A modern autómotorok tervezésének egyik fő irányvonala a környezeti teljesítményük javítása. Ebben a tekintetben az egyik legjobb lehetőség az bioüzemanyag motor, melynek legnépszerűbb típusa a bioetanol.
A bioetanol etil-alkohol, amelyet növényi anyagok feldolgozásával nyernek. Termesztésének fő forrása a keményítőben gazdag takarmánynövények.
A bioüzemanyag-motor jellemzői
Megjegyzendő, hogy jelenleg gyakorlatilag szó sincs olyan motorról, amely teljes egészében bioetanollal működne. Ennek oka számos objektív korlát, amelyekre még nem találtak hatékony megoldást.
A mai napig a bioteanolt használják az autók tankolására, főként hagyományos üzemanyagokkal - benzinnel és dízel üzemanyaggal - keverve. Csak FFV (flexibilis üzemanyagú jármű) motorral felszerelt járművek működhetnek ilyen üzemanyaggal.
Az FFV típusú motor belső égésű motor, amely némi eltérést mutat a hagyományos motoroktól. Tehát a fő megkülönböztető jellemzők a következők:
- speciális oxigénérzékelő jelenléte;
- speciális anyag használata számos tömítés gyártásához;
- ECU szoftver, amely lehetővé teszi az üzemanyagban lévő alkohol százalékos arányának meghatározását és a motor működésének ennek megfelelő beállítását;
- néhány tervezési változtatás a kompressziós arány növelése érdekében, ami az etanol magasabb oktánszáma miatt szükséges, mint a benzinnél.
Napjainkban a bioetanolt tartalmazó autóüzemanyagok igen népszerűek számos országban. A vezetők itt az Egyesült Államok és Brazília. Brazíliában ma szinte lehetetlen olyan benzint vásárolni, amely 20%-nál kevesebb bioetanolt tartalmaz. Ez a technológia számos európai országban is népszerű, különösen a skandináv országokban.
Előnyök és hátrányok
A bioetanolnak mint üzemanyagnak jelentős előnyei és jelentős hátrányai is vannak. A bioüzemanyagok fő előnyei elsősorban a környezeti teljesítményhez kapcsolódnak.
A bioetanol egy nem mérgező üzemanyag, amely teljesen feloldódik a vízben. Égéskor nem keletkeznek a környezetre és az emberi egészségre veszélyes vegyületek. Ha bioetanolt adunk a benzinhez, akár 30%-kal vagy még több is csökkenthető a káros kibocsátás. Emellett a bioetanolt természetes megújuló nyersanyagokból állítják elő. Gyakran más típusú termékek hulladékmentes előállításának mellékterméke.
Emellett a magas oktánszám miatt a bioetanol használata javíthatja a belső égésű motor egyes jellemzőit. A hatékonyságát is növeli.
A bioüzemanyagok egyik fő hátránya az alacsony hőmérsékletekkel szembeni instabilitásuk. Fagyban leválhat, és a felületén paraffinfilm képződik. Ez télen nehéz indítást okoz. Ennek a hiányosságnak a kiküszöbölése érdekében az autókat fel kell szerelni tüzelőanyag-fűtővel vagy kis gáztartállyal, amelyet kifejezetten hidegindításra terveztek.
Egy másik fontos hátránya az alacsony fűtőérték. A bioetanol égetése során 37-40%-kal kevesebb hőenergia szabadul fel a hagyományos autóüzemanyag-típusokhoz képest. Ez jelentősen korlátozza a motor teljesítményjellemzőit.
A bioüzemanyag-motoroknak jelentős előnyei vannak, de van még hova fejlődni.
A biogáz felhasználásának fő módja az, hogy hő-, mechanikai és elektromos energiaforrássá alakítják. A nagy biogázüzemekkel azonban a nemzetgazdaság számára értékes vegyi termékek előállítására alkalmas termelő létesítmények hozhatók létre.
A biogáz olyan gázégető berendezésekben használható fel, amelyek fűtésre, világításra, takarmány-előkészítő üzemek ellátására, vízmelegítők, gáztűzhelyek, infrasugárzók és belső égésű motorok üzemeltetésére használnak energiát.
