موتور بیوگاز در ماین کرافت 1.7 10. انواع اصلی موتورها: سوخت زیستی

یکی از روندهای اصلی در طراحی موتورهای مدرن خودرو، بهبود عملکرد محیطی آنهاست. در این زمینه یکی از بهترین گزینه ها می باشد موتور سوخت زیستیکه محبوب ترین نوع آن بیواتانول است.

بیواتانول اتیل الکلی است که از فرآوری مواد گیاهی به دست می آید. منبع اصلی تولید آن محصولات خوراکی غنی از نشاسته است.

ویژگی های موتور سوخت زیستی

لازم به ذکر است که در حال حاضر عملاً صحبتی از موتوری که کاملاً با اتانول زیستی کار کند وجود ندارد. این با تعدادی محدودیت عینی توضیح داده می شود که برای غلبه بر آنها هنوز راه حل موثری پیدا نشده است.

امروزه، بیوتئانول برای سوخت‌گیری خودروها، عمدتاً به صورت مخلوط با سوخت‌های سنتی - بنزین و سوخت دیزل استفاده می‌شود. فقط وسایل نقلیه با موتور FFV (خودرو با سوخت انعطاف پذیر) می توانند با این سوخت کار کنند.

موتور نوع FFV یک موتور احتراق داخلی است که تفاوت هایی با موتورهای سنتی دارد. بنابراین، ویژگی های متمایز اصلی عبارتند از:

• وجود یک سنسور اکسیژن ویژه؛
• استفاده از مواد ویژه برای ساخت تعدادی واشر؛
• نرم افزار ECU که به شما امکان می دهد درصد الکل موجود در سوخت را تعیین کنید و عملکرد موتور را بر اساس آن تنظیم کنید.
• برخی تغییرات طراحی برای افزایش نسبت تراکم، که به دلیل عدد اکتان بیشتر اتانول در مقایسه با بنزین ضروری است.

امروزه سوخت خودروهای حاوی بیواتانول در بسیاری از کشورها بسیار محبوب است. رهبران اینجا ایالات متحده آمریکا و برزیل هستند. امروزه در برزیل خرید بنزینی که حاوی کمتر از 20 درصد بیواتانول باشد تقریبا غیرممکن است. این فناوری در تعدادی از کشورهای اروپایی به خصوص در کشورهای اسکاندیناوی نیز رواج دارد.

مزایا و معایب

اتانول زیستی به عنوان سوخت، هم مزایا و هم معایب قابل توجهی دارد. مزایای اصلی سوخت زیستی در درجه اول به شاخص های زیست محیطی مربوط می شود.

بیواتانول یک سوخت غیر سمی است که کاملاً در آب محلول است. هنگامی که می سوزد، هیچ ترکیب خطرناکی برای محیط زیست یا سلامت انسان تشکیل نمی شود. افزودن بیواتانول به بنزین می تواند انتشارات مضر را تا 30 درصد یا بیشتر کاهش دهد. علاوه بر این، بیواتانول از مواد خام طبیعی و تجدیدپذیر تولید می شود. اغلب محصول جانبی تولید غیر ضایعاتی انواع دیگر محصولات است.

علاوه بر این، به دلیل عدد اکتان بالا، استفاده از بیواتانول می تواند برخی از ویژگی های موتور احتراق داخلی را بهبود بخشد. از جمله کارایی آن افزایش می یابد.

یکی از معایب اصلی سوخت زیستی ناپایداری آن در برابر دماهای پایین است. در سرما، می تواند با تشکیل لایه ای از پارافین روی سطح، لایه لایه شود. این کار شروع را در زمستان دشوار می کند. برای غلبه بر این عیب، لازم است اتومبیل ها به یک بخاری سوخت یا یک مخزن گاز کوچک که به طور خاص برای استارت های سرد طراحی شده است، مجهز شوند.

یکی دیگر از ایرادات مهم، ارزش حرارتی پایین آن است. هنگامی که بیواتانول سوزانده می شود، 37 تا 40 درصد انرژی حرارتی کمتری در مقایسه با انواع سنتی سوخت خودرو آزاد می شود. این به طور قابل توجهی ویژگی های قدرت موتور را محدود می کند.

موتورهای سوخت زیستی مزایای قابل توجهی دارند، اما جای پیشرفت دارند.

I. Trokhin

این مقاله ویژگی های فنی موتورهای پیستونی گازی و واحدهای الکتریکی مبتنی بر آنها را برای مینی-CHP هایی که بر روی گاز طبیعی یا سوخت گازی تجدیدپذیر جایگزین - بیوگاز کار می کنند، مورد بحث قرار می دهد. هنگام استفاده از گاز طبیعی به عنوان سوخت، راندمان الکتریکی چنین واحدهایی به 48.7٪ می رسد و ضریب راندمان حرارت احتراق سوخت برای mini-CHP 96٪ است.

واحدهای الکتریکی پیستونی گازی مدرن، فناوری‌های تولید همزمان و سه‌گانه متناظر، این فرصت را برای مصرف‌کنندگان فراهم می‌کند که نه تنها از نظر فنی و اقتصادی تولید سودآوری از انرژی الکتریکی، حرارتی و سرما را فراهم کنند، بلکه با شاخص‌های زیست‌محیطی قابل قبول فعلی برای انتشار گازهای خروجی به محیط زیست نیز به این مهم دست پیدا کنند. شرایط اخیر به ویژه هنگامی که یک موتور پیستونی گازی با بیوگاز کار می کند مثبت است. گرمای ویژه احتراق بیوگاز حدود 23 MJ/m3 است، برای مقایسه، برای گاز طبیعی 33-35 MJ/m3 است.

فرآیند بیوتکنولوژیکی تولید بیوگاز شامل تخریب بی هوازی (بدون دسترسی به اکسیژن) است (از اصطلاحات "تخمیر"، "تخمیر"، "هضم" نیز استفاده می شود) زباله های آلی، که به عنوان مواد اولیه اولیه عمل می کنند. جدول 1) منجر به تشکیل مواد زیستی گازی (بیوگاز) و کودهای آلی با کیفیت بالا می شود. تولید بیوگاز در چنین فرآیندی روشی بسیار موثر برای تولید سوخت زیستی از زیست توده است و کودهای آلی یک محصول جانبی هستند که استفاده از آن می تواند سهم کودهای معدنی مصرفی در کشاورزی را کاهش دهد. اجرای فنی تولید بیوگاز در نیروگاه های بیوگاز انجام می شود. برای حفظ فرآیندهای کاری آنها، بخشی از انرژی حاصل از بیوگاز در نیروگاه های گازی پیستونی مصرف می شود. کودهای آلی "محصول جانبی" را می توان در انبارهای فصلی ذخیره کرد. یک نیروگاه بیوگاز و یک نیروگاه پیستونی گازی (به عنوان مثال، یک مینی سی اچ پی، یعنی با توان الکتریکی تا 10 مگاوات) معمولاً به عنوان یک مجتمع واحد برای تولید بیوگاز از مواد خام آلی و در مجاورت نزدیک قرار دارند. تولید بعدی انرژی الکتریکی و حرارتی

میز 1

بازده بیوگاز و الکتریسیته از مواد خام آلی

نام	حجم بیوگاز، متر 3، در هر تن مواد خام		تولید برق به ازای هر تن ماده خام مرطوب، کیلووات × ساعت
		مرطوب
گاو
غلات
شاخ و برگ سیب زمینی
گیاهی غلات
بیولوژیکی

توجه داشته باشید. بر اساس مطالب اطلاعاتی از GE Jenbacher (اتریش).

