Biogaasiseade eramajale: soovitused isetehtud seadme paigaldamiseks

Hoolas peremees unistab odavatest energiaallikatest, tõhusast jäätmekäitlusest ja väetiste saamisest. Kodune biogaasiseade, mida saab ise ehitada, on soodne viis unistuse elluviimiseks.

Sellise seadme ise kokkupanek maksab mõistliku summa ning toodetud gaas on majapidamises suureks abiks: seda saab kasutada toiduvalmistamiseks, kodu kütmiseks ja muudeks vajadusteks.

Proovime mõista selle seadme tööpõhimõtteid, selle eeliseid ja puudusi. Samuti seda, kas biogaasiseadet on võimalik iseseisvalt ehitada ja kas see oleks tõhus.

Biogaasi tootmise eripära

Biogaas tekib bioloogilise substraadi käärimise tulemusena. Seda lagundavad hüdrolüüsi-, happe- ja metaanibakterid. Bakterite poolt toodetud gaasisegu on põlev, sest sisaldab suures koguses metaani.

Oma omadustelt ei erine see peaaegu üldse maagaasist, mida kasutatakse tööstuslikeks ja majapidamisvajadusteks.

Soovi korral võib iga majaomanik osta tööstuslikult valmistatud biogaasiseadme, kuid see on kallis ja investeeringud tasuvad end ära 7–10 aasta jooksul. Seetõttu on mõttekas pingutada ja teha biogaasireaktor oma kätega

Biogaas on keskkonnasõbralik kütus ja selle tootmistehnoloogia ei avalda keskkonnale erilist mõju. Pealegi kasutatakse biogaasi toorainena elutegevuse jäätmeid, mis vajavad utiliseerimist.

Need pannakse biogaasireaktorisse, kus toimub töötlus:

• Mõnda aega mõjutavad biomassi bakterid. Käärimise kestus sõltub tooraine mahust;
• Anaeroobsete bakterite tegevuse tulemusena eraldub põlev gaasisegu, mis sisaldab metaani (60%), süsihappegaasi (35%) ja mõningaid teisi gaase (5%). Samuti eraldub käärimisel väikestes kogustes potentsiaalselt ohtlikku väävelvesinikku. See on mürgine, mistõttu on äärmiselt ebasoovitav, et inimesed sellega kokku puutuvad;
• Gaasisegu puhastatakse ja suunatakse biogaasireaktorist gaasimahutisse, kus seda hoitakse kuni sihtotstarbelise kasutamiseni;
• Gaasimahutist saab gaasi kasutada täpselt samamoodi nagu maagaasi. See juhitakse olmeseadmetesse – gaasipliitidesse, küttekateldesse jms;
• Lagunenud biomassi tuleb regulaarselt kääritist eemaldada. See nõuab täiendavat tööd, kuid pingutused tasuvad end ära. Pärast käärimist muutub tooraine kvaliteetseks väetiseks, mida kasutatakse põldudel ja aedades.

Biogaasiseade on eramaja omanikule kasulik vaid juhul, kui tal on pidev juurdepääs loomakasvatusfarmide jäätmetele. Keskmiselt saab 1 m³ substraadist 70–80 m³ biogaasi, kuid gaasitootmine on ebaühtlane ja sõltub paljudest teguritest, sh biomassi temperatuurist. See raskendab arvutusi.

Biogaasiseadmed sobivad ideaalselt talumajapidamistesse. Loomade elutegevuse jäätmetest saab piisavalt gaasi eluruumide ja kõrvalhoonete täielikuks kütmiseks

Et gaasitootmine oleks stabiilne ja katkematu, on kõige parem ehitada mitu biogaasiseadet ja laadida substraati käärititesse ajanihkega. Sellised seadmed töötavad paralleelselt ja neisse laaditakse tooraine järjestikku.

See tagab pideva gaasitootmise, tänu millele on võimalik saavutada selle katkematu vool olmeseadmeteni.

Ideaaljuhul peaks bioreaktorit soojendama. Iga 10 kraadi soojust kahekordistab gaasitootmist. Ehkki kütte seadistamine nõuab investeeringuid, tasub see ära konstruktsiooni suurema tõhususe tõttu.

