Использовать навоз в качестве топлива для костров кочевые племена начали еще тысячи лет назад.
Именно они обнаружили, что высушенные лепешки из навоза различных животных успешно заменяют довольно дефицитные дрова, которые сложно найти в степях или пустынях.
А тепла, которое создавал этот вид топлива, хватало не только на приготовление еды, но и на обогрев жилищ.
Такой способ использования экскрементов домашних птиц и животных применим и сегодня, ведь он не только позволяет утилизировать огромные навозные кучи, но и снижает траты на покупку других энергоносителей.
Кроме того, зола, остающаяся после прогорания этого топлива, является одним из лучших калийно-фосфатных удобрений, а также прекрасным ощелачивающим средством. Однако максимальную эффективность брикеты из навоза дадут лишь тогда, когда они правильно изготовлены, а отопительный прибор адаптирован для работы на этом топливе.
За счет чего этот материал горит?
Для ответа на этот вопрос необходимо рассмотреть кормление животных и происходящие при переваривании пищи процессы.
Любой корм состоит из белков, углеводов, жиров, а при кормлении травой или сеном — и из клетчатки (целлюлозы).
Все эти вещества объединяет одно – их химическая формула содержит углерод и водород. В желудочно-кишечном тракте смешанная с желудочным соком пережеванная пища подвергается ферментации, то есть сложные вещества (биополимеры) распадаются на простые (монополимеры).
При этом часть веществ превращается в соединения, пригодные для впитывания через стенки кишечника и питания клеток всех тканей животного или птицы.
Поэтому превратившаяся в фекалии полностью переваренная пища содержит довольно много простых органических веществ, основой которых являются водород и углерод.
После удаления воды, доля которой составляет 50–90 процентов, остается смесь органических и неорганических веществ с довольно высокой калорийностью, а значит и теплотворной способностью.
По этому параметру экскременты птиц или животных в высушенном состоянии как минимум не уступают сухим (15–20% влажности) дровам, а возможно и превосходят их. Однако речь идет о соотношении массы и теплотворной способности, поэтому из-за очень низкой плотности сушеный навоз занимает гораздо больше места.
Ориентировочный расчет стоимости
Прежде чем приступать к проектированию установки, необходимо тщательно просчитать все предстоящие расходы. В некоторых случаях — суровый климат, небольшое количество доступного сырья — выгоднее отказаться от постройки.
Затраты на добычу биогаза
Домашняя мини-станция обойдется примерно в 50 тыс. руб.
Затраты на добычу биогаза складываются из стоимости аппаратуры, расходов на монтаж и обслуживание установок. Если используют покупное сырьё, учитывают его стоимость расходы по доставке.
Саму установку покупают в заводском изготовлении или делают самостоятельно. Фабричные изделия устанавливают, настраивают и обслуживают специализированные организации. Для некоторых моделей придётся приобретать расходные материалы — активаторы брожения или бактерии.
Во время эксплуатации расходы состоят из затрат электроэнергии на перемешивание субстрата и обогрев реактора.
Стоимость готовой и самодельной биогазовой установки
Фермерская установка будет стоить несколько сотен тыс. руб.
Промышленность выпускает биогазовые установки для фермерских хозяйств. Объём биореактора варьируется от 0,5 до 30 м³. Готовая система с резервуаром на 1м³, например, БУГ-М, содержащая все необходимые компоненты, стоит около 180 тысяч рублей. Установки для фермерских хозяйств с количеством стада КРС 12 голов или 1000 голов птицы обойдётся в 2 млн. рублей.
Немногие хозяйства могут позволить покупку такой техники, поэтому предпочитают изготовить установку самостоятельно.
Домашние генераторы могут обойтись в сумму от 50 тысяч рублей, что позволяет значительно сэкономить на покупке.
Какой навоз больше подходит для изготовления топлива?
Поскольку готовое топливо является тем же навозом, только имеющим форму лепешки, брикетов или пеллет, то наиболее важным параметром является его влажность.