A biogázt a legegyszerűbb gázégőkben égetni, mivel ezekbe gáztartályokból lehet gázt juttatni alacsony nyomáson, de előnyösebb a biogáz felhasználása mechanikai és elektromos energia előállítására. Ez saját energiabázis létrehozásához vezet, amely biztosítja a gazdaságok működési igényeit.
18. táblázat Biogáz összetevők
Gázégők
34. ábra. Működő gáztűzhely
biogázon be Petrovka
A legtöbb háztartási készülék alapja, amelyben biogáz használható, az égő. A legtöbb esetben az atmoszférikus típusú égőket részesítik előnyben, amelyek levegővel előkevert biogázzal működnek. Az égők gázfogyasztását nehéz előre kiszámítani, ezért az égők tervezését és beállítását minden esetben kísérletileg kell meghatározni.
Más gázokhoz képest a biogáz meggyulladásához kevesebb levegőre van szükség. Következésképpen a hagyományos gázkészülékeknek szélesebb fúvókákra van szükségük a biogáz átvezetéséhez. 1 liter biogáz teljes elégetéséhez körülbelül 5,7 liter levegő szükséges, míg a butánhoz - 30,9 liter és a propánhoz - 23,8 liter. .
A szabványos égők módosítása és adaptálása kísérletezés kérdése. A legelterjedtebb bután és propán használatára alkalmas háztartási gépek kapcsán megjegyezhető, hogy a bután és a propán fűtőértéke közel 3-szor magasabb, mint a biogázé, és 2-szer nagyobb lángot ad.
Az égők biogázzá alakítása mindig alacsonyabb szintű készülékműködést eredményez. Az égő módosítására vonatkozó gyakorlati intézkedések a következők:
a fúvókák 2-4-szeres növekedése a gáz áthaladásához;
a levegőellátás mennyiségének változása.
gáztűzhelyek
A gáztűzhely használata előtt az égőket gondosan be kell állítani, hogy elérje:
tömör, kékes láng;
a lángnak spontán stabilizálódnia kell, azaz. az égő nem égő részei 2-3 másodpercen belül maguktól felgyulladnak.
35. ábra. Vízmelegítő kazán
a faluban kerámia sugárzós fűtőtestekkel házfűtésre. Petrovka
Sugárzó fűtőtestek
A sugárzó fűtőtesteket a mezőgazdaságban használják a megfelelő hőmérséklet eléréséhez a fiatal állatok, például malacok és csirkék zárt térben történő tenyésztéséhez. A malacok szükséges hőmérséklete az első héten 30-35°C-tól kezdődik, majd a 4. és 5. héten lassan 18-23°C-ra csökken.
A hőmérséklet-szabályozás általában a fűtőelem emeléséből vagy leengedéséből áll. A jó szellőzés elengedhetetlen a CO- vagy CO2-koncentráció megelőzéséhez. Ezért az állatokat folyamatosan felügyelni kell, és rendszeres időközönként ellenőrizni kell a hőmérsékletet. A malacok vagy csirkék számára készült fűtőberendezések óránként körülbelül 0,2-0,3 m3 biogázt fogyasztanak.
A fűtőtestek hősugárzása
36. ábra. Gáznyomás szabályzó
Fotó: Vedenev A.G., PF "Fluid"
A sugárzó fűtőberendezések infravörös hősugárzást valósítanak meg kerámia testen keresztül, amelyet láng hevít élénkvörösre 900-1000°C hőmérsékleten. A sugárzó fűtőtest fűtőteljesítményét úgy határozzuk meg, hogy a gáz térfogatát megszorozzuk a nettó fűtőértékkel, mivel a biogáz energia 95%-a hővé alakul. A kis fűtőtestek hőenergia-kibocsátása az
1,5-10 kW hőenergia8.
Biztosíték és légszűrő
A biogázzal működő sugárzó fűtőtesteket mindig olyan biztosítékkal kell felszerelni, amely hőmérséklet-csökkenés esetén, azaz ha a gáz nem ég el, megszakítja a gázellátást.
