BİYOGAZ SİSTEMİ
Ülkemizde hayvansal ve bitkisel atıklar, çoğunlukla ya doğrudan doğruya yakılmakta veya tarım topraklarına gübre olarak verilmektedir. Ancak atıkların yakılarak ısı üretiminde kullanılması daha yaygın olarak görülmektedir. Bu şekilde istenilen özellikte ısı üretilemediği gibi, ısı üretiminden sonra atıkların gübre olarak kullanılması da mümkün olmamaktadır. Biogaz teknolojisi ise organik kökenli atıklardan hem enerji eldesine hem de atıkların toprağa kazandırılmasına imkan vermektedir.
Önemi ve Kaynakları: Çiftlik gübresi, yani hayvan gübresi başta olmak üzere, çeşitli organik artıkların (bitkisel artıklar, deniz ve kara yosunları, özel olarak yetiştirilen bazı bitkiler gibi), oksijensiz bir ortamda fermantasyona uğratılması sonucu elde edilen yanıcı gaz karışımına, biogaz denir.(Metan gazı=CH4).
Organik kökenli kaynaklara dayanan bu enerji üretim yönteminde temel enerji kaynağı, organik kökenli artık ve atıklardır.
Örneğin ot ve saman artıkları , kent çöpleri, tarla ürün artıkları, hayvan besin artıkları, çiftlik hayvancılığının küçük ve büyük baş hayvan dışkıları ve benzerleri olabilecekleri gibi, bizzat bu amaçla yetiştirilen bazı bitkiler (yeşil gübre) ve deniz yosunları (alg, diyatomit), ya da kara yosunları (likenler) olabilirler.
Bunlardan belli bir miktarı, tekniğine uygun olarak inşa edilmiş havasız bir depoda toplanarak depolanırsa, belli aşamalarda kimyasal tepkimelerin oluşması ve yanıcı gaz karışımının açığa çıkması mümkün olmaktadır.
Biyomas Enerjisinin Geçmişteki Önemi ve Bugünkü Yararlanma Alanları: Biyomas enerjisi kaynaklarının en önemlisi, tahmin edileceği üzere Hayvan gübresi kaynağıdır.
Bu kaynağın yakıt olarak kullanılmaya başlanması, her halde insanın yerleşik düzene geçmesiyle birlikte başlar.
Ancak, hayvan gübresinden tezek yapımı ve bunun yakıt olarak kullanılması, elbette yüz yıllar öncesinden başlamıştır.Birçok ülkede köylü nüfus, bugün de, ısıtma-ısınma ve pişirmede, bu kaynaktan geniş ölçüde yararlanır.Asya, Afrika ve Güney Amerika ülkelerinde, ormandan yoksun otsu bitki formasyonu bölgeleri, yani step toplumları, günümüzde de en güvenilir ısınma ve pişirme işleri yakıtını, hayvan gübresinden yapılan tezekten sağlamaktadır.Hayvan gübresinden biogaz yani metan gazı elde edilmesi halinde, bu gaz ısıtma, aydınlatma, pişirme işlerinde ve elektrik enerjisi üretiminde kullanılabilmektedir.
Öte yandan bu amaçla kullanılan gübre, fazla bir kayba uğramadan, yine tarıma verilebilmektedir.
Biogaz, parlak ve mavi bir alevle yanan, kalorifik değeri nispeten yüksek bir gaz karışımıdır.
Birim hacimdeki biogazda, yaklaşık %70 oranında metan gaz (CH4) vardır.
Zaten, yanıcılık niteliğini kazandıran da, bu gazdır. Metan gazı, daha önce belirtilen organik kökenli artıklardan, yani biyomas kaynaklarından ve özellikle hayvan gübresi’nden kolayca elde edilebilir.
Öte yandan, biogaz elde edilmesinde, tesis ve üretim teknolojisi karmaşık olan bir sistem gerekmez.
Üretim için gerekli olan hammadde, kırsal kesimde hayvancılık yapan her aile tarafından, zaten bol miktarda sağlanmaktadır.
