Prosta biogazownia

Pozyskiwanie, otrzymywanie, systemy alternatywne, także energia cieplna
ODPOWIEDZ
Ramzan Szimanow
Posty: 1831
Rejestracja: czw 27 sty 2022, 10:49
Kontakt:

śr 25 sty 2023, 20:07

Moje tłumaczenie artykułu Reginy Gregory na temat prostych chińskich biogazowni.
Pierwotnie opublikowanego w wczesnych latach 2000 więc ceny robocizny czy materiałów budowlanych są już dawno nieaktualne. Podobnie czuć że autorce miejscami udziela się hurraoptymizm z chińskich broszur rządowych.
Ale i tak materiał wart jest uwagi.

Link do oryginału w języku angielskim
https://www.ecoinflexiones.org/historia ... iogas.html

Książka "A Chinese biogas manual : popularising technology in the countryside" przetłumaczona na angielski i wydana przez Arianne van Buren, Michaela Cook,a i Leo Pyle w 1979 jest regularnie wznawiana. I dość łatwa do zdobycia.

Obrazek

"Ponad 30 milionów gospodarstw domowych w Chinach posiada komory fermentacyjne biogazu, które przekształcają odpady w czyste paliwo.
Biogaz stanowi około 1,2% całkowitego zużycia energii w Chinach, zastępując głównie biomasę i paliwa kopalne używane do gotowania w wiejskich gospodarstwach domowych. Ma on 12 znaczących korzyści środowiskowych i społecznych.

Na chińskiej prowincji większość wiosek nie ma elektryczności, a paliwa komercyjne, takie jak nafta i węgiel, są drogie. Tak więc ludność wiejska nadal w dużym stopniu polega na biologicznych źródłach energii. Drewno opałowe i resztki pożniwne (głównie słoma) to 80% zużycia energii przez gospodarstwa domowe na obszarach wiejskich i 54% całkowitego zużycia energii na prowincji. Sprawność cieplna (tj. ilość faktycznie uzyskanego z paliwa ciepła) wynosi tylko około 10% w przypadku tradycyjnych pieców, więc do tak prostych zadań, jak przygotowywanie posiłków i herbaty, potrzeba dużo paliwa.
Ma to poważne konsekwencje dla środowiska, takie jak wylesianie, zmniejszona żyzność gleby, erozja, a nawet miejscowe pustynnienie.
Powoduje również poważne zanieczyszczenie powietrza w pomieszczeniach, z wynikającymi z tego skutkami zdrowotnymi, takimi jak infekcje górnych dróg oddechowych i problemy z oczami.

Dodając tylko jeden prosty krok w cyklu paliwowym, biogaz może złagodzić wiele z tych problemów a także zapewnić wiele innych korzyści. Szczególnie dobrze sprawdza się w Chinach, gdzie recykling i hodowla trzody chlewnej od dawna są powszechnymi czynnościami domowymi.


Podstawowy system biogazowy obejmuje beztlenową komorę fermentacyjną (zwykle podziemną) z rurą wlotową, rurą wylotową i rurą do odprowadzenia biogazu.
Wsadem jest połączenie odpadów roślinnych i zwierzęcych oraz wody.
Odpowiednie są resztki pożniwne, ściółka drzewna i chwasty, podobnie jak obornik świń, krów, kurczaków i ludzi.
Fermentuje to w komorze dając biogaz który zawiera 60-70% metanu (CH 4 ).
Zawartość energii wynosi 22 gigadżule (GJ = 1 miliard dżuli) na m 3 , mniej więcej tyle samo co 0,5 litra nafty. Podstawowa reakcja chemiczna to: 2 C + 2 H 2 O » CH 4 + CO 2.
Proces zachodzi przy udziale bakterii i jest wrażliwy na temperaturę (zakres 8-60°C). W idealnych warunkach komora fermentacyjna o pojemności 10 m 3 może dostarczyć wystarczającą ilość gazu do gotowania i oświetlenia dla pięcioosobowej rodziny.
Biogaz może być również wykorzystywany do zasilania maszyn rolniczych oraz do wytwarzania energii. Zarówno płynny osad z rury wylotowej, jak i osad na dnie zbiornika są bardzo dobrymi nawozami. 


Nieco bardziej rozbudowanym modelem jest model „trzy w jednym”, który obejmuje chlew i latrynę podłączone bezpośrednio do zbiornika fermentacyjnego.
W cieplejszych regionach nawóz można stosować w sadzie w modelu „świnia-biogaz-owoce”. W chłodniejszych regionach zalecany jest model „cztery w jednym” ze szklarnią, aby schowana pod nią komora fermentacyjna „przeżyła zimę”.

 
Ekonomia

Komory fermentacyjne do biogazu są zazwyczaj budowane z lokalnych materiałów, takich jak glina, piasek, kamienie i cegły, co czyni je przystępnymi cenowo i promuje lokalną samodzielność.


Szacunki kosztów są bardzo zróżnicowane, ale Tabela 1 przedstawia aktualny i szczegółowy reprezentatywny przykład, w tym koszty przebudowy kuchni, toalety i chlewu.
Całkowity koszt to 3534 juanów (równowartość 442 USD), z czego 1000 juanów pochodzi z dotacji rządowych. W przeszłości część kosztów i robocizny pokrywała kolektyw (gmina).
Teraz dostępne są mikropożyczki z dopłatą do oprocentowania finansowaną przez samorząd. Rolnicy nadal wnoszą własną siłę roboczą.
Większość analiz wskazuje, że koszty można odzyskać w ciągu 1-1,5 roku dzięki oszczędności paliwa, zwiększonym dochodom i dodatkowej dostępności czasu.

