Published January 1, 2020
| Version v1
Publication
Open
Design, Construction and Production of Small Scale Energy Generation Plant using Indigenous Resources
- 1. University of Gujrat
- 2. University of Agriculture Faisalabad
- 3. Government College University, Faisalabad
Description
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.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
تعاني البلدان النامية مثل باكستان من أزمة خطيرة في مجال الطاقة. موارد الطاقة المتجددة هي أفضل بديل لمصادر الطاقة التقليدية. يعد استخدام الموارد المحلية لإنتاج الطاقة الحيوية حلاً ممتازًا لتلبية احتياجات البلدان النامية من الطاقة. كان الهدف من الدراسة هو تصميم وبناء وإنتاج توليد الطاقة الحيوية من الموارد المحلية لتلبية متطلبات الطاقة الحيوية للكهرباء والطبخ والتدفئة. يقدم هذا البحث أفضل التقنيات المتاحة (BAT) وتم بناء مصنع الطاقة الحيوية بمواد محلية بأقل تكلفة لتجنب العبء الاقتصادي على تكلفة إنتاج الطاقة الحيوية. تم تركيب وحدة هضم حيوي تحت الأرض بحجم 10 متر مكعب (خزان هضم الطاقة الحيوية 7 م 3 بالإضافة إلى غطاء/حامل غاز الطاقة الحيوية 3 م 3). كان العلف اليومي حوالي 160 كيلوغرامًا من ملاط البقر (80 كيلوغرامًا من روث البقر بالإضافة إلى 80 لترًا/كيلوغرامًا من الماء). كانت فترة الاحتفاظ حوالي 44 يومًا وكانت درجة الحرارة الموسمية المبلغ عنها حوالي 24درجةمئوية - 32درجةمئوية. كانت الوحدة معزولة حراريًا، لذلك كان التذبذب في درجة الحرارة حوالي ±2درجةمئوية. في الإعداد التجريبي، تم خلط موارد الكتلة الحيوية المحلية بالماء في غرفة الخلط. يدخل الخليط الكامل في جهاز الهضم من خلال أنبوب المدخل ويتغذى بانتظام حتى وقت الاحتفاظ المحدد. تحلل البكتيريا اللاهوائية الكتلة الحيوية في جهاز الهضم وتنتج الطاقة الحيوية. تم إجراء محاكاة لتقدير معلمات النموذج ذات الصلة من البيانات التجريبية. يمكن للنموذج المقترح التنبؤ بسلوك إنتاج الميثان من بعض المؤشرات الرئيسية (مثل المواد العضوية و VFAs) في عملية الهضم اللاهوائي. أظهرت النتائج التي تم الحصول عليها من التجربة أن النبات يمكن أن يولد متوسط حجم 3.18 م 3 من الغاز الحيوي للطاقة الحيوية بمتوسط ضغط 170 مللي بار في اليوم. وكشفت النتائج أيضًا عن زيادة معدل توليد الطاقة الحيوية فيما يتعلق بالوقت من 33 إلى 44 يومًا من وقت الاحتفاظ، وزيادة ضغط الطاقة الحيوية المولدة من 35 مللي بار إلى 175 مللي بار. من النتائج، كان من الملاحظ أنه كلما زاد الضغط في الغرفة، زاد حجم الطاقة الحيوية المتولدة ؛ وبالتالي، عند 175 ميجا بار، أنتجت الحد الأقصى لحجم 3.2 متر مكعب من الطاقة الحيوية.Translated Description (French)
Les pays en développement comme le Pakistan sont en grave crise énergétique. Les sources d'énergie renouvelables sont la meilleure alternative aux sources d'énergie conventionnelles. L'utilisation de ressources indigènes pour produire de la bioénergie est une excellente solution pour répondre aux besoins énergétiques des pays en développement. L'objectif de l'étude était de concevoir, construire et produire de la bioénergie à partir de ressources indigènes pour répondre aux besoins en bioénergie pour l'électricité, la cuisine et le chauffage. Cette recherche présente la meilleure technologie disponible (MTD) et l'usine de bioénergie a été construite avec des matériaux locaux à un coût minimum pour éviter un fardeau économique sur le coût de production de la bioénergie. Une unité de biodigesteur souterraine d'un volume de 10 mètres cubes (réservoir de digesteur bioénergétique de 7 m3 plus bouchon/support de gaz bioénergétique de 3 m3) a été installée. L'alimentation quotidienne était d'environ 160 kg de lisier de vache (80 kg de bouse de vache plus 80 litres/kg d'eau). La période de rétention était d'environ 44 jours et la température saisonnière rapportée était d'environ 24˚C - 32˚C. L'unité était isolée thermiquement, de sorte que la fluctuation de la température était légèrement d'environ ±2˚C. Dans une configuration expérimentale, les ressources de biomasse indigènes ont été mélangées à de l'eau dans une chambre de mélange. Le mélange entier entre dans le digesteur par le tuyau d'entrée et alimente régulièrement jusqu'au temps de rétention sélectionné. Les bactéries anaérobies décomposent la biomasse dans le digesteur et produisent de la bioénergie. Une simulation a été réalisée pour estimer les paramètres pertinents du modèle à partir de données expérimentales. Le modèle proposé peut prédire le comportement de production de méthane à partir de certains indicateurs clés (tels que la matière organique et les AGV) dans le processus de digestion anaérobie. Les résultats obtenus de l'expérience ont montré que l'usine pouvait générer un volume moyen de 3,18 m3 de biogaz bioénergétique à une pression moyenne de 170 mbar par jour. Les résultats ont également révélé que le taux de génération de bioénergie augmente par rapport au temps de 33 à 44 jours de temps de rétention, la pression de bioénergie générée augmente de 35 mbar à 175 mbar. D'après les résultats, il a été observé que plus la pression dans la chambre était élevée, plus le volume de bioénergie généré était important ; ainsi, à 175 mbars, il produisait un volume maximum de 3,2 m3 de bioénergie.Translated Description (Spanish)
