พลังงานแสงอาทิตย์ลมน้ำความร้อนใต้พิภพและชีวมวลเป็นแหล่งผลิตพลังงานทดแทน การผลิตพลังงานจากแสงอาทิตย์ลมน้ำและความร้อนใต้พิภพต้องการอุปกรณ์ราคาแพง แม้แต่รุ่นพลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานลมขนาดเล็กกว่าสำหรับบ้านขนาดกลางมีราคามากกว่า 1,000 เหรียญสหรัฐ บุคคลไม่สามารถนึกถึงพลังงานจากน้ำและความร้อนใต้พิภพเนื่องจากโครงสร้างพื้นฐานที่จำเป็นจะต้องสูญเสียสวรรค์ พวกเขายังต้องการการบำรุงรักษาชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวแบตเตอรี่และสิ่งอื่น ๆ เป็นประจำ พลังงานทดแทนจากชีวมวลเป็นรูปแบบที่ถูกที่สุดของทุกแหล่งที่กล่าวถึงข้างต้นซึ่งต้องการการลงทุนขั้นต้นขั้นต่ำและไม่มีการบำรุงรักษาเลย เชื้อเพลิงชีวมวลเช่นพืชผักเศษซากพืชเศษซากวัวเศษของเสียจากห้องครัวและพืชน้ำมีมากมายในธรรมชาติและยังสามารถหาได้ง่ายตลอดทั้งปี บ่อหมักชีวมวลขนาดกลางสามารถสร้างด้วยเงินประมาณ 200 ดอลลาร์สหรัฐ

ที่นี่ฉันได้ทดลองผลิตพลังงานจากการย่อยสลายแบบไม่ใช้ออกซิเจนของวัชพืช

เรามีฤดูฝนที่ดีมากในปีนี้ในพื้นที่ของเราและทุกคนมีความสุข ฝนยังช่วยให้วัชพืชกระจายตัวและเติบโตในระยะที่เร็วขึ้นครอบคลุมพื้นที่เปิดโล่ง ข้างถนนสวนบ้านและทั้งหมด! มีวัชพืชวัชพืชวัชพืชทุกที่ …

เพื่อนบ้านของเราสองสามคนได้ช่วยกันกำจัดวัชพืชออกจากที่ดิน บางคนโยนพวกมันออกไป นอกจากนี้เกษตรกรบางรายใช้นักฆ่าวัชพืช / สารเคมีกำจัดวัชพืชเพื่อกำจัดวัชพืชทั้งหมดจากพื้นที่เกษตรกรรมของพวกเขา และฉันปล่อยวัชพืชเหล่านั้นไว้ในสวนในบ้านเพื่อทำการทดลองเกี่ยวกับการสร้างพลังงานจากพวกมัน

คำแนะนำนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อคนทั่วไปที่มีขั้นตอนง่าย ๆ ที่จะอธิบายวิธีที่เราสามารถดึงพลังงานจากวัชพืชที่ไม่ต้องการเหล่านั้นได้อย่างมีประสิทธิภาพและใช้ซากพืชเป็นปุ๋ยหมัก

โปรดอ่านและให้ความเห็นและข้อเสนอแนะของคุณ

วัสดุ:

ขั้นตอนที่ 1: เราจะดึงพลังงานจากวัชพืชได้อย่างไร

เราจะดึงพลังงานจากวัชพืชได้อย่างไร

พลังงานจากวัชพืชสามารถสกัดได้โดยกระบวนการย่อยสลายแบบไม่ใช้ออกซิเจนซึ่งทำการย่อยสลายวัชพืชและสร้างมีเทน มีเทนเป็นก๊าซที่ไม่มีกลิ่นและไม่มีสีและติดไฟได้ในธรรมชาติ ดังนั้นจึงสามารถใช้เป็นพลังงานสำหรับแสงสว่างการปรุงอาหารการทำความร้อนเชื้อเพลิงสำหรับยานพาหนะและสำหรับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า

มันทำงานอย่างไร…

กระบวนการผลิตก๊าซชีวภาพเกิดขึ้นในสามขั้นตอนง่าย ๆ คือการไฮโดรไลซิส กลุ่มแบคทีเรียต่าง ๆ มีหน้าที่รับผิดชอบในแต่ละขั้นตอนในการเปลี่ยนวัชพืชให้เป็นพลังงาน

