A small scale floating drum biodigester was constructed with low cost, recyclable materials and the biogas generated was optimised with an aim to get the best possible combination of parameters to yield optimum biogas through the aid of a Mini-tab software version 17.0. The volume of biogas produced was 0.098 cubic meters, while the optimisation temperature was 28.4 degrees Celsius, being the highest temperature recorded and pH was 7.1. The initial capital invested took 17 years to breakeven.
Inhaltsverzeichnis
1.0 Introduction
1.1 Types of waste
1.2 Biogas
1.3 Methane
1.4 Uses of Biogas
1.5 Advantages of Biogas Utilisation
1.6 Potentials of Waste to Energy in Nigeria
2.0 METHODOLOGY
2.1 Digester Design and Construction
2.1.1 Construction material
2.1.2 Digester Size and Operating Volume
2.1.3 Total Digester Volume
2.1.4 Gas Holder Volume (Vg)
2.1.5 Force on Gas Holder
2.1.6 Loading of Substrate
2.1.7 Daily Measurement Parameters
2.2 Response Surface Methodology
2.3 Financial Analysis
2.3.1 Estimation of Net Present Value of biogas
3.0 Discussion
3.1 Technical Performance and Production of Biogas
3.2 Results of Temperature and pH Optimisation with RSM
3.3 Net Present Value
4.0 Summary
4.1 Challenges
4.2 Recommendation
4.3 Conclusion
Zielsetzung & Themen der Arbeit
Die vorliegende Arbeit zielt darauf ab, die technische Machbarkeit und ökonomische Rentabilität einer Biogasanlage im kleinen Maßstab zu bewerten, die aus Kuhdung unter Verwendung kostengünstiger und recycelbarer Materialien konstruiert wurde, wobei die Prozessparameter mittels Response-Surface-Methodik (RSM) optimiert werden.
- Konstruktion eines kostengünstigen Schwimmtrommel-Biodigesters
- Technische Optimierung der Biogasproduktion durch RSM-Analyse
- Untersuchung des Einflusses von Temperatur und pH-Wert auf die Ausbeute
- Durchführung einer ökonomischen Analyse mittels Kapitalwertmethode (Net Present Value)
Auszug aus dem Buch
2.1 Digester Design and Construction
A floating drum biodigester design was adopted for anaerobic digestion because of its ease of technicality and the efficiency in measuring daily gas production. It would has a feed-in inlet, an outlet that extends downwards for slurry collection and a drain for routine maintenance when necessary. In conformity to conventional floating drum designs, the gas container is incorporated into the digester and protrudes upwards as gas is produced subsequently. A shaft was incorporated to stir the digestate in the digester so as ensure maximum result by maintaining an even digestate mixture.
Zusammenfassung der Kapitel
1.0 Introduction: Einführung in das Konzept der Abfallverwertung zur Energiegewinnung, Definition grundlegender Begriffe sowie Darstellung der Potenziale von Biogas in Nigeria.
2.0 METHODOLOGY: Detaillierte Beschreibung des Entwurfs und der Konstruktion des Biodigesters sowie der wissenschaftlichen Methoden zur Parameteroptimierung und ökonomischen Bewertung.
3.0 Discussion: Analyse der technischen Leistung der Anlage, Interpretation der optimierten Temperatur- und pH-Werte sowie Auswertung der wirtschaftlichen Rentabilitätsrechnung.
4.0 Summary: Zusammenfassung der wichtigsten Ergebnisse aus dem Betrieb des Biodigesters, Reflexion über aufgetretene Herausforderungen und Ableitung von Empfehlungen sowie Schlussfolgerungen.
Schlüsselwörter
Biogas, Kuhdung, Anaerobe Vergärung, Schwimmtrommel-Biodigester, Erneuerbare Energien, Waste-to-Energy, Response-Surface-Methodik, Kapitalwert, Nigeria, Nachhaltigkeit, Abfallmanagement, Temperaturoptimierung, pH-Wert, Wirtschaftlichkeit, Kleinanlagen.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit untersucht die technische und wirtschaftliche Umsetzbarkeit der Biogasgewinnung aus tierischen Abfällen (Kuhdung) mittels einer eigenhändig konstruierten Kleinanlage.
Was sind die zentralen Themenfelder der Studie?
Die Schwerpunkte liegen auf der Anlagentechnik, der Optimierung biochemischer Prozesse durch statistische Methoden und der Bewertung der langfristigen finanziellen Rentabilität.
Was ist das primäre Ziel der Forschungsarbeit?
Das Hauptziel ist der Nachweis, dass durch den Einsatz kostengünstiger Materialien und eine präzise Prozessoptimierung eine nachhaltige und wirtschaftlich tragfähige Energiequelle für ländliche Gebiete geschaffen werden kann.
Welche wissenschaftliche Methode wird in der Arbeit verwendet?
Der Autor nutzt die Response-Surface-Methodik (RSM) in Verbindung mit statistischer Software, um die optimalen Prozessbedingungen (insbesondere Temperatur und pH-Wert) für die Biogasproduktion zu ermitteln.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil befasst sich mit der detaillierten Konstruktionsbeschreibung des Biodigesters, der Erfassung täglicher Messparameter und der ökonomischen Berechnung mittels Net Present Value (NPV).
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Wichtige Begriffe sind Biogas, anaerobe Vergärung, Kuhdung, RSM-Optimierung, Kapitalwertanalyse und nachhaltiges Abfallmanagement.
Wie lange dauert es laut der Analyse, bis die Investitionskosten der Anlage amortisiert sind?
Basierend auf den Berechnungen des Autors wird ein Zeitraum von 17 Jahren für das Erreichen des Break-even-Points prognostiziert.
Welchen Einfluss hatten die Umweltbedingungen auf die Versuchsergebnisse?
Da der Biodigester im Freien betrieben wurde, unterlag die Reaktion den Schwankungen der Umgebungstemperatur, was direkt die Biogasausbeute und die mesophile Reaktionsführung beeinflusste.
- Arbeit zitieren
- Nnaemeka Odionye (Autor:in), 2015, Technical and economic evaluation of biogas production from cow dung, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/342543