Podprojekt Przedmiot Koszt (Juany) Źródła pieniędzy
1. Biogazownia (8 m 3 ) Cement 250 Subwencja rządowa (756 juanów)
Transport 80
Biogazownie* 256
Koszt murarki 170
130

Pompa szlamowa 70
Uszczelnienia 14
Cegła, piasek, stal 218
Koszt pracy 350
Całkowity 1538  
2. Przebudowa kuchni Koszt murarki z czego 15 dotacji rządowej
Materiał konstrukcyjny 147
Całkowity 162  
3. Przebudowa toalety Koszt murarki z czego 15 dotacja rządowej
Materiał konstrukcyjny 250
Całkowity 265  
4. Przebudowa podwórka Koszt murarki 500
Materiał konstrukcyjny 855
cement i stal 214 z dotacji rządowej
Całkowity 1569  
Suma wszystkiego 3534  

*Instalacje biogazowe obejmują: piec na biogaz, lampę, licznik wielofunkcyjny i rury
 . Dane pochodzą z wiejskiego biura energetycznego Quizhou

Tabela 1 Koszt budowy „jednego zakładu z trzema przebudowami” w regionie Changshun, Guizhou w 2005 r
. Źródło: Hu 2006
 
Popularyzacja

Według Kangmina i Ho (2006) pierwsza fermentownia produkująca biogaz z odpadów została zbudowana w Bombaju w Indiach w 1859 roku.
Pod koniec XIX wieku na obszarach przybrzeżnych południowych Chin pojawiły się proste biogazownie. W 1932 roku Luo Guorui założył chińską firmę Guorui Biogas Company w Szanghaju i opublikował pierwszą monografię dotyczącą biogazu, Chinese Guorui Biogas Digester Practical Lecture Notes . Mniej więcej w tym samym czasie prof. Zhou Peiyuan zaprojektował i zbudował komorę fermentacyjną do oświetlenia w prowincji Jiangsu, a drugą zbudowano w prowincji Zhejiang do wytwarzania energii elektrycznej.

Podczas Wielkiego Skoku, w latach 1958-1960, Mao Zhedong deklarował, że biogaz powinien być spopularyzowany w całym kraju, ale w niektórych południowych prowincjach wybudowano tylko niewielką ich liczbę. Wsparcie techniczne było niewystarczające, aby ruch odniósł sukces.


Właściwie to rząd prowincji Syczuan doprowadził do wczesnej popularyzacji biogazu. W 1968 r. niektórzy rolnicy z prowincji Syczuan udoskonalili technologię budowy hydrofermentatorów ciśnieniowych (tj. takich, które nie przeciekają). Widząc wartość tej technologii, która zapewniała paliwo bez zmniejszania dostaw nawozów organicznych, a także przyczyniała się do higieny obszarów wiejskich, rząd Syczuanu rozpoczął szeroko zakrojony program ich rozpowszechniania na początku lat siedemdziesiątych.
Jednym z jego głównych zadań było szkolenie techniczne.
Według van Burena (1980, s. 14):
„Po miesięcznym kursie wstępnym na szczeblu prowincji stażyści wracają do swoich prefektur, aby służyć jako nauczyciele. Ich uczniowie stają się następnie nauczycielami na poziomie powiatu i rozszerzają technologię na gminy, brygady i zespoły. ” Szczegółowy podręcznik budowy został szeroko udostępniony w 1976 roku. Podczas gdy podstawową technologią jest ciśnieniowy fermentator wody, oficjalna polityka zachęcała do inicjatywy, eksperymentowania i kreatywności w zakresie dostępnych lokalnie materiałów budowlanych i surowców, a także projektów dostosowanych do lokalnych warunków („adaptacyjne R&D i przyrostowe innowacje”, słowami Moulika (1985)).
Syczuan stał się przykładem potencjału wykorzystania biogazu dla innych prowincji.
Od 1972 roku w Syczuanie odbywają się konferencje biogazowe, w których biorą udział przedstawiciele z całego kraju.


Program popularyzacyjny oparto na gminach. Przedstawiciele kolektywów odwiedzili odnoszące sukcesy zakłady fermentacji biogazu i zdecydowali, czy wypróbować tę technologię.
Następnie wybrano niektórych członków, którzy przeszli szkolenie jako technicy nadzorujący budowę komory fermentacyjnej.
Zwykli rolnicy mogli uzyskać certyfikat, a następnie uzyskać dodatkowe dochody za bycie technikami. Stopniowo rosła liczba fermentorów domowych w kolektywie iw 70% gospodarstw gmina/brygada/drużyna została uznana za „w zasadzie spopularyzowaną”. Zdaniem Moulika (1985, s. 291),

Gospodarstwo domowe odnosi korzyści w postaci oszczędności na kosztach paliwa, bezpłatnego zaopatrzenia w lepszy nawóz, uzyskiwania dochodów z wsadu biomasy (zwłaszcza odchodów ludzkich i świńskich) dostarczanych do biogazowni oraz uzyskiwania możliwości zarobkowania dla kobiet dzięki mniejszej ilości czasu spędzonego na gotowaniu.
Zachętą dla kolektywu są zwiększone dostawy obornika i wydajność upraw oraz niższe koszty paliwa komercyjnego dzięki wykorzystaniu biogazu do napędu pomp irygacyjnych i wytwarzania energii elektrycznej, a także niższe koszty nawozów chemicznych.
Państwo zyskuje, ponieważ program biogazowy obniża koszty transportu w celu zaopatrzenia w energię (zwłaszcza węgiel), chroni zasoby naturalne i promuje lepsze warunki sanitarne.

Liczba komór fermentacyjnych w Syczuanie wzrosła do ponad 400 tys. Wsad dają też gorzelnie i inne gałęzie przemysłu z odpadami organicznymi, komunalne oczyszczalnie ścieków, szpitale i szkoły.

Ale liczba domowych fermentatorów zaczęła spadać w 1979 roku; do 1983 r. spadła z 7 milionów do około 4 milionów.
Było to spowodowane porzuceniem znacznie większej liczby istniejących komór fermentacyjnych niż budowaniem nowych. Być może miało to coś wspólnego z nowym „systemem odpowiedzialności” wprowadzonym w 1978 r., który zastąpił ustrój gminny indywidualnymi gospodarstwami dzierżawnymi i różnymi bodźcami produkcyjnymi, a także zmniejszeniem wielkoobszarowego budownictwa wiejskiego. Spadek wynikał też z problemów technicznych. Najwyraźniej wiele komór fermentacyjnych zostało zbudowanych w pośpiechu z materiałów, które nie były zbyt trwałe.
Pojawiły się również problemy z nieodpowiednim surowcem, brakiem usług konserwacyjnych i wsparcia technicznego, aw północnych Chinach mroźnymi zimami. Rząd został zmuszony do ponownego przemyślenia swojego planu i ustanowienie lepszych standardów projektowych.
W celu rozwiązania problemów technicznych powołano dziesięć instytucji badawczo-rozwojowych.

