Generator biogazu, jako kompletny zestaw urządzeń przetwarzających biogaz powstający w wyniku fermentacji beztlenowej biomasy na energię elektryczną, posiada konstrukcję konstrukcyjną, która bezpośrednio wpływa na jego wydajność operacyjną, stabilność i ekologiczność. Ogólnie rzecz biorąc, składa się z jednostki przygotowania i oczyszczania gazu, systemu zasilania gazem, jednostki wytwarzania energii, urządzenia do odzyskiwania ciepła odpadowego, jednostki elektrycznej i sterującej oraz systemu zabezpieczeń. Elementy te współpracują ze sobą, aby zapewnić cały proces konwersji gazu surowego na kwalifikowaną energię elektryczną.
Jednostka przygotowania i oczyszczania gazu stanowi-front całego systemu. Jednostka ta składa się głównie z komory fermentacyjnej beztlenowej, urządzenia mieszającego, urządzenia grzewczego i kontrolującego temperaturę oraz rurociągów zbierających gaz. W komorze fermentacyjnej beztlenowej zazwyczaj stosuje się zamkniętą konstrukcję stalową lub betonową, w której utrzymuje się wewnątrz średnią-temperaturę (35–38 stopni) lub wysoką-temperaturę (55–58 stopni), aby ułatwić wydajną metanogenezę przez mikroorganizmy. Urządzenie mieszające zapewnia wystarczający kontakt materiału z mikroorganizmami, natomiast urządzenie grzewcze i kontrolujące temperaturę utrzymuje stabilną temperaturę reakcji. Wytworzony surowy biogaz transportowany jest rurociągami do jednostki oczyszczania, w której usuwane są szkodliwe zanieczyszczenia, takie jak siarkowodór, wilgoć, cząstki stałe i siloksany. Sprzęt do oczyszczania zazwyczaj obejmuje wieżę odsiarczającą (proces suchy lub mokry), separator kondensatu, filtr cząstek stałych i urządzenie do adsorpcji węgla aktywnego, aby zapewnić, że skład i czystość gazu wprowadzanego do jednostki wytwarzania energii spełniają wymagania jednostki.
Układ zasilania gazem odpowiada za stabilne dostarczanie oczyszczonego biogazu do komory spalania. System ten składa się ze sprężarki lub dmuchawy gazu, zaworu regulującego ciśnienie, urządzenia mierzącego przepływ i-zaworu odcinającego bezpieczeństwa. Zawór regulujący ciśnienie automatycznie dostosowuje ciśnienie zasilania gazem w zależności od zmian obciążenia jednostkowego i ciśnienia gazu, aby zapewnić stabilne spalanie; urządzenie do pomiaru przepływu monitoruje dopływ gazu w czasie rzeczywistym, zapewniając podstawę do dopasowywania i kontroli obciążenia; zawór bezpieczeństwa-może szybko odciąć dopływ gazu w przypadku wykrycia wycieku gazu, nieprawidłowego ciśnienia lub zgaśnięcia płomienia, aby zapobiec eskalacji wypadku.
Sercem generatora biogazu jest zespół prądotwórczy. Obecnie głównym nurtem jest zastosowanie agregatu prądotwórczego z silnikiem spalinowym na gaz, w kilku przypadkach z turbinami gazowymi lub silnikami Stirlinga. Gazowy silnik spalinowy składa się z cylindra, tłoka, mechanizmu korbowodu, mechanizmu rozrządu i układu zapłonowego. Konstrukcja komory spalania musi być dostosowana do niskiej wartości opałowej i zmiennych właściwości składu paliwa biogazowego. Układ zapłonowy wykorzystuje przede wszystkim zapłon elektroniczny-o dużej energii, aby zapewnić niezawodny zapłon nawet przy zmianach stężenia gazu. Wał korbowy silnika spalinowego jest połączony z wirnikiem generatora za pomocą sprzęgła, które przekształca ruch posuwisto-zwrotny w energię mechaniczną ruchu obrotowego, która następnie jest przekształcana przez generator w energię elektryczną. Niektóre modele są wyposażone w turbosprężarki spalinowe, które zwiększają gęstość powietrza dolotowego i moc wyjściową.
Urządzenie do odzyskiwania ciepła odpadowego wykorzystuje ciepło przenoszone przez-wysokotemperaturowe spaliny z silnika spalinowego i wodę chłodzącą tuleję cylindrów, przekształcając je w użyteczną energię cieplną za pośrednictwem wymienników ciepła. Wymiennik ciepła gazów spalinowych odzyskuje większość ciepła jawnego ze gazów spalinowych do ogrzewania i izolacji beztlenowych komór fermentacyjnych lub systemów ciepłowniczych; Wymiennik ciepła wody tulei cylindrów usuwa ciepło z wody chłodzącej i wykorzystuje ją jako gorącą wodę do produkcji domowej lub ogrzewania procesowego, znacznie poprawiając w ten sposób ogólną efektywność energetyczną systemu.
Zespół elektryczny i sterujący obejmuje rozdzielnicę wyjściową generatora, automatyczny regulator napięcia, urządzenie sterujące przyłączem do sieci i centralny system monitorowania. Automatyczny regulator napięcia utrzymuje stabilne napięcie wyjściowe, a urządzenie sterujące przyłączem do sieci zapewnia synchronizację i bezpieczne połączenie z siecią elektroenergetyczną lub niezależnymi odbiorami. Centralny system monitorowania, oparty na sterowniku PLC lub komputerze przemysłowym, gromadzi i wyświetla-dane w czasie rzeczywistym dotyczące ciśnienia gazu, temperatury, natężenia przepływu, prędkości jednostki, mocy wyjściowej i wskaźników emisji. Posiada również alarmy o usterkach, automatyczne wyłączanie i możliwości zdalnej komunikacji.
W każdej jednostce zintegrowany jest system zabezpieczeń, wyposażony w czujniki wycieku gazu palnego, czujniki płomienia, czujniki temperatury, urządzenia zabezpieczające przed ciśnieniem i przyciski zatrzymania awaryjnego. Po wykryciu niebezpiecznego stanu system natychmiast wdraża środki awaryjne, takie jak odcięcie-dopływu gazu, wyłączenie i wentylacja, aby zapewnić bezpieczeństwo personelu i sprzętu.
Ogólnie rzecz biorąc, konstrukcja generatora biogazu odzwierciedla integrację wielu dziedzin: od reakcji biochemicznych po energię cieplną, a następnie automatykę elektryczną i ochronę bezpieczeństwa – wszystkie aspekty są ze sobą ściśle powiązane. Naukowo zaprojektowana konstrukcja zapewnia nie tylko wydajną i stabilną moc wyjściową, ale także niezawodne wsparcie techniczne w zakresie wykorzystania zasobów i czystej produkcji odpadów organicznych.