Máy phát điện Biogas là gì? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của Máy phát điện Biogas

1. Máy phát điện Biogas là gì?

Biogas là loại khí được sinh ra khi phân động vật và các chất hữu cơ lên men trong điều kiện không có không khí (gọi là quá trình hiếm khí). Về lý thuyết thì khí Biogas có thể chuyển đổi trực tiếp thành điện năng bằng cách sử dụng pin nhiên liệu. Tuy nhiên, quá trình này đòi hỏi khí phải rất sạch và dùng pin nhiên liệu đắt tiền. Chính vì vậy mà việc chuyển đổi khí sinh học thành năng lượng điện bằng việc lắp đặt máy phát điện biogas sẽ tiết kiệm hơn rất nhiều.

Do đó, máy phát điện biogas là dòng máy phát điện sử dụng nguồn khí biogas từ các trang trại chăn nuôi để tạo ra dòng điện. Giúp người chăn nuôi tận dụng được nguồn nhiên liệu rẻ tiền.

Điểm đặc biệt của máy phát điện biogas là dùng khí sinh học chuyển đổi thành năng lượng cơ học; cung cấp cho máy phát sản xuất điện. Do đó, việc lắp đặt máy phát điện bằng khí biogas tại các trang trại, nhà máy… sẽ tiết kiệm được rất nhiều nhiên liệu.

Với trang trại nuôi 50 con heo, nếu sử dụng máy phát điện biogas cỡ nhỏ có thể chạy liên tục 8h/ngày với khí biogas; thì sẽ tiết kiệm được 24 triệu đồng tiền điện/năm. Trong điều kiện áp suất bình thường, động cơ chạy bằng biogas có thể biến 1m3 khí thành 1 kWh điện; tiết kiệm được 0,4 lít dầu diesel.

Trong khi đó, biogas được thu hồi từ chất thải gần như miễn phí, ngoài sử dụng cho máy phát điện; còn dùng cho đun nấu; chạy máy gặt; vận hành hệ thống tưới; thiết bị bảo quản nông sản…

Bạn đã nắm được máy phát điện Biogas là gì và những lợi ích kinh tế, môi trường mà nó mang lại. Để có cái nhìn toàn diện hơn về dòng máy này, hãy cùng Benzen Power tìm hiểu các loại máy phát điện Biogas phổ biến trên thị trường, phù hợp với từng quy mô trang trại và nhu cầu sử dụng khác nhau.

2. Các loại máy phát điện biogas

Đối với những trang trại nhỏ chăn nuôi từ 10-40 con lợn thịt có thể chạy máy phát điện công suất nhỏ 1kW, 2kW, 4kW bằng nhiên liệu biogas.

Những máy phát điện công suất lớn 5kW, 7,5kW, 20kW đến 40kW từ các động cơ xe hơi chạy xăng đã qua sử dụng. Các máy này dùng cho các trại chăn nuôi quy mô lớn, từ 100 đến hàng nghìn con heo.

Nếu chạy máy phát điện 10kW liên tục 6 giờ trong một ngày thì cần lượng khí sinh ra từ khoảng 80 – 100 con lợn. Máy có thể tạo ra dòng điện 220V một pha hay 380V ba pha tùy theo nhu cầu, điều khiển tự động bằng bộ điều khiển điện tử để điện áp luôn ổn định. Máy có thể chạy 24/24 giờ thì có hệ thống làm mát bằng nước. Loại máy này cũng có thể dùng được cho các bãi xử lý rác thải, lò giết mổ gia súc.

Bạn đã biết các loại máy phát điện Biogas tương ứng với từng quy mô chăn nuôi. Tuy nhiên, để tạo ra được nguồn khí Biogas chất lượng cung cấp cho máy phát điện, cấu tạo hầm Biogas đóng vai trò vô cùng quan trọng. Hãy cùng khám phá chi tiết các phần của hầm Biogas và chức năng của chúng.

3. Cấu tạo hầm Biogas

Hầm biogas, là một cấu trúc có chứa một bể lớn để chứa chất thải hữu cơ (về cơ bản, bất cứ thứ gì có thể thối rữa, ngoài gỗ, đều có thể đi vào đó). Hầm biogas có nắp vòm cố định được chôn dưới đất, gồm có ba phần chính nối tiếp nhau như sau:

3.1. Ngăn trộn

Nơi phân động vật được trộn với nước trước khi đổ vào hầm phân hủy.

