EFFICIENCY OF ELECTRIC FIELD IMPACT ON INTENSIFICATION OF BIOGAS RELEASE IN HERMOPHILIC MODE
Biogas production is a promising branch of alternative power engineering. For its further expansion, it is necessary to develop new methods for increasing the energy efficiency of bioreactors. The analysis of experimental data obtained by scientists around the world defined that it is possible to in...
Saved in:
| Date: | 2018 |
|---|---|
| Main Authors: | , , |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine
2018
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/14 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Vidnovluvana energetika |
| Download file: |  |
Institution
Vidnovluvana energetika| _version_ | 1871103041566932992 |
|---|---|
| author | Kachan, Yu. G. Kovalenko, V. L. Lapikova, O. I. |
| author_facet | Kachan, Yu. G. Kovalenko, V. L. Lapikova, O. I. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "Yu. G. Kachan",
"institution": "Zaporizhya State Engineering Academy"
},
{
"author": "V. L. Kovalenko",
"institution": "Zaporizhya State Engineering Academy"
},
{
"author": "O. I. Lapikova",
"institution": "Zaporizhya State Engineering Academy"
}
] |
| author_sort | Kachan, Yu. G. |
| baseUrl_str | https://ve.org.ua/index.php/journal/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-07-18T06:32:06Z |
| description | Biogas production is a promising branch of alternative power engineering. For its further expansion, it is necessary to develop new methods for increasing the energy efficiency of bioreactors. The analysis of experimental data obtained by scientists around the world defined that it is possible to intensify the biomethanogenesis and increase an amount of gas received per cycle by electric field influence on a substrate. However, due to the inconsistency of conducted research, a discrepancy between the stages of the actual process and selective approach to individual groups of bacteria it is impossible the determine an optimal range of exposure intensity.
Due to the unsystematic pre-research data and the importance of the raised topic, it is necessary, at the first stage, to develop a concept and stages of the experiment. The second is to create a physical model of biogas plant, which will allow investigating the biometagonenesis cycle in different modes of heating, mixing and influence by an electric field on a substrate to determine optimal values of field strength and quantitative indicators of biogas output.
The article presents results of experimental researches on the determination of biomethanogenesis intensification possibility and establishment of quantitative parameters of biogas production under conditions of optimal values of electric field intensity. The laboratory installation for conducting experiments on the influence of electric field on the substrate and the work of bioreactor is described. The energy characteristics for thermophilic temperature regime are presented: the total volume of allocated biogas and the dynamics of its output, depending on electric field intensity.
As a result of the analysis, the range of electric field strength was determined, which makes it possible to stimulate the activity of bacteria involved in biogas production and increase its allocation to 20% under the thermophilic regime of bioreactor work. |
| first_indexed | 2025-07-17T11:36:52Z |
| format | Article |
| fulltext |
БІОЕНЕРГЕТИКА ISSN 1819-8058
Відновлювана енергетика. 2018. № 1 85
УДК 662.767.2:621.317.42
ЩОДО МОЖЛИВОСТІ ЗАСТОСУВАННЯ ЕЛЕКТРИЧНОГО ПОЛЯ ДЛЯ
ІНТЕНСИФІКАЦІЇ ВИДІЛЕННЯ БІОГАЗУ ПРИ ТЕРМОФІЛЬНОМУ РЕЖИМІ
Ю.Г.Качан, докт. техн. наук, В.Л.Коваленко, канд. техн. наук, О.І.Лапікова,
Запорізька державна інженерна академія,
69006, м. Запоріжжя, пр. Соборний, 226, Тел.: +38(061)2369034, e-mail: admin@zgia.zp.ua
Проведено серію експериментальних циклів біометаногенезу при різних напруженостях електричного поля, що діє на суб-
страт. Встановлено діапазон значень напруженості для максимізації виходу біогазу шляхом застосування поля в умовах
термофільного режиму роботи біореактору. Бібл. 4, табл. 1, рис.3.