Hayvan gübresinden, metan gazı veya biogaz elde edebilmek için iki türlü yöntem vardır.
Bunlar kesik besleme yöntemi ve sürekli besleme yöntemi.
Kesik besleme yönteminde reaktörün doldurulma işlemi ortalama 2 ayda bir yapılır ve gaz alındıktan sonra boşaltma işlemi yapılarak tekrar doldurulur.
Fermantasyon tankı denilen ve ihtiyaca göre 50 ila 300 m3 hacmi olan betonarme bir depo, taze çiftlik gübresiyle doldurulur.
Hava almayacak şekilde, sıkıca kapatılır.
Havasız ortamda belli bir süre (20-35 gün ) bekletilen gübre, bu süre içinde fermantasyona uğrar.
İçinde, karışımın çokluğu metan gazı olan biogaz oluşur.
Gübre deposuna, yani fermantasyon hazinesine daldırılan bir boru, gazometre denilen gaz depolanma kabı’na bağlanır ve oluşan gaz, bu kapta birikir.
Gazometre kabında biriken gaz, ikinci bir boru ile, tüketileceği yere (örneğin mutfaktaki ocağa) kadar götürülerek tüketime arz edilir.
Yaklaşık 15-20 gün önce doldurulmuş ve biogaz vermeye başlamış olan tesisten, aşağı yukarı 2 ay kadar verimli bir şekilde gaz alınır ve bu süreden sonra, giderek gaz verimi düşer.
Bu nedenle fermantasyon haznesi’ni (tankını), ortalama her iki ayda bir boşaltarak, yeniden taze çiftlik gübresiyle doldurmak gerekir.
Tankın her dolduruluşunda fermantasyon oluşumu tamamlanıp biogaz üretiminin başlaması için 10-20 gün kadar beklenir.
Bu nedenle üretim, belli aralıklarla kesintiye uğrar.
İşte bundan dolayı, sözü edilen biogaz üretim yöntemine kesik besleme ve kesik üretim yöntemi adı verilmiştir.
Sürekli besleme yönteminde ise, atıklar günlük olarak reaktöre gönderilir ve gaz çıkışı günlük olarak gerçekleşir.
Özellikle küçük oranda hayvancılık yapan çiftçiler için ideal bir yöntemdir.
Biogazın çalışmasını gösteren amatör video:Burada Biogazdan elde edilen enerji ile arabanın çalışması gösteriliyor.
http://tarimhayvan.com/video/biogaz_enerji_uretimi1.flv
Biogaz Sisteminin Rakamlarla Açıklaması
Organik atıklar (Sığır Gübresi,Tavuk Gübresi, Kuş Gübresi) Anaerobik Bioteknoloji yöntemi ile değerlendirilerek elektrik enerjisi ve gübre üretimi ile yenilenebilir enerji kaynakları arasında bulunmaktadır. Burada üretilecek “biogaz” enerji kaynakları arasında yer almaktadır. Bu tip tesislerde üretilen biogaz, ısıtma, yemek pişirme, araç yakıtı olarak da kullanılabilmektedir. Alternatif enerji kaynaklarından olan gübreden üretilen biogazla elektrik üretimi ülkemize çok yeni bir konudur. Süreç iki başlık altında toplanabilir.
-Organik (Fermante) Gübre.
-Elektrik üretimi.
Bio Gaz nedir?
Biogaz; hayvan, insan ve bitkisel kökenli organik atıkların (bitki sapları, saman, mısır atıkları, şeker pancarı yaprakları, yabani otlar, sığır,at, koyun, tavuk gübreleri, mezbaha atıkları, insan dışkısı, çöpler, orman altı döküntüleri ve çeşitli yosunlar)havasız ortamda mikroorganizmalarca bozulmasıyla oluşan metan, karbondioksit, hidrojen sülfür, oksijen ve karbonmonoksit ihtiva eden yanabilen bir gaz karışımıdır. Bio gazın bazı özellikleri aşağıda verilmiştir.