3. 2. Hầm phân hủy

Khí CH4 và các loại khí khác sẽ sinh ra trong hầm này và những khí này sẽ đẩy phân và bùn cặn ở đáy bể lên bể áp lực.

3.3. Bể áp lực

Dùng để thu nhận phân và bùn cặn. Khi khí được sử dụng, phân và bùn cặn sẽ chảy ngược vào hầm phân hủy để đẩy khí ra. Khi lượng phân quá nhiều lớn hơn cả thể tích của hầm thì phân sẽ bị đẩy ra ngoài. Phân dư thừa từ bể áp lực phải được chảy vào bể chứa hoặc đổ ra các cánh đồng để bón cải tạo cho đất, nếu để chảy vào nguồn nước tự nhiên thì sẽ gây ô nhiễm.

Bạn đã nắm được cấu tạo chi tiết của hầm Biogas, từ ngăn trộn đến hầm phân hủy và bể áp lực. Để hiểu rõ hơn về cách thức Biogas được hình thành, chúng ta sẽ đi sâu vào các giai đoạn tạo khí Biogas trong hầm Biogas, một quy trình sinh học phức tạp nhưng hiệu quả.

4. Các giai đoạn tạo khí Biogas trong hầm biogas

Hầm biogas không cần không khí để tồn tại và chúng phân hủy chất thải hữu cơ thông qua quy trình bốn giai đoạn được kiểm soát nhiệt độ:

4.1. Thủy phân

Giai đoạn đầu tiên trong quá trình tiêu hóa liên quan đến sự phân hủy các polyme hữu cơ khổng lồ; thường xảy ra trong chất thải hữu cơ.

Đây là một bước thiết yếu trong quá trình tiêu hóa kỵ khí; vì quá trình thủy phân sẽ phân hủy chất béo; protein và carbohydrate thành các phân tử nhỏ hơn như đường đơn; axit béo và axit amin.

Một số sản phẩm từ giai đoạn này sẽ được sử dụng trong quá trình sinh metan sau này. Tuy nhiên hầu hết sẽ cần được phân hủy thêm trong quá trình sinh axit.

4.2. Quá trình sinh axit

Giai đoạn thứ hai của quá trình phân hủy kỵ khí chứng kiến ​​vi khuẩn lên men tiếp tục phân hủy chất thải hữu cơ; tạo ra môi trường axit với dấu vết của amoniac; H₂; H₂S; CO₂ , axit béo dễ bay hơi ngắn hơn, axit cacbonic và rượu; cùng những thứ khác.

Mặc dù vậy, rất nhiều polyme vẫn còn quá lớn và không ổn định để sử dụng để tạo ra khí metan và cần phải phân hủy thêm.

4.3. Acetogen

Bước tiếp theo là tạo ra một dẫn xuất của axit axetic; được gọi là axetat, bằng acetogen từ cacbon và các lựa chọn năng lượng khác.

Rất nhiều chất được tạo ra trong quá trình sinh axit được dị hóa trong giai đoạn này, tạo ra axit axetic, H₂ và CO₂. Acetogens khá thông minh ở chỗ chúng phân hủy chất hữu cơ đến mức thích hợp để methanogens thực hiện công việc tạo ra nhiên liệu sinh học.

4.4. Quá trình sinh metan

Đây là giai đoạn cuối cùng của quá trình tiêu hóa; trong đó một số sản phẩm của quá trình thủy phân và quá trình sinh axit được kết hợp với các sản phẩm của quá trình acetogen cuối cùng để cho phép các chất sinh metan tạo ra khí mê-tan.

Có hai quy trình trong đó khí metan có thể được tạo ra trong giai đoạn phân hủy cuối cùng này:

• CO₂ + 4 H₂ → CH₄ + 2H₂O
• CH₃COOH → CH₄ + CO₂

Con đường thứ hai sử dụng axit axetic; nói chung là cách chính để tạo ra khí metan trong quá trình sinh metan.

Bạn đã hiểu rõ các giai đoạn tạo khí Biogas trong hầm Biogas, từ thủy phân đến quá trình sinh metan. Với nguồn khí Biogas đã sẵn sàng, điều quan trọng tiếp theo là nắm bắt nguyên lý hoạt động của máy phát điện Biogas để biến nguồn năng lượng xanh này thành điện năng phục vụ sản xuất và sinh hoạt.

5. Nguyên lý hoạt động của máy phát điện Biogas

Từ hầm khí biogas, khí được dẫn qua thiết bị an toàn, tới thiết bị lọc hơi nước, và qua thiết bị lọc khí H2S để cho ra khí biogas sạch hơn, khô hơn. Sau đó, khí biogas lại tiếp tục qua thiết bị chứa khí sinh học thì máy sẽ nổ và phát điện.

