Khí sinh học sản xuất điện như thế nào?

Sản xuất khí sinh học bao gồm nhiều công đoạn và thành phần để chuyển hóa chất hữu cơ thành khí sinh học và sử dụng để phát điện:

1. Bộ sưu tập chất hữu cơ:

- Sản xuất khí sinh học bắt đầu bằng việc thu thập các vật liệu hữu cơ như phân động vật, chất thải thực phẩm, tàn dư cây trồng và nước thải. Những vật liệu này rất giàu các thành phần phân hủy sinh học có thể bị phân hủy bởi các vi sinh vật trong quá trình phân hủy kỵ khí.

2. Tiêu hóa kỵ khí:

- Chất hữu cơ thu thập được đưa vào môi trường kín, không có oxy gọi là bể phân hủy. Vi khuẩn kỵ khí và vi sinh vật phát triển mạnh trong điều kiện thiếu oxy và phân hủy chất hữu cơ thông qua một quá trình được gọi là tiêu hóa kỵ khí.

- Trong quá trình này, vật liệu hữu cơ trải qua một loạt các phản ứng hóa học, bao gồm thủy phân, sinh axit, sinh axetat và sinh metan. Những phản ứng này chuyển đổi các hợp chất hữu cơ phức tạp thành các thành phần đơn giản hơn, cuối cùng tạo ra khí sinh học.

3. Thành phần khí sinh học:

- Thành phần chính của khí sinh học là metan (CH4), carbon dioxide (CO2), hydrogen sulfide (H2S) và một lượng nhỏ các khí khác. Khí mê-tan là chất mang năng lượng chính trong khí sinh học và chiếm hàm lượng năng lượng và khả năng cháy của nó.

4. Làm sạch và nâng cấp khí sinh học:

- Khí sinh học thô sinh ra trong quá trình phân hủy kỵ khí có chứa các tạp chất như H2S, hơi nước và các chất dạng hạt. Để đảm bảo sử dụng hiệu quả khí sinh học cho phát điện, nó phải trải qua nhiều quá trình làm sạch và nâng cấp khác nhau.

- H2S bị loại bỏ vì nó có tính ăn mòn và có thể làm hỏng thiết bị. Hơi nước và các hạt bụi cũng được loại bỏ để tránh tắc nghẽn và đảm bảo hoạt động trơn tru hơn.

- Nâng cấp khí sinh học liên quan đến việc tăng nồng độ khí mêtan bằng cách loại bỏ CO2 và các loại khí vi lượng khác. Điều này dẫn đến khí sinh học chất lượng cao hơn với hàm lượng năng lượng tăng lên.

5. Sản xuất điện:

- Khí sinh học được làm sạch và nâng cấp dẫn đến máy phát khí sinh học, thực chất là động cơ đốt trong được cải tiến để chạy bằng khí sinh học thay vì sử dụng nhiên liệu thông thường như dầu diesel hoặc xăng.

- Trong máy phát điện, khí sinh học được đốt cháy, nhiệt và áp suất sinh ra sẽ dẫn động một pít-tông, chuyển chuyển động tuyến tính thành chuyển động quay.

- Chuyển động quay của trục nối với piston dùng để dẫn động một máy phát điện biến cơ năng thành điện năng.

6. Phân phối điện:

- Năng lượng điện do máy phát điện khí sinh học tạo ra có thể sử dụng trực tiếp để cấp điện cho các cơ sở lân cận hoặc có thể đưa vào lưới điện để phân phối đến khu vực rộng hơn.

7. Sử dụng nhiệt dư:

- Ngoài việc phát điện, công trình khí sinh học còn có thể tận dụng lượng nhiệt dư thừa sinh ra trong quá trình đốt. Nhiệt này có thể được thu giữ và sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau như sưởi ấm không gian, sản xuất nước nóng hoặc quy trình công nghiệp, tối đa hóa hiệu quả năng lượng tổng thể của hệ thống sản xuất khí sinh học.

Nhìn chung, sản xuất khí sinh học để phát điện bao gồm quá trình phân hủy yếm khí các chất hữu cơ để tạo ra khí sinh học, làm sạch và nâng cấp khí sinh học và sử dụng nó làm nhiên liệu trong máy tạo khí sinh học để tạo ra điện. Đó là một cách tái tạo và bền vững để chuyển đổi chất thải hữu cơ thành năng lượng sạch.