CC BY
58ОСОБЕННОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ БИОГАЗА Акопян Д.Г.
Акопян Давид Геворгович - студент, кафедра теплогазоснабжения и вентиляции, Национальный университет архитектуры и строительства Армении, г. Ереван, Республика Армения
Аннотация: в статье анализируется разработка автономной солнечно-биогазовой установки для средней свиноводческой фермы.
Приведены ее структурная схема и результаты расчетов параметров биогазовой установки исходя из статистических данных Армении по наличию потенциала биогаза и солнечной энергии.
Ключевые слова: солнечная энергия, биогазовая энергия, солнечно-биогазовая установка.
В Армении интерес к производству биогаза для отопления или нагрева воды вызывает немалый интерес в последнее время, а в мире он широко применяется. Как и в других странах, в Армении фермеры заинтересованы в таких технологиях.
И мотивация (больше экологическая, чем экономическая), позволит утилизировать отходы от животноводческих ферм. Также произведенная энергия может значительно сократить потребление энергии.
В Армении этот ресурс оценен в 15 МВ. Наиболее интересным проектом в Армении сейчас является проект по установке биогазовых установок на свалке Нубарашен около Еревана. Японская компания «SЫmizuEngmeermg», разрабатывает этот проект мощностью 1.4 МВт.
За период с 1990 по 2000гг. мировое потребление энергии ветра возросло на 25%, солнечной энергии - на 20%, энергии биомассы - на 18%, геотермальной энергии - на 4%. Для сравнения, прирост потребления нефти составил 1%, газа - 2%. Ныне энергии, добываемой в мире из альтернативных источников, ветра, Солнца, биомассы и пр., достаточно для того, чтобы обеспечить электроэнергией 300 млн. домов [1].
В настоящее время в Армении развиваются в основном малые ГЭС, началось освоение энергии Солнца, ветра и биоэнергии, т.е. состояние альтернативной энергетики находится в стадии развития.
В Армении имеется много животноводческих ферм, ежедневно производящих большое количество навоза, которое может быть использовано для производства биогаза, что позволит как повысить социальные показатели населения, так и внести ощутимый вклад в решение проблемы защиты окружающей среды. В индивидуальных хозяйствах Армении навоз в основном используется для отопления.
Часто без должной обработки он сбрасывается в близлежащие реки, овраги, поля, что негативно влияет на состояние окружающей среды:
• происходит загрязнение фекалиями рек, грунтовых вод, колодцев,
• патогенная флора, являющаяся возбудителем сильнейших заболеваний животных и человека, распространяется в близлежащие районы.
При использовании животноводческих отходов, как показал опыт, из тонны навоза можно в среднем получить от 8 до 15 м3 биогаза в день, его теплотворная способность 3 5500...6000 ккал/м3 (у бытового газа - 6000...7000 ккал/м3).
В среднем на отопление дома площадью 40...50 м2 и четырех конфорочную плиту необходимо в час 3,0...3,5 м3 биогаза.
При расчете параметров биогазовой установки, исходя из статистических данных Армении, было принято, что в средней ферме имеются от 500 до 1000 свиней, и одна свинья в среднем дает около 5 кг навоза в день, т.е. ферма ежедневно производит от 2,5 до 5 т навоза [2].
В статье рассматривается автономная биогазовая установка для средней свиноводческой фермы, структурная схема которой приведена на рис. 1.
Рис. 1. Автономная биогазовая установка для средней свиноводческой фермы: 1 - приемник жидкого помета, 2 - насос, 3 - теплообменник, 4 - метантенк, 5 - хранилище для навоза, 6 -
сепаратор, 7 - подземный фильтр, 8 - газгольдер, 9 - биогазовый котел, 10 - солнечный коллектор, 11 - тепловой аккумулятор
В метантенке установлена одна рамная мешалка с параметрами: dм=2,54м, скорость вращения мешалки п=0,4 1/с, число лопастей на валу мешалки 2м=5, внешний диаметр трубы - 0,2м. Коэффициент гидравлического сопротивления составляет 2=8.
Органические отходы собираются в приемнике 1, куда заливается вода для обеспечения необходимой влажности (95...98) % биомассы, после чего насосом 2 жидкая биомасса перекачивается в метантенк. В метантенке биомасса периодически перемешивается при помощи механической мешалки, время вращения и направление которой задаются устройством формирования сигнала управления реверсивного двигателя. Жидкость отработанной биомассы отделяется в сепараторе 6 и накапливается в подземном фильтре 7, а в газголдере 8 накапливается выработанный биогаз.
Для обеспечения необходимой температуры ферментации в установке предусмотрены два источника тепловой энергии: биогазовый нагреватель 9 и солнечный коллектор 10.
Для разработанной установки объем метантенка выбран 20 м3.
При этом объем, занимаемый биомассой, составляет 70% от общего объема биореактора, т.е. 14 м3. Из этого объема биомассы в среднем вырабатывается 21 м3 биогаза (средний выход биогаза с 1 м3 емкости биореактора составляет 1,5 м3).
