Biogáztelep családi házhoz: ajánlások a saját készítésű rendszer kialakításához

A takarékos gazda álma az olcsó energiaforrás, a hulladék hatékony hasznosítása és a trágya nyerése. A házi biogázberendezés saját kezű megépítése olcsó módja ezen álom valóra váltásának.

Egy ilyen berendezés saját kezű összeszerelése elfogadható költséggel jár, a keletkező gáz pedig hasznos segítség lesz a háztartásban: felhasználható főzéshez, a ház fűtéséhez és más szükségletekre.

Próbáljuk megérteni a berendezés működésének sajátosságait, előnyeit és hátrányait. Valamint azt, hogy lehetséges-e önállóan megépíteni a biogázberendezést, és vajon hatékony lesz-e.

A biogáz előállításának sajátosságai

A biogáz biológiai szubsztrát erjedésének eredményeképpen keletkezik. Azt hidrolízises, savképző és metánképző baktériumok bontják le. A baktériumok által termelt gázkeverék éghető, mert nagy százalékban tartalmaz metánt.

Tulajdonságaiban alig különbözik a földgáztól, melyet ipari és háztartási célokra használnak.

Kívánság esetén minden háztulajdonos megvásárolhat egy ipari gyártású biogáz-berendezést, de ez drága, a befektetés pedig 7-10 év alatt térül meg. Ezért érdemes erőfeszítést tenni, és saját kezűleg elkészíteni a bioreaktort.

A biogáz környezetbarát üzemanyag, az előállítási technológiája pedig nem gyakorol különös hatást a környezetre. Sőt, a biogáz nyersanyagaként az élettevékenység olyan hulladékait használják, amelveket ártalmatlanítani kell.

Ezeket a bioreaktorba helvezik, ahol a feldolgozás történik:

• Egy ideig a biomassza baktériumok hatásának van kitéve. Az erjedés időtartama a nyersanyag mennyiségétől függ;
• Az anaerob baktériumok tevékenységének eredményeként éghető gázkeverék szabadul fel, amelvek összetétele: metán (60%), szén-dioxid (35%) és néhány más gáz (5%). Az erjedés során kis mennyiségben potenciálisan veszélyes kén-hidrogén is felszabadul. Ez mérgező, ezért nagyon nem kívánatos, hogy emberek ki legyenek téve a hatásának;
• A bioreaktorból származó gázkeverék megtisztul és a gáztartálvba kerül, ahol a felhasználásig tárolják;
• A gáztartálvból származó gázt pontosan úgy lehet használni, mint a földgázt. A háztartási készülékekhez jut – gáztűzhelvekhez, fűtőkazánokhoz stb.;
• A lebomlott biomasszát rendszeresen el kell távolítani a fermentorból. Ez többlet munkaráfordítást jelent, az erőfeszítés azonban megtérül. Az erjedés után a nyersanyag jó minőségű trágyává alakul, amit a szántóföldeken és a kertekben használnak.

A biogáz-berendezés csak akkor előnyős a magánház tulajdonosának, ha állandó hozzáférése van az állattenyésztő gazdaságok hulladékaihoz. Átlagosan 1 m³ szubsztrátumból 70-80 m³ biogáz nyerhető, de a gáztermelés egyenletlen és sok tényezőtől függ, többek között a biomassza hőmérsékletétől. Ez bonyolítja a számításokat.

A biogáz-berendezések ideálisan alkalmasak a gazdaságok számára. Az állatok élettevékenységének hulladékai elegendő gázt képesek biztosítani a lakóhelységek és a gazdasági épületek teljes fűtéséhez.

Ahhoz, hogy a gáznyerési folyamat stabil és folvamatos legyen, a legjobb több biogáz-berendezést építeni, és a szubsztrátot a fermentorokba időbeli eltolással betölteni. Az ilyen berendezések párhuzamosan működnek, a nyersanyagot pedig sorban tőltik bele.

Ez garantálja a folvamatos gáztermelést, aminek köszönhetően elérhető, hogy a gáz szünet nélkül jusson a háztartási készülékekhez.

Ideális esetben a bioreaktort fűteni kell. Minden 10 fokos hőmérséklet-emelkedés megduplázza a gáztermelést. Bár a fűtés kiépítése beruházást igényel, ez megtérül a konstrukció nagyobb hatékonyságával.