Biogáz fogyasztás
A háztartási gázégők 0,2-0,45 m3 biogázt fogyasztanak óránként, az ipari égők pedig 1-3 m3 biogázt óránként. A főzéshez szükséges biogáz mennyiség a napi főzéssel töltött idő alapján határozható meg.
19. táblázat Biogáz fogyasztás hazai szükségletekre
Biogáz motorok
A biogáz felhasználható autómotorok üzemanyagaként, hatékonysága ebben az esetben a metántartalomtól és a szennyeződések jelenlététől függ. A karburátoros és a dízelmotorok egyaránt működhetnek metánnal. Mivel azonban a biogáz magas oktánszámú üzemanyag, hatékonyabb a dízelmotorokban való felhasználása.
A motorok működtetéséhez nagy mennyiségű biogázra van szükség, és a belső égésű motorokra további berendezéseket kell beszerelni, amelyek lehetővé teszik benzinnel és metánnal egyaránt.
37. ábra. Gáz áramfejlesztő a faluban. Petrovka
Fotó: Vedenev A.G., PF "Fluid"
Gáz-elektromos generátorok
A tapasztalatok azt mutatják, hogy a biogáz gázerőműben történő felhasználása gazdaságosan megvalósítható, míg 1 m3 biogáz elégetésével 1,6-2,3 kW villamos energia termelhető. A biogáz felhasználásának hatékonyságát növeli, ha az elektromos generátor motorjának hűtése során keletkező hőenergiát a biogázüzem reaktorának fűtésére használják fel.
Biogáz tisztítás
Ahhoz, hogy a biogázt belső égésű motorok üzemanyagaként használhassuk, a biogázt elő kell tisztítani a víztől, kénhidrogéntől és szén-dioxidtól.
Nedvességcsökkentés
A biogáz nedvességgel telített. A biogáz nedvességtől való tisztítása a hűtésből áll. Ezt úgy érik el, hogy a biogázt föld alatti csövön vezetik át, hogy alacsonyabb hőmérsékleten kondenzálják a nedvességet. A gáz újramelegítésekor a nedvességtartalom jelentősen csökken benne. A biogáz ilyen szárítása különösen hasznos a használt szárazgáz-mérőknél, mivel ezek idővel megtelnek nedvességgel.
Hidrogén-szulfid tartalom csökkentése
38. ábra. Hidrogén-szulfid szűrő és abszorber a szén-dioxid leválasztására a faluban. Petrovka
Fotó: Vedenev A.G., PF "Fluid"
A hidrogén-szulfid a biogázban vízzel keverve savat képez, amely fémkorróziót okoz. Ez komoly korlátozást jelent a biogáz vízmelegítőkben és motorokban való felhasználásában.
A hidrogén-szulfid biogázból való eltávolításának legegyszerűbb és leggazdaságosabb módja a száraz tisztítás egy speciális szűrőben. Abszorberként egy fém "szivacsot" használnak, amely vas-oxid és faforgács keverékéből áll. 0,035 m3 fémszivacs segítségével 3,7 kg ként lehet kinyerni a biogázból. Ha a biogáz hidrogén-szulfid tartalma 0,2%, akkor ezzel a térfogatú fémszivaccsal körülbelül 2500 m3 gáz tisztítható meg hidrogén-szulfidból. A szivacs regenerálásához egy ideig a levegőben kell tartani.
A minimális anyagköltség, a szűrő egyszerű kezelhetősége és az abszorber regenerálása ezt a módszert megbízható eszközzé teszi a gáztartály, a kompresszorok és a belső égésű motorok korrózió elleni védelmére, amelyet a biogázban lévő hidrogén-szulfidnak való hosszan tartó kitettség okoz. A cink-oxid a hidrogén-szulfid hatékony abszorbense is, ennek az anyagnak további előnyei is vannak: a szerves kénvegyületeket is felszívja (karbonil, merkaptán stb.) 18
A szén-dioxid tartalom csökkenése
A szén-dioxid-tartalom csökkentése bonyolult és költséges folyamat. Elvileg a szén-dioxid a mésztejbe történő abszorpcióval szétválasztható, de ez a gyakorlat nagy mennyiségű meszet termel, és nem alkalmas nagy térfogatú rendszerekben történő felhasználásra. Maga a szén-dioxid értékes termék, amely különféle iparágakban felhasználható.