Ключові слова: біогаз, біометаногенез, електричне поле, лабораторна установка, біогазова установка
EFFICIENCY OF ELECTRIC FIELD IMPACT ON INTENSIFICATION OF BIOGAS
RELEASE IN THERMOPHILIC MODE
Kachan Yu.G., the head of the department "Electrical Engineering and Energy Efficiency", PhD, professor, Kovalenko V.L.,
the dean of the FEEIT, docent of the department "Electrical Engineering and Energy Efficiency", PhD, docent, Lapikova O.I.,
the assistant of department "Electrical Engineering and Energy Efficiency",
Zaporizhya State Engineering Academy,
69006, m. Zaporizhzhya, pr. Soborniy, 226, Phone: +38(061)2369034, e-mail: admin@zgia.zp.ua
A series of experimental biomethanogenesis cycles in thermophilic mode and at different parameters of the electric field is
conducted. The optimum range of intensity to intensify the release of biogas in bioreactor is determined. References 4, table 1, fig. 3.
Key words: biodas, biomethanogenesis, electric field, laboratory equipment, biogasplant.
Качан Ю.Г.
Kachan Yu.G.
Завідувач кафедрою "Електротехніки та енергоефективності" ЗДІА, доктор технічних
наук, професор. У 1990 році захистив докторську дисертацію на тему "Синтез систем ав-
томатичної оптимізації дроблення руди" за спеціальністю 05.13.07 – "Автоматизація про-
цесів керування". За останні п’ять років ним підготовлено 4 кандидати наук, 3 навчальних
посібники з грифом МОНУ. Є членом двох спеціалізованих рад з захисту докторських
дисертацій: Д 26.249.01 при Інституті відновлюваної енергетики НАН України (м.Київ) та
Д 08.080.07 при Національному гірничому університеті (м.Дніпро).
Адреса: 69006 , м. Запоріжжя, вул. Добролюбова 22, кв. 5/1.
Тел.: +38(066)3394280
E-mail: kircheva8408@gmail.com
ORCID: 0000-0002-1866-8442
Коваленко В.Л.
Kovalenko V.L.
Декан ФЕЕІТ, доцент кафедри "Електротехніки та енергоефективності" ЗДІА, кандидат
технічних наук, доцент. У 2013 р. захистив кандидатську роботу на тему "Система утилі-
зації вторинних гідроенергетичних ресурсів промислових підприємств" за спеціальністю
05.14.08 – "Перетворювання відновлюваних видів енергії". Є співавтором 1 монографії, 2
патентів та більш ніж 30 статей.
Адреса: 69069, м. Запоріжжя, вул. Дніпровське шосе 48, кв. 25.
Тел.: +38(099)6219638
E-mail: victor.l.kovalenko@gmail.com
ORCID: 0000-0001-5950-4412
© Ю.Г.Качан, В.Л. Коваленко, О.І.Лапікова, 2018
БІОЕНЕРГЕТИКА ISSN 1819-8058
Відновлювана енергетика. 2018. № 1 86
Лапікова О.І.
Lapikova O.I.
Асистент кафедри "Електротехніки та енергоефективності" ЗДІА. У 2016 р. закінчила
навчання в аспірантурі за спеціальністю 05.14.01 – Енергетичні системи та комплекси.
Має 3 опублікованих статті та 1 патент.
Адреса: 69096, м. Запоріжжя, вул. Бородинська, 20, кв. 156.
Тел.: +38(066)8716719
e-mail: wanirrr@gmail.com
ORCID: 0000-0001-8307-802X
Вступ. Подальший розвиток такої перспекти-
вної галузі альтернативної енергетики, як вироб-
ництво біогазу, потребує розробки нових методів
підвищення енергоефективності біореакторів [1].
В результаті аналізу експериментальних да-
них, отриманих вітчизняними і іноземними нау-
ковцями, встановлено, що прискорити та інтен-
сифікувати біометаногенез і збільшити обсяг
отриманого газу за цикл можливо, впливаючи
електричним полем на субстрат [2]. Проте, через
непослідовність проведених досліджень, невід-
повідність етапам реального процесу та вибірко-
вий підхід до окремих груп бактерій неможливо
визначити оптимальний характер такого впливу.