Nhìn chung, máy phát điện biogas giống hệ thống máy phát điện thông thường chỉ khác trong máy này nó có bộ treo khí bằng sử dụng khí gas.

Loại máy phát này được khuyên dùng cho các trang trại chăn nuôi với số lượng lớn. Đáp ứng đủ nguồn cung đầu vào cho hệ thống hầm biogas phủ bạt HDPE và tạo ra khí gas cung cấp cho máy phát điện chuyển hóa thành điện năng phục vụ cho các thiết bị sử dụng điện trong trang trại và gia đình.

Quá trình tiêu hóa này dẫn đến việc sản xuất khí sinh học và chất thải đã phân hủy. Khí sinh học sau đó được chuyển ra khỏi máy phát điện để được sử dụng theo những cách khác và trở thành nhiên liệu và chất thải đã phân hủy có thể được sử dụng làm phân bón tự nhiên.

Ngoài ra bạn có thể tham khảo thêm về Cấu tạo và nguyên lý hoạt động chung của máy phát điện

Bạn đã nắm được nguyên lý hoạt động của máy phát điện Biogas, từ quy trình xử lý khí đến cơ chế chuyển hóa thành điện năng. Để ứng dụng hiệu quả giải pháp này vào thực tế trang trại, việc tìm hiểu điều kiện lắp đặt máy phát điện khí Biogas với trang trại (quy mô 50 con heo) là bước tiếp theo không thể bỏ qua.

6. Điều kiện lắp đặt máy phát điện khí Biogas với trang trại (quy mô 50 con heo)

Để lắp đặt được máy phát điện Biogas, ít nhất bạn phải đáp ứng được những điều kiện sau đây:

• Phải có chuồng trại chăn nuôi.
• Có đủ nguồn nguyên vật liệu ổn định (phân gia súc và các chất hữu cơ).
• Có đủ thời gian và số lượng nhân công để chăm sóc và bảo dưỡng hầm trong một thời gian dài.

Bạn đã nắm rõ các điều kiện cần thiết để lắp đặt máy phát điện khí Biogas cho trang trại. Sau khi hệ thống đã được xây dựng, việc vận hành đúng cách là yếu tố then chốt để đảm bảo hiệu suất và tuổi thọ của máy. Vậy, cách sử dụng máy phát điện sử dụng khí Biogas được thực hiện như thế nào để đạt hiệu quả tối ưu và an toàn?

7. Cách sử dụng máy phát điện sử dụng khí Biogas

Sau khi đã đáp ứng các điều kiện và lắp đặt hệ thống máy phát điện Biogas; cách thức vận hành máy cũng đang nhận được khá nhiều sự quan tâm của người dùng.

Thực tế áp suất Biogas bị ảnh hưởng khá nhiều vào kiểu hầm cũng như điều kiện sản xuất. Ở lần sử dụng đầu tiên, bạn cần điều chỉnh các thông số phù hợp để tiếp tục sử dụng cho những lần vận hành sau đó. Thao tác được thực hiện như sau:

• Tắt toàn bộ công tắc điện.
• Đóng khóa xăng.
• Kích hoạt để động cơ chạy đến khi hết xăng trong bộ chế hòa khí.
• Mở Bugi và sử dụng giấy nhám để lau sạch các mặt điện cực. Điều chỉnh khoảng cách giữa các cực gần lại chỉ bằng khoảng 1 nửa khe hở khi chạy xăng.
• Điều chỉnh lượng khí ga và gió khởi động về mức cực đại.
• Đóng bướm gió động cơ.
• Mở van cung cấp khí Biogas.
• Khởi động máy, nếu khó khởi động thì điều chỉnh vít gió nhỏ lại.
• Khi động cơ đã hoạt động, thực hiện thao tác mở bướm động cơ.
• Chỉnh vít ga chính nhỏ dần cho đến khi động cơ chạy đều.
• Cố định các vít điều chỉnh.
• Đóng tải.
• Sau khi hoàn tất sử dụng; thực hiện đóng van cấp khí Biogas.

Sau khi điều chỉnh lần 1 bạn, vào những lần sử dụng tiếp theo bạn chỉ cần tắt tải; đồng thời đóng bướm gió và mở van khí để bắt đầu khởi động và vận hành máy.