การย่อยสลาย

ในระหว่างการไฮโดรไลซิสโปรตีนคาร์โบไฮเดรตและไขมันที่มีอยู่ในวัชพืชจะถูกย่อยสลายเป็นโมเลกุลขนาดเล็กโดยแบคทีเรียชนิดพิเศษต่างๆ พวกมันผลิตเอนไซม์เฉพาะจำนวนหนึ่งที่เร่งการย่อยสลายของวัชพืช Lignin ซึ่งเป็นส่วนประกอบสำคัญของพืชไม่สามารถย่อยสลายได้ภายใต้สภาวะไร้อากาศเลย ในเนื้อเยื่อพืชเซลลูโลสและเฮมิเซลลูโลสทำหน้าที่เป็นวัสดุรองรับในผนังเซลล์ เหล่านี้บรรจุในลิกนินอย่างแน่นหนาและยากที่แบคทีเรียจะเข้าไปได้ ดังนั้นด้วยการป่นปี้วัชพืชอย่างเบา ๆ เราทำให้แบคทีเรียแบ่งย่อยวัชพืชได้ง่าย

ความเป็นกรดหรือที่เรียกว่าการหมัก

ในกระบวนการทำให้เป็นกรดหรือกระบวนการหมักวัชพืชที่ถูกย่อยสลายจะถูกเปลี่ยนเป็นกรดอะซิติกคาร์บอนไดออกไซด์ไฮโดรเจนและกรดไขมันระเหย

methanogenesis

ขั้นตอนที่สามและสุดท้ายของการผลิตก๊าซชีวภาพทำโดยแบคทีเรีย methanogenic ซึ่งแบ่งออกเป็นสองกลุ่ม กลุ่มหนึ่งแปลงกรดอะซิติกเป็นมีเธนและอีกกลุ่มจากคาร์บอนไดออกไซด์และไฮโดรเจน การย่อยสลายของกรดอะซิติกมีส่วนทำให้เกิดก๊าซมีเทนประมาณ 70% และส่วนที่เหลืออีก 30% มาจากคาร์บอนไดออกไซด์และไฮโดรเจน กระบวนการเหล่านี้มีความสมดุลและการยับยั้งอย่างใดอย่างหนึ่งจะนำไปสู่การยับยั้งของอื่น ๆ

ก่อนหน้านี้ฉันได้โพสต์คำแนะนำในการสร้างบ่อหมักก๊าซชีวภาพแบบไม่ใช้ออกซิเจนขนาดกลางโดยใช้ใบเลื่อยและเครื่องมือมีดเป็นเครื่องมือซึ่งคุณสามารถดูได้ที่ลิงค์นี้ที่นี่:

http: //www.instructables.com/id/Constructing-a-Med …

ที่นี่ฉันใช้บ่อหมักก๊าซชีวภาพเพื่อทำการทดลอง / ศึกษาโดยใช้วัชพืชเป็นวัตถุดิบในการผลิตก๊าซชีวภาพเท่านั้น

ฉันเริ่มให้อาหารบ่อหมักก๊าซชีวภาพด้วยวัชพืชที่บดแล้วตั้งแต่สัปดาห์สุดท้ายของเดือนกันยายน 2014 และยังคงดำเนินต่อไป ในเวลานั้นฉันได้รวบรวมข้อมูลจำนวนก๊าซชีวภาพที่สามารถผลิตได้และพลังงานที่ได้จากวัชพืช