39. ábra. Biogázzal hajtott UAZ
be. Petrovka
Fotó: Vedenev A.G., PF "Fluid"
Metán használata
A vegyészek modern kutatása nagy lehetőségeket nyit meg a gáz - metán, korom (festék és gumiipari alapanyag), acetilén, formaldehid, metil- és etil-alkohol, metilén, kloroform, benzol és más értékes vegyszerek előállítására. nagy biogázüzemeken alapuló termékek18.
A motorok biogáz-fogyasztása
Be. Petrovkában, a Kirgiz Köztársaság Chui régiójában a "Farmer" Egyesület 150 m3-es biogázüzeme biogázt biztosít 7 paraszti gazdaság háztartási szükségleteihez, egy gáz-elektromos generátor és 2 autó - UAZ és ZIL - üzemeltetéséhez. . A biogázzal való működéshez a motorokat speciális berendezésekkel, a járműveket pedig acélhengerekkel szerelték fel gázbefecskendezéshez.
Az átlagos biogáz-felhasználás értéke 1 kW villamos energia előállításához a Gazdaszövetség motorjaival körülbelül 0,6 m3 óránként.
20. táblázat Biogáz üzemanyagként történő felhasználása a faluban Petrovka
40. ábra. Fáklyás égő a felesleges biogáz elégetésére a faluban. Petrovka
Fotó: Vedenev A.G., PF "Fluid"
Biogáz hatékonyság
A biogáz hatásfoka gáztűzhelyeknél 55%, belső égésű motoroknál 24%. A biogáz felhasználásának leghatékonyabb módja a hő és az energia kombinációja, ahol 88%-os hatásfok érhető el8. A biogáz felhasználása gázégők gáztűzhelyekben, fűtőkazánokban, takarmánygőzölőkben és üvegházakban a biogáz legjobb felhasználása Kirgizisztán gazdaságaiban.
Többlet biogáz
Az üzem által termelt többlet biogáz esetén azt javasolt nem a légkörbe juttatni - ez káros hatással lesz az éghajlatra, hanem elégetni. Ehhez a gázelosztó rendszerbe fáklyát szerelnek be, amelyet az épületektől biztonságos távolságban kell elhelyezni.
Gázdugattyús egységek biogázon történő üzemeltetésében szerzett tapasztalat
1. Bemutatkozás
A modern energia feladata a megbízható és hosszú távú energiaellátás biztosítása a fosszilis tüzelőanyag-források kímélése és a környezet védelme mellett. Ehhez a meglévő energiaforrások felhasználásának gazdaságos megközelítése és a megújuló forrásokra való átállás szükséges. Az Európai Bizottság tanulmánya kimutatta, hogy ez lehetséges.
A vizsgálat során csak a ma piacon elérhető technológiákat vették figyelembe, és azt feltételezték, hogy az európai országok életszínvonala kiegyenlítődik. Így 2050-re az európai országok által fogyasztott energia 90%-a megújuló energiaforrások felhasználásával állítható elő (1. ábra). Ezzel párhuzamosan az áram ára megduplázódik, ugyanakkor az energiafogyasztás is a felére csökken. Az energia csaknem egyharmadát biomasszából állítják majd elő.
1. ábra – Energiafogyasztás Európában (Európai Bizottság tanulmánya)
A biomassza általános kifejezés a szerves termékekre és hulladékokra (hígtrágya, gabonamaradékok, olaj- és cukornövények), ipari és háztartási hulladékokra, fára, élelmiszeripari hulladékra stb. A száraz biomassza azonnal felhasználható tüzelőanyagként, egyéb esetekben "emésztéssel", elgázosítással vagy bepárlással biogázzá alakítják (2. ábra).