Isetehtud biogaasiseade, mis on kokku pandud kättesaadavatest materjalidest, on palju odavam kui tööstuslikud seadmed. Selle efektiivsus on madalam, kuid vastab täiesti tehtud investeeringule. Kui on juurdepääs sõnnikule ja tahtmist ise pingutada seadme koostamisel ja hooldamisel, on see väga kasulik.

Süsteemi eelised ja puudused

Biogaasiseadmetel on palju eeliseid, kuid ka puudusi jätkub, seetõttu tuleb enne projekteerimise ja ehitamise alustamist kõike kaaluda:

• Jäätmete käitlemine. Tänu biogaasiseadmele saab prügist maksimaalset kasu, millest niikuinii oleks tulnud vabaneda. See käitlemine on keskkonnale vähem ohtlik kui jäätmete matmine.
• Toorme uuenevus. Biomass ei ole süsi ega maagaas, mille kaevandamine kahandab ressursse. Põllumajanduses tekib tooret pidevalt.
• Suhteliselt väike CO2 kogus. Gaasi tootmisel keskkond ei saastu, kuid selle kasutamisel eraldub atmosfääri väike kogus süsinikdioksiidi. See ei ole ohtlik ega suuda ökoloogiat kriitiliselt muuta, sest taimed neelavad seda kasvu käigus.
• Mõõdukas väävli eraldumine. Biogaasi põletamisel satub atmosfääri väike kogus väävlit. See on negatiivne nähtus, kuid selle ulatust mõistetakse võrdluses: maagaasi põletamisel on keskkonna saastamine vääveloksiididega palju suurem.
• Stabiilne töö. Biogaasi tootmine on stabiilsem kui päikesepatareide või tuulikute töö. Kui päikese ja tuule energiat ei saa juhtida, siis biogaasiseadmed sõltuvad inimese tegevusest.
• Võib kasutada mitut seadet. Gaas on alati risk. Et vähendada võimalikku kahju avarii korral, võib krundile paigutada mitu biogaasiseadet. Kui mitmest fermentaatorist koosnev süsteem õigesti projekteerida ja kokku panna, töötab see stabiilsemalt kui üks suur bioreaktor.
• Kasud põllumajandusele. Biomassi saamiseks istutatakse teatud taimeliike. Võib valida selliseid, mis parandavad pinnase seisundit. Näiteks sorgo vähendab mulla erosiooni ja parandab selle kvaliteeti.

Biogaasil on ka puudusi. Kuigi see on suhteliselt puhas kütus, saastab see siiski atmosfääri. Samuti võib tekkida probleeme taimse biomassi tarnimisega.

Vastutustundetud seadmeomanikud varuvad seda sageli nii, et ammendavad maapinda ja rikuvad ökoloogilist tasakaalu.

Seadme tasuvuse arvutus

Biogaasi tootmise toorainena kasutatakse tavaliselt veisesõnnikut. Üks täiskasvanud lehm annab seda piisavalt, et toota 1,5 m³ kütust; siga – 0,2 m³; kana või küülik (olenevalt kehamassist) – 0,01–0,02 m³. Et aru saada, kas see on palju või vähe, võib võrrelda tavalisemate ressurssidega.

1 m³ biogaasi annab sama palju soojusenergiat kui:

• küttepuud – 3,5 kg;
• süsi – 1–2 kg;
• elekter – 9–10 kWh.

Kui on teada lähema aastate jooksul saadaolevate põllumajandusjäätmete ligikaudne kaal ja vajalik energiakogus, saab arvutada biogaasiseadme tasuvuse.

Üks biogaasi tootmise peamisi puudusi on lõhn. Võimalus kasutada väikeseid kompostihunnikuid on suur pluss, kuid tuleb taluda ebamugavusi ja protsessi hoolikalt kontrollida, et mitte põhjustada haigustekitajate levikut.

Bioreaktorisse laadimiseks valmistatakse substraat, mis sisaldab mitut komponenti järgmistes vahekordades:

• sõnnik (kõige paremini lehma- või seasõnnik) – 1,5 t;
• orgaanilised jäätmed (need võivad olla mädanenud lehed või muud taimset päritolu komponendid) – 3,5 t;
• 35 kraadini soojendatud vesi (sooja vee kogus arvutatakse nii, et selle mass moodustab 65–75% kogu orgaanika hulgast).