ขั้นตอนต่อไปจะอธิบายว่าการสกัดพลังงานจากวัชพืชทำได้ง่ายเพียงใด

ขั้นตอนที่ 2: รวบรวมวัชพืช

ความจุของบ่อหมักในโรงงานผลิตก๊าซชีวภาพที่ฉันสร้างไว้ก่อนหน้านี้คือ 750 ลิตร ออกจากบอร์ดฟรีประมาณ 50 ลิตรเราสามารถพิจารณาความจุสุทธิได้ 700 ลิตร เมื่อพิจารณาจากระยะเวลาเก็บรักษา 30 ถึง 35 วันฉันสามารถให้อาหารวัชพืชได้ประมาณ 2.5 ถึง 3.5 กิโลกรัมต่อวันในโรงงานนี้ สำหรับการทดลองของฉันกับวัชพืชฉันเลือกที่จะกินวัชพืชที่รวบรวมสดใหม่ประมาณ 2.5 กิโลกรัมผสมกับน้ำให้เพียงพอเพื่อให้เป็นวัสดุป้อนเจือจางประมาณ 20 ลิตร ส่วนผสมจะมีระยะเวลาเก็บรักษาประมาณ 35 วันในบ่อหมัก ฉันจะได้รับปุ๋ยหมักประมาณ 20 ลิตรทุกวันซึ่งสามารถเจือจางและใช้เป็นปุ๋ยหมักกับพืชในสวน

ฉันได้ทดลองกับวัชพืชทุกชนิดจากสวนบ้านและพื้นที่โดยรอบ พวกเขารวมถึงพืชที่เป็นวัชพืชไม้เลื้อยวัชพืชใบไม้ต้นไม้หญ้าและอะไรก็ตามที่อยู่ในบริเวณใกล้เคียง เนื่องจากฝนตกพื้นนุ่มมากและฉันสามารถดึงวัชพืชส่วนใหญ่ออกมาได้ วัชพืชที่เก็บสดใหม่เหล่านี้ประมาณ 4 กิโลกรัมจะให้วัสดุอาหาร 2.5 กิโลกรัมหลังจากตัดรากและกำจัดส่วนที่เป็นไม้ มิฉะนั้นคุณสามารถรวบรวมคลิปที่ตัดวัชพืชโดยไม่ใช้รากและใช้มันได้ นอกจากนี้คุณยังสามารถรวบรวมข้อกำหนดสามถึงสี่วันล่วงหน้าและเก็บไว้แยกต่างหาก

ขั้นตอนที่ 3: ลบ Roots และ Chop Weed

ในภาพด้านบนคุณจะเห็นว่าฉันได้ตัดรากและลำต้นที่ไม่ต้องการออกจากวัชพืช จากนั้นใช้กรรไกรตัดหญ้าฉันก็ตัดวัชพืชให้มีขนาดที่จัดการได้

เพื่อทำการประเมินว่าวัชพืชทำกิโลกรัมได้มากแค่ไหนฉันต้องชั่งน้ำหนักประมาณหนึ่งกิโลกรัมสับวัชพืชในถุง ตะกร้าสีแดงในภาพมีประมาณสองและครึ่งถุงนั่นคือวัชพืชสับ 2.5 กิโลกรัมพร้อมที่จะถูกบด

ฉันรู้สึกว่ามันไม่จำเป็นที่จะต้องชั่งน้ำหนักวัชพืชซ้ำแล้วซ้ำอีกทุกวันเนื่องจากตะกร้าที่เต็มไปด้วยวัชพืชที่สับแล้วจะทำให้ความต้องการในชีวิตประจำวัน

ขั้นตอนที่ 4: บดขยี้วัชพืชสับ

ฉันสังเกตว่าการป้อนวัชพืชที่สับโดยตรงลงในพืชไม่ได้ย่อยอาหารให้เต็ม จากการตรวจสอบอย่างใกล้ชิดของสารละลายฉันสามารถหาวัชพืชสับบางส่วนที่ระบายออกไปด้วยสารละลาย ดังนั้นจึงเป็นการดีกว่าที่จะบดเมล็ดวัชพืชก่อนให้อาหารพืช

การใช้โถโลหะสำรองของเครื่องบดแบบผสมวัชพืชมีกราวด์ด้วยน้ำปริมาณเล็กน้อยในแบตช์ขนาดเล็กฉันรีไซเคิลน้ำที่เก็บจากห้องครัวซึ่งใช้สำหรับล้างข้าวและถั่วฝักยาวและใช้เพื่อเจือจาง วัชพืชที่ถูกบดแล้วจะถูกเก็บในถังขนาดเล็กและย้ายไปยังอีกที่หนึ่งที่มีขนาดใหญ่ใกล้กับบ่อหมักก๊าซชีวภาพ ฉันยังนำน้ำที่ใช้สำหรับทำความสะอาดขวดโลหะกลับมาใช้อีกครั้งเพื่อใช้ในการเจือจางวัชพืชที่ถูกบด