W 1980 r. rząd krajowy uznał biogaz za „główną alternatywę” w walce z kryzysem paliwowym na wsiach. Narodowe Biuro Metanu opracowało skomplikowany system indeksów do ustalania priorytetów dla różnych regionów, w oparciu o lokalne warunki klimatyczne, niedobór drewna opałowego, dostępność zasobów i status ekonomiczny. Szczególną uwagę zwrócono też na „okręgi zapobiegania chorobom”. Kategorie zostały ułożone w następujący sposób:

Warunki klimatyczne
Liczba miesięcy w roku ze średnią temperaturą 10°C lub wyższą
I 10-12
II 8-9
III 6-7
IV 4-5
V <4

Niedobór drewna opałowego
Liczba miesięcy w roku, w których podaż jest mniejsza niż 4500 kcal efektywnego ciepła na osobę na dobę
poważny >3
normalna <3

Każdy region w którym poważny niedobór wynosi ponad 60%, jest uważany za doświadczający poważnych braków.
Każdy region w którym poważny niedobór wynosi 30-60% jest uważany z doświadczający wyraźnych braków.

Dostępność zasobów
Potencjał produkcji metanu
obfity 1,5m3 _
normalny 0,8-1,5m3 _
słaby <0,8

Status ekonomiczny
Roczny dochód na mieszkańca
Dobry <100 juanów
średni 40-100
słaby <40

Kryteria te są podzielone na pięć kategorii, od A do E, przy czym A to połączenie poważnego niedoboru drewna opałowego, obfitych zasobów i wysokich dochodów, a E to połączenieniedoboru drewna opałowego, niedoborów zasobów i / lub niskich dochodów.
Zatem każdy region klimatyczny (IV) ma zestaw pięciu podregionów (AE).

Samorządom lokalnym polecono włączenie biogazu jako ważnego elementu budowy kapitału rolnego, a w planie krajowym część krajowych zasobów cementu przeznaczono na komory fermentacyjne. Powołano Państwową Grupę Kierowniczą ds. Biogazu z przedstawicielami różnych ministerstw, a bieżące działania powierzono Państwowemu Urzędowi Utylizacji i Upowszechniania Biogazu. W województwach, gminach i regionach autonomicznych, a także w podległych im powiatach i miastach powstały grupy liderów biogazu. Dziś sieć administracyjna od rządu centralnego po samorząd lokalny obejmuje około 3640 departamentów i agencji. „Krajowe biura promocji biogazu odgrywają kluczową rolę w organizowaniu szkoleń dla techników, pozyskiwaniu niezbędnych materiałów, udzielaniu kredytów bankowych, sponsorowaniu badań nad biogazem, i przygotowywanie literatury technicznej” (Moulik 1985, s. 291). Za każdą komorę fermentacyjną oferowano dotację w wysokości 1000 juanów (około 150 USD).

Program popularyzacji obejmuje różne formy propagandy – podręczniki, komiksy, plakaty, radio, film i telewizję, a ostatnio filmy wideo i DVD – oraz projekty demonstracyjne.
Rozpowszechnianie biogazu zbiega się z chińskim programem „budowy nowej wsi”.
W latach 90. starania koncentrowały się na upowszechnianiu modelu południowego „świnia-biogaz-owoce” i północnego modelu „cztery w jednym”. Począwszy od 2000 r. wspierano również projekty „jedna nowa biogazownia i trzy przebudowy” . Miasto Linzhou w prowincji Henan próbuje nowego podejścia „trzech rozszerzeń” w celu popularyzacji i modernizacja: rozwój zakładów średniej i dużej skali; wykorzystanie nowych procesów mezofilnych i termofilnych; rozszerzyć zweryfikowane zastosowania, począwszy od zwykłego gotowania, na oświetlenie, ogrzewanie domu, podgrzewanie wody i wytwarzanie energii.

Ogółem do 2002 roku liczba domowych biogazowni w Chinach wzrosła do 11 mln.

Cytowane w literaturze oficjalne szacunki liczby biogazowni przydomowych na lata 2004-2008 wskazują na dalszy stały stały wzrost:

2004 - 15,4 mln (czwartek 2006)
2005 - 18 milionów (Lixin 2007)
2006 - 22 miliony (Gan i Yu 2008)
2007 - 26,5 mln (USAID 2009)
2008 - 30,5 miliona (Tianren Trade News 2009a; People's Daily 2009a)

Zakładając, że każda komora fermentacyjna obsługuje pięcioosobowe gospodarstwo domowe, można powiedzieć, że biogaz pomaga prawie 22% chińskiej populacji wiejskiej.
Komory fermentacyjne wyprodukowały łącznie 6,5 miliarda m 3 biogazu w 2005 r., co stanowi około 1,2% całkowitego zużycia energii przez gospodarstwa domowe na obszarach wiejskich w Chinach.
 
Siły rynkowe

Najnowsza rewolucja gospodarcza w Chinach – przejście do gospodarki quasi-kapitalistycznej zorientowanej na eksport – zachęciła do popularyzacji biogazu na kilka sposobów:

Większe hodowle i więcej przemysłu

Rośnie liczba dużych gospodarstw hodowlanych. Każdy z nich produkuje codziennie tysiące funtów odchodów zwierzęcych. Zbudowano duże komory fermentacyjne, które mogą dostarczać gaz do setek gospodarstw domowych lub wytwarzać energię elektryczną i/lub ciepło w elektrowni. Według Junfeng (2007) krajowy plan Chin dotyczący biogazu obejmuje 4700 dużych projektów biogazowych w gospodarstwach hodowlanych i 1600 wykorzystujących organiczne ścieki przemysłowe do 2010 r.; 10 000 gospodarstw hodowlanych i 6000 zakładów przemysłowych do 2020 roku.

Więcej inwestycji zagranicznych

W 2003 roku Azjatycki Bank Rozwoju i chińskie Ministerstwo Finansów uruchomiły projekt efektywnego wykorzystania odpadów rolniczych, wart 77 milionów dolarów, w prowincjach Henan, Jangxi, Hubei i Shanxi. Celem jest zbudowanie 17 500 komór fermentacyjnych dla gospodarstw domowych oraz dużych gospodarstw rolnych zajmujących się hodowlą zwierząt wyposażonych w komory fermentacyjne. Prowincja Shanxi otrzymała pożyczki ADB w wysokości 8,2 mln USD, przekazała fundusze uzupełniające w wysokości 8,1 USD i otrzymała dotację w wysokości 841 000 USD z Globalnego Funduszu Środowiska.