ترکیب بیوگاز شامل اجزای زیر است: متان (CH 4) به عنوان یک پایه قابل احتراق، دی اکسید کربن (CO 2) و مقدار نسبتا کمی از ناخالصی های همراه با تولید بیوگاز (نیتروژن، هیدروژن، ترکیبات هیدروکربنی معطر و هالوژن). بسته به پایه مواد خام، بازده بیوگاز در طول فرآیند تخریب بی هوازی ممکن است متفاوت باشد. که در جدول 1برخی از مقادیر تخمینی برای این شاخص و همچنین برای تولید برق خاص به ازای هر واحد مواد اولیه آلی اولیه در سیستم "نیروگاه نیروگاه بیوگاز-بیوگاز پیستونی" ارائه شده است.

فن‌آوری‌های تولید همزمان و سه‌گانه مستقیم در نیروگاه‌های گازی پیستونی مبتنی بر استفاده از دیگ‌های حرارتی پسماند آب گرم و واحدهای تبرید جذبی است. دومی امکان استفاده مفید از گرمای گازهای خروجی از یک موتور پیستونی گازی را فراهم می کند و دمای آنها را هنگام تخلیه به اتمسفر کاهش می دهد. علاوه بر این، طراحی موتورهای پیستونی گازی مدرن امکان استفاده مفید از گرمای کم درجه از سیستم های خنک کننده و روانکاری را فراهم می کند. واحدهای تولید موتور پیستون گازی-الکتریکی، از جمله واحدهای تولید همزمان، توسط بسیاری از شرکت‌های معروف در خارج از کشور و روسیه توسعه، تولید و با پشتیبانی خدمات ارائه می‌شوند، به عنوان مثال، MWM GmbH (آلمان)، GE Jenbacher (اتریش)، MTU. Onsite Energy GmbH (آلمان). در زیر برخی از ویژگی های طراحی، ویژگی ها و پروژه های اجرا شده با استفاده از چنین فناوری انرژی پیستون گاز آورده شده است.

بیوگاز یا گاز طبیعی؟

شرکت آلمانی MWM GmbH یکی از توسعه دهندگان و تولید کنندگان پیشرو سیستم های پیستونی گازی برای تولید انرژی الکتریکی و حرارتی از بیوگاز در جهان است. کاهش مداوم ذخایر منابع انرژی هیدروکربنی تجدید ناپذیر و افزایش مصرف انرژی در مقیاس جهانی منجر به افزایش تقاضای مصرف کنندگان برای سوخت های جایگزین (به عنوان مثال، بیوگاز) به دست آمده از منابع انرژی تجدیدپذیر، از جمله زباله می شود. بنابراین، تجهیزاتی که با آنها امکان تولید بیوگاز و انرژی کارآمد وجود دارد، بدون توجه مشتریان تاسیسات تامین انرژی غیرمتمرکز باقی نمی ماند.

واحدهای الکتریکی پیستونی گاز از MWM GmbH که یکی از آنها در نشان داده شده است برنج. 1با ژنراتورهای سنکرون، به ویژه در اروپا، با موفقیت کار می کنند، و آنها، از جمله در mini-CHP ها، نه تنها بر روی گاز طبیعی، بلکه بر روی بیوگاز نیز کار می کنند. برق تولید شده را می توان به سیستم های برق متمرکز انتقال داد. اجرای فرآیند تولید بیوگاز به عنوان بخشی از یک مجتمع تولید کننده محلی واحد با استفاده از منبع انرژی خود انجام می شود. به عنوان مثال، یک mini-CHP پیستونی بیوگاز از شرکت Navaro Kletkamp GmbH & Co با موفقیت در آلمان کار می کند. KG (کارخانه CHP بیوگاز Kletkamp - انگلیسی) با موتور TCG 2016 B V12 از MWM GmbH با توان الکتریکی 568 کیلووات. هر روز حدود 20 تن سیلاژ غلات را بازیافت می کند و انرژی حرارتی را برای برخی از مصرف کنندگان در شهر همسایه آلمان در لوتنبورگ تامین می کند. این انرژی حرارتی همچنین برای خشک کردن دانه استفاده می شود و همچنین در ساختار ذخیره گرما ذخیره می شود. محصول جانبی تشکیل شده در طی فرآیند تخمیر بی هوازی مواد اولیه مورد استفاده برای تولید بیوگاز، بقایای بستر است و به عنوان کود آلی استفاده می شود که به این روش سالانه حدود 7 هزار تن تولید می شود.

برنج. 1. واحد موتور-ژنراتور پیستونی گازی از MWM GmbH (آلمان)

قطعات و اجزای موتورهای پیستونی گاز مربوطه از MWM GmbH به طور خاص برای کار بر روی بیوگاز اقتباس و طراحی شده اند. به عنوان مثال، طراحی پیستون برای کار با نسبت تراکم بالاتر سازگار است. برای اطمینان از عمر بالای قطعات و اجزای موتور، به ویژه، از پوشش های گالوانیکی استفاده می شود. پارامترهای انرژی بالای واحدهای مولد پیستونی بیوگاز این شرکت (جدول 2)از جمله با حذف فرآیند پیش فشرده سازی بیوگاز به دست می آیند.

جدول 2

پارامترهای رتبه بندی شده یک واحد الکتریکی از MWM GmbH با نوع موتور TCG 2016 V08 C برای mini-CHP

نام، واحد	ارزش هنگام کار با سوخت
	(60٪ CH 4، 32٪ CO 2)	طبیعی
توان الکتریکی، کیلو وات
	AC سه فاز
ولتاژ، V
فرکانس فعلی، هرتز
فشار موثر متوسط، بار
توان حرارتی، کیلووات
برقی حرارتی
وزن خشک، کیلوگرم

توجه داشته باشید. بر اساس بروشورهای اطلاعاتی MWM GmbH (آلمان).

