Biogas created from animal waste is a precious energy source. A practical and successful utilization of the biogas is not easy, because there lie some difficulties in biogas production and facilities investment. In this study, the requisites for a successful biogas utilization were discussed. The production results obtained in the previous operation of anaerobic digestion plant were used for the simulation. When the slurry heating was designed for constant biogas generation, depreciation costs of the facilities amounted 1,175,000 yen per year, and biogas productions at $24.5^{\circ}C$, $30.0^{\circ}C$ and $35.5^{\circ}C$ were $16.8m^3$, $17.6m^3$ and $25.1m^3$, respectively. Removal ratios of organic matters were not so high. At $35.5^{\circ}C$, energy value of the biogas produced was estimated 125.5 Mcal per day, and the following heat loss (y Mcal/day) was brought about by the temperature difference ($X^{\circ}C$) between the digester and atmosphere; y = 0.769X - 5.375. The costs of biogas production per cow were assumed to decrease according to enlargement of feeding scale, especially on scales of more than 30 cows. On recent levels of costs and prices of energy in Japan, they were nearly equal to 2 to 3 fold of the price of municipal mixed gas when a anaerobic digester was compulsorily heated and kept at $30.0^{\circ}C$ or $35.5^{\circ}C$.
This study was carried out not only to evaluate optimal operating condition to increase biogas production, but also to estimate feasibility of renewable energy from anaerobic digester of sewage sludge. Semi- continuous Fed and Mixed Reactors (SCFMRs) were operated in various condition to quantify the reactor variables. The result of SCFMR operation showed that the biogas productivity and total volatile solids (TVS) removal of total solids (TS) 4% reactor at hydraulic retention time (HRT) 20 days with Organic Loading Rate (OLR) of $1.45kg/m^3-d$ were $0.39m^3/m^3-d$ and 26.7%, respectively which was two times higher than that of TS 2.5% reactor. Consequently the daily biogas production of $20,000m^3$ would be possible from the total volume of $52,000m^3$ of anaerobic digesters of the municipal wastewater treatment plant in D city. In feasibility study for the Biogas utilization, combined heat and power system (CHP) and CNG gasification were examined. In case of CHP, the withdrawal period of capital cost for gas-engine (GE) and micro gas-turbine (MGT) were 7.7 years and 9.1 years respectively. biogas utilization as Clean Natural Gas (CNG) shows lower capital cost and higher profit than that of CHP system. CNG gasificaion after biogas purification is likely the best alternative for Biogas utilization which have more economic potential than CHP system. The withdrawal period of capital cost appeared to be 2.3 years.
Biogas can be generated out of a variety of organic substances and is suitable for different utilizations. It is very efficient in technical application and has a good balance between energy input and output (1 : 7). Moreover there is a great reduction of carbon dioxide (6 - 7 t $CO_2$/ ha). By means of biogas energy can be produced locally and allows maximum energy utilization. Therefore in the next years biogas will become more important in Germany, also for the scientific research area. In the future we have to deal with questions about the improvement of efficiency of the biogas process intensified.
바이오가스 이용 최적화를 위해 탈황 및 제습 전처리시설 가이드라인으로 $H_2S$ 농도는 철염으로 처리가능한 150 ppm으로 설정하고, 제습은 발전기 운전 적정수분 값이며 EU회원국에서 바이오가스 활용 시 적용하는 상대습도 60 %로 설정하였다. 국내 바이오가스 평균 온도인 $31^{\circ}C$에서 상대습도 60 %으로 적용한다면 노점온도 $22^{\circ}C$, 절대습도 $20.57g/m^3$으로 나타낼 수 있으며, 전처리 설비가 적절히 가동된다면 가이드라인에 만족하여 바이오가스의 이용이 최적화 될 것으로 사료된다. 바이오가스 이용 최적화를 위해 발전기 설비 가이드라인을 설정하고자 하였다. 바이오가스 적정 이용량으로는 전체 가스 발생량의 90 % 이상을 이용해야하며, 발전기 시설의 용량은 여유율을 10~30 %로 설정해야 한다. 발전기에 유입가스의 압력을 균등화하기 위해서는 가스 균등조(buffer tank)를 설치하며, 발전실 평균온도는 $45^{\circ}C$이하로 유지한다. 소화조에서 일정한 메탄농도로 가스가 생성되지 않아 효율이 저하되므로 메탄농도에 변화에 따른 공기연료비 제어시스템을 설치가 요구된다. 본 연구에서는 유기성폐자원의 바이오가스 생산 및 이용을 최적화를 위해 현장시설의 정밀모니터링과 시설별 에너지수지를 분석하고, 현장문제 해결방안에 대해서 조사하여 전처리시설 및 발전기 등의 설계 및 운전 가이드라인을 제시하고자 한다.
We must stabilize quickly increasing waste matters in urban life and livestock industry. Biogas including landfill gas and digester gas is byproduct of anaerobic decomposition of organic waste matter and contains 40%-70% methane, which can be used for energy purposes. Utilization of biogas reduce the emission of methane into the atmosphere to minimize greenhouse effect and the carbon dioxide (CO2) emitted when biogas is converted to energy has been taken out of the atmosphere by growing plant. Recently, bioenergy is world-widely noticeable as all contributing to the greenhouse effect. This paper presents development process of a biogas engine for cogeneration system and results of application to digester gas and landfill gas in site. The biogas engine is a dual fuel engine operated on biogas with a diesel pilot. At present, the engine can substitute biogas for diesel fuel up to 85%. but it can be said that there is a possibility of improvement in performance.
