست می دهند.

استفاده از بیوگاز در تولید برق رایج ترین کاربرد در بین همه موارد است. بیوگاز ساخته شده از مواد گیاهی یک راه تجدید پذیر برای تولید برق ارائه می دهد. بر خلاف انرژی خورشیدی که فقط در طول روز در دسترس است یا انرژی بادی که فقط به طور متناوب تولید می شود، بیوگاز از یک محصول مزرعه قابل اطمینان استفاده می کند که توسط کشاورزان رشد و برداشت می شود.

بیوگاز دارای انرژی شیمیایی است و بنابراین الکتریسیته حاصل از بیوگاز در نتیجه تبدیل این انرژی شیمیایی به انرژی مکانیکی و در نهایت به الکتریسیته می آید. این کار با استفاده از مبدل هایی مانند ژنراتورها و توربین هایی که انرژی را از شکلی به شکل دیگر تبدیل می کنند، انجام می شود. این برق را می توان هم در داخل و هم به صورت تجاری استفاده کرد زیرا در مقیاس کوچک و بزرگ ساخته می شود.

منبع بیوگاز را به ورودی موتور گاز وصل کنید. منبع بیوگاز ممکن است یک سیلندر حاوی گاز تحت فشار یا مستقیماً از یک هاضم باشد که وسیله تجزیه مواد آلی است. موتور گازسوز طوری طراحی شده است که به روشی مشابه ماشین کار کند، زیرا از پیستون هایی تشکیل شده است که گاز درون آنها می سوزد و برای چرخاندن شفت استفاده می شود و انرژی شیمیایی موجود در بیوگاز را از طریق حرکت به انرژی مکانیکی تبدیل می کند.

موتور گازسوز را به گونه ای به ژنراتور AC وصل کنید که شفت دوار برق ژنراتور AC را تامین کند. حرکت انتقال یافته به ژنراتور AC از طریق مغناطیس الکتریسیته تولید می کند.

استفاده از بیوگاز برای تولید حرارت و برق ترکیبی باید به اندازه تولید برق رایج باشد، اما نیروگاه CHP اضافی نیاز به سرمایه گذاری بیشتری دارد، بنابراین تجهیزات اضافی مورد نیاز برای استفاده از گرمای تلف شده ممکن است نصب نشوند. هر زمان که این اتفاق بیفتد باید به عنوان یک فرصت از دست رفته تلقی شود. تقریباً همیشه می توان از گرما از تولید برق استفاده کرد. انرژی که در غیر این صورت باید در هوای اطراف فن های خنک کننده تلف شود.

جزء ارزشمند بیوگاز متان (CH4) است که معمولاً 60٪ را تشکیل می دهد و تعادل آن دی اکسید کربن (CO2) و درصد کمی از گازهای دیگر است. نسبت متان به مواد اولیه و کارایی فرآیند بستگی دارد و محدوده محتوای متان 40 تا 70 درصد است. بیوگاز اشباع شده و حاوی H2S است و ساده ترین کاربرد آن در دیگ برای تولید آب گرم یا بخار است.

متداول ترین کاربرد آن جایی است که بیوگاز به موتور گاز احتراق داخلی در واحد حرارت و برق ترکیبی (CHP) برای تولید برق و گرما سوخت می دهد. در سوئد از گاز فشرده به عنوان سوخت وسایل نقلیه استفاده می شود و تعدادی ایستگاه پر کردن بیوگاز برای اتومبیل ها و اتوبوس ها وجود دارد. گاز را می توان ارتقا داد و در شبکه های گازرسانی نیز استفاده کرد. استفاده از بیوگاز در سلول های سوختی اکسید جامد نیز در حال تحقیق است.

بیوگاز را می توان مستقیماً برای تولید گرما احتراق کرد. در این حالت، نیازی به تمیز کردن سولفید هیدروژن موجود در بیوگاز نیست. معمولاً فرآیند از مشعل دوگانه سوز استفاده می کند و راندمان تبدیل 80 تا 90٪ است. اجزای اصلی سیستم عبارتند از هاضم بی هوازی، نگهدارنده بیوگاز، سوئیچ فشار، فن تقویت کننده، شیر برقی، مشعل دوگانه سوز و دمنده هوای احتراق.

از نظر تئوری، بیوگاز می تواند مستقیماً با استفاده از پیل سوختی به الکتریسیته تبدیل شود. با این حال، این فرآیند به گاز بسیار تمیز و سلول های سوختی گران قیمت نیاز دارد. بنابراین، این گزینه همچنان موضوع تحقیق است و در حال حاضر گزینه ای کاربردی نیست. تبدیل بیوگاز به برق توسط یک مجموعه ژنراتور بسیار کاربردی تر است.

برای درک کاربرد بیوگاز به عنوان سوخت اضافه شده به خطوط لوله تامین گاز طبیعی سوخت فسیلی، نیاز به توضیح دارد.

هنگامی که به میزان مناسبی برای تزریق در خط لوله گاز طبیعی خالص می شود، گاز خالص معمولاً «بیومتان» نامیده می شود. بیومتان تزریق شده به این روش در بسیاری از کشورهایی که جمعیت آن مشتاق پیروی از روش های کاهش تغییرات آب و هوایی هستند، مورد تقاضا است. صنعت گاز بیومتان فشرده را "گاز طبیعی تجدیدپذیر" یا RNG می نامد.

بر اساس ارقام ائتلاف گاز طبیعی تجدیدپذیر، از بیش از 1،000 محل دفن زباله که می‌توانند کاندیدای تولید بیوگاز باشند، تنها 42 پروژه انتقال گاز به انرژی محل دفن زباله با BTU بالا در حال تولید RNG، بیومتان، ارتقا یافته یا بیوگاز با کیفیت خط لوله

شرکت های توزیع و انتقال گاز محلی به طور فزاینده ای به خرید و/یا تحویل گاز طبیعی تجدیدپذیر (RNG) به خطوط موجود خود برای توزیع عمومی نزدیک می شوند. RNG از تجزیه بی هوازی طیف گسترده ای از مواد آلی، از جمله ضایعات لبنی و کشاورزی و منابع فاضلاب و دفن زباله به دست می آید.

در صنعت گاز طبیعی، اصطلاح "بیوگاز" به گازی اطلاق می شود که مستقیماً از هاضم ها یا محل های دفن زباله تولید می شود. اغلب در ژنراتورها یا خارج از سایت برای تبدیل به برق سوزانده می شود یا به سادگی شعله ور می شود. بیوگاز پاک شده یا بیومتان، که امروزه بیشتر به عنوان RNG شناخته می شود، محصول هدف برای گنجاندن در شبکه خط لوله گاز طبیعی است.

اگر غلیظ و فشرده شود، کاربرد ایده آل بیوگاز در حمل و نقل وسایل نقلیه وجود دارد. بیوگاز به خودروها نیرو می دهد. در اوایل سال 2007، تخمین زده می شود که 12،{2}} وسیله نقلیه با بیوگاز ارتقا یافته در سراسر جهان، بیشتر در اروپا، سوخت می گرفتند. مزیت بزرگ برای استفاده از حمل و نقل می تواند این باشد که یک ناوگان کامیون می تواند سوخت بیوگاز را بسیار کارآمد تامین کند، اگر سوخت وسایل نقلیه در همان مکان نیروگاه بیوگاز باشد. اگر چنین است، هزینه ای برای انتقال بیوگاز به نقطه استفاده وجود ندارد.