1. 유기물 수집:
- 바이오가스 생산은 가축분뇨, 음식물쓰레기, 작물잔재물, 폐수 등 유기물질을 수집하는 것부터 시작됩니다. 이들 물질은 혐기성 소화 중에 미생물에 의해 분해될 수 있는 생분해성 성분이 풍부합니다.
2. 혐기성 소화:
- 수집된 유기물은 소화조라고 불리는 밀폐된 무산소 환경에 배치됩니다. 혐기성 박테리아와 미생물은 산소가 부족한 환경에서 번성하고 혐기성 소화라는 과정을 통해 유기물을 분해합니다.
- 이 과정에서 유기물은 가수분해, 산생성, 아세트산생성, 메탄생성 등 일련의 화학반응을 거치게 됩니다. 이러한 반응은 복잡한 유기 화합물을 단순한 구성 요소로 변환하여 결국 바이오가스를 생산하게 됩니다.
3. 바이오가스 구성:
- 바이오가스의 주요 성분은 메탄(CH4), 이산화탄소(CO2), 황화수소(H2S) 및 기타 미량의 가스입니다. 메탄은 바이오가스의 주요 에너지 운반체이며 가연성과 에너지 함량을 설명합니다.
4. 바이오가스 청소 및 업그레이드:
- 혐기성 소화 과정에서 생성된 원료 바이오가스에는 H2S, 수증기, 미립자 등의 불순물이 포함되어 있습니다. 발전을 위한 바이오가스의 효율적인 활용을 보장하기 위해 다양한 세척 및 업그레이드 공정을 거칩니다.
- H2S는 부식성이 있어 장비를 손상시킬 수 있으므로 제거합니다. 수증기와 미립자도 제거되어 막힘을 방지하고 보다 원활한 작동을 보장합니다.
- 바이오가스를 업그레이드하는 것은 CO2 및 기타 미량가스를 제거하여 메탄 농도를 높이는 것과 관련이 있습니다. 이를 통해 에너지 함량이 증가된 고품질 바이오가스를 생산할 수 있습니다.
5. 발전:
- 정화되고 업그레이드된 바이오가스는 본질적으로 디젤이나 가솔린과 같은 기존 연료 대신 바이오가스로 작동하도록 개조된 내연기관인 바이오가스 발생기로 보내집니다.
- 발전기에서는 바이오가스가 연소되고, 그 결과 발생하는 열과 압력으로 피스톤이 구동되어 선형 운동이 회전 운동으로 변환됩니다.
- 피스톤에 연결된 샤프트의 회전운동을 이용하여 기계적 에너지를 전기에너지로 변환하는 발전기를 구동합니다.
6. 전력 분배:
- 바이오가스 발전기에서 생산된 전기 에너지는 인근 시설에 직접 전력을 공급하는 데 사용되거나 더 넓은 지역에 배포하기 위해 전력망에 공급될 수 있습니다.
7. 잉여 열 활용:
- 바이오가스 플랜트는 전기 생산 외에도 연소 과정에서 발생하는 잉여 열을 활용할 수도 있습니다. 이 열은 공간 난방, 온수 생성 또는 산업 공정과 같은 다양한 목적으로 포착되어 사용될 수 있으며, 바이오가스 생산 시스템의 전반적인 에너지 효율성을 극대화합니다.
전반적으로 발전을 위한 바이오가스 생산에는 바이오가스를 생산하기 위한 유기물의 혐기성 소화, 바이오가스의 정화 및 업그레이드, 이를 바이오가스 발전기의 연료로 활용하여 전기를 생산하는 과정이 포함됩니다. 이는 유기 폐기물을 청정 에너지로 전환하는 재생 가능하고 지속 가능한 방법입니다.
