Разработка, изготовление и испытание экспериментального образца биогазовой установки с солнечными коллекторами

Цель исследования - разработка, изготовление и испытание экспериментального образца биогазовой установки (БГУ) с солнечными коллекторами. По спроектированной принципиально новой схеме БГУ с использованием солнечной энергии и применением теплового аккумулятора разработана техническая документация и проведены испытания экспериментального образца БГУ с общим объемом биореактора 5 м³ (в том числе объем метантенка 3 м³). Произведен выбор материалов для корпуса метантенка и водяной рубашки в виде пластика, а также подобран тип плоского солнечного коллектора в виде инновационного солнечного коллектора СК-П, изготовленного из термостойкого полимера. Рассчитаны объем водяной рубашки и площадь солнечных коллекторов разработанной БГУ. Изготовлен экспериментальный образец БГУ с солнечными коллекторами. Выполнены наладка и подготовка экспериментального образца БГУ с солнечными коллекторами к испытаниям. Проведены испытания герметичности и тепловой эффективности водяной рубашки, теплопроизводительности солнечных коллекторов, водо- и газонепроницаемости реактора БГУ. Получены результаты фактических данных технологического цикла функционирования экспериментального образца БГУ с солнечными коллекторами. Предложенная схема БГУ отличается простотой конструкции, при которой метантенк помещен в водяную рубашку, являющуюся по сути теплоемкостным тепловым аккумулятором. Такая конструкция позволяет полностью исключить в БГУ дополнительные энергозатраты на круглосуточное поддержание заданного необходимого теплового режима в метантенке. Разработаны принципиальная схема и техническая документация экспериментального образца БГУ с солнечными коллекторами. Изготовлен экспериментальный образец БГУ с общим объемом биореактора 5 м³ с солнечными коллекторами общей площадью 10 м². Проведенными натурными исследованиями получены результаты фактических данных испытаний экспериментального образца БГУ с солнечными коллекторами. Разработанная БГУ рекомендуется к широкому внедрению для крупных агропромышленных комплексов, ферм КРС, птицефабрик, а также для жителей, проживающих в сельской местности в негазифицированных регионах России, занятых преимущественно сельскохозяйственным производством. Область применения - энергообеспечение потребителей, расположенных в негазифицированных регионах России, биогазом; обеспечение предприятий АПК высокоэффективными органическими удобрениями. Годовая производительность по выходу биогаза в пересчете на 1 м³ метантенка составляет более 400 м³, а по готовым высокоэффективным жидким удобрениям – более 12 т. При стоимости БГУ 50 тыс. руб. на 1 м³ метантенка срок окупаемости БГУ не превышает 6 мес. Прогнозы производства солнечных биогазовых установок: по полученным результатам испытаний экспериментального образца БГУ с солнечными коллекторами и оптимизации ее принципиальной схемы и отдельных узлов возможно производство опытной партии солнечных БГУ. С учетом результатов всесторонних и долгосрочных натурных испытаний опытной партии солнечных БГУ в естественных условиях эксплуатации возможно и необходимо организовать их серийное производство, предварительно усовершенствовав технологию изготовления и сборки.