2. ábra - Biomassza felhasználása
2. Biogáz képződése
A természetben a biogáz szerves vegyületek anaerob körülmények közötti bomlásával képződik, például mocsarakban, víztestek partjain és egyes állatok emésztőrendszerében. Így a természetes folyamatok fizikája megmutatja a biogáz beszerzésének módjait.
Az ipari termelés integrált technológia kidolgozását igényli, amely olyan komponenseket foglal magában, mint a biomassza tároló tartály, egy biogáz reaktor (fermenter), amelyben az emésztés zajlik, és egy biogáz tartály tisztító rendszerrel (3. ábra).
3. ábra - Elektromos energia előállítása biogáz felhasználásával
Szinte az összes szerves anyag erjedés útján lebomlik. Anaerob körülmények között az erjesztési vagy bomlási folyamatban részt vevő mikroorganizmusok alkalmazkodnak az eredeti szubsztrátumhoz. Tekintettel arra, hogy az erjedés nedves környezetben megy végbe, a bioszubsztrátumnak körülbelül 50% vizet kell tartalmaznia. A biológiai lebontás 35 °C és 40 °C közötti hőmérsékleten megy végbe. Az anaerob fermentáció során többlépcsős folyamat megy végbe, amelyben a szerves anyagokat nagy molekulatömegű vegyületekből kis molekulatömegű, vízben oldható vegyületekké alakítják. Az egyik szakaszban az oldott anyagok lebomlanak, szerves savakat, gyenge minőségű alkoholt, hidrogént, ammóniát, hidrogén-szulfidot és szén-dioxidot képezve. Másrészt a baktériumok az anyagokat ecetsavvá és hangyasavvá alakítják, majd a metanogenezis során lebontják, metánt képezve.
4 HCOO H → CH 4 + 3 CO 2 + 2 H 2 O
Ugyanakkor a hidrogén csökkenti a CO 2 tartalmat, aminek következtében metán is képződik.
CO 2 + 4 H 2 → CH 4 + 2 H 2 O
A hígtrágyát gyakran használják biogáz-termelés alapanyagaként. A gázhozam növelésére úgynevezett koenzimek adhatók hozzá, amelyek homogenizálják a biogáz termelését, melynek térfogata a felhasznált szubsztrátumtól függ (1. táblázat).
1. táblázat – Biogázhozam különböző típusú biomassza esetén
| Nyersanyagok biogázhoz |
Biomassza mennyisége |
Biogáz mennyiség |
| Hígtrágya (szarvasmarha) | 1 m 3 |
20 m 3 |
| Hígtrágya (sertés) | 1 m 3 | 30 m 3 |
| madárürülék | 1 m 3 | 40 m 3 |
| szennyvíziszap | 1 m 3 | 5 m 3 |
| Biohulladék | 1 tonna |
100 m 3 |
| Hulladék zsírok | 1 tonna | 650 m3 |
| Fű | 1 tonna | 125 m 3 |
3. A biogáz minősége és felhasználásra való előkészítése
A biogáz minősége és az üzemanyag-előállítás nem függ a felhasznált alapanyagtól és a folyamat sebességétől. táblázatban. A 2. ábra különböző típusú gázok összetételének összehasonlítását mutatja be.
2. táblázat – A tüzelőanyag-gázok hozzávetőleges összehasonlító összetétele
| Biogáz |
Gáz Szennyvíz |
Szemétgáz hulladéklerakók |
Természetes gáz |
||
| CH 4 |
% | 50...75 |
65 | 50 | 88 |
| CO2 |
% | 20...50 | 35 | 27 | — |
| N 2 |
% | 0...5 | — | 23 | 5 |
| Sűrűség | kg/nm 3 | 1,2 | 1,158 | 1,274 | 0,798 |
| Fűtőérték képesség |
kWh/Nm 3 | 5,0...7,5 |
6,5 | 4,8 | 10,1 |
| metán szám |
egységek | 124...150 |
134 | 136 | 80...90 |
Mivel a biogáz olyan káros összetevőket tartalmaz, mint a kén, ammónia, esetenként szilícium, valamint ezek vegyületei, felhasználási lehetőségei korlátozottak. Ezek az alkatrészek a belső égésű motorokban kopást és korróziót okozhatnak, ezért gáztartalmuk nem haladhatja meg az MWM által meghatározott határértékeket. Ezenkívül a kipufogógázokat nem szabad 140...150 °C alá hűteni, különben savas kondenzátum halmozódik fel a hőcserélőkben és a kipufogógáz-elvezető rendszer alsó részében.