Постановка завдання. Через відсутність
аналогів установок, які б відповідали вимогам
щодо можливості застосування електричного по-
ля та проведення експериментів, безсистемність
попередніх досліджень і суттєве значення підня-
тої теми необхідно, на першому етапі, розробити
концепцію та етапність проведення експеримен-
ту. На другому – створити фізичну модель біога-
зової установки, що дозволить дослідити перебіг
біометагоненезу при різних режимах підігріву,
перемішування та з можливістю впливати елект-
ричним полем на субстрат для встановлення оп-
тимальних величин напруженості та визначення
кількісних показників виходу біогазу.
Виклад основного матеріалу. На базі про-
веденого аналізу вітчизняних і іноземних джерел
інформації розроблено послідовність проведення
експерименту, яка містить в собі достатню для
статистичної достовірності кількість повних цик-
лів біометаногенезу при дотриманні заданого те-
мпературного режиму, різних режимах перемі-
шування та величинах напруженості електрично-
го поля. При проведенні кожного з них передба-
чена фіксація об’єму газу, зібраного за минулу
добу, та підтвердження адекватності отриманих
результатів дублюванням експериментів з одно-
типними параметрами.
Враховуючи це, перший повний цикл необ-
хідно провести без впливу електричного поля.
Об’єм газу, виділеного за весь період роботи
установки, приймається за контрольний показ-
ник. Другий – проводиться при впливі електрич-
ного поля максимально можливої інтенсивності,
за якої спостерігається стимулювання життєдія-
льності мікроорганізмів, задіяних в процесі, а
подальше збільшення напруженості пригнічує
бактерії і тому недоцільне для даних умов [3].
При кожному наступному експерименталь-
ному циклі напруженість поля необхідно посту-
пово зменшувати від граничного значення до мі-
німального рівня, коли об’єм зібраного при цьо-
му біогазу перевищує контрольний показник.
Оскільки існуючі системи дослідження про-
цесу біометаногенезу в різних умовах його перебі-
гу не передбачають наявності електричного поля,
для підтвердження можливості підвищення вихо-
ду біогазу і визначення оптимальної напруженості
застосованого поля необхідно створити фізичну
модель біогазової установки менших розмірів.
В результаті проведеного аналізу існуючих
лабораторних і промислових станцій отримання
біогазу така модель була розроблена та реалізо-
вана в лабораторній біогазовій установці, що до-
зволяє дослідити вплив на перебіг біометаногене-
зу різних параметрів: температури, перемішуван-
ня та величини напруженості електричного поля
(рисунок 1). В ній електричне поле рівномірно
розподіляється двома алюмінієвими пластинами,
які розташовані навколо резервуару 1 на ізоля-
ційному каркасі і легко знімаються. Режими на-
БІОЕНЕРГЕТИКА ISSN 1819-8058
Відновлювана енергетика. 2018. № 1 87
гріву, напруга на пластинах 11, а отже, і напру-
женість електричного поля регулюються за раху-
нок лабораторних автотрансформаторів 10, діод-
ного мосту та контролюється вольтметром [4].
Рис. 1. Біогазова установка для дослідження впливу еле-
ктричним полем на субстрат: 1 – резервуар, 2 – герметич-
на кришка, 3 – мішалка, 4,5 – патрубки, 6 – резервуар–
газозбірник, 7 – вимірювальний циліндр, 8 – нагрівач,
9,10 – лабораторні автотрансформатори, 11 – пластини.
Fig. 1. Biogas plant for exploring the influence of electric
field on substrate: 1 – reservoir, 2 – hermetic lid, 3 – mixer,
4,5 – pipes, 6 – reservoir gas collector, 7 – measuring cylinder,
8 – heater, 9,10 – laboratory autotransformers, 11 – plates.
На описаній вище установці проведено серію
циклів біометаногенезу при дотриманні термофіль-
ного температурного режиму (52-58°С), оскільки
він є найбільш розповсюдженим в існуючих про-
мислових установках. Для дослідження використо-
вувався субстрат з розбавлених відходів життєдія-
льності великої рогатої худоби вологістю 95-97%.