สำหรับการบดป่นประมาณ 2.5 กิโลกรัมของวัชพืชสับเป็นชุดเล็ก ๆ ฉันใช้เครื่องผสม / เครื่องบดขนาด 550 วัตต์ ใช้เวลาน้อยกว่า 10 กระบวนการและประมาณ 15 ถึง 20 วินาทีต่อชุด เวลาทำงานทั้งหมดที่ใช้อยู่ระหว่าง 3 ถึง 4 นาทีต่อวันซึ่งค่าไฟฟ้าจะน้อยกว่าหนึ่งดอลลาร์ต่อเดือน

คำเตือนที่นี่ … อย่าใช้น้ำคลอรีน อย่าใช้น้ำสบู่ที่ใช้ในการทำความสะอาดช้อนส้อม เราใช้น้ำบาดาลที่บ้านซึ่งไม่มีคลอรีนหรือสารเคมีอื่น ๆ

ขั้นตอนที่ 5: เจือจางด้วยน้ำและป้อนบ่อหมักก๊าซชีวภาพ

ฉันใช้ถังขนาดความจุ 20 ลิตรเพื่อถ่ายโอนและเจือจางวัชพืชที่ถูกบดขยี้ใกล้กับจุดให้อาหาร น้ำมากขึ้นจะถูกเพิ่มขึ้นไปที่ขอบของถังเพื่อทำถึง 20 ลิตร ส่วนผสมที่ถูกทำให้เจือจางจะถูกป้อนเข้าสู่บ่อหมักก๊าซชีวภาพผ่านท่อฟีด นี่เป็นกระบวนการที่เกิดขึ้นซ้ำ ๆ และควรทำทุกวันเพื่อให้ได้การผลิตก๊าซอย่างต่อเนื่อง

อาจมีเศษดินสะสมอยู่พร้อมกับวัชพืช อนุภาคเหล่านี้อาจสะสมอยู่ที่ด้านล่างของส่วนผสมที่เจือจาง ดังนั้นอย่าล้างถังที่บรรจุวัชพืชที่มีการบดเข้าสู่ท่อฟีดและทิ้งดินทิ้ง

ขั้นตอนที่ 6: การศึกษาการผลิตพลังงาน

ผลิตก๊าซได้เท่าไหร่ต่อวัน

การคำนวณพลังงานที่ผลิตด้วยวิธีนี้อาจดูเหมือนไม่สอดคล้องกับขั้นตอนตามด้วยนักวิทยาศาสตร์ในลักษณะควบคุมในห้องปฏิบัติการ แต่ฉันไม่มีสิ่งอำนวยความสะดวกแบบนั้นกับฉัน ยิ่งกว่านั้นฉันใช้แก๊สนี้เพื่อการปรุงอาหารเท่านั้นดังนั้นฉันจึงเปรียบเทียบกับการบริโภคแอลพีจีทั่วไปที่บ้านของเรา

ในแง่ของลูกบาศก์เมตร

ด้วย 2.5 กิโลกรัมของวัชพืชที่บดแล้วให้เราดูว่าผลิตก๊าซได้เท่าไร

เส้นผ่านศูนย์กลางด้านในของที่จับแก๊ส = 80 เซนติเมตร (0.80 เมตร) (รัศมี 0.40 เมตร)

ความสูงเฉลี่ยเพิ่มขึ้นเนื่องจากการผลิตก๊าซ = 45 เซนติเมตร (0.45 เมตร)

ปริมาณลูกบาศก์ของก๊าซที่ผลิตได้: 3.1428 X (0.40 X 0.40) X 0.45 = 0.226 ลูกบาศก์เมตร

