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…

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.

Tham khảo thêm: Những mẫu máy phát điện giá rẻ trên thị trường

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.

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.

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.

Xem thêm: Cấu tạo và nguyên lý hoạt động chung của máy phát điện

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.

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.

8. 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 chúng tôi qua hotline để được hỗ trợ và tư vấn miễn phí nhé!