Anaerobic digestion (AD) is the most promising method of treating and recycling of different organic wastes, such as OFMSW, household wastes, animal manure, agro-industrial wastes, industrial organic wastes and sewage sludge. During AD, i.e. degradation in the absence of oxygen, organic material is decomposed by anaerobes forming degestates such as an excellent fertilizer and biogas, a mixture of carbon dioxide and methane. AD has been one of the leading technologies that can make a large contribution to producing renewable energy and to reducing $CO_2$ and other GHG emission, it is becoming a key method for both waste treatment and recovery of a renewable fuel and other valuable co-products. A classification of the basic AD technologies for the production of biogas can be made according to the dry matter of biowaste and digestion temperature, which divide the AD process in wet and dry, mesophilic and thermophilic. The biogas produced from AD plant can be utilized as an alternative energy source, for lighting and cooking in case of small-scale, for CHP and vehicle fuel or fuel in industrials in case of large-scale. This paper provides an overview of the status of biogas production and utilization technologies.
Anaerobic digestion(AD) is the most promising method of treating and recycling of different organic wastes, such as OFMSW, household wastes, animal manure, agro-industrial wastes, industrial organic wastes and sewage sludge. During AD, i.e. degradation in the absence of oxygen, organic material is decomposed by anaerobes forming degestates such as an excellent fertilizer and biogas, a mixture of carbon dioxide and methane. AD has been one of the leading technologies that can make a large contribution to producing renewable energy and to reducing $CO_2$ and other GHG emission, it is becoming a key method for both waste treatment and recovery of a renewable fuel and other valuable co-products. A classification of the basic AD technologies for the production of biogas can be made according to the dry matter of biowaste and digestion temperature, which divide the AD process in wet and dry, mesophilic and thermophilic. The biogas produced from AD plant can be utilized as an alternative energy source, for lighting and cooking in case of small-scale, for CHP and vehicle fuel or fuel in industrials in case of large-scale. This paper provides an overview of the status of biogas production and utilization technologies.
The rational utilization of crop straw as a raw material for natural gas production is of economic significance. In order to increase the efficiency of biogas production from agricultural straw, seasonal restrictions must be overcome. Therefore, the potential for biogas production via anaerobic straw digestion was assessed by exposing fresh, silage, and dry yellow corn straw to cow dung liquid extract as a nitrogen source. The characteristics of anaerobic corn straw digestion were comprehensively evaluated by measuring the pH, gas production, chemical oxygen demand, methane production, and volatile fatty acid content, as well as applying a modified Gompertz model and high-throughput sequencing technology to the resident microbial community. The efficiency of biogas production from fresh straw (433.8 ml/g) was higher than that of production from straw silage and dry yellow straw (46.55 ml/g and 68.75 ml/g, respectively). The cumulative biogas production from fresh straw, silage straw, and dry yellow straw was 365 l-1 g-1 VS, 322 l-1 g-1 VS, and 304 l-1 g-1 VS, respectively, whereas cumulative methane production was 1,426.33%, 1,351.35%, and 1,286.14%, respectively, and potential biogas production was 470.06 ml-1 g-1 VS, 461.73 ml-1 g-1 VS, and 451.76 ml-1 g-1 VS, respectively. Microbial community analysis showed that the corn straw was mainly metabolized by acetate-utilizing methanogens, with Methanosaeta as the dominant archaeal community. These findings provide important guidance to the biogas industry and farmers with respect to rational and efficient utilization of crop straw resources as material for biogas production.
Our overdependence on the limited supply of fossil fuel with the burden of emission as a consequence of its utilization has been a major concern. Biodiesel is emerging as a potential diesel substitution for its similar performance, with the additional benefits of emitting lesser emissions. Due to the easy availability of feedstock for Biogas production, Biogas is studied for its use in CI engines. In this study, we considered Linseed Biodiesel and Biogas to run on dual fuel mode in a CI engine. An energy and exergy analysis was conducted to study the rate of fuel energy and exergy transformation to various other processes. Exergy relocation to exhaust gases was observed to be an average of 5% more for dual fuel mode than the diesel mode, whereas exergy relocation to the diesel mode was observed to be more than the dual fuel modes. Also, exergy loss to exhaust gas is observed to be more than the exergy transferred to cooling water or shaft. The exergy efficiency observed for biodiesel-biogas mode is only lesser by 3% compared to diesel-biogas mode, suggesting Biodiesel can be a substitute fuel for diesel.
The purpose of this study evaluates a feasibility and economical efficiency of new renewable energy. According as weather change is serious problem now days, every people make attention to the reduction of greenhouse gas. The revitalization of new renewable energy creates the variety of energy source, stability of energy supply and reduction of greenhouse gas. In this study evaluates a feasibility and economical efficiency from new renewable energy of various photo voltaics, wind power, small hydro and biogas. Feasibility does in standard of technical characteristic, politic support, marketability, establishment present condition and development aim. Economical efficiency does in standard of developmental unit cost, utilization factor, equipment life, politic support cost, interest ratio. The results of this study were as follows photo voltaics, wind, small hydropower, biogas in order feasibility is high. Developmental unit cost, utilization factor, equipment life, politic support cost and analyzed the relationship of interest ratio fluctuation and economical efficiency. From all new renewable energy the utilization factor most is important in economical efficiency but necessary utilization factor is difficult because environmental problem.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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