محدوده مدل های ارشد در خط موتورهای پیستونی گازی MWM GmbH توسط سری TCG 2016 نشان داده شده است. جدول 2که با استفاده از طرح های بهینه میل بادامک، محفظه احتراق و شمع ها به دست می آید. "سیستم مدیریت الکترونیکی کامل" این شرکت تحت علامت تجاری ثبت شده TEM  (مدیریت الکترونیکی کل - انگلیسی) هماهنگی و عملکرد کل مجموعه موتور ژنراتور را تضمین می کند. مانیتورینگ دما برای هر یک از سیلندرها ارائه شده است. همچنین سیستمی وجود دارد که به موتور اجازه می‌دهد تا زمانی که ترکیب گاز مخلوط هوا و سوخت نوسان می‌کند و تغییر می‌کند، به طور موثر کار کند. این امر به ویژه زمانی مهم است که در نظر گرفته شود از چنین گازهای "مشکل" به عنوان سوخت استفاده شود، مانند زغال سنگ یا از زباله های آلی.

پیکربندی انقلابی

موتورهای پیستونی گازی نوآورانه با نام تجاری Jen-bacher ( برنج. 2) توسط شرکت اتریشی GE Jenbacher، بخشی از بخش انرژی جنرال الکتریک جنرال الکتریک توسعه و تولید می شود. تاسیسات منبع تغذیه غیرمتمرکز مبتنی بر چنین موتورهایی برای کار بر روی گاز طبیعی و سایر سوخت‌های گازی که شامل بیوگاز هستند، سازگار شده‌اند. یک اثر اقتصادی مثبت به خصوص از اجرای چنین تاسیساتی زمانی حاصل می شود که آنها در یک چرخه تولید همزمان یا سه تولید عمل کنند. در بسیاری از کشورهای توسعه یافته، به عنوان مثال، اتریش و آلمان، نیروگاه های پیستونی گازی با واحدهای موتور ژنراتور جنباخر در ترکیب با نیروگاه های بیوگاز با موفقیت کار می کنند، به ویژه با توان های الکتریکی و حرارتی از حدود سیصد تا یک و نیم تا دو. هزار کیلووات

برنج. 2. موتور پیستونی گازی جنباخر به عنوان بخشی از یک واحد الکتریکی

انقلابی، همانطور که خود توسعه دهندگان آن را می نامند، پیکربندی سه ماژول واحدهای الکتریکی مدرن Jenbacher و مفهوم مهندسی دستیابی به هدف افزایش راندمان موتورها از طریق افزایش کارایی آنها، قابلیت اطمینان عملیات و کاهش انتشار گازهای گلخانه ای مضر در جو منجر شد. به ایجاد موتور جدید پیستونی گازی J920 با توربوشارژ دو مرحله ای و بالاترین راندمان الکتریکی در کلاس موتورهای پیستونی گازی ( جدول 3). طرح سه ماژول واحد الکتریکی با این موتور شامل عناصر زیر است که به ترتیب مرتب شده اند: یک ماژول با یک ژنراتور الکتریکی سنکرون مجهز به خنک کننده هوا و یک سیستم کنترل دیجیتال. یک ماژول قدرت پیستون گاز بیست سیلندر بر اساس خود موتور J920. ماژول کمکی با واحد توربوشارژر دو مرحله ای. به لطف این ترتیب، عناصر جداگانه را می توان بدون جدا کردن واحد الکتریکی به طور کلی جایگزین کرد.

موتور J920 دارای یک میل بادامک برش خورده است که امکان تعویض راحت را از طریق پنجره سرویس واقع در قسمت بالایی میل لنگ فراهم می کند. دسترسی راحت به سایر قطعات و اجزای اصلی موتور نیز فراهم شده است. تجربه انباشته شده گسترده در توسعه و عملکرد سیستم احتراق سوخت برای موتورهای پیستونی گازی جنباخر نوع 6 امکان تجهیز موتور مورد نظر را به یک سیستم احتراق پیش محفظه پیشرفته با احتراق جرقه ای فراهم می کند و امکان کار طولانی مدت را فراهم می کند. علاوه بر این، کنترل عملیاتی عملکرد سیستم با استفاده از سنسورهای ویژه برای هر یک از سیلندرها ارائه می شود که امکان دستیابی به ویژگی های بهینه در هنگام احتراق سوخت را فراهم می کند. سیستم جرقه زنی الکترونیکی است که انتخاب زمان اشتعال را با انطباق با ترکیب و (یا) نوع سوخت گازی مورد استفاده ارائه می دهد.

جدول 3

پارامترهای اسمی یک واحد الکتریکی با موتور Jenbacher J920 برای یک mini-CHP با گاز طبیعی (عدد متان MN > 80)

نام، واحد اندازه گیری	معنی
توان الکتریکی، کیلو وات
	AC سه فاز
فرکانس فعلی، هرتز
سرعت چرخش محور موتور و ژنراتور، دور در دقیقه
توان حرارتی، کیلووات
راندمان از نظر ارزش حرارتی کمتر، %: برقی
ابعاد کلی (تقریبا)، میلی متر:
وزن خشک (تقریبا)، کیلوگرم

توجه داشته باشید. به گفته GE Energy (www.ge-energy.com).

از منیفولد اگزوز، بخشی از گازهای خروجی در یک موتور پیستونی گازی برای به حرکت درآوردن یک واحد توربوشارژر (توربوشارژر) استفاده می شود. دومی در حین کار خود باعث افزایش توان ویژه موتور و در نتیجه در نهایت راندمان الکتریکی واحد موتور-ژنراتور می شود. استفاده از فناوری ثبت اختراع اختصاصی در موتور تحت علامت تجاری ثبت شده LEANOX  (احتراق مخلوط ناب) امکان اجرای فرآیند کنترل موثر نسبت محتوای اجزای سوخت هوا/گاز در مخلوط سوخت و هوا را فراهم کرد تا به حداقل رساندن انتشار اکولوژی مضر گازهای خروجی در جو. این اثر زیست محیطی با کارکردن موتور روی مخلوط سوخت بدون چربی (نسبت سوخت هوا/گاز زیر حد تمام مقادیر عملیاتی تنظیم می شود) تا زمانی که به طور پایدار کار می کند به دست می آید.

فناوری اختصاصی توربوشارژ دو مرحله ای این امکان را فراهم می کند که موتور با افزایش قابل توجهی در قدرت ویژه نسبت به توربوشارژ تک مرحله ای افزایش یابد. علاوه بر این، اگر در مورد نیروگاه های تولید همزمان صحبت می کنیم، در هنگام اجرای این فناوری توربوشارژ، راندمان کلی واحد الکتریکی نیز افزایش می یابد و به مقدار 90 درصد می رسد که تقریباً 3 درصد بیشتر از واحدهای الکتریکی پیستونی گازی با تک است. توربوشارژ مرحله ای

سیستم کنترل موتور J920 از جنرال الکتریک به طور جامع اشکال زدایی شده و مجهز به بلوک منطقی قابل برنامه ریزی، پانل کنترل و نمایش اطلاعات است. علاوه بر همه اینها، موتورهای J920 با در نظر گرفتن امکان مجاز عملکرد آنها به عنوان بخشی از واحدهای الکتریکی چند موتوره، از جمله در نیروگاه های حرارتی، طراحی شده اند. ساختار چند موتوره نیروگاه ها آنها را با بارها سازگارتر می کند - از پایه تا چرخه ای و اوج. زمان روشن شدن موتور قبل از رسیدن به حالت اسمی 5 دقیقه است.