A házi készítésű biogáz-berendezés, amelyet hozzáférhető anyagokból szereltek össze, sokkal olcsóbb, mint a gyári berendezések. Hatékonysága alacsonyabb, de teljes mértékben megfelel a befektetett összegnek. Ha rendelkezésre áll trágya, és hajlandó saját erőfeszítéseket tenni a szerkezet összeszereléséhez és karbantartásához, akkor ez nagyon előnyös.

A rendszer előnyei és hátrányai

A biogáz-berendezéseknek számos előnyük van, de bőven akadnak hátrányaik is, ezért a tervezés és építés megkezdése előtt mérlegelni kell mindent.

• Hulladékhasznosítás. A biogáz-berendezésnek köszönhetően a lehető legtöbb hasznot lehet húzni a szemétből, amitől egyébként meg kellene szabadulni. Ez a hasznosítás kevésbé veszélyes a környezetre, mint a hulladék elásása.
• A nyersanyag megújulása. A biomassza nem szén és nem földgáz, amelyek kitermelése kimeríti az erőforrás-készleteket. Mezőgazdaság művelése esetén a nyersanyag folyamatosan keletkezik.
• A CO2 viszonylag kis mennyisége. A gáz előállításakor a környezet nem szennyeződik, de felhasználáskor kis mennyiségű szén-dioxid kerül a légkörbe. Ez nem veszélyes, és nem képes kritikusan megváltoztatni az ökológiát, mivel a növények elnyelik a növekedésük során.
• A kén mérsékelt kibocsátása. A biogáz elégetésekor kis mennyiségű kén kerül a légkörbe. Ez negatív jelenség, de mértéke összehasonlításban ismerhető fel: a földgáz elégetésekor a környezet kén-oxidokkal való szennyezése sokkal nagyobb.
• Stabil működés. A biogáz-termelés stabilabb, mint a napelemek vagy a szélturbinák működése. Míg a nap- és szélenergiát nem lehet szabályozni, addig a biogáz-berendezések az emberi tevékenységtől függenek.
• Több berendezés is használható. A gáz mindig kockázatokkal jár. A baleset esetén bekövetkező potenciális kár csökkentése érdekében több biogáz-berendezést is el lehet szórni a területen. Ha több fermentorból álló rendszert megfelelően terveznek és szerelnek össze, az stabilabban fog működni, mint egyetlen nagy bioreaktor.
• Előnyök a mezőgazdaság számára. A biomassza előállításához bizonyos növényfajokat ültetnek. Olyanokat lehet választani, amelyek javítják a talaj állapotát. Például a cirok csökkenti a talajeróziót, javítja a minőségét.

A biogáznak vannak hátrányai is. Bár ez viszonylag tiszta üzemanyag, mégis szennyezi a légkört. Problémák merülhetnek fel a növényi biomassza szállításával is.

A felelőtlen berendezés-tulajdonosok gyakran úgy takarítják be, hogy kimerítik a talajt és felborítják az ökológiai egyensúlyt.

A beruházás megtérülésének számítása

Biogáz termeléséhez nyersanyagként általában tehéntrágyát használnak. Egy felnőtt tehén annyit tud adni, amennyi 1,5 köbméter üzemanyagot biztosít; egy sertés – 0,2 köbméter; egy tyúk vagy nyúl (testtömegtől függően) – 0,01-0,02 köbméter. Hogy megértsük, sok-e ez vagy kevés, összehasonlíthatjuk a megszokottabb erőforrásfajtákkal.

1 köbméter biogáz ugyanannyi hőenergiát biztosít, mint:

• tűzifa – 3,5 kg;
• szén – 1-2 kg;
• villamos energia – 9-10 kWh.

Ha tudjuk a következő években rendelkezésre álló mezőgazdasági hulladék hozzávetőleges tömegét és a szükséges energia mennyiségét, ki lehet számolni a biogázüzem jövedelmezőségét.

A biogáz kitermelésének egyik fő hátránya a szag. A kis komposztkupacok használatának lehetősége nagy előny, de el kell viselni a kényelmetlenséget, és alaposan ellenőrizni kell a folyamatot, nehogy kórokozó mikroorganizmusok terjedését idézze elő.

A bioreaktorba való betöltéshez szubsztrátumot készítenek, amely a következő arányokban tartalmaz több összetevőt:

• trágya (lehetőleg tehén- vagy sertéstrágya) – 1,5 t;
• szerves hulladék (ez lehet korhadt levél vagy más növényi eredetű összetevő) – 3,5 t;
• 35 fokra melegített víz (a meleg víz mennyiségét úgy számítják ki, hogy tömege a szerves anyag teljes mennyiségének 65-75%-át tegye ki).