Диаметр биореактора выбран D=2,6м, высота перемешиваемой массы - Н=2,65м. Плотность перемешиваемой среды - р=1280 кг/м3, кинематическая вязкость - V = 0,0000039 м/с. Общий вид биогазовой установки приведен на рис 2 [3].
Рис. 2. Общий вид биогазовой установки: 1 - грунт, 2 - теплоизоляция реактора, 3 -
загрузная труба, 4 - решетка в загрузном отверстии, 5 - стена обслуживающего помещения, 6 - емкость для выгружаемого субстрата, 7 - загрузной «лоток», 8 - вал перемешивающего устройства, 9 - контур отопления 10 - лопасть перемешивающего устройства, 11, 13 -выгрузные трубы, 12 - источник тепла
На рис. 3 приведена схема биогазовой установки, в которой в качестве источника тепловой энергии использован солнечный водонагреватель [4].
Рис. 3. Биогазовая установка с источниками тепла (солнечный коллектор): 1 - насос, 2 - солнечный коллектор, 3 - отвод для загрузки биомассы, 4 - механическая мешалка, 5 - труба для отвода биогаза, 6 - лопасти механической мешалки, 7 - змеевик солнечного коллектора, 8 - отвод для выгрузки отработанной биомассы
Полученные результаты позволяют рассчитать параметры биогазовой установки с учетом местных ресурсов биомассы и при использовании этой энергии сэкономить горючее топливо и электроэнергию, получить высококачественное удобрение и, тем самым, исключить зависимость от импортируемых энергоносителей и повысить экологические показатели республики.
Список литературы
1. Астахов С.М., Мировой опыт и перспективы использования возобновляемых источников энергий в системе электроснабжения сельских поселений. Вестник Орловского государственного аграрного университета. Выпуск 5 (7), 2009.
2. Брагинский Л.Н., Бегачев В.И., Барабаш В.М., Перемешивание в жидких средах. М.: Химия, 1984.
3. Захарян Г.А., Малые ГЭС как основа развития ВИЭ в Армении. Материалы международной научно-практической конференций «Географы в годы войны и мира» XI Большого Географического Фестиваля. Санкт-Петербург, 2017.
4. Карамян Г., Казарян Э., Судзиловский О.Ю., Надер А.В., Энергетические и экономические аспекты использования комбинированных солнечных установок горячего водо- и теплоснабжения // Информационные технологии и управление, 2003. T. 1-2.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВЕТРОЭНЕРГЕТИКИ В АРМЕНИИ
1 2 Акопян Д.Г. , Манукян Т.Д.
1Акопян Давид Геворгович - студент; 2Манукян Тигран Давидович - студент, кафедра теплогазоснабжения и вентиляции, Национальный университет архитектуры и строительства Армении, г. Ереван, Республика Армения
Аннотация: на основе фондовых н опубликованных данных 52 метеостанций отобраны те из них, для которых среднемноголетняя скорость ветра больше 3 м/с. Проведен совместный анализ топографических особенностей рельефа и динамики ветрового режима 23 наиболее перспективных метеостанций. Проводится оценка перспективности развития сетевой ветроэнергетики, а также отмечаются области возможного локального ускорения ветра и указываются зоны, где рекомендуется проводшъ инструментальные измерения (мониторинг). Выделены районы по перспективности использования ветра с энергетической точки зрения. Ключевые слова: ветроэнергетика, скорость ветра, динамики ветрового режима.
Ограниченность топливных и гидроэнергетических ресурсов Армении, давшая о себе знать особенно в тяжелых для республики условиях современной геополитической и экологической ситуации, принуждает нас возвратиться к поднятым ранее проблемам использования ветровой энергетики с учетом морфологии рельефа, что по отношению к вторгающимся в Армению воздушным массам создает благоприятные условия для образования значительных по силе и продолжительности приземных потоков [1].
Глобальному распределению энергии в атмосферных потоках присущ весьма неравномерный и нестабильный характер. Ситуация осложняется в горных регионах, где существенными оказываются местные факторы, приводящие к деформации ветропотоков. К этим факторам относится влияние рельефа, а также местная динамика термических и барических градиентов. С другой стороны, ситуация еще более осложняется тем, что самым доступным источником информации о динамике ветропотоков являются национальные гидрометеорологические службы, информация которых в большинстве случаев ни по расположению, ни по техническому оснащению изначально не предполагала решения вопроса об оценке ветроэнергетического потенциала республики в интересах развития современной ветроэнергетики.
Армения расположена в зоне западно-воздушного переноса ветра. С точки зрения полезного использования энергии ветра наибольший интерес представляют те области, где энергетически наиболее значительный процесс западно-воздушного переноса достигает приземного слоя атмосферы. Вторую по величине энергетически значимую зону в спектральной кривой распределения энергии ветропотока составляют области с характерным потокообразующим рельефом. Известно, что