Zaangażowały się również międzynarodowe organizacje ekologiczne. Na przykład organizacja Nature Conservancy pomaga we wdrażaniu inicjatywy CREED (Chiny Rural Energy Enterprises Development) Programu Narodów Zjednoczonych ds. Ochrony Środowiska.
Inicjatywa obejmuje program małych pożyczek GreenVillage Credit i promuje nie tylko biogazownie, ale także słoneczne podgrzewacze wody, energooszczędne piece i cysterny zbierające wodę deszczową.
Do tej pory projekt dotarł do 420 wiosek w prowincji Yunnan, instalując ponad 14 000 komór fermentacyjnych, pieców i słonecznych podgrzewaczy wody.

Eksport technologii biogazowych

W 2007 r. trzydniowe targi Methane to Markets Partnership Expo w Pekinie obejmowały szeroką gamę innowacyjnych produktów i gości z całego świata. Qingdao Tianren Environment Co., Ltd. oferuje stałą przestrzeń wystawienniczą i kompleksową stronę internetową do sprzedaży i serwisu wyposażenia biogazowni na całym świecie (patrz http://www.tianren.com ).

Chiński rząd planuje pomóc krajom nad Mekongiem zbudować 1500 wiejskich zbiorników na biogaz w latach 2009-2013. A prowincja Zhejing pomaga swojemu „siostrzanemu stanowi” Pohnpei w Mikronezji w czterech projektach biogazowych, w tym w komorach fermentacyjnych i piecach. Pierwsza dostawa biogazu do kuchni Chrześcijańskiego Liceum Ogólnokształcącego OWHA w Madolenihnw ze szkolnej chlewni została zakończona w kwietniu 2009 roku.

Światowy rynek węgla

Zgodnie z mechanizmem czystego rozwoju (CDM) Protokołu z Kioto, a także mniejszymi obiektami, takimi jak Katalog Węgla, kraje rozwijające się „mogą zmusić resztę świata do płacenia twardych pieniędzy za niepalenie drewna opałowego w celu uwolnienia dwutlenku węgla do atmosfery”, słowami Ho (nd). Chiny są zdecydowanie największym „gospodarzem” w rejestrze CDM. Oczekuje się, że jego 665 projektów spowoduje roczną redukcję emisji gazów cieplarnianych (GHG) średnio o prawie 191 milionów ton, co stanowi 59% całkowitej światowej emisji.
Większość projektów dotyczy energii wiatrowej, wodnej, odzyskiwania ciepła odpadowego, rozkładu HCF23 i ponownego zalesiania; istnieje również kilka projektów związanych z gazem wysypiskowym. Oraz cztery chińskie projekty biogazowe:

Francuska organizacja pozarządowa Initiative Développement buduje 1650 domowych zbiorników na biogaz w dystryktach Weining i Danzhai w prowincji Guizhou w ciągu trzech lat 2007-2009. Kredyty (nie jest jasne, ile) są sprzedawane przez Action Carbone po 15,00 € za sztukę.
Bank Światowy zgodził się płacić 6,3 miliona juanów rocznie przez 10 lat za redukcję emisji gazów cieplarnianych o 67 000 ton rocznie w projekcie biogazowym Minhe w Shandong. Projekt obejmuje komorę fermentacyjną o pojemności 20 000 metrów sześciennych, która przetwarza 180 000 ton odchodów kurzych w celu wyprodukowania 10,95 miliona metrów sześciennych biogazu i 250 000 ton nawozów oraz 21,9 miliona KWh energii elektrycznej rocznie.
Jednostka Finansowania Węgla Banku Światowego zauważa, że ​​bez kredytów węglowych roczny przychód projektu wyniósłby 7,6 miliona juanów, ale z kredytami jest to 14,2 miliona.
Bank Światowy zgodził się również na zakup 10-letnich jednostek poświadczonej redukcji emisji (CER) z domowego projektu biogazowego w prefekturze Enshi. Projekt ten, będący częścią programu Eco-Farming Banku Światowego, ma zapewnić 33 000 gospodarstw domowych komory fermentacyjne o powierzchni od 8 do 15 m 3 , plus trzy remonty. Biogaz w dużej mierze zastąpi węgiel i oczekuje się, że zmniejszy emisję gazów cieplarnianych o 58 444 ton ekwiwalentu CO2 rocznie za łączną cenę 5,74 miliona juanów. 60% tych pieniędzy trafi bezpośrednio do chłopów, przypuszczalnie aby pomóc im pokryć część kosztów.
Rząd Finlandii zapłaci firmie Beijing Hebayi Ecological Energy Development Company 14,5 mln euro (18,26 mln USD) za 1,4 mln jednostek CER na lata 2009-2018. Firma zainstaluje komory fermentacyjne i kuchenki na biogaz w 210 000 gospodarstw domowych w prowincji Hunan.

 
Korzyści

Od najwcześniejszych dni popularyzacji Chińczycy zidentyfikowali 10 zalet domowych biogazowni:

1. Biogaz jest odnawialny i oszczędza paliwa kopalne.

Gdyby cały obornik i „nocną glebę” (odchody ludzkie) produkowane rocznie w Chinach przerobić na 130 miliardów m3 biogazu , teoretycznie mogłoby to zastąpić ekwiwalent 93 milionów ton metrycznych węgla (1 tona metryczna to 2205 funtów). Rzeczywiste osiągnięcie jest oczywiście skromniejsze. W 2005 roku produkcja biogazu wyniosła 6,5 ​​miliarda m 3 , o wartości energetycznej 135 902 teradżuli (TJ=1 bilion dżuli).

