- •Содержание
- •Введение
- •1. Теория применения малых гэс
- •1.1. Исходные гидрологические данные для гидроэнергетических расчетов
- •1.2. Гидроэнергетический потенциал малых рек
- •1.3. Гидроэнергетические ресурсы водохранилищ неэнергетического назначения
- •2. Проектирование малых гэс
- •2.1. Основные схемы использования водной энергии
- •2.2. Определение основных параметров малых гэс
- •3. Гидросиловое оборудование малых гэс
- •3.1. МикроГэс
- •4. Методика выбора и расчёта вэс
- •4.1. Методика выбора ветроэнергетической установки
- •4.2. Энергетические показатели использования ветроустановки
- •5. Характеристика нижегородской области с точки зрения ветроэнергетических ресурсов
- •5.1. Источники информации по результатам измерения скорости ветра
- •5.2 Определение параметров распределения скоростей ветра по Вейбуллу
- •5.3. Измерение скорости ветра в зависимости от масштаба класса открытости местности
- •5.4. Требования к выбору мест размещения вэу
- •5.5. Расчет выработки энергии вэу с использованием данных наблюдений за скоростью ветра на метеостанциях
- •6. Солнечные жидкостные коллекторы
- •6.1. Виды солнечных коллекторов и проектирование коллекторов
- •6.2. Проектирование коллекторов
- •7. Солнечные воздушные коллекторы
- •7.1. Солнечный пруд
- •7.2. Солнечный коллектор с пирамидальной оптической системой
- •8. Теоретические аспекты использования биогаза
- •8.1. Понятие биогаза
- •8.2. Методы получения биогаза
- •8.3. Установка в Зиггервизене
- •8.4. Биогазовая установка в Лахольме
- •8.5. Современное состояние биоэнергетики
- •9. Опыт россии по использованию биогаза
- •9.1. Опыт России по термохимической конверсии биомассы
- •9.2. Опыт России по биотехнологической конверсии биомассы
- •9.3.2 Автономный биоэнергетический модуль для среднего фермерского хозяйства – «биоэн-1»
- •9.3.3. Биогазовая установка бгу-1,5п объемом 1,5 м3 для получения биогаза и экологически чистых удобрений
- •9.3.4 Биогазовая установка "Блок-модуль 2-4-ибгу-1"
- •10. Методика расчета бгу
- •10.1. Методика расчета параметров бгу
- •10.2. Тепловой расчет метантенка
- •10.3. Пример расчета бгу
- •11. Солнечная энергия
- •12. Вихревые трубки
- •Список использованной литературы
8.2. Методы получения биогаза
Метановое брожение, или биометаногенез – это процесс превращения биомассы в энергию. Он был открыт в 1776 г. Вольтой, который установил наличие метана в болотном газе. Биогаз, получающийся в ходе этого процесса, представляет собой смесь из 65 % метана, 30 % углекислого газа, 1 % сероводорода и незначительных количеств азота, кислорода, водорода, закиси углерода. Болотный газ, называемый клар-газом, при горении образует пламя синего цвета. Его бездымное горение причиняет гораздо меньше неудобств людям по сравнению со сгоранием дров, навоза жвачных животных или кухонных отбросов. Энергия, заключенная в 1 м3 биогаза (20...25 МДж), эквивалентна энергии 0,6 м3 природного газа, 0,74 л нефти или 0,66 л дизельного топлива.
Биометаногенез осуществляется в три этапа: растворение и гидролиз органических соединений, ацидогенез и метаногенез. В энергоконверсию вовлекается половина органического материала сухого вещества по сравнению с термохимическими процессами. Остатки или шлаки, метанового «брожения» используются в сельском хозяйстве как удобрения. В процессе биометаногенсза участвуют три группы бактерий. Одни превращают сложные органические субстраты в масляную, пропионовую и молочные кислоты; другие превращают эти кислоты в уксусную кислоту, водород и углекислый газ и, наконец, метанобразующие бактерии восстанавливают углекислый газ в метан с поглощением водорода.
В природных условиях метанобактерии тесно связаны с водородобразующими бактериями, что выгодно для обоих типов бактерий. Первые используют газообразный водород, продуцируемый последними. В результате концентрация водорода снижается и становится безопасной для водородобразующих бактерий.
В естественных условиях, в присутствии влаги, тепла, кислорода биомасса разлагается под действием аэробных бактерий, а при недостатке кислорода – анаэробных бактерий. Интенсивность действия анаэробных бактерий обуславливается рядом факторов, среди которых главным является постоянство температуры.
Выделяют три уровня температуры, при которых эффективность действия определенного вида анаэробных бактерий наиболее высока:
низкий;
средний;
высокий.
При низком уровне температур (до 20 °С) происходит психрофильное брожение. Жизнедеятельность этой группы бактерий протекает в теплое время года. Примером психрофильного брожения служит разложение биомассы в трясине болот с образованием болотного газа.
При среднем уровне температур (30..40 °С) развивается мезофильная группа бактерий. Оптимальным считается значение температуры 32...34 °С.
Высокий (45...85 °С) уровень температур обуславливает термофильное брожение. Оптимальной считается температура в пределах 52...55 °С.
Мезофильное и термофильное брожение не может идти без дополнительных затрат энергии на поддержание заданной температуры процесса. Анаэробные бактерии очень болезненно реагируют на колебания температуры. Повышение температуры увеличивает скорость выхода биогаза и снижает время полного разложения биомассы. Так, увеличение температуры процесса на 5 °С увеличивает скорость выхода биогаза вдвое.
Большинство метанобразующих бактерий интенсивно развивается в нейтральной среде с рН = 6...8. При этом требуется 10 % азота и 2 % фосфора от массы сухого сбраживаемого вещества. Оптимальное соотношение С1М должно быть 30:1. Это соотношение можно менять до 10...16 единиц, смешивая субстраты, богатые азотом, с субстратами, богатыми углеродом.