Metan (CH4) = %60-70
Karbondioksit (CO2) = % 30-40
H2S, CO, O2 VE N2 = % 1-5
Isıl Değeri= 4.700-6000 K.cal/M3 dür.
Pazar Durumu
Enerji sektöründe temel amaç, artan nüfusun ve gelişen ekonominin enerji ihtiyaçlarının sürekli ve kesintisiz bir şekilde mümkün olan en düşük maliyetlerle , güvenli bir arz sistemi içinde karşılana bilmesidir.
Enerji alt sektöründe, değişen ekonomik konjoktür ve artan özelleştirme faaliyetleri paralelinde özel kesimin daha aktif rol oynayabileceği bir yapıya dönüşüm amaçlanmaktadır. Bu doğrultuda başta elektrik ve doğal gaz alt sektörleri olmak üzere, enerji kaynaklarının üretimden tüketime kadar her aşamada da özel kesimin en üst düzeyde yatırım ve işletme faaliyetlerine katılımı için gerekli yasal ve kurumsal değişikliklerin yapılması sağlanmalıdır.
Elektrik sektörünün optimal bir sistem anlayışıyla geliştirilmesi esastır. Yeni projeler, tip(hidrolik, gaz, kömür, nükleer ve rüzgar gibi ) kapasite ve yer itibari ile, detaylı çalışmalarla belirlenmelidir.
Elektrik açığına veya fazlalığına yer vermeyen, sistem yük ihtiyaçlarına uygun büyüklük ve tipte seçilmiş projelerle geliştirilmiş bir elektrik üretim sisteminde, şirketler daha düşük maliyet ve alım garantileriyle ve daha güvenli bir şekilde faaliyet gösterebilecek, sektörün özel kesime açılımı daha sağlıklı bir şekilde gerçekleştirilebilecektir.
Sekizinci Beş Yıllık Kalkınma Planı döneminde ülke elektrik talebinin, yılda ortalama yüzde 9 oranında artış göstermesi ve toplam elektrik tüketiminin dönem sonunda 195,1 milyar KWh’ e, kişi başına elektrik tüketiminin ise 2,733 KWh’e ulaşması beklenmektedir.
Elektrik sektörünün yanı sıra enerji sektörünün tüm faaliyet alanlarında daha verimli, tasarruflu ve temiz çalışan üretim, nakil ve tüketim teknolojilerine önem verilecektir.
Yakıt ve elektrik talebinin kesintisiz, güvenli ve uygun maliyetlerle karşılanabilmesi için enerji yatırımlarının planlı ve istikrarlı bir şekilde sürdürülmesi gerekmektedir.
Bu çerçevede, elektrik ve doğal gaz sektöründe özel ve kamu kesimi faaliyetlerini düzenleyerek, tüketici haklarının korunması yanı sıra, etkin ve verimli bir arz sistemi kurulmasını amaçlayan rekabete açık, sağlıklı, etkin ve işleyen bir piyasanın oluşturulması için gerekli yeni yasal düzenlemelere gidilecektir denilmektedir.
Sektörün genel durumunu ortaya koymak bakımından, söz konusu mamullere olan talep ile birlikte üretim, ihracat ve ithalat ile ilgili bilgiler aşağıda tablolar halinde verilmiştir:
Üretim Teknolojisi Organik atıkların değerlendirilmesinde günümüzde uygulanan yöntemlerin başında arıtma tesisleri gelmektedir. Bu tesisler aerobik-oksijenli sistem esasına göre dizayn edilmiştir. Organik atıklar katı ise karıştırılarak, sıvı ise oksijen üflenerek oksijen ile teması sağlanır.
Anaerobik (oksijensiz)sistemde ise organik atıklar ısıtılarak sabit sıcaklıktaki fermantasyon tanklarında bekletilir. Fermantasyon sonucunda biogaz oluşur. Gazı alınmış organik atıklarda organik fermente gübreye dönüşmüş olur.
