Generatore di biogas

Il biogas è una fonte di energia rinnovabile, oltre che pulita. Il gas generato attraverso la biodigestione è Il biogas è una fonte di energia rinnovabile, oltre che pulita. Il gas generato dalla biodigestione non è inquinante; di fatto riduce le emissioni di gas serra (cioè riduce l'effetto serra). Durante il processo non avviene alcuna combustione, il che significa che non vi è alcuna emissione di gas serra nell'atmosfera; pertanto, utilizzare il gas derivante dai rifiuti come forma di energia è un ottimo modo per combattere il riscaldamento globale.

Non sorprende che la preoccupazione per l’ambiente sia una delle ragioni principali per cui l’uso del biogas è diventato più diffuso. Gli impianti di biogas riducono significativamente l'effetto serra: gli impianti riducono le emissioni di metano catturando questo gas nocivo e utilizzandolo come combustibile. La produzione di biogas aiuta a ridurre la dipendenza dall’uso di combustibili fossili, come petrolio e carbone.

Un altro vantaggio del biogas è che, a differenza di altri tipi di energie rinnovabili, il processo per creare il gas è naturale e non richiede energia per il processo di generazione. Inoltre, le materie prime utilizzate nella produzione di biogas sono rinnovabili, poiché alberi e colture continueranno a crescere. Letame, avanzi di cibo e residui colturali sono materie prime che saranno sempre disponibili, il che le rende un’opzione altamente sostenibile.

Le discariche traboccanti non solo diffondono cattivi odori, ma consentono anche ai liquidi tossici di defluire nelle fonti d'acqua sotterranee.

Pertanto, un altro vantaggio del biogas è che la produzione di biogas può migliorare la qualità dell’acqua. Inoltre, la digestione anaerobica disattiva agenti patogeni e parassiti; quindi, è anche molto efficace nel ridurre l'incidenza delle malattie trasmesse dall'acqua. Allo stesso modo, la raccolta e la gestione dei rifiuti migliorano significativamente nelle aree con impianti di biogas. Ciò a sua volta porta a miglioramenti nell’ambiente, nei servizi igienico-sanitari e nell’igiene.

Il sottoprodotto del processo di generazione del biogas è il digestato organico arricchito, che è un perfetto complemento o sostituto dei fertilizzanti chimici. Lo scarico dei fertilizzanti dal digestore può accelerare la crescita delle piante e la loro resistenza alle malattie, mentre i fertilizzanti commerciali contengono sostanze chimiche che hanno effetti tossici e possono causare intossicazioni alimentari, tra le altre cose.

La tecnologia utilizzata per produrre biogas è piuttosto economica. È facile da configurare e richiede pochi investimenti se utilizzato su piccola scala. Piccoli biodigestori possono essere utilizzati direttamente a casa, utilizzando scarti di cucina e letame animale. Un sistema domestico si ripaga dopo un po' ed i materiali utilizzati per la generazione sono assolutamente gratuiti. Il gas prodotto può essere utilizzato direttamente per cucinare e per la produzione di energia elettrica. Questo è ciò che consente di mantenere i costi di produzione del biogas relativamente bassi.

Le aziende agricole possono utilizzare ogni giorno impianti di biogas e prodotti di scarto prodotti dal loro bestiame. I prodotti di scarto di una mucca possono fornire energia sufficiente ad alimentare una lampadina per un’intera giornata.

Nei grandi impianti, il biogas può anche essere compresso per ottenere la qualità del gas naturale e utilizzato per alimentare le automobili. La costruzione di tali impianti richiede investimenti di capitale relativamente bassi e crea posti di lavoro verdi. In India, ad esempio, sono stati creati 10 milioni di posti di lavoro, soprattutto nelle aree rurali, negli impianti e nella raccolta dei rifiuti organici.

I generatori di biogas salvano donne e bambini dall’arduo compito di raccogliere la legna da ardere. Di conseguenza, rimane più tempo per cucinare e pulire. Ancora più importante, cucinare su un fornello a gas, anziché su un fuoco all’aperto, impedisce alla famiglia di essere esposta al fumo in cucina. Questo aiuta a prevenire malattie respiratorie mortali. Purtroppo, 4,3 milioni di persone ogni anno muoiono prematuramente per malattie attribuite all’inquinamento atmosferico domestico causato dall’uso inefficiente di combustibili solidi per cucinare.

L'applicazione del biogas alla produzione di elettricità è il più comune di tutti gli usi. Il biogas ottenuto da materiale vegetale offre un modo rinnovabile per generare elettricità. A differenza dell’energia solare disponibile solo durante il giorno o dell’energia eolica prodotta solo in modo intermittente, il biogas utilizza un raccolto affidabile coltivato e raccolto dagli agricoltori.

Il biogas possiede energia chimica, quindi l'elettricità dal biogas è il risultato della conversione di questa energia chimica in energia meccanica e infine in elettricità. Ciò avviene mediante l'uso di trasduttori come generatori e turbine che convertono l'energia da una forma all'altra. Questa elettricità può essere utilizzata sia a livello domestico che commerciale poiché può essere prodotta su piccola e grande scala.