Számos módja van a kén eltávolításának a tüzelőanyagból. A biológiai kezelés során levegőt juttatnak a fermentorban lévő gázzónába. A hidrogén-szulfid baktériumok általi oxidációja következtében a kén és a szulfát elválik, amelyeket folyékony komponensekkel távolítanak el. Egy másik módszer a kémiai kicsapás. Ebben az esetben a fermentorban lévő oldathoz vas-trikloridot adnak. Ezek a módszerek jól beváltak a szennyvíztisztító telepeken.
A legoptimálisabb eredmény akkor érhető el, ha a gázt aktív szénnel tisztítják, és nemcsak a ként, hanem a szilíciumot is eltávolítják a gázból. Ebben az esetben a biogáz minősége megegyezik a földgáz minőségével, és az oxidáló katalitikus gázsemlegesítő alkalmazása további csökkenti a kipufogógáz-kibocsátást.
4. Biogáz felhasználása gázdugattyús motorokon alapuló CHP-ben
Az MWM GmbH (korábban Deutz Power Systems) 400-4300 kW névleges teljesítménytartományban gyárt sovány égésű turbófeltöltős gázdugattyús egységeket (4. ábra). Ezeket a motorokat a biogáz összetételének ingadozásaihoz igazították, és összetett összetételű gázokkal való működésre optimalizálták.
4. ábra – Gázmotorok teljesítménytartománya MWM GmbH (korábban DEUTZ Power Systems)
A besorolások megfelelnek az ISO 3046 szabványnak. A specifikációk tájékoztató jellegűek, és nem kötelező érvényű értékek.
Az MWM GmbH nagy tapasztalattal rendelkezik a gázdugattyús motorok hulladéklerakókon és szennyvízgázon történő üzemeltetésében (az első ilyen modellek csaknem 100 éve kezdtek működni szennyvízgázzal), és ezt a tapasztalatot felhasználja a modellválaszték további fejlesztésére és a gyártott kogenerációs rendszerek megbízhatóságának növelésére. (5. ábra)
5. ábra - Gázdugattyús motorok fejlesztése (1988-2002 időszakra)
A fő feladat ebben az esetben a motorok ellenállóbbá tétele a gázban lévő káros anyagok hatásával szemben. Különféle szennyeződések savakat képeznek, amelyek hátrányosan befolyásolják a motor alkatrészeit, elsősorban a csapágyakat. Egy ilyen negatív hatás kiküszöbölhető egyrészt az üzemmód optimalizálásával, másrészt a csapágygyártási technológia változtatásával.
Ha az egységet 95°C körüli kenőolaj-hőmérsékleten (motor bemeneti nyílás) üzemeltetik, és elkerülik a gyakori leállásokat és indításokat, csökkenthető a hűtési fázis alatt a forgattyúházban lecsapódó kondenzáció miatti savképződés veszélye. A fentiekkel összefüggésben lehetőség szerint a motor leállás nélkül járjon. A gáztárolóban elegendő mennyiségű gáz felhalmozódása biztosítja a folyamatos üzemanyag-utánpótlást, amely a gázmotor zavartalan működéséhez szükséges.
A biogázmotorok üzemeltetése során szerzett tapasztalatok azt mutatják, hogy a csapágyakhoz speciális anyagokat kell használni. A motor hatásfokának és üzemi nyomásának növekedésével nagyobb teherbírású csapágyakra van szükség. A bevonatos csapágyakat ma már széles körben használják, hogy megfeleljenek minden megbízhatósági követelménynek. Folyamatos kemény felületüknek köszönhetően jobban ellenállnak az agresszív gázoknak és kenőolajoknak, mint a hagyományos hornyos golyóscsapágyak (6. ábra).