Чем меньше воды, включая мочу, этот материал содержит, тем больше он подходит для изготовления топлива. Кроме того, большое значение имеет и рацион питания животных или птиц.
Ведь луговая трава и сено обладают меньшей калорийностью, чем солома или зерно, поэтому питание последними делает навоз более теплотворным. При этом порода или даже вид животных или птиц особого значения не имеют, ведь после удаления лишней влаги они будут содержать примерно одинаковое количество органических веществ.
Биотопливо в домашних условиях — мечта или реальная возможность?
Здесь вы узнаете:
- Использование биогаза
- Преимущества биотехнологий
- Технология получения биологического топлива
- Расчет количества газа
- Создание установки для биогаза из навоза в домашних условиях
- Производство биогаза из отходов органики как бизнес
Биогаз из навоза — новый экономный способ газоснабжения. Если в хозяйстве достаточное количество крупного рогатого скота, то из навоза можно получить метан для газоснабжения дома. Отходы производства — отличное удобрение.
Использование биогаза
Высокое содержание метана (около 70%) делает биологический газ горючим. Отходы, которые остаются после переработки сырья, можно использовать для удобрения – они обладают отличными характеристиками и совершенно безопасны в биологическом смысле.
Способы переработки в сухое горючее
Для производства топлива из навоза применяют множество разных способов, однако все их объединяет одно – сформированные топливные брикеты или лепешки тщательно просушивают, причем одним из критериев готовности такого горючего является отсутствие неприятного запаха.
Помимо экскрементов в смесь для изготовления экологически чистого горючего нередко добавляют солому различных растений, благодаря чему возрастает общая теплотворная способность.
О всех существующих способах переработки навоза в топливный материал, в том числе о самых необычных, поговорим ниже.
Сбор подсохших лепешек
Наиболее известный способ заключается в том, чтобы собирать по дороге, где часто ходят животные, лепешки из высохшего естественным образом навоза.
Затем собранный материал несколько месяцев выдерживают в хорошо проветриваемом помещении, после чего его можно использовать в качестве топлива.
Готовый материал отличается очень маленькой плотностью, поэтому его сложно хранить, ведь он занимает очень много места.
Зимний деревенский способ
Еще один способ, который до сих пор применяют исконные жители деревень, заключается в том, что перед началом зимы весь навоз убирают, затем всю зиму он накапливается в месте обитания животных.
Однако этот способ можно использовать лишь там, где предусмотрен качественный отвод жидкости, а также ежедневно подсыпают свежую подстилку.
Постепенно экскременты уплотняются, становясь похожими на твердый пластилин, после чего животных перемещают в один из углов помещения и очищают освободившийся участок от навозной массы.
Для этого ее топором или бензопилой режут на куски необходимого размера, затем вынимают нарезанные бруски и отправляют на просушку, которая занимает 1–3 месяца.
Деревенский способ изготовления, применяемый с весны по осень
Также деревенские жители изготавливали топливо из смеси свежего навоза с камышом, сеном или соломой. Экскременты вываливали в яму, а растительный материал резали или рубили на небольшие куски, после чего тщательно вымешивали будущее топливо ногами.
Когда смесь превращалась в однородную массу, из нее
лепили кирпичи или лепешки любой удобной формы и укладывали их на ровной площадке для просушки.
Каждый день все кирпичи переворачивали новой стороной к солнцу, затем складывали из них пустотелые пирамиды.
Через 1–2 недели, когда весь материал терял неприятный запах, его складывали в сараи, где и хранили до зимы.
Сушка на стене сарая
Существует еще один, довольно экзотичный, способ переработки навоза в топливо. Для этого южную сторону сарая оббивают доской, затем свежий навоз или помет мешают с любыми растительными обрезками, формируют из этой массы лепешки и накидывают их на стену.
Через несколько дней (зависит от температуры и погоды) подсохшие лепешки снимают и выкладывают из них пустотелые пирамиды, а на освободившееся место накидывают новые лепешки.