Collegare la fonte di biogas all'ingresso del motore a gas. La fonte di biogas può essere una bombola che contiene gas pressurizzato o direttamente da un digestore, che è il mezzo per decomporre il materiale organico. Il motore a gas è progettato per funzionare in modo simile a quello di un'auto, poiché è composto da pistoni all'interno dei quali il gas viene bruciato e utilizzato per far ruotare un albero, convertendo attraverso il movimento l'energia chimica contenuta nel biogas in energia meccanica.

Collegare il motore a gas al generatore CA in modo tale che l'albero rotante alimenti il ​​generatore CA. Il movimento trasferito al generatore CA produce elettricità attraverso il magnetismo.

L’applicazione del biogas per la produzione combinata di calore ed elettricità dovrebbe essere comune quanto la generazione di elettricità, ma l’impianto di cogenerazione aggiuntivo richiede ulteriori investimenti, quindi le apparecchiature aggiuntive necessarie per utilizzare il calore di scarto potrebbero non essere installate. Ogni volta che ciò accade, dovrebbe essere vista come un’occasione mancata. C'è quasi sempre un utilizzo a cui il calore può essere destinato, ad esempio per la produzione di elettricità. Energia che altrimenti dovrebbe essere dispersa nell'aria attorno alle ventole di raffreddamento.

La componente preziosa del biogas è il metano (CH4), che in genere costituisce il 60%, mentre il resto è costituito da anidride carbonica (CO2) e piccole percentuali di altri gas. La percentuale di metano dipende dalla materia prima e dall'efficienza del processo, con un intervallo di contenuto di metano compreso tra il 40% e il 70%. Il biogas è saturo e contiene H2S e l’uso più semplice è in una caldaia per produrre acqua calda o vapore.

L'uso più comune è dove il biogas alimenta un motore a gas a combustione interna in un'unità di cogenerazione (CHP) per produrre elettricità e calore. In Svezia il gas compresso viene utilizzato come carburante per veicoli e esistono numerose stazioni di rifornimento di biogas per automobili e autobus. Il gas può anche essere potenziato e utilizzato nelle reti di fornitura del gas. Si sta studiando anche l'uso del biogas nelle celle a combustibile a ossido solido.

Il biogas può essere bruciato direttamente per produrre calore. In questo caso non è necessario depurare l'idrogeno solforato dal biogas. Di solito il processo utilizza un bruciatore a doppia alimentazione e l'efficienza di conversione è compresa tra l'80 e il 90%. I componenti principali del sistema sono il digestore anaerobico, il contenitore del biogas, il pressostato, il ventilatore booster, l'elettrovalvola, il bruciatore a doppio combustibile e il ventilatore dell'aria di combustione.

In teoria, il biogas può essere convertito direttamente in elettricità utilizzando una cella a combustibile. Tuttavia, questo processo richiede gas molto pulito e celle a combustibile costose. Pertanto, questa opzione è ancora oggetto di ricerca e attualmente non è un’opzione pratica. Molto più pratica è la conversione del biogas in energia elettrica tramite un gruppo elettrogeno.

Per comprendere l’applicazione del biogas come combustibile aggiunto nei gasdotti di fornitura di gas naturale da combustibili fossili, è necessario spiegarlo.

Il gas puro, quando purificato in misura adeguata per essere immesso in un gasdotto, viene solitamente chiamato “biometano”. Il biometano iniettato in questo modo è richiesto in molti paesi in cui la popolazione è desiderosa di rispettare metodi di riduzione del cambiamento climatico. L'industria del gas chiama il biometano compresso "gas naturale rinnovabile" o RNG.

Secondo i dati della Coalition for Renewable Natural Gas, su più di 1,000 discariche che potrebbero essere candidate per la produzione di biogas, solo 42 progetti di gas-energia da discarica ad alto BTU producono RNG, biometano, gas potenziato o biogas di qualità da gasdotto.

Le società locali di distribuzione e trasporto del gas vengono sempre più spesso contattate per acquistare e/o prendere in consegna gas naturale rinnovabile (RNG) nelle loro linee esistenti per la distribuzione generale. L'RNG deriva dalla decomposizione anaerobica di un'ampia varietà di materiali organici, compresi i rifiuti agricoli e lattiero-caseari, le acque reflue e le fonti di discarica.

Nell'industria del gas naturale, il termine “biogas” si riferisce al gas prodotto direttamente dai digestori o dalle discariche; viene spesso bruciato all'interno o all'esterno del sito nei generatori per la conversione in elettricità o semplicemente bruciato. Il biogas o biometano pulito, oggi più comunemente denominato RNG, è il prodotto target da includere nella rete di gasdotti naturali.

Se concentrato e compresso, l'applicazione ideale del biogas esiste nel trasporto automobilistico. Il biogas alimenta le automobili. Già nel 2007 si stima che in tutto il mondo, soprattutto in Europa, circa 12.000 veicoli fossero alimentati con biogas potenziato. Il grande vantaggio per l’utilizzo nei trasporti può essere che una flotta di camion può essere alimentata a biogas in modo molto efficiente, se i veicoli vengono riforniti nello stesso luogo dell’impianto di biogas. In tal caso, non vi è alcun costo per il trasporto del biogas al punto di utilizzo.