Bạn đã nắm vững cách sử dụng máy phát điện sử dụng khí Biogas với các thao tác chi tiết cho lần đầu và những lần vận hành sau. Giờ đây, để thấy rõ giá trị thực sự của việc đầu tư vào hệ thống này, hãy cùng Benzen Power tìm hiểu lợi ích thực tế khi ứng dụng máy phát điện Biogas, đặc biệt đối với các trang trại và doanh nghiệp.

8. Lợi ích thực tế khi ứng dụng máy phát điện Biogas

Với kinh nghiệm tư vấn cho nhiều dự án, chúng tôi nhận thấy Máy phát điện Biogas mang lại nhiều lợi ích đáng kể, đặc biệt cho các đơn vị có sẵn nguồn chất thải hữu cơ:

• Giảm chi phí năng lượng: Đây là lợi ích rõ ràng nhất. Sử dụng nguồn Biogas có sẵn giúp giảm đáng kể hoặc loại bỏ chi phí mua nhiên liệu (diesel, xăng, điện lưới) cho phần công suất phát ra.
• Xử lý môi trường hiệu quả: Chuyển hóa chất thải thành năng lượng giúp giảm ô nhiễm đất, nước, không khí (giảm khí thải nhà kính như CH4) và giảm mùi hôi, cải thiện điều kiện vệ sinh.
• Tạo nguồn thu nhập mới: Điện năng tạo ra có thể được bán lại cho lưới điện (nếu có chính sách và hạ tầng phù hợp), tạo ra doanh thu cho chủ đầu tư.
• Độc lập năng lượng: Giảm sự phụ thuộc vào lưới điện, đặc biệt quan trọng cho các hoạt động sản xuất cần nguồn điện liên tục.
• Góp phần vào phát triển bền vững: Sử dụng năng lượng tái tạo là xu thế toàn cầu, giúp doanh nghiệp hoặc trang trại nâng cao hình ảnh và trách nhiệm xã hội.
• Sản phẩm phụ giá trị: Bã thải sau khi phân hủy kỵ khí là loại phân bón hữu cơ giàu dinh dưỡng, an toàn cho cây trồng, có thể được sử dụng hoặc bán.

Bạn đã nắm được những lợi ích thực tế khi ứng dụng máy phát điện Biogas, từ việc giảm chi phí năng lượng đến xử lý môi trường hiệu quả. Để thấy rõ hơn sự phù hợp và tiềm năng của giải pháp này tại Việt Nam, hãy cùng Benzen Power tìm hiểu ứng dụng phổ biến của máy phát điện Biogas tại Việt Nam, đặc biệt trong các lĩnh vực nông nghiệp và xử lý chất thải.

9. Ứng dụng phổ biến tại Việt Nam

Tại Việt Nam, Máy phát điện Biogas được ứng dụng rộng rãi nhất tại:

• Các trang trại chăn nuôi quy mô lớn: Đặc biệt là trang trại lợn và bò, nơi có lượng phân thải khổng lồ. Biogas từ phân được xử lý và dùng để phát điện phục vụ chiếu sáng, sưởi ấm (từ nhiệt thải), vận hành máy móc trong trang trại.
• Nhà máy chế biến nông sản, thực phẩm: Tận dụng các phế phụ phẩm hữu cơ để tạo Biogas và phát điện tự dùng.
• Trạm xử lý nước thải: Bùn thải từ quá trình xử lý nước thải là nguồn nguyên liệu dồi dào để sản xuất Biogas, điện năng tạo ra được dùng để vận hành chính trạm xử lý, giảm đáng kể chi phí vận hành.
• Bãi chôn lấp rác thải: Khí thu gom từ quá trình phân hủy rác (khí landfill gas) có thể được xử lý và sử dụng tương tự như Biogas để phát điện.

Lời kết

Khí thải chăn nuôi nếu biết sử dụng đúng cách sẽ trở thành nguồn năng lượng hữu ích, điển hình như dòng máy phát điện Biogas được giới thiệu trên đây. Thiết bị không chỉ giúp tạo ra nguồn điện ổn định và an toàn cho các hệ thống trang trại mà còn giúp tiết kiệm chi phí; nâng cao lợi nhuận cực tốt.

Nếu bạn quan tâm đến dòng máy phát điện Biogas chuyên dụng hoặc các mẫu máy phát điện giá rẻ khác trên thị trường; Quý khách có thể liên hệ trực tiếp với Benzen Power qua hotline 0965.10.8899 để được hỗ trợ và tư vấn miễn phí nhé!