ثبت بهره وری انرژی

شرکت آلمانی MTU Onsite Energy GmbH همچنین در توسعه و تولید واحدهای پیستون گاز مدرن بسیار کارآمد مشغول است. برنج. 3) از جمله مواردی که برای عملیات به عنوان بخشی از mini-CHP در نظر گرفته شده اند. بسیار جالب است که متخصصان آن یک واحد قدرت پیستون گازی از نوع GC 849 N5 ایجاد کردند ( جدول 4، با استفاده از آن در آلمان در Vauban mini-CHP (Vauban HKW) می توان به یک شاخص واقعا رکوردشکنی برای تبدیل انرژی اولیه احتراق سوخت (گاز طبیعی) به انرژی الکتریکی و گرمایی استفاده مفید دست یافت: ضریب استفاده مفید از حرارت احتراق سوخت حدود 96 درصد بود! چنین شاخص بالایی به دلیل استفاده از mini-CHP، علاوه بر خود واحد پیستون گاز، و تجهیزات برای بازیابی عمیق گرما از گازهای خروجی و سیستم های روغن کاری و خنک کننده موتور تضمین می شود. علاوه بر این، گرمای موتور و همچنین ژنراتور سنکرون با استفاده از یک پمپ حرارتی الکتریکی استفاده می شود که حداقل فضای اطراف واحد تولید همزمان را خنک می کند. با در نظر گرفتن تمام مراحل و مدارهای بازیابی گرما، در حالت های عملیاتی اسمی برای بارهای الکتریکی و حرارتی یک مینی CHP، ضریب ذکر شده به مقدار رکورد می رسد - تا 96٪.

معنی

توان الکتریکی، کیلو وات

AC سه فاز

ولتاژ، V

فرکانس فعلی، هرتز

راه اصلی استفاده از بیوگاز تبدیل آن به منبع انرژی حرارتی، مکانیکی و الکتریکی است. با این حال، می توان از نیروگاه های بزرگ بیوگاز برای ایجاد امکانات تولید برای تولید محصولات شیمیایی ارزشمند برای اقتصاد ملی استفاده کرد.

بیوگاز را می توان برای نیرو دادن به دستگاه های گازسوز که انرژی تولید می کنند برای گرمایش، روشنایی، تامین کارگاه های آماده سازی خوراک، برای کارکرد آبگرمکن ها، اجاق گاز، قطره چکان های مادون قرمز و موتورهای احتراق داخلی استفاده می شود.

ساده‌ترین روش سوزاندن بیوگاز در مشعل‌های گاز است، زیرا می‌توان گاز را از نگهدارنده‌های گاز تحت فشار کم به آن‌ها رساند، اما استفاده از بیوگاز برای تولید انرژی مکانیکی و الکتریکی ترجیح داده می‌شود. این منجر به ایجاد پایگاه انرژی خودمان می شود که نیازهای عملیاتی مزارع را برآورده می کند.

جدول 18. اجزای بیوگاز

مشعل های گازسوز

شکل 34. اجاق گاز کار می کند
در مورد بیوگاز در روستا پتروفکا

اساس اکثر لوازم خانگی که می توان در آنها از بیوگاز استفاده کرد مشعل است. در بیشتر موارد، مشعل های جوی که بر روی بیوگاز از پیش مخلوط شده با هوا کار می کنند ترجیح داده می شوند. محاسبه مصرف گاز توسط مشعل ها از قبل دشوار است، بنابراین طراحی و تنظیمات مشعل ها باید به صورت تجربی برای هر مورد مشخص شود.

در مقایسه با سایر گازها، بیوگاز به هوای کمتری برای احتراق نیاز دارد. بنابراین، وسایل گازی معمولی به نازل‌های پهن‌تری نیاز دارند تا بیوگاز از آن عبور کند. برای احتراق کامل 1 لیتر بیوگاز، حدود 5.7 لیتر هوا مورد نیاز است، در حالی که برای بوتان - 30.9 لیتر و برای پروپان - 23.8 لیتر. .

اصلاح و انطباق مشعل های استاندارد امری آزمایشی است. در رابطه با متداول ترین لوازم خانگی که برای استفاده از بوتان و پروپان اقتباس شده اند، می توان اشاره کرد که بوتان و پروپان تقریباً 3 برابر بیشتر از بیوگاز ارزش حرارتی دارند و شعله ای 2 برابر بزرگتر تولید می کنند.

تبدیل مشعل ها به کار با بیوگاز همیشه منجر به کاهش سطح عملکرد دستگاه ها می شود. اقدامات عملی برای اصلاح مشعل ها عبارتند از:
افزایش جت ها 2-4 برابر برای عبور گاز.
تغییر در حجم عرضه هوا

اجاق گاز
قبل از استفاده از اجاق گاز، مشعل ها باید به دقت تنظیم شوند تا به موارد زیر دست یابند:
شعله فشرده و مایل به آبی؛
شعله باید خود به خود تثبیت شود، یعنی. نواحی غیرسوزی مشعل باید در عرض 2-3 ثانیه خود به خود روشن شوند.

شکل 35. دیگ آب گرمایش
برای گرم کردن خانه با بخاری های سرامیکی تابشی در روستا. پتروفکا

بخاری های تابشی
بخاری های تابشی در کشاورزی برای تولید دمای مناسب برای پرورش حیوانات جوان مانند خوکچه ها و جوجه ها در فضاهای محدود استفاده می شوند. دمای مورد نیاز برای خوکچه ها در هفته اول از 30-35 درجه سانتیگراد شروع می شود و سپس در هفته های 4 و 5 به آرامی به 18-23 درجه سانتیگراد کاهش می یابد.

به طور معمول، تنظیم دما شامل بالا بردن یا پایین آوردن بخاری است. تهویه خوب برای جلوگیری از غلظت CO یا CO2 ضروری است. در نتیجه، حیوانات باید تحت نظارت دائمی نگهداری شوند و درجه حرارت در فواصل زمانی منظم بررسی شود. بخاری های مخصوص خوکچه ها یا جوجه ها حدود 0.2 - 0.3 متر مکعب بیوگاز در ساعت مصرف می کنند.

تابش حرارتی بخاری

شکل 36. تنظیم کننده فشار گاز

عکس: Vedenev A.G.، PF "Fluid"

بخاری های تابشی تشعشع حرارتی مادون قرمز را از طریق بدنه سرامیکی اجرا می کنند که در دمای 900-1000 درجه سانتیگراد توسط شعله به حالت قرمز روشن گرم می شود. ظرفیت گرمایش بخاری تابشی با ضرب حجم گاز در مقدار خالص گرمایش تعیین می شود، زیرا 95٪ انرژی بیوگاز به گرما تبدیل می شود. انرژی حرارتی خروجی از بخاری های کوچک است
از 1.5 تا 10 کیلووات انرژی حرارتی8.