Tabela 2 przedstawia krajowy przegląd różnych paliw zastępowanych biogazem w wiejskich gospodarstwach domowych w okresie 15 lat 1991-2005. Wśród paliw kopalnych prym wiedzie węgiel, który w samym 2005 r. zastąpiono 43 838,60 teradżuli (TJ). To około 2,2 miliona ton metrycznych węgla. Rzeczywiste oszczędności mogą być sześciokrotnie większe, biorąc pod uwagę, że sprawność pieców na biogaz wynosi 60%, w porównaniu do zaledwie 10% w przypadku tradycyjnych chińskich pieców na paliwo stałe.
Tabela 2. Paliwa zastępowane biogazem dla utrzymania wsi (TJ)

Tabela 2. Paliwa zastępowane biogazem na potrzeby utrzymania obszarów wiejskich (TJ)
Źródło: Liu et al. (2008)

Wymiana energii elektrycznej, rafinowanej ropy naftowej, LPG, gazu ziemnego i gazu węglowego wynosi 14 429 TJ.

2. Wymaga mniej pracy niż taka sama ilość energii ze źródeł konwencjonalnych.

Budowa przeciętnego domowego fermentora wymaga 30 osobodni. Następnie płynny osad jest usuwany co dwa tygodnie, a osad stały usuwany jest raz w roku.
Nie wymaga to żadnych specjalnych umiejętności.

Jednak najczęściej wymienianym czynnikiem jest zaoszczędzona praca dla kobiet i dzieci, które zbierają drewno opałowe. Oszczędza to 1-2 godziny dziennie lub 1-2 dni w tygodniu. Przy koszcie alternatywnym wynoszącym 3,14 juana/godzinę (Feng et al. 2009), korzyść wynosi 1146-2292 juanów/rok na każde gospodarstwo domowe.

3. Oszczędza drewno opałowe i chroni lasy.

Szacunki są różne, ale jedna domowa instalacja może zaoszczędzić około 2 ton drewna opałowego i 0,25 hektara lasu rocznie.

Tabela 2 wskazuje, że biogaz zastąpił 32 056,90 TJ drewna opałowego w 2005 r., co odpowiada 2,1 mln ton metrycznych drewna. Przy wspomnianej wyżej zwiększonej wydajności, zastąpiona ilość może wynieść 12,6 mln ton.

4. Oszczędza słomę i inne resztki pożniwne na paszę dla zwierząt i ściółkę.

Jak pokazuje tabela 2, słoma jest dominującym paliwem domowym zastępowanym biogazem. W 2005 r. wymieniono 44 927,66 TJ, co przy wartości energetycznej 10-17 GJ na tonę daje 2,64-4,49 mln ton słomy i innych resztek pożniwnych.

5. Zmniejsza wydatki na paliwo.

Szacunkowe oszczędności na wydatkach na paliwo z domowej komory fermentacyjnej biogazu wahają się od 30 juanów dla gospodarstwa domowego, które w większości zbiera własne drewno opałowe, do ponad 1000 juanów dla gospodarstwa domowego, które w dużym stopniu opiera się na węglu do gotowania.

6. Zmniejsza czas pracy domowej poświęcany na gotowanie i sprzątanie.

Oprócz czasu zaoszczędzonego na zbieraniu drewna opałowego, biogaz znacznie skraca czas gotowania. Dzieje się tak nie tylko z powodu czasu spędzonego na rozpalaniu i podsycaniu ognia w porównaniu ze zwykłym odkręceniem zaworu gazowego, ale także z powodu lepszej wydajności cieplnej. Kobiety, z którymi przeprowadzono wywiady w dwóch oddzielnych badaniach w prowincji Shanxi, stwierdziły, że gotowanie posiłku zajmuje tylko ½ godziny, w porównaniu do ponad 1 godziny w przypadku tradycyjnych paliw. „Czuję się wyzwoloną kobietą!” powiedział jeden. Co więcej, czas spędzony wcześniej na czyszczeniu poczerniałych od dymu przyborów kuchennych i powierzchni pokrytych popiołem może być wykorzystany bardziej produktywnie. Według Ho (nd), 80% kobiet i dzieci w gospodarstwach domowych z biogazem wykorzystuje zaoszczędzony czas na dodatkowe dochody, co stanowi aż 24% miesięcznego dochodu rodziny.

7. Poprawia warunki higieniczne.

Proces fermentacji beztlenowej jest bardzo skuteczny w niszczeniu szerokiej gamy patogenów — E. coli , Schistosoma , Shigella , tęgoryjców, prątków powodujących czerwonkę, krętków itp. To znacznie zmniejsza częstość występowania chorób zakaźnych przenoszonych przez wodę i infekcji pasożytniczych, ponieważ oraz związanych z tym kosztów leczenia.
Na przykład w mieście Mianyang w prowincji Syczuan liczba przypadków schistosomatozy spadła o 88% po 1975 r., kiedy to szeroko rozpowszechnił się tam biogaz.

8. Daje nawóz wysokiej jakości.

Zarówno płynna gnojowica, jak i osad osadowy z biogazowni są bogate w składniki odżywcze, minerały i związki biologicznie czynne, które tworzą doskonały nawóz organiczny. W porównaniu z fermentacją tlenową (kompostowaniem) proces beztlenowy zmniejsza utratę azotu z 50-80% do zaledwie 5-12%. Zwiększa także zawartość amoniaku o 120% i szybko działającego fosforu o 150%.

Przeciętna komora fermentacyjna w ciepłym regionie może dawać 100 kg osadu dwa razy w roku z około 650 ppm N, 40 ppm P i 9400 ppm K. Można go użyć jako odżywki do gleby lub jako podłoże do hodowli grzybów lub dżdżownic. Płynne ścieki, które są usuwane częściej, zawierają około 550 ppm N, 15 ppm P i 2000 ppm K. Stosowanie gnojowicy zmniejsza zapotrzebowanie na wodę do nawadniania oraz nawozy chemiczne.

Stale zgłaszane są znaczne wzrosty plonów. Na przykład dystrykt Yongxing w prowincji Syczuan zastosował w swoich uprawach ponad milion ton ścieków fermentacyjnych, a produkcja żywności wzrosła o 11% rocznie. Ponadto produkty ekologiczne mogą być sprzedawane po wyższej cenie (nawet o 30%) niż produkty nawożone środkami chemicznymi.

Ścieki z biogazu są również podawane rybom, co zapewnia lepszą przeżywalność i wskaźniki wzrostu, a także mniejszą częstość występowania chorób zakaźnych i pasożytniczych w porównaniu z surowym obornikiem. Można je również podawać bezpośrednio świniom i kurom lub służyć jako podłoże dla rdestnicy, którą karmi się zwierzęta.