A szubsztrát számítása egy fél évre szóló feltöltésre készült, mérsékelt gázfogyasztást feltételezve. Körülbelül 10-15 nap múlva az erjesztési folyamat első eredményeket hoz: a gáz kis mennyiségben jelenik meg, és elkezdi feltölteni a tárolót. 30 nap múlva várható a teljes értékű üzemanyag-termelés.

A biogáz előállítására szolgáló berendezések még nem igazán elterjedtek hazánkban. Ez nagyrészt annak köszönhető, hogy az emberek nincsenek kellően tájékoztatva a biogázrendszerek előnyeiről és működési sajátosságairól. Kínában és Indiában sok kis gazdaság házi készítésű berendezésekkel van felszerelve további tiszta üzemanyag előállítására.

Ha a berendezés megfelelően működik, a biogáz mennyisége fokozatosan növekedni fog, amíg a szubsztrát el nem rothad. A szerkezet teljesítménye közvetlenül függ a biomassza erjedési sebességétől, ami viszont a szubsztrát hőmérsékletétől és nedvességtartalmától függ.

Útmutató az önálló megépítéshez

Ha nincs tapasztalat az összetett rendszerek összeszerelésében, érdemes az interneten keresni vagy elkészíteni a legegyszerűbb tervrajzot egy magánház biogáz-berendezéséhez.

Minél egyszerűbb a szerkezet, annál megbízhatóbb és tartósabb. Később, amikor már lesz tapasztalat az építésben és a rendszer kezelésében, át lehet alakítani a berendezést vagy egy kiegészítő egységet telepíteni.

A drága, ipari gyártású szerkezetekben biomassza-keverő, automatikus fűtési, gáztisztító stb. rendszereket építenek be. A háztartási berendezés nem ennyire bonyolult. Jobb egy egyszerű egységet összeszerelni, majd később hozzáadni azokat az elemeket, amelyekre szükség lesz.

Az erjesztő térfogatának kiszámításakor érdemes 5 köbméterre támaszkodni. Egy ilyen berendezés lehetővé teszi egy 50 négyzetméteres magánház fűtéséhez szükséges gázmennyiség előállítását, ha fűtőforrásként gázkazánt vagy kályhát használnak.

Ez egy átlagos érték, mivel a biogáz fűtőértéke általában nem haladja meg a 6000 kcal/köbmétert.

Annak érdekében, hogy az erjesztési folyamat többé-kevésbé stabilan menjen, biztosítani kell a megfelelő hőmérsékleti viszonyokat. Ehhez a bioreaktort földgödörbe helyezik, vagy előre gondoskodnak megbízható hőszigetelésről. A szubsztrát folyamatos melegítése biztosítható, ha az erjesztő alja alá egy vízfűtési csövet vezetnek.

A biogáz-berendezés építése több szakaszra osztható.

1. lépés – a bioreaktor gödörének előkészítése

Gyakorlatilag a teljes biogáz-berendezés a föld alatt van, ezért sok múlik azon, hogyan ásták ki és készítették el a gödröt. A gödör falainak megerősítésére és vízzárására több lehetőség is van – műanyag, beton, polimer gyűrűk.

Az optimális megoldás a kész, tömör fenekű polimer gyűrűk beszerzése. Drágábbak lesznek, mint a házilag beszerezhető anyagok, viszont nem lesz szükség további tömítésre. A polimerek érzékenyek a mechanikai igénybevételre, de nem félnek a nedvességtől és a vegyi anyagoktól. Nem javíthatók, de szükség esetén könnyen cserélhetők.

A bioreaktor falainak és aljának előkészítésétől függ a szubsztrát erjedésének intenzitása és a gázhozam, ezért a gödröt alaposan megerősítik, szigetelik és tömítik. Ez a legbonyolultabb és legmunkaigényesebb munkafázis.

2. lépés – a gázdrenázs kialakítása

Speciális keverők vásárlása és felszerelése biogázberendezésekhez drága mulatság. A rendszer olcsóbbá tehető egy gázelvezető kialakításával. Ez függőlegesen elhelyezett polimer csatornacsövekből áll, amelyeken számos nyílás található.