فیوز و فیلتر هوا
بخاری های تابشی که از بیوگاز استفاده می کنند باید همیشه مجهز به فیوز باشند که در صورت کاهش دما، یعنی زمانی که گاز نسوخته است، جریان گاز را متوقف کند.

مصرف بیوگاز
مشعل های گاز خانگی 0.2 - 0.45 متر مکعب بیوگاز در ساعت و مشعل های صنعتی - از 1 تا 3 متر مکعب بیوگاز در ساعت مصرف می کنند. حجم بیوگاز مورد نیاز برای پخت و پز را می توان بر اساس زمان صرف شده روزانه برای پخت و پز تعیین کرد.

جدول 19. مصرف بیوگاز برای نیازهای داخلی

موتورهای بیوگاز
بیوگاز می تواند به عنوان سوخت برای موتورهای خودرو استفاده شود و کارایی آن در این مورد به محتوای متان و وجود ناخالصی بستگی دارد. هر دو موتور کاربراتوری و دیزلی می توانند با متان کار کنند. با این حال، از آنجایی که بیوگاز یک سوخت با اکتان بالا است، استفاده از آن در موتورهای دیزل کارآمدتر است.
برای به کار انداختن موتورها، به مقدار زیادی بیوگاز و نصب وسایل اضافی روی موتورهای احتراق داخلی نیاز است که به آنها اجازه می دهد هم با بنزین و هم با متان کار کنند.

شکل 37. مولد برق گاز در روستا. پتروفکا

عکس: Vedenev A.G.، PF "Fluid"

ژنراتورهای برق گازی
تجربه نشان می دهد که استفاده از بیوگاز در ژنراتورهای گاز-الکتریک از نظر اقتصادی امکان پذیر است، در حالی که سوزاندن 1 متر مکعب بیوگاز امکان تولید 1.6 تا 2.3 کیلووات برق را فراهم می کند. راندمان این استفاده از بیوگاز با استفاده از انرژی حرارتی تولید شده هنگام خنک کردن موتور ژنراتور الکتریکی برای گرم کردن راکتور نیروگاه بیوگاز افزایش می یابد.

تصفیه بیوگاز

برای استفاده از بیوگاز به عنوان سوخت موتورهای احتراق داخلی، لازم است که بیوگاز از آب، سولفید هیدروژن و دی اکسید کربن از قبل تمیز شود.

کاهش میزان رطوبت

بیوگاز از رطوبت اشباع شده است. تصفیه بیوگاز از رطوبت شامل خنک کردن آن است. این امر با عبور بیوگاز از یک لوله زیرزمینی برای متراکم کردن رطوبت در دماهای پایین تر به دست می آید. هنگامی که گاز دوباره گرم می شود، میزان رطوبت آن به میزان قابل توجهی کاهش می یابد. این خشک کردن بیوگاز به ویژه برای کنتورهای گاز خشک در حال استفاده مفید است، زیرا آنها به مرور زمان با رطوبت پر می شوند.

کاهش محتوای سولفید هیدروژن

شکل 38. فیلتر و جاذب سولفید هیدروژن برای جداسازی دی اکسید کربن در روستا. پتروفکا
عکس: Vedenev A.G.، PF "Fluid"
سولفید هیدروژن هنگامی که در بیوگاز با آب مخلوط می شود، اسیدی را تشکیل می دهد که باعث خوردگی فلز می شود. این یک محدودیت جدی برای استفاده از بیوگاز در آبگرمکن ها و موتورها است.
ساده ترین و مقرون به صرفه ترین راه برای تصفیه بیوگاز از سولفید هیدروژن، تمیز کردن خشک در یک فیلتر مخصوص است. یک "اسفنج" فلزی متشکل از مخلوطی از اکسید آهن و براده های چوب به عنوان جاذب استفاده می شود. با استفاده از 0.035 متر مکعب اسفنج فلزی می توان 3.7 کیلوگرم گوگرد از بیوگاز استخراج کرد. اگر محتوای سولفید هیدروژن در بیوگاز 0.2٪ باشد، می توان با این حجم از اسفنج فلزی، حدود 2500 متر مکعب گاز را از سولفید هیدروژن حذف کرد. برای بازسازی اسفنج باید مدتی در هوا نگهداری شود.
حداقل هزینه مواد، سهولت کارکرد فیلتر و بازسازی جاذب، این روش را به وسیله ای مطمئن برای محافظت از مخازن گاز، کمپرسورها و موتورهای احتراق داخلی در برابر خوردگی ناشی از قرار گرفتن طولانی مدت در معرض سولفید هیدروژن موجود در بیوگاز تبدیل می کند. اکسید روی همچنین یک جاذب موثر سولفید هیدروژن است و این ماده دارای مزیت اضافی است: همچنین ترکیبات گوگرد آلی (کربونیل، مرکاپتان و غیره) را جذب می کند.

کاهش دی اکسید کربن
کاهش دی اکسید کربن یک فرآیند پیچیده و پرهزینه است. اصولاً دی اکسید کربن را می توان با جذب در شیر آهک جدا کرد، اما این عمل حجم زیادی آهک تولید می کند و برای استفاده در سیستم های با حجم زیاد مناسب نیست. دی اکسید کربن خود محصول ارزشمندی است که در صنایع مختلف قابل استفاده است.

شکل 39. UAZ با بیوگاز کار می کند
در روستا پتروفکا
عکس: Vedenev A.G.، PF "Fluid"

استفاده از متان
تحقیقات مدرن توسط شیمیدانان فرصت های زیادی را برای استفاده از گاز - متان، برای تولید دوده (ماده رنگی و ماده خام برای صنعت لاستیک)، استیلن، فرمالدئید، متیل و اتیل الکل، متیلن، کلروفرم، بنزن و غیره باز می کند. محصولات شیمیایی با ارزش مبتنی بر نیروگاه های بزرگ بیوگاز18.

مصرف بیوگاز توسط موتورها
در روستا پتروفکا، منطقه چوی جمهوری قرقیزستان، کارخانه بیوگاز انجمن کشاورزان با حجم 150 متر مکعب بیوگاز را برای نیازهای خانگی 7 مزرعه دهقانی، بهره برداری از یک ژنراتور گاز-الکتریک و 2 خودرو - UAZ و ZIL تامین می کند. برای کار بر روی بیوگاز، موتورها با دستگاه های ویژه ای مجهز شدند و خودروها به سیلندرهای فولادی برای پمپاژ گاز مجهز شدند.
مقادیر متوسط ​​مصرف بیوگاز برای تولید 1 کیلووات برق توسط موتورهای انجمن کشاورزان حدود 0.6 متر مکعب در ساعت است.

