Title of article :
Design, Construction and Production of Small Scale Energy Generation Plant using Indigenous Resources
Author/Authors :
Tamoor, M. Faculty of Engineering and Technology - University of Gujrat - Gujrat, Pakistan , Sagir, M. Faculty of Engineering and Technology - University of Gujrat - Gujrat, Pakistan , Abbas, G. Faculty of Engineering and Technology - University of Gujrat - Gujrat, Pakistan , Ans Zaka, M. Department of Environmental Engineering - University of Agriculture - Faisalabad, Pakistan , ZakaUllah, P. Department of Sociology - GC University - Faisalabad, Pakistan
Abstract :
Developing countries like Pakistan are in serious energy crisis. Renewable energy resources are the best alternative for conventional energy sources. The use of indigenous resources to produce bioenergy is an excellent solution to meet the energy needs of developing countries. The aim of the study was to design, construct and production of bioenergy generation from indigenous resources to fulfil bioenergy requirement for electricity, cooking and heating. This research introduces the Best Available Technology (BAT) and bioenergy plant was constructed with local materials at minimum cost to avoid economic burden on bioenergy production cost. An underground bio-digester unit with a volume of 10 cubic meter (7 m3 bioenergy digester tank plus 3 m3 bioenergy gas cap/holder) has been installed. The daily feed was approximately 160 kilogram of cow slurry (80 kg cow dung plus 80 litres/kg water). The retention period was approximately 44 days and the reported seasonal temperature was approximately 24˚C - 32˚C. The unit was thermally insulated, so the fluctuation in temperature was slightly about ±2˚C. In experimental setup, indigenous biomass resources were mixed with water in a mixing chamber. Whole mixture enters into digester through the inlet pipe and regularly feed up to selected retention time. Anaerobic bacteria decompose the biomass in the digester and produce bioenergy. A simulation was performed to estimate relevant model parameters from experimental data. The proposed model can predict methane production behaviour from some key indicators (such as organic matter and VFAs) in the anaerobic digestion process. Results obtained from the experiment showed that the plant could generate average volume of 3.18 m3 of bioenergy biogas at average pressure of 170 mbar in a day. Results also revealed that the rate of bioenergy generation increase with respect to time from 33 to 44 days of retention time, the pressure of bioenergy generated increase from 35 mbar to 175 mbar. From the results, it was observable that the more the pressure in the chamber, the more the volume of bioenergy generated; thus, at 175 mbars, it produced maximum volume of 3.2 m3 of bioenergy.
Farsi abstract :
كشورهاي در حال توسعه مانند پاكستان در بحران جدي انرژي قرار دارند. منابع انرژي تجدي دپذي ر بهتر ين گز ينه براي منابع انرژي مرسوم هستند. استفاده از منابع بومي براي توليد انرژي زيستي يك راهحل عالي براي تأمين نيازهاي انرژي كشورهاي در حال توسعه است. هدف از اين مطالعه طراحي، ساخت و توليد توليد انرژي ز يستي از منابع بومي براي تأمين نياز به انرژي زيستي براي برق، پخت و پز و گرماي ش بود. اين تحقيق بهتر ي ن فناوري موجود را معرفي ميكند و نيروگاه انرژي ز يستي با حداقل هزينه برا ي توليد مصارف محلي ساخته شده است تا از بار اقتصادي در هزينه هاي توليد انرژي زيستي جلوگيري كند. يك واحد هضم كننده زيستي ز يرزميني با حجم 10 متر مكعب (مخزن هضم كننده انرژي زيستي 7 متر مكعب به علاوه كلاهك / نگهدارنده گاز انرژيزاي 3 ميليمتر مكعب) نصب شده است. خوراك روزانه تقريبا 160 كيلوگرم دوغاب پهن گاو ( 80 كيلوگرم كود گاو بعلاوه 80 ليتر در كيلوگرم آب) بود. مدت زمان نگهداري تقريبا 44 روز و دماي فصلي گزارش شده تقريبا 32 - 24 درجه سانتيگراد بود. واحد عاي ق حرارتي بود، بنابراي ن نوسان دما در حدود 2 درجه سانتيگراد بود. در نصب آزمايشي، منابع زيست توده بومي در محفظه مخلوط با آب مخلوط شدند. مخلوط كامل از طر يق لوله ورودي وارد هضم ميشود و به طور منظم تا زمان نگهداري انتخاب شده تغذ يه ميكند. باكتريهاي بيهوازي زيست توده موجود در هضم را تجزيه كرده و انرژي زيستي توليد ميكنند. يك شبيه سازي براي تخمين پارامترهاي مدل مربوطه از دادههاي تجربي انجام شد. مدل پيشنهادي ميتواند رفتار توليد متان را از برخي شاخصهاي اصلي مانند مواد آلي و اسيدهاي
چرب فرار در روند هضم بيهوازي پيش بيني كند. نتايج به دست آمده از آزمايش نشان داد كه گياه ميتواند به طور متوسط حجم 18 / 3 متر مكعب بيوگاز زيست انرژي ر ا با فشار متوسط 170 ميلي بار در روز توليد كند. همچنين نتا يج نشان داد كه ميزان توليد انرژي ز يستي با توجه به زمان 33 تا 44 روز از زمان ماند افزا يش مييابد، فشار انرژي ز يستي توليد شده از 35 ميليبار به 175 ميلي بار افزايش مييابد. از نتايج، مشاهده شد كه هرچه فشار در محفظه بيشتر باشد، حجم انرژي ز يستي توليد شده بيشتر است. بنابراين، با 175 ميليبار، حداكثر حجم 3.20 متر مكعب انرژي زيستي توليد كرد.
Keywords :
Anaerobic Digestion , Bioenergy Digester , Bioenergy Generation , Indigenous Resources , Renewable Energy , Retention Time
Journal title :
Iranian Journal of Energy and Environment