Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

Монографія, яка пропонується читачеві, розкриває важливу проблему використання одного з видів альтернативних джерел енергії — як газу,

який утворюється при анаеробному розкладанні органічної речовини і містить значну кількість метану. Отримання такого виду енергії дозволить у повній мірі використовувати нескінченні джерела, які супроводжують суспільство у процесі його діяльності. Енергія, яка отримана з біомаси, належить до відновлюваної, оскільки видобувається з органічного поновлюваного субстрату. Фактом є те, що викопні енергоносії на Землі закінчуються і існує значна потреба в альтернативних джерелах, що додає ще більшого значення виробництва біогазу на біогазових установках. Крім того, енергетичне використання біогазу в порівнянні зі спалюванням природного газу, зрідженого газу, нафти та вугілля є нейтральним по відношенню до двооксиду вуглецю, оскільки він перебуває в межах природного кругообігу вуглецю і споживається рослинами протягом вегетаційного періоду.

Обробка великої кількості науково практичного матеріалу для написання даної монографії було можливим за допомогою безцінної підтримки та сприяння особливих умов академіком Національної академії наук України, доктором

технічних наук, професором сФжнса/н^іюж УФ^шюёи/шль.

За подану підтримку, багаточисельне обговорення матеріалів монографії та висловлення побажань автори виражають величезну подяку та вдячність академіку Національної академії наук України, доктору технічних наук, професору

сМшмягфетсо Фммсамдфу, Ж){гііїд&и/іу,, заслуженому працівнику науки та освіти України, завідуючому кафедри «Теплоенергетики» Вінницького національно технічного університету, доктору технічних наук, професору Зі£яан&ма> (&ташала4 tylccimo&wiy, і доценту кафедри «Теплоенергетики» Вінницького національно технічного університету <Шпьештс&у, ЯЬжипфо ^імтфс&и/іу,.

За організацію та допомогу у проведенні виробничих експериментальних досліджень на діючому великому промислово тваринницькому комплексі який має на своєму балансі біогазову установку сАтьёшиюёу, 3mfi здобувач

наукового ступеня кандидата технічних наук, головний енергетик «Виробнича тваринницького комплексу» металургійного комбінату ВАТ “Запоріжсталь”.

Окрему подяку автори висловлюють завідуючому кафедри

«Т еплоенергетики» Дніпропетровської Національної металургійної академії, доктору технічних наук, професору &уУимсьМкЛ/иу, сЖікшало З&алорилЛш/ьо&и/іу,, завідуючому кафедри «Електротехніки та енергетичного менеджменту» Запорізької державної інженерної академії, доктору технічних наук, професору сЖа/tcmy, Ж){то &{мшфс&и/іу, та екс-завідуючому кафедри «Теплоенергетики», професору Ж/жмсс&у, (зёёен, сАЬшіашмо&и/і/у, за корисні рекомендації щодо викладання окремих глав матеріалів монографії.

ВСТУП

Біогаз виникає внаслідок розкладання органічної субстанції (надалі — органіка) бактеріями. Різні групи бактерій розкладають органічні субстрати, які складаються переважно з води, білка, жи­ру, вуглеводів і мінеральних речовин на їх первинні складові — вуг­лекислий газ, мінерали та воду. Як продукт обміну речовин при цьому утворюється суміш газів, що одержала назву біогаз. Горючий метан (СН4) становить від 5 до 85 % і є основним компонентом біо- газу, а значить і основним енерговмісним компонентом.

Такий природний процес розкладання можливий лише в ана­еробних умовах, тобто тільки за відсутності проникнення кисню. Цей процес розкладу називають також гниттям — його можна спо­стерігати в болтах, озерах, трясовина і т. д. Якщо в такому середо­вищі присутня кисень, то органіку розкладають інші бактерії; в та­кому випадку процес буде називатися компостування. Іншими при­родними процесами розкладання є, наприклад, горіння, переварю­вання або бродіння. Енергія, що звільняється внаслідок анаеробно­го процесу не втрачається як тепло при компостуванні, внаслідок життєдіяльності метанових бактерій вона перетворюється на моле­кули метану. Процеси гниття відомі дуже давно, вони вже відбува­лися навіть тоді, коли наша атмосфера мала зовсім інший склад. Метанові бактерії належать до найдавніших і найбільш пристосо­ваним живим істотам на планеті Земля. Процеси гниття мають ши­роке поширення: в лесі морів, річок та озер — «блукаючий вогник», вони відбуваються так само, як і в трясовині, болотах, кулях ґрунту, куди не проникає кисень, на звалищах сміття, у навалом гною, ле­генях, відстійниках гною, на ділянках вирощування рису і в калі жуйних парнокопитних тварин (вони виробляють близько 200 л ме­тану в добу). У воді вироблення метану помітно по бульбашок газу, що піднімається на поверхню. Залежно від місця походження, мова може йти про болотному газі, гнильних газі, газі стічних вод, руд­ному газі, звалищного газі або, як його прийнято називати в сільсь­кому господарстві, про біогазі. За великим рахунком з будь-якої ор­ганіки в умовах відсутності кисню можна добути біогаз. Бактерії повинні лише мати достатню кількість часу, щоб впоратися з мате­ріалом, який складно розкладається, яким можуть бути, наприклад здерев’янілі рослини. Цей процес цілеспрямовано використовують при очищенні стічних вод, щоб розкласти органічні сполуки шкід­ливих речовин. Однак деякі субстрати виявилися найбільш підхо­дящими для такого процесу. Текучі, кашоподібна і взагалі субстра­ти, що затримують значну кількість води, найкращим чином підхо­дять для процесу бродіння, оскільки в них можна легко витримати анаеробні умови, в той час як матеріал з великих цільних шматків як деревина краще розкладати компостування або іншим шляхом.

Газ метан, що міститься в біогазової суміші, має енергетичну цінність від 10 кВт/м 3 (стосовно до чистого метану) і є таким са­мим газом, як і природний газ. Якщо суміш газів переводити в еле­ктричний струм за допомогою генератора, то при його ефективнос­ті, наприклад, 35% з 10 кВт брутто утворюється 3,5 кВт електрич­ного струму, який можна безпосередньо подавати в мережу елект­ричного живлення.

Однак метан теж має свої недоліки: при попаданні в повітря він дуже поволі окислюється на двоокис вуглеводу й воду під впливом сонячних променів, озону і так званих радикалів (молеку­ли НО, швидко вступають у реакцію). Метан після двоокису вугле­воду (на 50 % викликає парниковий ефект) є найбільш поширеним забруднювачем повітря і на 20 % викликає явище парникового ефе­кту. Крім того, при окисленні він споживає озон і цим самим ро­бить свій внесок у збільшення озонової діри в стратосфері. Газовий факел, за допомогою якого в аварійних випадках спалюють газ до страшною двоокису вуглеводу, має велике значення також з цієї причини. До періоду індустріалізації виробництво метану і його розщеплення перебували в рівновазі. Сьогодні цей баланс значною мірою порушено: при видобутку вугілля, нафти і природного газу виділяється величезна кількість неспалене метану в атмосферу. До цього додається ще велика кількість газу, що виникає у всьому світі від вирощування рису і тваринництва, це детально описано у [1, 2]. За останні десятиліття це призвело до постійного зростання метану в атмосфері Землі. З цієї ж причини також споживання біогазу в те­хнічних цілях має особливе значення, оскільки, таким чином, зме­ншується емісія метану.

Комментарии запрещены.