Перед дождем лепешки на стене накрывают пленкой, а подсохшее в пирамидах топливо убирают в сарай. Такую заготовку топлива проводят с первых теплых весенних дней и до глубокой осени.
Сушка с помощью сепаратора
Если топливо нужно получить из навоза, доставленного методом самосплава или гидросмыва, то необходимо пропустить весь материал через шнековый или вальцовый сепаратор.
Если шнековый сепаратор оснастить вращающимся ножом, то на выходе можно будет сразу же формировать пеллеты в виде крупных таблеток.
Оба вида этого оборудования снижают влажность до уровня 40–60%, после чего материал можно прессовать любым доступным способом, например, с помощью станка для изготовления шлакоблоков или кирпича.
Также можно использовать пресс для изготовления топливных брикетов, снизив создаваемое давление до десяти–двадцати атмосфер, или гранулятор для изготовления пеллет, снизив создаваемое им давление до того же уровня.
Сушка с помощью пресса
Для изготовления брикетов потребуется пресс с усилием в несколько десятков тонн и формы из нержавеющей стали или чугуна, причем высота форм должна быть в половину больше толщины брикета.
Кроме того, потребуется матрица, которая будет равномерно распределять усилие пресса по всей площади кирпича, и размер которой по любой стороне на 0,1 мм меньше размера формы. В стенках и днище форм просверливают отверстия диаметром 0,5–1 мм с шагом между отверстиями в 5–15 мм.
Если толщина стенок меньше 1 см, то их желательно укрепить стальными уголками, сделав из них ребра жесткости.
Кроме того, необходимо предусмотреть отвод жидкости, выходящей через отверстия, чтобы она не попадала на землю в месте проведения работ. Ее можно отводить в какую-то промежуточную емкость объемом несколько сотен литров, из которой насосом перекачивать к месту хранения, переработки или утилизации.
Собранный навоз желательно смешать с любым сухим растительным наполнителем, причем нарезать наполнители нужно кусками, длина которых равна половине или двум третям ширины брикета. Такой наполнитель не только увеличит теплотворную способность топлива, но и сделает брикет более крепким.
Готовую
смесь загружают в форму, затем устанавливают в пресс и начинают сжимать. Причем значение, до которого нужно двигать матрицу, определяют, исходя из влажности навоза.
Для готовых брикетов оптимальная влажность для такого способа составляет 50–60%, поэтому, зная исходную влажность материала, можно определить, сколько лишней жидкости находится в смеси.
При исходной влажности самосплавного навоза в 90% и добавлении сухого резаного камыша в пропорции 1:1 влажность смеси снижается до значения 70–80%, поэтому нужно удалить 10–30% лишней жидкости.
На прессе или форме делают отметку для отслеживания движения матрицы и при достижении нужной точки перестают сжимать смесь. Затем форму переворачивают и извлекают из нее готовый брикет, который отправляют на просушку.
Биотопливо в домашних условиях своими руками
На морских и материковых просторах нашей планеты произрастает огромное количество биомассы. При этом человечество использует очень малую долю энергии, что содержится в этой растительной массе, предпочитая сжигать углеводороды.
Но времена меняются и ранее никому не нужные отходы становятся сырьем для производства различных видов биотоплива. В продаже появились различные евродрова, пеллеты и брикеты, изготовленные из таких отходов.
Однако, если дома есть подходящие условия, то почему бы и не сделать биотопливо своими руками? В данном материале будет рассказано, из чего и как можно изготавливать горючее в домашних условиях.
Что такое биотопливо?
Энергия, скрывающаяся в растительной массе, является практически неиссякаемой, ведь ее источником служит наше солнце. Растения умеют использовать энергию солнца, перерабатывая ее для своего роста.
В свою очередь, животные и птицы получают энергию, питаясь биомассой, при этом производят продукты жизнедеятельности.
По определению, биотопливо — это горючее, получаемое из сырья растительного или животного происхождения, а также отходов жизнедеятельности и различных производств, связанных с обработкой биомассы.