جدول 20. استفاده از بیوگاز به عنوان سوخت موتور در روستا. پتروفکا

شکل 40. مشعل مشعل برای سوزاندن بیوگاز اضافی در روستا. پتروفکا
عکس: Vedenev A.G.، PF "Fluid"

راندمان بیوگاز
راندمان استفاده از بیوگاز برای اجاق گاز 55 درصد و برای موتورهای احتراق داخلی 24 درصد است. کارآمدترین راه برای استفاده از بیوگاز ترکیبی از گرما و انرژی است که در آن می توان 88 درصد راندمان را به دست آورد. استفاده از بیوگاز برای راه اندازی مشعل های گاز در اجاق گاز، دیگ های گرمایش، بخارشوی خوراک و گلخانه ها بهترین استفاده از بیوگاز برای مزارع در قرقیزستان است.

بیوگاز مازاد
در صورت تولید بیش از حد بیوگاز توسط نصب، توصیه می شود آن را در اتمسفر رها نکنید - این منجر به تأثیر نامطلوب بر آب و هوا می شود، بلکه باعث سوزاندن آن می شود. برای این کار یک دستگاه فلر در سیستم توزیع گاز تعبیه شده است که باید در فاصله ایمن از ساختمان ها قرار گیرد.

تجربه کارکرد واحدهای پیستونی گاز با استفاده از بیوگاز

1. معرفی

چالش انرژی مدرن، تامین منابع انرژی قابل اعتماد و بلندمدت با حفظ منابع سوخت فسیلی و حفاظت از محیط زیست است. این امر مستلزم یک رویکرد اقتصادی برای استفاده از منابع انرژی موجود و گذار به منابع تجدیدپذیر است. یک مطالعه انجام شده توسط کمیسیون اروپا ثابت کرده است که این امکان پذیر است.

این مطالعه تنها فناوری های موجود در بازار امروز را در نظر گرفت و فرض بر این بود که استاندارد زندگی در کشورهای اروپایی برابر خواهد بود. بنابراین، تا سال 2050، 90 درصد از انرژی مصرف شده توسط کشورهای اروپایی می تواند با استفاده از منابع انرژی تجدید پذیر تولید شود (شکل 1). در عین حال قیمت برق دو برابر می شود اما در عین حال مصرف انرژی به نصف کاهش می یابد. تقریبا یک سوم انرژی از زیست توده تولید خواهد شد.

شکل 1 - مصرف انرژی در اروپا (مطالعه کمیسیون اروپا)

زیست توده یک اصطلاح کلی برای محصولات و ضایعات آلی (کود مایع، بقایای غلات، دانه‌های روغنی و محصولات قندی)، زباله‌های صنعتی و خانگی، چوب، ضایعات صنایع غذایی و غیره است. زیست توده خشک را می‌توان بلافاصله به عنوان سوخت استفاده کرد، در موارد دیگر می‌توان از آن استفاده کرد. با "هضم"، تبدیل به گاز، یا تبخیر به بیوگاز تبدیل شود (شکل 2).

شکل 2 - استفاده از زیست توده

2. تولید بیوگاز

در طبیعت، بیوگاز در هنگام تجزیه ترکیبات آلی در شرایط بی هوازی، به عنوان مثال در باتلاق ها، در ساحل مخازن و در دستگاه گوارش برخی از حیوانات تشکیل می شود. بنابراین، فیزیک فرآیندهای طبیعی راه هایی را برای به دست آوردن بیوگاز به ما نشان می دهد.

تولید صنعتی مستلزم توسعه فناوری پیچیده ای است که شامل اجزایی مانند مخزن ذخیره زیست توده، راکتور بیوگاز (فرمانتر) که در آن تخمیر رخ می دهد و مخزن بیوگاز با سیستم تصفیه (شکل 3).

شکل 3 - تولید برق با استفاده از بیوگاز

تقریباً تمام مواد آلی در اثر تخمیر تجزیه می شوند. در شرایط بی هوازی، میکروارگانیسم های درگیر در فرآیند تخمیر یا تجزیه با بستر اصلی سازگار می شوند. با توجه به اینکه تخمیر در محیط مرطوب انجام می شود، بستر زیستی باید تقریباً 50 درصد آب داشته باشد. تجزیه بیولوژیکی در دمای بین 35 تا 40 درجه سانتیگراد رخ می دهد. در طی تخمیر بی هوازی، یک فرآیند چند مرحله ای اتفاق می افتد که مواد آلی را از ترکیبات با وزن مولکولی بالا به ترکیبات با وزن مولکولی پایین تبدیل می کند که می توانند در آب حل شوند. در یک مرحله، مواد محلول تجزیه می شوند و اسیدهای آلی، الکل کم ضخامت، هیدروژن، آمونیاک، سولفید هیدروژن و دی اکسید کربن تشکیل می دهند. از سوی دیگر، باکتری ها مواد را به اسیدهای استیک و فرمیک تبدیل کرده و از طریق فرآیند متانوژنز، آنها را تجزیه کرده و متان را تشکیل می دهند.

4 HCOO H → CH 4 + 3 CO 2 + 2 H 2 O

در همان زمان، محتوای CO 2 توسط هیدروژن کاهش می یابد و در نتیجه متان تشکیل می شود.

CO 2 + 4 H 2 → CH 4 + 2 H 2 O

کود مایع اغلب به عنوان ماده خام برای تولید بیوگاز استفاده می شود. برای افزایش بازده گاز می توان به اصطلاح کوآنزیم هایی اضافه کرد که به دلیل آن تولید بیوگاز همگن می شود که حجم آن به بستر مورد استفاده بستگی دارد (جدول 1).

جدول 1 - بازده بیوگاز برای انواع مختلف زیست توده

مواد اولیه بیوگاز	کمیت زیست توده	مقدار بیوگاز
کود مایع (گاو)	1 متر 3	20 متر 3
کود مایع (خوک)	1 متر 3	30 متر 3
مدفوع پرندگان	1 متر 3	40 متر 3
لجن فاضلاب	1 متر 3	5 متر 3
زباله های زیستی	1 تن	100 متر 3
چربی های زائد	1 تن	650 متر 3
چمن	1 تن	125 متر 3

3. کیفیت بیوگاز و آماده سازی آن برای استفاده

کیفیت بیوگاز و تهیه گاز سوختی به مواد اولیه مصرفی یا سرعت فرآیند بستگی ندارد. روی میز. 2 مقایسه ای از ترکیب انواع مختلف گاز را نشان می دهد.

جدول 2 - ترکیب تقریبی مقایسه ای گازهای سوختی

		بیوگاز	گاز فاضلاب	گاز زباله محل های دفن زباله	طبیعی گاز
CH 4	%	50...75	65	50	88
CO2	%	20...50	35	27	—
N 2	%	0...5	—	23	5
تراکم	کیلوگرم بر نانومتر 3	1,2	1,158	1,274	0,798
ارزش کالری توانایی	kWh/Nm 3	5,0...7,5	6,5	4,8	10,1
متان عدد	واحدها	124...150	134	136	80...90

از آنجایی که بیوگاز حاوی اجزای مضری مانند گوگرد، آمونیاک و گاهی سیلیکون و همچنین ترکیبات آنها است، امکان استفاده از آن محدود است. این اجزا می توانند باعث سایش و خوردگی موتورهای احتراق داخلی شوند، بنابراین محتوای آنها در گاز نباید بیشتر شود. استانداردهای ایجاد شده توسط MWM. علاوه بر این، گازهای خروجی را نمی توان تا دمای کمتر از 140 ... 150 درجه سانتی گراد خنک کرد، در غیر این صورت میعانات اسیدی در مبدل های حرارتی و در قسمت پایین سیستم کانال گاز خروجی جمع می شوند.