5. ábra – A film csúcsnyomásának összehasonlítása
A kenőolaj minősége jelentős hatással van a motor élettartamára és kopására. Ezért üzem közben csak olyan márkájú olajat szabad használni, amelyet a gázmotor gyártója jóváhagyott az ilyen típusú gázokhoz. Az olajcsere intervallumait az erőmű üzembe helyezésekor az olajminőség-elemzés eredményei alapján határozzák meg. A motor működése során folyamatosan ellenőrzik a kenőolaj minőségét, ezt követően születik döntés a cseréről. Az első olajelemzést 100 üzemóra után végzik el, függetlenül az üzemanyag típusától. A szelepek karbantartási intervallumait ugyanígy határozzák meg.
A kenőolajcsere intervallumainak meghosszabbítása érdekében a motorok alapkeretében az olaj mennyiségét növelni kell. Erre a célra az MWM megnövelt olajmennyiséggel rendelkező egységeket kínál ügyfeleinek a motorvázban. Az olajat folyamatosan táplálják a kenési körbe, átlósan áthaladva az alapkereten (10. ábra):
6. ábra - Kenőolaj-ellátás
Maguk a motorok tervezési jellemzői mellett a TEM (Total Electronic Management by MWM) vezérlő- és vezérlőrendszer is fontos szerepet játszik a biogáz egységek biztonságos és megbízható működésének biztosításában. Érzékeli az összes működési körülményt, hőmérsékletet, nyomást stb., és a kapott adatok alapján beállítja az optimális motorteljesítményt maximális hatásfokra, miközben nem lépi túl a megállapított károsanyag-kibocsátási határértékeket. A TEM rendszernek lehetősége van analitikus grafikonok készítésére az állomás működési paramétereinek változásairól - ez lehetővé teszi a munka során bekövetkező megsértések időben történő észlelését és gyors reagálását.
A társaság komplett biogázzal működő erőműveket szállít. Tartalmaz gázdugattyús egységet, hulladékhő-kazánt, hangtompítót, katalizátoros gázátalakítókat, aktívszén gáztisztító rendszert és szükség esetén további kipufogógáz-utókezelő rendszert. (7. ábra).
7. ábra - Példa egy mini CHP elrendezésére ( kattintson a képre a nagyításhoz)
ábrán. A 8. ábra a biogáz üzemek fajlagos beruházási és átlagos fenntartási költségeit mutatja. Az adatok a TBG 616 és TBG 620 sorozatú egységek üzemeltetési tapasztalatait összegzik, tartalmazzák a gázmotor, a hűtő- és kipufogógáz hőcserélők, hangtompítók költségeit, valamint az elosztó üzem költségeit, beleértve a telepítést és a csővezetékeket is. 2005 óta a TBG sorozatú egységeket a TCG 2016 C, illetve a TCG 2020 sorozatra frissítették.
8. ábra - Tőkebefektetési és karbantartási költségek
2009-ben, a modellpaletta következő korszerűsítését követően a TCG 2020 sorozat esetében a TCG 2020 V20 kogenerációs egységnél 43,7%-os elektromos hatásfokot sikerült elérni, valamint a 12 és 16 hengeres elektromos teljesítményét is sikerült elérni. gázmotorok 1200, illetve 1560 kW-ra. Komoly korszerűsítés érintette a TCG 2016 V08 egységet is. Az egység elektromos teljesítménye 400 kW-ra, elektromos hatásfoka pedig 42,2%-ra nőtt. Ezen túlmenően az elektromos hatásfok és a kimenő teljesítmény megegyezik földgáz és biogáz használatánál.