A dréncsövek hosszának számításakor a bioreaktor tervezett töltési mélységét kell figyelembe venni. A csövek felső részeinek e szint felett kell lenniük.

Gázelvezetőhöz választhatunk fém vagy polimer csöveket. Az előbbiek erősebbek, utóbbiak ellenállóbbak a vegyi hatásokkal szemben. Inkább a polimereket érdemes választani, mert a fém gyorsan rozsdásodik és elrohad.

A kész bioreaktorba azonnal be lehet tölteni a szubsztrátot. Fóliával fedik le, hogy az erjedés során keletkező gáz enyhe nyomás alatt legyen. Amikor a kupola elkészül, ez biztosítja a biometán normál áramlását az elvezető csövön keresztül.

3. lépés – a kupola és a csövek felszerelése

A legegyszerűbb biogázberendezés összeszerelésének utolsó szakasza a kupola felső részének felszerelése. A kupola legmagasabb pontjára egy gázelvezető csövet szerelnek, és azt a gáztartályhoz vezetik, amely nélkül nem lehet meglenni.

A bioreaktor tartályát szoros fedéllel zárják le. A biometán levegővel való keveredésének megakadályozására vízzárat építenek be. Ez egyben a gáz tisztítására is szolgál. Gondoskodni kell egy leeresztő szelepről, amely akkor működik, ha a fermentorban túl magas a nyomás.

A trágyából történő biogáz készítéséről részletesebben ebben az anyagban olvashat.

A bioreaktor szabad tere bizonyos mértékben ellátja a gáztároló funkcióit, azonban ez nem elegendő a berendezés biztonságos működéséhez. A gázt folyamatosan fel kell használni, különben a kupola alatti túlnyomás miatt robbanás következhet be.

A bioreaktor fűtésének módjai

A szubsztrátot feldolgozó mikroorganizmusok folyamatosan jelen vannak a biomasszában, de intenzív szaporodásukhoz 38 fokos vagy magasabb hőmérséklet szükséges.

A hideg időszakban történő fűtéshez használhat hőcserélő tekercset, amely a ház fűtési rendszeréhez van csatlakoztatva, vagy elektromos fűtőtesteket. Az első módszer gazdaságosabb, ezért gyakrabban alkalmazzák.

A biogáz-berendezést nem feltétlenül kell a földbe süllyeszteni, más kialakítási lehetőségek is vannak. Az alábbi videóban bemutatunk egy példát a hordókból összeállított rendszer működésére.

A legegyszerűbb az alsó fűtést kialakítani úgy, hogy a fűtési rendszerből egy csövet vezetünk, de az ilyen hőcserélő hatékonysága viszonylag alacsony. Jobb külső fűtést kialakítani, ideális esetben gőzzel, hogy a biomassza ne melegedjen túl.

Következtetések és hasznos vidéó a témából

Bár a biogáz-berendezés összeszerelésében és kialakításában nincs semmi bonyolult, rendkívül figyelmesnek kell lenni a részletekre. A hibák nem megengedettek, mert robbanáshoz és pusztuláshoz vezethetnek. Videó útmutatókat kínálunk, amelyek segítenek megérteni a berendezések felépítését, helyesen összeszerelni és hasznos kiegészítőkkel ellátni a biogáz kényelmesebb használatához.

A videóban elmondják, hogyan van felépítve és működik egy szabványos biogáz-berendezés:

Példa házi készítésű biogáz-berendezésre. Videó lecke a rendszer saját kezű kialakításához:

Videó útmutató a biogáz-berendezés hordóból történő összeszereléséhez:

A szubsztrátum keverőinek elkészítési folyamatának leírása:

A házi készítésű gáztároló működésének részletes leírása:

Bármilyen egyszerű is a magánházhoz választott biogáz-berendezés, nem érdemes rajta spórolni. Ha van rá lehetőség, jobb egy ipari gyártású szétszerelhető bioreaktort vásárolni.

Ha nincs, akkor készítsen jó minőségű és tartós anyagokból: polimerekből, betonból vagy rozsdamentes acélból. Ez lehetővé teszi egy igazán megbízható és biztonságos házigáz-ellátó rendszer létrehozását.

Kérdései merültek fel a cikk témájával kapcsolatban, hibát talált, vagy van értékes információja, amelyet megoszthat olvasóinkkal? Kérjük, hagyjon megjegyzéseket, tegyen fel kérdéseket, ossza meg tapasztalatait.