ปริมาณข้างต้นยังมีสิ่งสกปรกเช่นคาร์บอนไดออกไซด์, ไนโตรเจนและไฮโดรเจนซัลไฟด์

ก๊าซปิโตรเลียมเหลว (LPG) กับก๊าซชีวภาพ

การทดสอบอีกครั้งเพื่อหาประสิทธิภาพที่แท้จริงของก๊าซชีวภาพคือการเปรียบเทียบกับก๊าซปิโตรเลียมเหลว (LPG) ที่ใช้ในครัวเรือนของเรา

ในบ้านของเราถังแอลพีจีที่บรรจุก๊าซเกือบ 15 กิโลกรัมใช้เวลาประมาณ 30 วัน ดังนั้นการบริโภคของเราจึงใช้ก๊าซ LPG ประมาณ 500 กรัมต่อวัน

อย่างที่คุณเห็นในภาพด้านบนฉันได้วางทั้งสองระบบ (อันหนึ่งใช้ LPG และอีกอันกับก๊าซชีวภาพ) เคียงข้างกัน เมื่อวันที่ 13 ตุลาคม 2014 เราได้ติดตั้งถังก๊าซ LPG ใหม่และเริ่มใช้ทั้ง LPG และก๊าซชีวภาพพร้อมกัน ถังก๊าซหุงต้มว่างเปล่าเมื่อวันที่ 24 พฤศจิกายน 2557 และแทนที่ด้วยถังก๊าซใหม่

ถังแอลพีจีซึ่งปกติใช้เวลาเพียง 30 วันได้ถูกนำมาใช้เป็นเวลา 41 วันร่วมกับก๊าซชีวภาพ ในอัตรา 500 กรัมของแอลพีจีต่อวันเพิ่มอีก 11 วัน X 500 กรัม = 5500 กรัมของแอลพีจีเทียบเท่าได้รับการเสริมโดยก๊าซชีวภาพ

การผลิตก๊าซชีวภาพต่อวันจากวัชพืชเทียบเท่า LPG = 5500 กรัม / 41 วัน = 134.15 กรัม

ดังนั้นก๊าซชีวภาพที่ผลิตได้ 0.226 ลูกบาศก์เมตรต่อวัน (ผสมกับคาร์บอนไดออกไซด์, ไนโตรเจนและไฮโดรเจนซัลไฟด์) ทำให้เรามีพลังงานความร้อนเทียบเท่ากับ 134.15 กรัมเมื่อเทียบกับแอลพีจี

ขั้นตอนที่ 7: ถนนลาดยางเอาท์พุท

เมื่อใดก็ตามที่บ่อหมักก๊าซชีวภาพถูกป้อนด้วยวัชพืชที่ผ่านการบดจะมีปริมาณที่เท่ากันของสารละลายที่ย่อยได้ถูกระบายออกทางท่อระบาย ที่นี่ฉันใช้ถังขนาด 20 ลิตรเพื่อเก็บสารละลายซึ่งสามารถใช้เป็นปุ๋ยหมักในสวนได้

ขั้นตอนที่ 8: ค่า PH ของสารละลาย

ฉันได้ทดสอบค่า pH ของสารละลายเอาท์พุตด้วยความช่วยเหลือของแถบทดสอบค่า pH ค่า pH ถูกวัดระหว่าง 7 และ 8 เมื่อเปรียบเทียบกับแผนภูมิทดสอบที่ให้มาพร้อมกับชุด สารละลายเป็นด่างเล็กน้อยเนื่องจากมีแอมโมเนียเกิดขึ้นจากวัชพืช ฉันคิดว่าสารละลายนี้เหมาะสมเป็นปุ๋ยหมักสำหรับดินสีแดงในสวนของเราซึ่งมีความเป็นกรดเล็กน้อยในธรรมชาติ

ขั้นตอนที่ 9: การบำรุงรักษาระบบ

บ่อหมักแบบไม่ใช้ออกซิเจนต้องการการบำรุงรักษาเพียงเล็กน้อย อย่างไรก็ตามขั้นตอนต่อไปนี้จะช่วยในการผลิตก๊าซอย่างต่อเนื่อง