Современные технологии позволяют получать биотопливо в трех видах: твердом, жидком и газообразном. Твердое горючее мы встречаем в жизни наиболее часто в виде пеллет и различных брикетов, получаемых методом прессования.
Жидкое топливо – биодизель – в странах постсоветского пространства пока еще редкость, это обусловлено наличием большого количества ископаемых углеводородов по приемлемой цене.
В то время как получать жидкое биотопливо из растительного масла достаточно дорого и технологически сложно.
Производство горючего биогаза гораздо проще и дешевле, вследствие чего набирает все большую популярность. Владельцы животноводческих и птицеферм все чаще задумываются о приобретении биогазовой установки, ведь в их распоряжении имеется огромное количество помета и навоза, что как нельзя лучше подходят для этой цели.
Перечислять здесь все виды растительного сырья для переработки в топливо, его источники и технологию производства нет смысла. Нас интересуют только те виды биотоплива, которые можно успешно получать в домашних условиях, не вкладывая больших денежных средств. Вот они:
- биогаз, извлекаемый из продуктов жизнедеятельности домашних животных и птицы;
- брикеты из различных отходов растительного происхождения;
- древесный уголь.
Конечно, если очень постараться, то можно самостоятельно изготовить и пеллеты, и экодизель, и даже экобензин. Подобными вещами люди занимаются в качестве хобби, затрачивая на это годы своей жизни и зачастую немалые средства. Для широкого круга пользователей такие непростые технологии малодоступны, а потому рассматривать их мы не будем.
Получение биогаза в домашних условиях
Горючий газ, выделяемый из навоза и прочих подобных видов сырья, в основном состоит из того же метана, которым мы привыкли пользоваться ежедневно у себя на кухне.
Как топить, чтобы был максимальный эффект?
Отличительная особенность любого твердого топлива из навоза в невысокой плотности и рыхлой структуре, поэтому кизяк и брикеты или пеллеты горят быстро, с высоким, но не слишком ярким пламенем.
Кроме того, даже в просушенных брикетах уровень влажности редко опускается ниже значения 10%, поэтому дым от них содержит много водяного пара и растворенных в нем кислот.
Сжигать это топливо нужно только в режиме наибольшей тяги, загрузив все горючее сразу или догружая по мере необходимости.
Ограничение подачи воздуха (экономичный режим) приводит к снижению температуры горения и выделению большого объема водяного пара и недогоревшего углерода.
Из-за этого резко возрастает скорость зарастания сажей дымоходов, а на уличной дымоходной трубе оседает насыщенный кислотами конденсат, который не только превращается в корку после высыхания, но и разъедает материал трубы.
Кроме того, размер щелей колосников не должен превышать 20 мм, в противном случае слишком много недогоревшего топлива будет падать в зольник.
Поэтому такое топливо лучше всего подходит для подового горения, то есть для каминов и русских печей.
Кизяк и другие виды топлива из навоза идеально подходят для сжигания в отопительных приборах с системой дожига дыма. В этом случае происходит более полное сгорание, из-за чего повышается температура дыма, а также сокращается количество токсичных веществ в нем, ведь их большая часть образуется из-за неполного сгорания углеводородов.
Если в доме только планируется поставить печь, которая будет работать на таком топливе, то размер топливника нужно делать в 1,2–1,5 раза больше, чем для дров или угля. Это увеличит размеры печи, зато позволит закладывать все горючее за один раз, что благотворно скажется на общем КПД отопительного прибора и состоянии дымоходов.
Если же для отопления используют обычный твердотопливный водогрейный котел, то регулировку температуры лучше проводить не с помощью ограничения подачи воздуха, а установив теплоаккумулятор и отбирая от него нужное количество воды.
Это потребует больших затрат, зато избыточно мощный котел (в 1,5–3 раза больше нормы) и объемный теплоаккумулятор (50–100 л для утепленного дома) позволят даже в холода топить 3–5 раз в неделю. В режиме наибольшей мощности КПД котла максимально, а вся энергия будет запасена теплоаккумулятором, который сможет хранить тепло до 5 дней.