Substraadi arvestus on tehtud ühe poole aasta pikkuse täitmise jaoks, lähtudes mõõdukast gaasitarbimisest. Umbes 10–15 päeva pärast annab kääritamisprotsess esimesi tulemusi: gaas ilmub väikestes kogustes ja hakkab hoidlat täitma. 30 päeva pärast võib oodata täisväärtuslikku kütuse tootmist.

Biogaasi tootmise seadmed pole meie riigis veel eriti levinud. Suuresti on see tingitud inimeste vähesest teadlikkusest biogaasisüsteemide eelistest ja töö omadustest. Hiinas ja Indias on paljud väikesed talud varustatud käsitööna valmistatud seadmetega täiendava puhta kütuse saamiseks.

Kui seade töötab õigesti, suureneb biogaasi maht järk-järgult, kuni substraat on mädanenud. Konstruktsiooni jõudlus sõltub otseselt biomassi käärimise kiirusest, mis omakorda on seotud substraadi temperatuuri ja niiskusega.

Iseehitamise juhised

Kui puudub kogemus keerukate süsteemide kokkupanemisel, on mõistlik leida internetist või arendada kõige lihtsam joonis biogaasiseadme jaoks eramajas.

Mida lihtsam on konstruktsioon, seda usaldusväärsem ja vastupidavam see on. Hiljem, kui on omandatud ehituse ja süsteemi käsitsemise oskused, saab seadet ümber ehitada või paigaldada lisaseadme.

Kallid tööstuslikult toodetud konstruktsioonid sisaldavad biomassi segamise, automaatse kuumutamise, gaasi puhastamise jne süsteeme. Kodune seade pole nii keerukas. Parem on kokku panna lihtne seade ja seejärel lisada vajalikud elemendid.

Kääriti mahu arvutamisel tuleks lähtuda 5 m³. Selline seade võimaldab saada gaasi koguse, mis on vajalik 50 m² suuruse eramaja kütmiseks, kui soojusallikaks on gaasikatel või ahi.

See on keskmine näitaja, kuna biogaasi kütteväärtus ei ole tavaliselt suurem kui 6000 kcal/m³.

Selleks, et käärimisprotsess kulgeks enam-vähem stabiilselt, tuleb saavutada õige temperatuurirežiim. Selleks paigaldatakse bioreaktor maa-augusse või kavandatakse eelnevalt usaldusväärne soojusisolatsioon. Substraadi pidevat soojendamist saab tagada, kui kääriti aluse alla tuua veeküte toru.

Biogaasiseadme ehitamise võib jagada mitmeks etapiks.

Etapp 1 – bioreaatori süvendi ettevalmistamine

Praktiliselt kogu biogaasiseade asub maa all, seetõttu sõltub palju sellest, kuidas auk kaevati ja viimistleti. Seinte tugevdamiseks ja augu tihendamiseks on mitu varianti – plastik, betoon, polümeerrõngad.

Optimaalne lahendus on osta valmis polümeerrõngad põhjaga. Need maksavad kallimaid kui käepärast olemasolevad materjalid, kuid lisatihendamist pole vaja. Polümeerid on tundlikud mehaaniliste koormuste suhtes, kuid nad ei karda niiskust ega keemiliselt agressiivseid aineid. Need ei ole parandatavad, kuid vajadusel on neid lihtne asendada.

Bioreaktori seinte ja põhja ettevalmistusest sõltub substraadi käärimise intensiivsus ja gaasi tootlikkus, seetõttu tugevdatakse, soojustatakse ja tihendatakse süvend põhjalikult. See on kõige keerulisem ja töömahukam tööetapp.

Etapp 2 – gaasi drenaaži paigaldamine

Spetsiaalsete segistite ostmine ja paigaldamine biogaasipaigaldiste jaoks on kallis lõbu. Süsteemi saab odavamaks muuta, rajades gaasidrenaaži. See koosneb vertikaalselt paigaldatud polümeersetest kanalisatsioonitorudest, millesse on tehtud arvukalt avasid.

