استخدام البيوجاز کوقود لمحرک لإدارة طلمبة مياه ري

نوع المستند : Original Article

المؤلفون

قسم الهندسة الزراعية- کلية الزراعة- جامعة عين شمس، مصر.

المستخلص

تزايدت فى الاونه الاخيرة معدلات استهلاک الطاقة فى الريف المصرى وهذه الزيادة نتيجة النمو الاقتصادى والسکانى. نسبة کبيرة من هذه الزيادة تتمثل فى الوقود البترولى والذى تزايد سعره مؤخرا حتى زاد عن 140 دولار للبرميل فى الاسواق العالمية مما يجعل البحث عن مصادر بديلة للطاقة امرا ملحا سواء کانت هذه المصادر قادرة على الاحلال الکلى او الجزئي للبترول مع مراعاة ان تکون هذه المصادر اقتصادية وغير ملوثة للبيئة. من بين تلک المصادر يبرز البيوجاز الناتج من التحلل البکتيرى للمخلفات الحيوانية والنباتية على حد سواء. ويعد البيوجاز مصدر مبشر من مصادر الطاقة الجديدة کما انه يساعد فى التنمية الريفية وادارة المخلفات الزراعية.
تقوم هذه الدراسة على تقييم اسلوب مبسط لتداول وتخزين واستخدام البيوجاز فقد تم دراسة تأثير استخدام البيوجاز کوقود بنسبة 100% لمحرک اشتعال بالشرارة (مع استخدام البنزين لبداية التشغيل فقط) لادارة طلمبة مياه للرى وقد تم تعديل المحرک ليلائم العمل تحت ظروف استخدام البيوجاز. حيث تم تصميم جهاز خلط للبيوجاز مع الهواء لمقابلة احتياجات المحرک وفقا للسرعة والحمل وذلک لتقليل الاستهلاک النوعي للبيوجاز وتعظيم الاستفادة من استخدامة. تم استخدام اطار داخلى لعجلة جرار لتخزين وتداول البيوجاز من المخمر الى موقع تشغيل المحرک والمضخة وتم ملء الاطار بالبيوجاز بواسطة ضاغط هواء لسيارة 12 فولت (passenger car compressor). تم تحليل البيوجاز عن طريق امرار الغاز فى محلول هيدروکسيد الکالسيوم لتحديد نسبة CO2 ومن ثم استنتاج نسبة CH4 کما تم ايضا حساب القيمة الحرارية للبيوجاز, ومقارنة اداء المحرک والمضخة باستخدام البيوجاز واستخدام الوقود السائل (بنزين وکيروسين) وقد اوضحت النتائج ما يلى:
1-     النسبة التقريبية لثانى اکسيد الکربون والميثان هى 30,4 % و 69,6% على الترتيب.
2-     القيمة الحرارية للبيوجاز المستخدم 29360,7 کيلو جول/م3.
3-     معدل الاستهلاک النوعى للطاقة فى حالة استخدام البيوجاز کانت اقل بحوالى 80,3% و 79% عنها فى حالتى البنزين والکيروسين على الترتيب.
4-     اظهرت النتائج بين القدرة الفرملية کدالة فى السرعة الدورانية للمحرک ان استخدام البيوجاز يکون مفضلا ولاسيما عند السرعات البطيئة.
5-     کانت الکفاءة الکلية للمضخة مرتفعة فى حالة البيوجاز (حيث وصلت 58% عند سرعة 2500 لفة/دقيقة) مقارنة بمثيلاتها في حالتي البنزين والکيروسين.





 





وطبقا للنتائج السابقة يوصى البحث بان البيوجاز يعتبر من المصادر المبشرة فى مجال الطاقة وخاصة حال استخدامة کوقود لمحرکات الاشتعال بالشرارة ويمکن استخدامة فى عمليات ضخ مياة الرى مما يساعد فى توفير التکاليف الناتجة عن استهلاک الوقود البترولي

الموضوعات الرئيسية


Alaa EL-Din, M. N.; S. A. EL-Shimi; M. H. Mahmoud and A. M. Abdel Aziz (1983). Biogas for Egyptian villages (Energy – Fertilizer – Forage). Soil and Water Research Institute, Agric. Res. Centre.
ASAE standards (1997). (44th Ed.). The Amirican Society of  Agricultural Engineers (ASAE). Miami. USA.
House, D. (1981). Biogas Handbook. peace press, Inc Culver City, California 90230 USA.
El-Gindy, A.; M. El-Nono; A. Hamam and M. Hisham (2002). Devlopment of axial-flow pump for surface irrigation systems  Misr J. Ag. Eng. 19 (2): 478-490
HDR Engineering inc. staff (2002). Handbook of public water systems.  Jhon Wiley and sons
Helmy, M.A.; A.A. Abd El-Rhman; M.T. Ebid; and M.A. Hassan (2003). Expectant production of biogas and fertilizer from different residues fermentation using biogas unit. Misr J.Ag.Eng., 20 (4): 949-964
ISAT Information and Advisory Service on Appropriate Technology (1991). Biogas Digest. a publication of Deutsches Zentrum fur Entwicklung stecknologien, GATE.
Jewell, W. J. (1986). cogeneration of Electricity and Heat from biogas, Report for Science and Education Administration., U.S.Dept. of Energy, Solar Energy Research Institute, NY State College of Agriculture and Life Sciences.
Kofoed, E. and B. Hansen (1981). Gas Motors In Northeast Regional. Agricultural Engineering Service, Ithaca, NY.
Lettinaga, G. and A.Van Haandel (1992). Renewable energy, sources for fuels and electricity" Covelo, CA: Island press. Ch. 19 P: 817-839
Porpatham, E.; A. Ramesh and N. Nagalingam (2007). Effect of hydrogen addition on the performance of biogas fuelled spark ignition engine. International journal of Hydrogen energy Vol. (32) p: 2057- 2065
Robert, L. S.; T. George; E. Bayard and M. Garr (1998). Pumping station design. Butterworth Heinemann, second edition p: 423- 430.
Von Mitzlaff (1988). Engines for biogas. a publication of Deutsches Zentrum fur Entwicklung stecknologien, GATE.
Walsh, J.L. ; C.C. Ross; M. S. Smith; S. R. Harper and W.A. Wilkins (1988). Handbook on biogas utilization. the Environment, ,Health, and Safety Division Georgia Tech Research Institute Atlanta. Georgia
White, F.M. (1979). Fluid mechanics McGraw-Hill, Inc. New York. USA, p: 320-322