Перший експериментальний цикл проведено
без застосування електричного поля. Біогаз у
відповідному газозбірному резервуарі почав на-
копичуватися на другий день після запуску уста-
новки. Газовиділення тривало 7 діб, його інтен-
сивність на третю добу знизилася з 1160 см3 до
900 см3 і трималася на сталому рівні з поступо-
вим зниженням до нульової позначки до шостої
доби включно, після чого виділення газу різко
скоротилося та згодом припинилося. В цілому за
цикл зібрано 4660 см3 біогазу. Проведення по-
вторних експериментів за таких само умов пока-
зало ідентичні результати з відхиленням сумар-
ної кількості та динаміки виходу газу не більше
ніж на 2,1%, що дозволяє вважати дослід досто-
вірним і прийняти його за базовий для подальшо-
го порівняння.
Другий цикл біометаногенезу проведено при
впливі на субстрат постійного електричного поля
інтенсивністю 6,35 В/см [3]. Хоча газовиділення
за цих умов почалося вже на першу добу і на ста-
лому рівні тривало більше двох тижнів, воно ма-
ло значно нижчу інтенсивність і кількісні показ-
ники: в цілому за цикл зібрано 2030 см3 газу, що
становить 43,56% від контрольного показника.
Вочевидь, відбулося пригнічення життєдіяльнос-
ті бактерій, через що їх продуктивність суттєво
знизилася, і подальше збільшення напруженості
можна вважати недоцільним.
При зниженні напруженості електричного
поля до 3,17 В/см в наступному експерименталь-
ному циклі пригнічення життєдіяльності було
меншим. Тривалість циклу скоротилася до 11 діб,
а обсяги виділеного газу зросли до 4050 см3, що
становило 86,91% від контрольного показнику.
При інтенсивності електричного поля 1,59 В/см
за 11 діб роботи установки зібрано 4760 см3 газу,
що перевищило базовий результат на 2,15%. При
цьому характер виділення, як і при експерименті
без впливу поля, мав ярко виражений максимум на
початку циклу з подальшим поступовим спадан-
ням. Втім, хоч і вдалося отримати більший обсяг
газу, тривалість циклу була довшою майже на 4
доби, через що не можна вважати задіяні параметри
впливу ефективними та економічно доцільними.
При проведенні п’ятого циклу біометаноге-
незу застосовано вплив на субстрат електричним
полем інтенсивністю 0,95 В/см. За цих умов спо-
стерігалася суттєва інтенсифікація виділення газу
– отримано 5520 см3 газу, що на 18,45% переви-
щило контрольний показник. При цьому, порів-
няно з ним, виділення почалося раніше: на пер-
шу, а не на другу добу, як у попередніх випадках.
Такий вплив на субстрат можна вважати доціль-
ним та ефективним, оскільки зменшуються витра-
ти на підігрів метантенку, а обсяги отриманого
продукту підвищуються. До того ж, протягом
останньої, сьомої доби, виділення було незначним,
тож тривалість циклу може бути скороченою.
БІОЕНЕРГЕТИКА ISSN 1819-8058
Відновлювана енергетика. 2018. № 1 88
Проведені повторні експерименти за таких
же умов дали ідентичні результати з відхиленням
не більше ніж на 1,8%, що дозволяє вважати ре-
зультати достовірними.
Результати проведених досліджень узагальнені
і таблиці 1, а динаміку виділення біогазу при впливі
постійного електричного поля інтенсивністю
0,95 В/см і без нього зображено на рисунках 2,3.