Drenaažitorude pikkuse arvutamisel tuleb lähtuda bioreaktori planeeritud täitmissügavusest. Torude ülemised osad peavad olema sellest tasemest kõrgemal.

Gaasidrenaažiks saab valida metall- või polümeertorud. Esimesed on tugevamad, teised keemiliste mõjude suhtes vastupidavamad. Parem on eelistada polümeere, sest metall roostetab ja mädaneb kiiresti.

Valmis bioreaktorisse saab kohe substraadi laadida. See kaetakse kilega, et fermentatsiooni käigus eralduv gaas oleks kerge surve all. Kui kuppel on valmis, tagab see biometaani normaalse voolu ärajuhtimistoru kaudu.

Etapp 3 – kupli ja torude paigaldus

Lihtsaima biogaasipaigaldise kokkupanemise viimane etapp on kupli ülemise osa paigaldus. Kupli kõrgeimasse punkti paigaldatakse gaasi ärajuhtimistoru ja juhitakse see gaasihoidlasse, ilma milleta ei saa hakkama.

Bioreaktori mahuti suletakse tiheda kaanega. Et vältida biometaani segunemist õhuga, rajatakse vesilukk. See toimib ka gaasi puhastamiseks. Tuleb ette näha kaitseklapp, mis rakendub, kui rõhk fermentaatoris muutub liiga kõrgeks.

Rohkem üksikasju selle kohta, kuidas sõnnikust biogaasi teha, loe selles materjalis.

Bioreaktori vaba ruum täidab mingil määral gaasihoidla funktsiooni, kuid sellest ei piia seadme ohutuks tööks. Gaasi tuleb pidevalt tarbida, vastasel juhul on võimalik plahvatus kupli all oleva liigrõhu tõttu.

Bioreaatori soojendamise viisid

Substraati töötlevad mikroorganismid on biomassis pidevalt olemas, kuid nende intensiivseks paljunemiseks on vaja temperatuuri 38 kraadi ja rohkem.

Külmal perioodil kütmiseks võib kasutada mähist, mis on ühendatud maja küttesüsteemiga, või elektrilisi kütteseadmeid. Esimene viis on majanduslikult kasulikum, seetõttu kasutatakse seda sagedamini.

Biogaasiseadet ei ole vaja maasse süvistada, on ka muid korraldamise võimalusi. Allolevas videos on toodud näide tünnidest kokku pandud süsteemi tööst.

Kõige lihtsam on korraldada kuumutamine altpoolt, paigaldades toru küttesüsteemist, kuid sellise soojusvaheti töö efektiivsus on suhteliselt madal. Parem on korraldada väline kuumutamine, ideaalis auruga, et biomass ei kuumeneks üle.

Järeldused ja kasulik video teemal

Kuigi biogaasiseadmete kokkupanekus ja korraldamises pole midagi keerulist, tuleb detailide suhtes olla äärmiselt tähelepanelik. Vead on lubamatud, kuna need võivad põhjustada plahvatusi ja purustusi. Pakume videojuhiseid, mis aitavad mõista seadmete ehitust, neid õigesti kokku panna ja täiendada kasulike vahenditega biogaasi mugavamaks kasutamiseks.

Videos on kirjeldatud, kuidas standardne biogaasiseade on ehitatud ja töötab:

Näide isetehtud biogaasiseadmest. Videoõpetus süsteemi ise korraldamiseks:

Videojuhend biogaasiseadme kokkupanekuks tünnist:

Substraadi segistite valmistamise protsessi kirjeldus:

Isetehtud gaasihoidla töö üksikasjalik kirjeldus:

Ükskõik kui lihtne on eramu jaoks valitud biogaasiseade, ei tasu selle pealt kokku hoida. Kui võimalik, on parem osta tööstuslikult toodetud lahtivõetav bioreaktor.

Kui mitte, siis valmistada see kvaliteetsetest ja vastupidavatest materjalidest: polümeeridest, betoonist või roostevabast terasest. See võimaldab luua tõeliselt usaldusväärse ja ohutu maja gaasivarustussüsteemi.

Tekkisid küsimused artikli teemal, leidsite puudujääke või on teil väärtuslikku teavet, mida saate jagada meie lugejatega? Palun jätke oma kommentaarid, esitage küsimusi, jagage kogemusi.