9. Umożliwia mechanizację niektórych zadań związanych z przetwórstwem zbóż na obszarach wiejskich oraz lokalną produkcję energii elektrycznej.

Biogaz przyczynia się do większych plonów i wydajności w rolnictwie, gdy jest wykorzystywany jako źródło paliwa do maszyn rolniczych, pomp irygacyjnych i młocarni.
Zaspokaja również potrzeby energetyczne małych gałęzi przemysłu wiejskiego, takich jak produkcja płytek i przetwórstwo żywności.

Wytwarzanie energii elektrycznej jest szczególnie odpowiednie dla dużych gospodarstw hodowlanych i przemysłu z odpadami organicznymi. Na przykład, przy odrobinie zachęty ze strony General Electric, pierwsza w Chinach wytwórnia biogazu z kurzego obornika wykorzysta dzienną produkcję 220 ton obornika i 170 ton ścieków z farmy drobiu Beijing Deqingyuan do wytworzenia 14 600 MWh energii elektrycznej oraz ciepła w celu promowania proces fermentacji i ogrzewanie fermy kurczaków w zimie.

10. Poprawia standard życia na wsi.

Istnieje wiele sposobów, dzięki którym biogaz zwiększa dochody wiejskich gospodarstw domowych. Niektórzy zgłaszają nawet potrojenie lub czterokrotność swoich dochodów. Spowalnia to migrację ze wsi do miast.

Technicy biogazowni zarabiają lepiej niż przeciętna w wiejskich regionach.
Kobiety uwolnione od nadmiernego czasu spędzanego na zbieraniu drewna na opał i gotowaniu mogą szukać możliwości zarobku. Wiele osób spędza więcej czasu na uprawie upraw dochodowych, takich jak tytoń i herbata.
W systemach obejmujących szklarnie, zwłaszcza te ze świniami lub lampami zwiększającymi stężenie CO2, można uprawiać więcej owoców i warzyw . Ciepło pozwala świniom szybciej rosnąć i sprzyja produkcji jedwabników.
System biogazowy zachęca do większej hodowli zwierząt na poziomie gospodarstwa domowego.

Do tych 10 korzyści musimy dodać istotne zmniejszenie zanieczyszczenia środowiska, w tym zanieczyszczenia powietrza i wody.

11. Zmniejsza zanieczyszczenie powietrza.

Oprócz poprawy higieny, najważniejszą korzyścią biogazu dla zdrowia ludzkiego jest zmniejszenie zanieczyszczenia powietrza w pomieszczeniach. Gospodarstwa domowe, które używają węgla do gotowania, mają o 74% więcej tlenku węgla, 84% więcej dwutlenku siarki, 27% więcej dwutlenku węgla i 77% więcej pyłu zawieszonego niż gospodarstwa domowe wykorzystujące biogaz. Narażenie na te wysokie stężenia powoduje różne dolegliwości - zapalenie płuc, przewlekłą obturacyjną chorobę płuc, raka i gruźlicę, a także choroby serca i niską masę urodzeniową.
Według Smitha (2007), 380 000 przedwczesnych zgonów rocznie jest obwinianych za dym w pomieszczeniach z paliw stałych w Chinach. Jest to również szkodliwe dla oczu. W wywiadzie dla Międzynarodowego Funduszu Rozwoju Rolnictwa ONZ, który pomógł zbudować 30 000 biogazowni w Chinach, rolnik Liu Chun Xian powiedział: „Kiedyś gotowaliśmy na drewnie.
Od dymu oczy łzawiły mi i paliły, i zawsze kaszlałem. Dzieci też często chorowały i musiały chodzić do kliniki, co było kosztowne. Teraz, kiedy gotujemy na biogazie, jest znacznie lepiej” (IFAD nd).

W wyniku wymiany paliwa w gospodarstwie domowym i zmniejszenia spalania resztek pożniwnych na otwartych polach poprawia się również jakość powietrza atmosferycznego (zewnętrznego), zwłaszcza pyłu zawieszonego i SO 2 , powodującego kwaśne deszcze.

Jak wspomniano powyżej, biogaz ogranicza również emisje gazów cieplarnianych. Tabela 3 przedstawia zestawienie redukcji emisji gazów cieplarnianych (w ekwiwalentach CO 2 ) w wyniku zastąpienia energii biogazem w latach 1991-2005. Większość (95,67%) to CO 2 ; CH4 stanowił 4,03%, a N2O 0,29% . Jeden gigagram (Gg) jest odpowiednikiem 500 ton metrycznych, a zatem całkowita ilość 14 410 Gg na rok 2005 odpowiada redukcji emisji gazów cieplarnianych o 7,2 miliona ton.
Tabela 3. Redukcja emisji gazów cieplarnianych przez zastąpienie energii (Gg CO<sub>2</sub>-eq)

Tabela 3. Redukcja emisji gazów cieplarnianych poprzez zastąpienie energii (Gg CO 2 -eq)
Źródło: Liu et al. (2008)

Oprócz efektu substytucji energii pokazanego w tabeli 3, Liu i in. (2008) obliczyli również redukcje metanu dzięki lepszemu zarządzaniu obornikiem za pomocą biogazu (od świń + odchody ludzkie). Redukcje wyniosły około 660 Gg ekwiwalentu CO 2 w 1991 r. i 3000 Gg ekwiwalentu CO 2 w 2005 r. Dodając do siebie zastępowanie energii i gospodarowanie obornikiem, ale odejmując GHG emitowane ze spalania biogazu, uzyskano sumę 14 000 Gg ekwiwalentu CO 2 w 2005 r., czyli 7 mln ton.

12. Zmniejsza zanieczyszczenie wody.

Odpady zwierzęce i drobiowe są cennymi zasobami jeśli są właściwie wykorzystywane, ale stanowią poważne zagrożenie, gdy są odprowadzane do rzek i jezior.
Zasoby wód podziemnych również są tym dotknięte.
W przypadku ścieków przemysłowych Kangmin i Ho (2006, s. 3) podają przykład gorzelni: „ChZT (chemiczne zapotrzebowanie na tlen, miara stężenia zanieczyszczeń) ścieków z gorzelni często osiąga 40 000 mg/litr podczas oczyszczania tlenowego zezwala tylko na ChZT poniżej 1 000 mg/litr, co oznacza konieczność 40-krotnego rozcieńczenia ścieków. Dzięki fermentacji beztlenowej 90 procent zanieczyszczeń można łatwo usunąć, co znacznie zmniejsza zanieczyszczenie pól uprawnych, rzek i jezior”.
 