راه های مختلفی برای حذف گوگرد از گاز سوخت وجود دارد. در طول تصفیه بیولوژیکی، هوا به منطقه گاز در تخمیر عرضه می شود. در نتیجه اکسیداسیون سولفید هیدروژن توسط باکتری ها، گوگرد و سولفات جدا می شوند که با اجزای مایع حذف می شوند. روش دیگر رسوب شیمیایی است. در این حالت تری کلرید آهن به محلول در تخمیر اضافه می شود. این روش ها خود را در تصفیه خانه های فاضلاب ثابت کرده اند.

بهترین نتایج در هنگام تصفیه گاز با استفاده از کربن فعال حاصل می شود و نه تنها گوگرد، بلکه سیلیکون نیز از گاز حذف می شود. در این مورد، کیفیت بیوگاز با کیفیت گاز طبیعی مطابقت دارد و استفاده از یک خنثی کننده گاز کاتالیزوری اکسیداتیو باعث کاهش بیشتر در سطح انتشار گازهای خروجی می شود.

4. استفاده از بیوگاز برای نیروگاه های حرارتی مبتنی بر موتورهای پیستونی گازی

MWM GmbH (Deutz Power Systems سابق) واحدهای پیستون گازی توربوشارژ بدون سوخت را در محدوده توان نامی 400 تا 4300 کیلو وات تولید می کند (شکل 4). این موتورها با نوسانات در ترکیب اجزای بیوگاز سازگار هستند و برای کار بر روی گازهای ترکیبات پیچیده بهینه شده اند.

شکل 4 - محدوده قدرت موتورهای گازی MWM GmbH (سیستم‌های قدرت سابق DEUTZ)

رتبه‌بندی‌ها مطابق با ISO 3046 ارائه شده‌اند. مشخصات فقط برای اطلاعات هستند و مقادیر الزام آور نیستند.

MWM GmbH تجربه گسترده ای در کارکرد موتورهای پیستونی گاز با استفاده از محل دفن زباله و گاز فاضلاب دارد (اولین مدل هایی از این دست تقریباً 100 سال پیش با استفاده از گاز فاضلاب شروع به کار کردند) و از تجربه انباشته شده برای بهبود بیشتر محدوده مدل و افزایش قابلیت اطمینان سیستم های تولید همزمان استفاده می کند. . (شکل 5)

شکل 5 - توسعه موتورهای پیستونی گازی (برای دوره 1988 - 2002)

وظیفه اصلی در این مورد مقاوم کردن موتورها در برابر اثرات مواد مضر موجود در گاز است. ناخالصی های مختلف اسیدهایی را تشکیل می دهند که تأثیر منفی بر اجزای موتور، به ویژه یاتاقان ها دارد. چنین تأثیر منفی را می توان از یک سو با بهینه سازی حالت عملکرد و تغییرات در فناوری ساخت بلبرینگ از سوی دیگر از بین برد.

با کارکردن دستگاه با دمای روغن روانکار تقریباً 95 درجه سانتیگراد (ورودی موتور) و اجتناب از توقف و روشن شدن مکرر، می توان خطر تشکیل اسید ناشی از تراکم در میل لنگ در طول فاز خنک کننده را کاهش داد. در رابطه با موارد فوق، در صورت امکان، موتور باید بدون توقف کار کند. انباشت گاز در حجم کافی در تأسیسات ذخیره سازی گاز، تأمین مداوم سوخت را تضمین می کند، که برای عملکرد بی وقفه موتور گاز ضروری است.

تجربه به دست آمده از کارکرد موتورهای بیوگاز نشان داده است که باید از مواد خاصی برای یاتاقان ها استفاده شود. همانطور که راندمان موتور و فشار عملیاتی افزایش می یابد، یاتاقان هایی با درجه بار بالاتر مورد نیاز هستند. امروزه از یاتاقان های اسپری شده به طور گسترده استفاده می شود که تمام الزامات قابلیت اطمینان را فراهم می کند. به لطف سطح سخت پیوسته خود، نسبت به بلبرینگ های شیاری سنتی در برابر مواد تهاجمی موجود در گاز و روغن روان کننده مقاومت بیشتری دارند (شکل 6).

شکل 5 - مقایسه اوج فشار فیلم روان کننده

کیفیت روغن روان کننده تاثیر بسزایی بر عمر و سایش موتور دارد. بنابراین در حین کار فقط باید از مارک های روغنی استفاده کرد که سازنده موتور گازسوز برای این نوع گاز تایید کرده است. فواصل تعویض روغن زمانی که نیروگاه راه اندازی می شود بر اساس نتایج تجزیه و تحلیل کیفیت روغن تعیین می شود. در طول کارکرد موتور، کیفیت روغن روان کننده به طور مداوم کنترل می شود و پس از آن تصمیم برای تعویض آن گرفته می شود. اولین آنالیز روغن پس از 100 ساعت کارکرد بدون توجه به نوع گاز سوخت انجام می شود. فواصل نگهداری برای شیرها نیز به همین ترتیب تعیین می شود.

برای افزایش فواصل تعویض روغن روانکار، مقدار روغن روانکار در قاب پایه موتور باید افزایش یابد. برای این منظور، MWM به مشتریان خود واحدهایی با افزایش حجم روغن در قاب موتور ارائه می دهد. روغن به طور مداوم به مدار روانکاری عرضه می شود و به صورت مورب از قاب پایه عبور می کند (شکل 10):

شکل 6 - عرضه روغن روان کننده

علاوه بر ویژگی های طراحی خود موتورها، سیستم نظارت و کنترل TEM (مدیریت الکترونیکی کامل از MWM) نقش مهمی در تضمین عملکرد ایمن و قابل اعتماد واحدهای بیوگاز ایفا می کند. تمام شرایط عملیاتی، دما، فشار و غیره را تعیین می کند و بر اساس داده های به دست آمده، توان خروجی موتور بهینه را بدون تجاوز از محدودیت های انتشار تعیین شده در حداکثر بازده تنظیم می کند. سیستم TEM امکان ترسیم نمودارهای تحلیلی از تغییرات پارامترهای عملیاتی ایستگاه را دارد - این به شما امکان می دهد تا به سرعت اختلالات عملیاتی را شناسایی کنید و به سرعت به آنها پاسخ دهید.