5. Különféle nyersanyagok gyakorlati felhasználása energiatermeléshez
A városban Brandenburg(Németország) olyan erőművet telepített, amely élelmiszerből és háztartási hulladékból biogázt állít elő (1. fotó). Évente hozzávetőleg 86 000 tonna biohulladékot ártalmatlanítanak.
1. kép - Biogáz üzem Altenóban
A biogáz előállítási folyamata meghatározott sorrendben történik. A nem eldobható komponensek eltávolítása után a biohulladékot összetörik és összekeverik, a kapott masszát 70 °C-ra melegítik, hogy elpusztítsák a kórokozókat. A hulladékot ezután két fermentorba küldik, amelyek mindegyike 3300 m3 biomasszát tartalmaz. A mikroorganizmusok lebontják a biomasszát (kb. 20 nap alatt), aminek következtében biogáz és maradék folyadék képződik, amit aztán kinyomnak, és a száraz maradékot biológiailag újra komposztként dolgozzák fel.
A Deutz Power Systems által gyártott két TBG 616 V16K gázdugattyús motor biogázzal üzemel, mindegyik elektromos teljesítménye 626 kW, hőteljesítménye 834 kW. A megtermelt elektromos energiát az elektromos hálózatba táplálják, a hőt pedig gáz előállítására használják fel. A káros anyagok kibocsátási szintje a német TA-Luft szabvány által meghatározott határértékek alatt van.
A biogáz üzem is benn működik Eichigte az Agrofarm 2000 GmbH állattartó telepén. A cég 2200 hektár szántót és 1100 hektár legelőt művel Eichigt/Vogtlandban. A termesztett növények betakarításának egy részét 1550 tehén takarmányozására használják fel, amelyből évente 10 650 000 kg tejet állítanak elő. Ugyanakkor naponta 110-120 m 3 hígtrágya keletkezik - a fermentorban „erjesztik”, aminek eredményeként 4000 ... 4400 m 3 biogáz keletkezik. A trágyához takarmánymaradványokat (4 t/nap-ig) adnak, aminek köszönhetően a gáztermelés 20%-kal nő.
A mini-CHP konténerbe van beépítve (2. kép), hajtásként TBG 616 V16 K motort használnak, melynek elektromos teljesítménye 459 kW, hőteljesítménye 225 kW. Az áramot az elektromos hálózatba szolgáltatják, a hőt a gazdaság szükségleteire használják fel. A hígtrágyát biogáz alapanyagaként használják.
2. kép - MWM kogenerációs egység (korábban DEUTZ Power Systems) konténeres változatban TBG 616 V16 motorral
A biomassza újrahasznosítási ciklus gyakorlatilag hulladékmentes. Az anaerob "emésztési" folyamat során keletkező maradékok szagtalanok és egész évben felhasználhatók műtrágyaként a földeken.
következtetéseket
- A mezőgazdasági hulladékok bioüzemanyagként történő felhasználása lehetővé teszi a mezőgazdasági termelés zárt ciklusát. Az anaerob emésztésből származó maradék szagtalan, műtrágyaként a táblákra vihető. Az ilyen típusú műtrágyát a növények azonnal felszívják anélkül, hogy a talajt vagy a talajvizet szennyeznék.
- A biogázból történő energiatermelés a rendszeres energiaválságok tükrében ígéretes megújuló energiaforrásnak számít. A biogázüzemek a növények által tárolt napenergiát biológiai lebomlási folyamat révén biogázzá alakítják. Ez a folyamat a CO 2 egyensúly szempontjából semleges, hiszen csak annyi szén-dioxid kerül a légkörbe, amit korábban a növények a fotoszintézis során felszívtak.
- Az elektromos és hőenergia biogázüzemekben történő előállítása ígéretes technológia, amely segít az emberiségnek függetlenedni a fosszilis tüzelőanyagok korlátozott készleteitől, és védi a környezetet is.
- Az MWM GmbH modern, biztonságos és megbízható gázmotorokon alapuló áram- és hőtermelő rendszereket kínál ügyfeleinek.
Az eredeti cikk a következőre készült: VIth International Scientific Conference GAS ENGINES 2003 Lengyelországban, 2003. június 2-06.