Analiza punktów EcoTipping

W tym przypadku nie ma jako takiego ujemnego punktu krytycznego.
Biomasa była używana do gotowania od tysiącleci. Jest to trwałe, dopóki rosnący popyt nie spowoduje niedoborów, jak ma to miejsce w niektórych regionach Chin. Ma również szereg negatywnych skutków ubocznych, jak pokazano na rycinie 8.
Ryc. 8. Schemat skutków gotowania z wykorzystaniem drewna i resztek pożniwnych


Poleganie na drewnie i resztkach pożniwnych do gotowania prowadzi do wylesiania, a dalej do erozji i degradacji gleby.
Mniej resztek pożniwnych powracających do gleby oznacza mniej nawozów organicznych, co również powoduje degradację gleby (i konieczność stosowania drogich nawozów sztucznych). Spalanie resztek pożniwnych oznacza, że ​​jest mniej paszy dostępnej dla zwierząt gospodarskich, a tym samym mniej zwierząt gospodarskich i mniej obornika do wykorzystania jako nawóz organiczny. Czas spędzony na zbieraniu paliwa i długi czas gotowania z powodu nieefektywności oznaczają mniej czasu na inne zajęcia.
Zanieczyszczenie powietrza — zwłaszcza w pomieszczeniach — prowadzi do złego stanu zdrowia. Wszystkie te skutki prowadzą do ubóstwa, które z kolei uniemożliwia wiejskim gospodarstwom domowym przejście na stosunkowo czyste (choć nieodnawialne) paliwa komercyjne, takie jak nafta lub gaz ziemny do gotowania.

Rycina 9 pokazuje korzystne efekty gotowania z biogazem — zasadniczo odwrócenie błędnego koła pokazanego na rycinie 8, z dodatkową korzyścią w postaci lepszej higieny i związanej z tym redukcji chorób.


Jeśli chodzi o składniki, które zaobserwowaliśmy w innych studiach przypadków, stwierdzono, co następuje:

Zewnętrzna stymulacja i facylitacja. Gospodarstwa wiejskie otrzymały zachęty do instalowania biogazowni od władz krajowych, wojewódzkich i powiatowych, a ostatnio od organizacji międzynarodowych.
Silne lokalne instytucje demokratyczne i trwałe zaangażowanie lokalnych przywódców. Przed 1978 r. gminy podejmowały decyzje o wdrożeniu biogazu.
Od tego czasu pojedyncze gospodarstwa domowe decydują się na tę inwestycję, ale nadal istnieje silna sieć pomocy rozszerzającej.
Współadaptacja między systemem społecznym a ekosystemem.
Biogaz znacznie poprawił relacje między ludźmi a ich środowiskiem. Dzięki zastosowaniu biogazu poprawia się jakość życia na wsi i zdrowie ekosystemu.
„Pozwól działać naturze”. Fermentacja beztlenowa czyni cuda, jeśli chodzi o wytwarzanie użytecznego paliwa i wysokiej jakości nawozu.
Szybkie wyniki. Budowa komory fermentacyjnej na skalę domową wymaga tylko 30 osobodni. Koszt finansowy zazwyczaj zwraca się w ciągu 12-18 miesięcy. Korzyści, takie jak zmniejszone zanieczyszczenie powietrza w pomieszczeniach i lepsza higiena, są natychmiast widoczne, a wysokiej jakości nawóz jest produkowany w ciągu kilku miesięcy.
Pokonywanie przeszkód społecznych. Szeroko zakrojone programy propagandowe i szkoleniowe, a także dotacje rządowe pomogły pokonać przeszkody techniczne i finansowe. Wydaje się, że nie było społecznego sprzeciwu wobec rozwoju biogazu, który należało przezwyciężyć.
Różnorodność społeczna i ekologiczna. Zróżnicowanie domowych źródeł paliw poprzez włączenie biogazu pozwoliło rodzinom spędzać znacznie mniej czasu na gromadzeniu drewna opałowego, co doprowadziło do większej dywersyfikacji upraw rolnych.

Wniosek

Pomimo szybkiej urbanizacji w Chinach, liczba domowych biogazowni na obszarach wiejskich wykazuje stały wzrost. Związane z tym korzyści sprawiają, że inwestycja jest opłacalna. Wielkoskalowe systemy dla hodowli zwierząt, oczyszczalni ścieków i przemysłu są obiecujące w zmniejszaniu silnej zależności Chin od węgla jako źródła energii.

Ho (nd) zauważa, że ​​kraje uprzemysłowione również powinny korzystać z biogazu: „Płacenie gotówką biednym krajom, aby nie paliły drewna opałowego, jest miarą desperacji bogatych krajów, takich jak Stany Zjednoczone…. O wiele bardziej sensowne byłoby, gdyby kraje rozwinięte same czerpały korzyści z biogazu, ponieważ mają one również większe możliwości w zakresie badań i rozwoju w celu optymalizacji produkcji i wykorzystania biogazu”.

Link do oryginału w języku angielskim
https://www.ecoinflexiones.org/historia ... iogas.html