این شرکت نیروگاه های انرژی کاملی را که با بیوگاز کار می کنند، تامین می کند. آنها شامل یک واحد پیستون گاز، یک دیگ بخار حرارتی زباله، یک صدا خفه کن، خنثی کننده های گاز کاتالیزوری، یک سیستم تصفیه گاز کربن فعال و در صورت نیاز، یک سیستم تصفیه پس از گاز خروجی اضافی هستند. (شکل 7).

شکل 7 - نمونه ای از طرح بندی mini-CHP ( برای بزرگنمایی روی تصویر کلیک کنید)

در شکل شکل 8 سرمایه گذاری خاص و هزینه های متوسط ​​نگهداری برای نیروگاه های بیوگاز را نشان می دهد. داده ها تجربیات عملیاتی واحدهای سری TBG 616 و TBG 620 را خلاصه می کند. آنها شامل هزینه های واحد پیستون گاز، مبدل های حرارتی برای گازهای خنک کننده و خروجی، صدا خفه کن و همچنین هزینه های کارخانه توزیع، از جمله نصب و لوله کشی است. . از سال 2005، واحدهای سری TBG به ترتیب به سری TCG 2016 C و TCG 2020 ارتقا یافته اند.

شکل 8 - هزینه های سرمایه و نگهداری

در سال 2009، پس از نوسازی بعدی محدوده مدل، برای سری TCG 2020 امکان دستیابی به راندمان الکتریکی معادل 43.7 درصد برای واحد تولید همزمان TCG 2020 V20 فراهم شد و قدرت الکتریکی موتورهای گازسوز 12 و 16 سیلندر افزایش یافت. به ترتیب به 1200 و 1560 کیلووات رسید. یک نوسازی بزرگ نیز بر واحد TCG 2016 V08 تأثیر گذاشت. توان الکتریکی این واحد به 400 کیلووات و راندمان الکتریکی به 42.2 درصد افزایش یافته است. علاوه بر این، راندمان الکتریکی و توان خروجی در هنگام استفاده از گاز طبیعی و بیوگاز یکسان است.

5. استفاده عملی از انواع مواد اولیه برای تولید انرژی

که در براندنبورگ(آلمان) نیروگاهی نصب شده است که بیوگاز را از مواد غذایی و زباله های خانگی تولید می کند (عکس 1). سالانه حدود 86000 تن زباله زیستی دفع می شود.

عکس 1 – کارخانه بیوگاز در آلتنو

فرآیند تولید بیوگاز در یک توالی مشخص انجام می شود. پس از حذف اجزای غیرقابل بازیافت، زباله های زیستی خرد و مخلوط می شوند و جرم حاصل تا دمای 70 درجه سانتی گراد حرارت داده می شود تا ارگانیسم های بیماری زا از بین بروند. ضایعات سپس به دو تخمیر فرستاده می شود که هر کدام 3300 متر مکعب زیست توده را در خود جای می دهند. میکروارگانیسم‌ها زیست توده را (در حدود 20 روز) تجزیه می‌کنند، و در نتیجه بیوگاز و مقداری مایع باقی‌مانده تشکیل می‌شود که سپس با فشار خارج می‌شود و باقیمانده خشک دوباره به صورت بیولوژیکی به عنوان کمپوست پردازش می‌شود.

بیوگاز توسط دو موتور پیستونی گازی TBG 616 V16K تولید شده توسط Deutz Power Systems تامین می شود که هر یک از آنها قدرت الکتریکی 626 کیلو وات و توان حرارتی 834 کیلووات دارند. انرژی الکتریکی تولید شده به شبکه تغذیه می شود و از گرما برای تولید گاز استفاده می شود. سطوح انتشار مواد مضر کمتر از مقادیر حدی است که توسط استاندارد TA-Luft آلمان مشخص شده است.

نیروگاه بیوگاز نیز در این کشور فعالیت می کند Eichigteدر مزرعه دام Agrofarm 2000 GmbH. این شرکت 2200 هکتار زمین زراعی و 1100 هکتار مرتع در Eichigt/Vogtland کشت می کند. بخشی از برداشت محصولات زراعی به عنوان خوراک 1550 راس گاو مصرف می شود که از این مقدار 10650000 کیلوگرم شیر در سال به دست می آید. در همان زمان، روزانه از 110 تا 120 متر مکعب کود مایع تشکیل می شود - در تخمیر "تخمیر" می شود و در نتیجه 4000 ... 4400 متر مکعب بیوگاز تولید می شود. بقایای خوراک به کود دامی اضافه می شود (تا 4 تن در روز) که در نتیجه تولید گاز 20٪ افزایش می یابد.

mini-CHP در یک ظرف نصب شده است (عکس 2)، یک موتور TBG 616 V16 K به عنوان درایو استفاده می شود که قدرت الکتریکی آن 459 کیلو وات، قدرت حرارتی 225 کیلو وات است. برق به شبکه تامین می شود و گرما برای نیازهای خانگی استفاده می شود. کود مایع به عنوان ماده اولیه بیوگاز استفاده می شود.

عکس 2 - واحد تولید همزمان MWM (DEUTZ Power Systems سابق) در طراحی کانتینر با موتور TBG 616 V16

چرخه بازیافت زیست توده عملاً بدون زباله است. بقایای تولید شده در طی فرآیند "هضم بی هوازی" بی بو هستند و می توانند در مزارع به عنوان کود در طول سال استفاده شوند.

نتیجه گیری

• استفاده از ضایعات کشاورزی به عنوان سوخت زیستی امکان چرخه بسته تولید کشاورزی را فراهم می کند. بقایای هضم بی هوازی بی بو است و می توان آن را به صورت کود به مزارع برد. این نوع کود بلافاصله بدون آلودگی خاک یا آب های زیرزمینی جذب گیاهان می شود.
• تولید انرژی از بیوگاز، در پرتو بحران‌های انرژی منظم، یک منبع انرژی تجدیدپذیر امیدوارکننده در نظر گرفته می‌شود. نیروگاه های بیوگاز انرژی خورشیدی ذخیره شده توسط گیاهان را از طریق فرآیند تجزیه بیولوژیکی به بیوگاز تبدیل می کنند. این فرآیند از نظر تعادل CO 2 خنثی است، زیرا تنها مقدار دی اکسید کربنی که قبلاً توسط گیاهان در طول فتوسنتز جذب شده بود در جو آزاد می شود.
• تولید انرژی الکتریکی و حرارتی در نیروگاه های بیوگاز یک فناوری امیدوارکننده است که به بشریت کمک می کند تا از ذخایر محدود سوخت فسیلی مستقل شود و همچنین از محیط زیست محافظت می کند.
• MWM GmbH به مشتریان خود نیروگاه هایی را برای تولید برق و گرما بر اساس موتورهای گازی مدرن، ایمن و قابل اعتماد ارائه می دهد.

مقاله اصلی برای: ششمین کنفرانس علمی بین المللی GAS ENGINES 2003 در لهستان، 02 - 06 ژوئن 2003 منتشر شد.