Países en desarrollo como Pakistán se encuentran en una grave crisis energética. Las fuentes de energía renovables son la mejor alternativa para las fuentes de energía convencionales. El uso de recursos autóctonos para producir bioenergía es una excelente solución para satisfacer las necesidades energéticas de los países en desarrollo. El objetivo del estudio fue diseñar, construir y producir generación de bioenergía a partir de recursos autóctonos para cumplir con los requisitos de bioenergía para electricidad, cocina y calefacción. Esta investigación presenta la Mejor Tecnología Disponible (MTD) y la planta de bioenergía se construyó con materiales locales a un costo mínimo para evitar una carga económica sobre el costo de producción de bioenergía. Se ha instalado una unidad biodigestora subterránea con un volumen de 10 metros cúbicos (tanque digestor de bioenergía de 7 m3 más tapa/soporte de gas de bioenergía de 3 m3). La alimentación diaria fue de aproximadamente 160 kilogramos de lechada de vaca (80 kg de estiércol de vaca más 80 litros/kg de agua). El periodo de retención fue de aproximadamente 44 días y la temperatura estacional informada fue de aproximadamente 24˚C - 32˚C. La unidad estaba aislada térmicamente, por lo que la fluctuación de temperatura era ligeramente de ±2˚C. En la configuración experimental, los recursos de biomasa autóctonos se mezclaron con agua en una cámara de mezcla. La mezcla entera entra en el digestor a través de la tubería de entrada y se alimenta regularmente hasta el tiempo de retención seleccionado. Las bacterias anaeróbicas descomponen la biomasa en el digestor y producen bioenergía. Se realizó una simulación para estimar los parámetros relevantes del modelo a partir de datos experimentales. El modelo propuesto puede predecir el comportamiento de la producción de metano a partir de algunos indicadores clave (como la materia orgánica y los AGV) en el proceso de digestión anaeróbica. Los resultados obtenidos del experimento mostraron que la planta podía generar un volumen medio de 3,18 m3 de biogás bioenergético a una presión media de 170 mbar en un día. Los resultados también revelaron que la tasa de generación de bioenergía aumenta con respecto al tiempo de 33 a 44 días de tiempo de retención, la presión de la bioenergía generada aumenta de 35 mbar a 175 mbar. A partir de los resultados, se observó que cuanto mayor es la presión en la cámara, mayor es el volumen de bioenergía generado; por lo tanto, a 175 mbar, produjo un volumen máximo de 3,2 m3 de bioenergía.Files
article_119989_b5b4b12873c1a1fb42b7714d2793c989.pdf.pdf
Files
(0 Bytes)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e
|
0 Bytes | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تصميم وبناء وإنتاج محطة توليد الطاقة على نطاق صغير باستخدام موارد السكان الأصليين
- Translated title (French)
- Conception, construction et production d'une centrale de production d'énergie à petite échelle utilisant des ressources autochtones
- Translated title (Spanish)
- Diseño, Construcción y Producción de Planta de Generación de Energía a Pequeña Escala utilizando Recursos Indígenas
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3130253982
- DOI
- 10.5829/ijee.2020.11.04.09
References
- https://openalex.org/W1969765891
- https://openalex.org/W1975896678
- https://openalex.org/W1982660027
- https://openalex.org/W2006988853
- https://openalex.org/W2013578680
- https://openalex.org/W2038940196
- https://openalex.org/W2042721530
- https://openalex.org/W2054126420
- https://openalex.org/W2054560245
- https://openalex.org/W2055787383
- https://openalex.org/W2070817394
- https://openalex.org/W2072823483
- https://openalex.org/W2078843999
- https://openalex.org/W2080479593
- https://openalex.org/W2092935619
- https://openalex.org/W2137970346
- https://openalex.org/W2296491872
- https://openalex.org/W2472101581
- https://openalex.org/W2845489485
- https://openalex.org/W2950230011
- https://openalex.org/W2997747018
- https://openalex.org/W3010904618
- https://openalex.org/W3044903212
- https://openalex.org/W3047439820
- https://openalex.org/W776413114