Obrazek

Oryginalna bibliografia


Action Carbone. n.d. Construction of Biogas Plants in China. Website http://www.actioncarbone.org/en/projet. ... =CO2&id=28
The BioenergySite. 2008. China Fires Up First Chicken Manure-Biogas Plant. Website http://www.thebioenergysite.com/news/12 ... ogas-plant
Blobaum, Roger. 1980. Biogas production in China. P. 212-216 in Biogas and Alcohol Fuels Production. Proceedings of a Seminar on Biomass Energy for City, Farm, and Industry. Emmaus, PA: The JG Press.
Chen Ru-Chen. 1981. The Development of Biogas Utilization in China. Natural Resources Forum 5(3), p. 277-282.
China Economic Net. 2009. Finland to buy CO2 emissions from Chinese biogas project.
Federated States of Micronesia Public Information Office. 2009. Pilot Biogas Project from China Put to Use. Website http://www.fsmpio.fm/releases/2009/april/04_19_09.html
Feng, Tingting, Shengkui Cheng, Qingwen Min, and Wei Li. 2009. Productive use of bioenergy for rural household in ecological fragile area, Panam County, Tibet in China: The case of the residential biogas model. Renewable and Sustainable Energy Reviews 13, p. 2070-2078.
Gan, Lin and Juan Yu. 2008. Bioenergy transition in rural China: Policy options and co-benefits. Energy Policy 36, p. 531-540.
Ho, Mae-Wan. n.d. Biogas Bonanza for Third World Development.
Hu Qichun. 2006. The Promotion of Rural Domestic Biogas Plants in P.R. China.
IFAD (International Fund for Agricultural Development). n.d. China biogas project turns waste into energy. Website http://operations.ifad.org/web/guest/co ... ina/biogas
Junfeng, Li. 2007. REEEP: Activities that Support AD Project Development Worldwide. Paper presented at the Methane to Markets Partnership Expo, Beijing, 30 October – 1 November.
Kangmin, Li and Mae-Wan Ho. 2006. Biogas China. Institute of Science in Society Report. Website http://www.i-sis.org.uk/BiogasChina.php
Liu Yu, Kuang Yaoqiu, Huang Ningsheng, Wu Zhifeng, and Xu Lianzhong. 2008. Popularizing household-scale biogas digesters for rural sustainable energy development and greenhouse gas mitigation. Renewable Energy 33, p. 2027-2035.
Lixin, Zhao. 2007. Current Status and its Potential for Large and Middle-sized Biogas Plant in China. Paper presented at the Methane to Markets Partnership Expo, Beijing, 30 October – 1 November.
Lowry, Cindy. 1980. Biogas Systems as a Competitive Source of Energy for Developing Countries. Paper presented at the Resource Systems Conference, May 3, Honolulu, Hawaii.
McGarry, Michael G. and Jill Stainforth. 1978. Compost, Fertilizer, and Biogas Production from Human and Farm Wastes in the People’s Republic of China. Ottawa: International Development Research Centre.
Moulik, T. K. 1985. The Biogas Program in India and China. Ambio 14(4-5), p. 288-292.
Owens, Gene M. 2007. Analyzing impacts of bioenergy expansion in China using strategic environmental assessment. Management of Environmental Quality 18(4), p. 398-407.
People’s Daily. 2009a. More rural areas turn to biogas. Website http://english.people.com.cn/90001/9077 ... 05135.html
People’s Daily. 2009b. China’s largest biogas CDM project runs smoothly. Website http://english.people.com.cn/90001/9077 ... 09282.html#
Smil, Vaclav. 1977. Energy Solution in China. Environment 19(7), p. 27-31.
Smil, Vaclav. 1982. Chinese biogas program sputters. Soft Energy Notes 5(3), p. 88-90.
Smith, Kirk R. 2007. Methane Emission Reductions: Opportunities to Promote Health, Development, and Climate. Paper presented at the Methane to Markets Partnership Expo, Beijing, 30 October – 1 November.
Tianren Trade News. 2009a. Over 30.5 million Chinese household are using biogas for cooking. Website http://www.tianren.com/en/news.asp?id=180
Tianren Trade News. 2009b. “Three extension” to enlarge the using of biogas. Website http://www.tianren.com/en/news.asp?id=170
Tianren Trade News. 2009c. China 1st CDM program of Household Biogas Plant is successfully registered. Website http://www.tianren.com/en/news.asp?id=94
Tu Jiapao and Lu Chengxian. 1984. Rural Methane Resources and Their Utilization. Chapter 5 in Rural Energy Planning in China and Other Developing Countries of Asia, edited by Deepak Bajracharya. Honolulu: East-West Center.
USAID. 2009. China – Nature Conservancy alternative energy project. Indoor Air Pollution (IAP) Update, July 6. Website http://iapnews.wordpress.com/2009/07/06 ... gy-project
van Buren, E. Ariane. 1980. Biogas Beyond China: first international training program for developing countries. Ambio 9(1), p. 10-15.
Wang, Gehua. 2004. ‘Four in one’ model and the development of household biogas in northern China. International Journal of Global Energy Issues 21(1/2), p. 110-118.
Wright, Martin. 2006. All you need is spirituality … and slurry. Green Futures July/August, p. 4-5. Website http://www.forumforthefuture.org/greenf ... les/602538
Yang, H.S. 2006. Resource management, soil fertility and sustainable crop production: Experiences of China. Agriculture, Ecosystems and Environment 116, p. 27-33.
Zhang Pei-dong, Jia Guomei, and Wang Gang. 2007. Contribution to emission reduction of CO2 and SO2 by household biogas construction in rural China. Renewable and Sustainable Energy Reviews 11, p. 1903-1912.
Nie masz wymaganych uprawnień, aby zobaczyć pliki załączone do tego posta.
wojtek007
Posty: 45
Rejestracja: sob 24 lip 2021, 23:25
Kontakt:

sob 04 lut 2023, 13:56

Krótki opis budowy małej biogazowni z systemem magazynowania, sterownikiem i prawie wszystkim co potrzeba , niestety nie opisują tutaj filtru do oczyszczania z siarkowodoru i co2

Link: https://ep.com.pl/automatyka/10172-przy ... a-rolnicza
Ramzan Szimanow
Posty: 1831
Rejestracja: czw 27 sty 2022, 10:49
Kontakt:

czw 16 lut 2023, 22:49

wojtek007 pisze:
sob 04 lut 2023, 13:56
, niestety nie opisują tutaj filtru do oczyszczania z siarkowodoru i co2
Tutaj wspominają że jedną z metod jest wykorzystanie bakterii Sulfobacter oxydans którym trzeba jednak dostarczyć ciut tlenu.
Albo do komory fermentacyjnej albo do kolejnego zbiornika. CO2 nie stanowi problemu, jest nim para wodna która do spółki z siarkowodorem tworzy kwas. Przy jednym zbiorniku siarka zostaje jako nawóz w pofermencie. Przy osobnym odkłada się w dość czystej formie.
I można ją wykorzystać i w innych celach.
Inną metodą jest chemiczna z wykorzystaniem rudy darniowej lub soli żelaza.
https://magazynbiomasa.pl/odsiarczanie- ... a-biogazu/
ODPOWIEDZ

Wróć do „Energia i zasilanie”