กระบวนการแอนแอโรบิกสร้างความร้อนและไอน้ำบางส่วนก็ถูกผสมกับก๊าซชีวภาพ ไอน้ำนี้จะกลั่นตัวและอาจติดอยู่ในท่อก๊าซ เพื่อป้องกันสิ่งนี้ให้ปิดวาล์วจ่ายไฟที่ถังเก็บก๊าซหลังจากใช้งานก๊าซ สิ่งนี้จะช่วยให้น้ำที่ควบแน่นส่วนใหญ่ตกลงไปในถัง ปลดท่อก๊าซสัปดาห์ละครั้งและระบายน้ำที่ควบแน่นออกจากท่อ

ประการที่สองสารละลายในถังจะต้องมีการปั่นป่วนเพื่อป้องกันการก่อตัวของเปลือกโลก ฉันทำสิ่งนี้หลังจากฟีดทุกตัวใช้ ram ระบายผ่านท่อฟีด

ขั้นตอนที่ 10: บรรทัดล่าง

ฉันใช้เวลาน้อยกว่าหนึ่งชั่วโมงในการรวบรวมทำความสะอาดสับป่นให้เป็นก้อนและให้อาหารวัชพืชในบ่อหมักแบบไม่ใช้ออกซิเจน มันต้องใช้เวลาน้อยกว่า 5 นาทีของเวลาเครื่องบดผสมเพื่อบดเป็น 2.5 กิโลกรัมของวัชพืชในชุดเล็ก ๆ ซึ่งมากกว่าการชดเชยโดยก๊าซชีวภาพเอาท์พุทและสารละลายย่อยเป็นปุ๋ยหมัก

ข้อดีของระบบ

• บ้านสวนของเราได้รับการกำจัดวัชพืชเป็นประจำ
• วัชพืชถูกนำมาใช้เพื่อสกัดเชื้อเพลิงชีวภาพ
• สารละลายย่อยถูกรีไซเคิลเป็นปุ๋ยหมักสำหรับพืช
• เชื้อเพลิงชีวภาพตรงตาม 25% ของความต้องการแก๊สหุงต้มของเรา
• ไม่เกี่ยวข้องกับค่าใช้จ่ายใด ๆ นอกเหนือจากการใช้ไฟฟ้าเพียงไม่กี่นาทีในการกำจัดวัชพืช
• มันยังเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม

บางสิ่งที่ควรทำและไม่ควรทำ

• เลี้ยงบ่อหมักก๊าซชีวภาพอย่างสม่ำเสมอ
• อย่ากินเกิน เก็บวัชพืชที่เกินไว้สำหรับวันพรุ่งนี้
• อย่าเก็บวัชพืชจากบริเวณที่มีการใช้ยาฆ่าแมลง / ยาฆ่าวัชพืช
• อย่าใช้น้ำคลอรีน เราใช้น้ำบาดาลสำหรับทุกความต้องการของเรา
• รีไซเคิลน้ำทุกที่ที่ทำได้
• อย่าใช้น้ำสบู่ที่ใช้ในการทำความสะอาดเครื่องครัว

เกือบสามเดือนแล้วตั้งแต่ฉันเริ่มใช้วัชพืชเพื่อผลิตพลังงาน บ่อหมักก๊าซชีวภาพมีความเสถียรและผลิตก๊าซอย่างสม่ำเสมอรวมถึงสารละลายที่ย่อยสลายได้ทุกวัน ทุกสี่เดือนฉันจะประหยัดหนึ่งถังแอลพีจีที่ถูกเสริมด้วยก๊าซชีวภาพซึ่งเกือบจะไม่มีค่าใช้จ่าย ในขณะที่บ่อหมักก๊าซชีวภาพของฉันสามารถรองรับการโหลดได้มากขึ้นฉันวางแผนที่จะค่อยๆเพิ่มอินพุตจาก 2.5 กิโลกรัมเป็นประมาณ 3.5 กิโลกรัม

ฉันหวังว่าฉันจะอธิบายทุกอย่างอย่างง่าย ๆ ให้ทำตามขั้นตอนง่าย ๆ ที่นี่ อินพุตข้อคิดเห็นและคำแนะนำของคุณยินดีต้อนรับมากที่สุด

รางวัลที่สามใน

ทำให้พลังงาน: ความท้าทายด้านนวัตกรรมจากสหรัฐอเมริกา - เม็กซิโก