Для котлов с автоматической системой подачи подходят только пеллеты и брикеты, благодаря одинаковым форме и размерам. Регулировку температуры в таких устройствах нужно производить только за счет изменения количества подаваемого топлива, поэтому может потребоваться вмешательство в систему подачи или изменение ее настроек.
Пеллеты из шелухи подсолнечника.
Подсолнечник – тоже очень распространенная сельскохозяйственная культура в южных безлесных регионах страны. Теплоотдача гранул из шелухи этого растения (лузги) очень высокая, буквально на уровне пеллет белых древесных. Однако они имеют достаточно высокую зольность, обусловленную повышенной маслянистостью материала, поэтому котел, топящийся пеллетами из шелухи подсолнечника, приходится очень часто чистить. Впрочем, очень низкая стоимость этого топлива делает его достаточно популярным. То же самое можно сказать и о топливных гранулах, произведенных из лузги других сельскохозяйственных растений, например, шелухи гречихи или кукурузы. Гречишные и кукурузные гранулы имеют самую высокую тепловую отдачу среди всех пеллет, изготавливающихся из растительной шелухи.
Торфяные пеллеты.
Это топливо изготавливается из высушенного торфа и является наименее качественным видом пеллет, однако из-за своей низкой стоимости, обусловленной поистине огромным запасами торфа в нашей стране, пользуется определенной популярностью. Вообще-то пеллеты из торфа чаще используются в промышленности, но и для бытовых топливных котлов они, в принципе, годятся, хотя зольность у них довольно высокая.
Вывод
Высушенный навоз может стать хорошим заменителем дров или других видов топлива. Такое использование помогает не только сохранить деревья и невозобновляемые энергоресурсы, а также избавиться от скапливающихся навозных куч, представляющих серьезную угрозу и наполняющих воздух неприятным запахом.
Однако процесс превращения экскрементов в готовое топливо очень трудоемкий, а использование слишком влажного материала не только не даст необходимого количества тепла, но и сильно навредит дымоходу.
Преимущества и недостатки системы
Биогазовые установки имеют немало преимуществ, но и недостатков хватает, поэтому перед началом проектирования и строительства следует все взвесить:
- Утилизация отходов. Благодаря биогазовой установке можно получить максимум пользы от мусора, от которого все равно пришлось бы избавляться. Эта утилизация менее опасна для окружающей среды, чем закапывание отходов.
- Возобновляемость сырья. Биомасса – это не уголь и не природный газ, добыча которых истощает запасы ресурсов. При ведении сельского хозяйства сырье появляется постоянно.
- Относительная небольшое количество СО2. При получении газа окружающая среда не загрязняется, а вот при его использовании в атмосферу выделяется небольшое количество двуокиси углерода. Оно не опасно и не способно критично изменить экологию, т.к. его поглощают растения в процессе роста.
- Умеренное выделение серы. При сгорании биогаза в атмосферу попадает небольшое количество серы. Это негативное явление, однако его масштабы познаются в сравнении: при сжигании природного газа загрязнение окружающей среды окислами серы гораздо больше.
- Стабильная работа. Производство биогаза более стабильно, чем работа солнечных батарей или ветряков. Если энергией солнца и ветра нельзя управлять, то биогазовые установки зависят от деятельности человека.
- Можно использовать несколько установок. Газ – это всегда риски. Чтобы снизить потенциальный ущерб в случае аварии, можно рассредоточить по участку несколько биогазовых установок. Если правильно спроектировать и собрать систему из нескольких ферментаторов, она будет работать стабильнее, чем один крупный биореактор.
- Выгоды для сельского хозяйства. Для получения биомассы высаживают некоторые виды растений. Можно выбрать такие, которые улучшают состояние грунта. Например, сорго снижает эрозию почвы, улучшает ее качество.
У биогаза есть и недостатки. Хотя это относительно чистое топливо, оно все же загрязняет атмосферу. Также могут возникать проблемы с поставками растительной биомассы.
Безответственные владельцы установок нередко заготавливают ее так, что истощают землю и нарушают экологический баланс.