Bu sistemin avantajları;
İşletme Karlılığı:
Bu sistemler yeterli miktarlarda biokütleyi tutabilecek biçimde ve doğru bir güvenlik katsayısı ile tasarlanıp, işletildiği konularda yüksek bir işletim karlılığına sahiptir.
Enerji tasarrufu ve Üretimi:
Ana eorobik sistemler çalışırken enerji üretirler. Aerobik sistemler ise işlem sırasında enerjiyi tüketirler.
Atık Gaz Sorunu:
Uçucu özelliklere sahip birçok organik kirletici aerobik arıtım sırasında biyolojik olarak parçalanmadan atmosfere karışabilmektedir.
Yukarda anlatılan nedenlerden dolayı organik atıkların değerlendirilmesinde Anaerobik Bioteknoloji yöntemi tercih edilmiştir.
Çiftliklerden elde edilen tavuk gübresi veya sığır gübresi hammadde çukurlarında toplanır ve buradan ısıtılarak fermantasyon tanklarına gönderilerek burada sabit sıcaklıkta (30-35) derece fermantasyona tabi tutulur. Anerobik (oksijensiz) ortamda fermantasyon sonucunda biogaz oluşur. Elde edilen biogazın içindeki hidrojen sülfür temizlenir ve bu gaz jeneratörde yakıt olarak kullanılarak elektrik elde edilir. Aynı zamanda gazı alınmış olan atık maddeler de katılaştırma ünitesinde suları alınarak organik fermente gübre haline dönüşür ve paketleme ünitesinde paketlenerek satışa sunulur.
1 m3 biogaz=1,5 KWh elektrik enerjisi+5 KWh ısı enerjisine eşdeğerdir.
1 ton tavuk gübresinden =100 m3 biogaz elde edilmektedir.
Kapasitesi:
Biogaz üretimi sıcaklıkla yakın ilişkilidir. Bio gaz üretimi için optimum sıcaklık 30-35 C dır. Yapılan deneylerde 8-9 C kadar sıcaklıklarda dahi mınimum da olsa biogaz üretimi gerçekleşmektedir. Ancak sıcaklık arttıkça biogaz üretimide artmaktadır Hesaplamalarımızda optimum sıcaklık 30 C alınmıştır. Üretim iklim şartlarıyla da ilgilidir.
Elektrik Enerjisi Üretimi:
365 Gün /yıl 3 Vardiya /gün esasına göre ;
70.000 Ton /yıl Tavuk Gübresi değerlendirilecek.
70.000 Ton x 100 M3 biogaz x % 60 metan x % 60 verim x (1,5 KWh elektrik enerjisi+ 5,0 kwh ısı enerjisi)
= 7.000.000 M3 Biogaz X 0,36 X 6,5
=16.380.000 KWh Elektrik Enerjisi.
Gübre Üretimi:
Gübre potansiyelinin hesaplanmasında çeşitli literatürlerde verilen, kümes hayvanları için 0.02 ton /yıl değeri temel alınmaktadır. B una göre;
70.000.000 kğ gübre x 0.02 verim : 1.400.000 kğ Gübre elde edilecektir.
NOT:500 Kw’a Kadar İşletmeler lisanssız elektrik üretimi yapabilirler
Biogazın çalışmasını gösteren amatör video:
Burda biogazdan elde edilen enerji ile ocağın yanması gösteriliyor
http://tarimhayvan.com/video/biogaz_enerji_uretimi2.flv
Biogazın çalışmasını gösteren amatör video:
Biogazın alevi
http://tarimhayvan.com/video/biogaz_enerji_uretimi3.flv
Biogazın çalışmasını gösteren amatör video:
jeneratorun Biogazla Çalıştırılması:
http://tarimhayvan.com/video/jenerator2.flv
Buhar videosu:
http://tarimhayvan.com/video/buhar.flv
güneş enerjisi videosu:
http://tarimhayvan.com/video/gunes.flv