Таблиця 1. Динаміка виходу біогазу при термофільному температурному режимі
Table 1. Dynamics of biogas output at thermophilic temperature mode
Перемішув. так ні
Т, °С 52-58
Доба 0 В/см 6,35 В/см 3,17 В/см 1,59 В/см 0,95 В/см 0,95 В/см
1 0 200 920 1100 1420 440
2 1160 220 420 610 1120 620
3 900 180 340 540 1100 320
4 800 180 440 440 920 220
5 800 80 630 370 500 220
6 700 80 360 370 420 100
7 300 160 240 410 40 230
8 0 100 200 370 0 320
9 0 140 160 300 0 10
10 0 160 200 200 0 0
11 0 160 140 50 0 0
12 0 100 0 0 0 0
13 0 80 0 0 0 0
14 0 130 0 0 0 0
15 0 40 0 0 0 0
16 0 20 0 0 0 0
Разом, см3 4660 2030 4050 4760 5520 2480
% від конт-
рольного показни-
ка
100 43,56 86,91 102,15 118,45 53,22
Рис. 2. Динаміка виділення біогазу протягом циклу
Fig. 2. Dynamics of biogas release during the cycle
БІОЕНЕРГЕТИКА ISSN 1819-8058
Відновлювана енергетика. 2018. № 1 89
Рис. 3. Інтегральна залежність виділення біогазу протягом циклу
Fig. 3. Integral dependence of biogas release during the cycle
Окрім цього, було проведено експеримента-
льний цикл при термофільному температурному
режимі та впливі електричного поля інтенсивніс-
тю 0,95 В/см без перемішування субстрату. В
цьому випадку обсяги виділеного газу суттєво
зменшилися і не перевищили 2480 см3 за 9 діб,
що становить лише 53% від контрольного показ-
ника. Це доводить, що перемішування є ефектив-
ним методом інтенсифікації біометаногенезу,
відмова від якого не є доцільною навіть при ви-
користанні впливу електричного поля.
Висновки. Проведена серія експериментів
довела, що вплив електричного поля є ефектив-
ним способом інтенсифікації процесу виділення
біогазу. За результатами проведених досліджень
встановлено оптимальний діапазон напруженості
постійного електричного поля в біореакторі, який
складає 0,95±0,1 В/см. При цьому можливо збі-
льшити обсяг виділення біогазової суміші для
термофільного режиму роботи до 20%.
1. Качан Ю.Г. Аналіз ефективності та перспектив розви-
тку біогазової енергетики / Качан Ю.Г., Коваленко В.Л., Лапі-
кова О.І. // Збірник Міжнародної конференції "Відновлювана
енергетика 21 століття" – К.: КНУ, 2015. – С. 353-355.
2. Качан Ю.Г. Щодо впливу електричних полів та мі-
крохвильового випромінювання на мікроорганізми, задіяні
в біометаногенезі / Качан Ю.Г., Коваленко В.Л., Лапікова
О.І. // Енергетика: економіка, технології, екологія. – 2016.
– №4. – С. 38-43.
3. Hunt R.W. Electromagnetic Biostimulation of Living
Cultures for Biotechnology, Biofuel and Bioenergy
Applications / Hunt R.W., Zavalin A., Bhatnagar A.,
Chinnasamy S., Das K.C. // International Journal of Molecular
Sciences, Int. J. Mol. Sci. 2009.
4. Коваленко В.Л. Фізична модель біогазової установ-
ки з пристроєм впливу на субстрат електричними і магніт-
ними полями / Коваленко В.Л., Лапікова О.І, // Збірник
XVIIМіжнародної конференції "Відновлювана енергетика
та енергоефективність у ХХІ століття". – К.: КНУ, 2016. –
С. 509-512.
О ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕС-
КОГО ПОЛЯ ДЛЯ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ВЫХОДА
БИОГАЗА ПРИ ТЕРМОФИЛЬНОМ РЕЖИМЕ
Ю.Г.Качан, докт. техн. наук, В.Л.Коваленко, канд. техн.
наук, О.И.Лапикова,
Запорожская государственная инженерная академія, 69006, г
Запорожье, пр. Соборный, 226,
Тел.: +38(066)8716719, e-mail: wanirrr@gmail.com
Проведена серия экспериментальных циклов биометаногенеза
при разных напряженностях электрического поля, которое
воздействует на субстрат. Установлен диапазон напряжен-
ности для максимизации выхода биогаза при термофильном
режиме работы биореактора. Библ. 4, табл. 1, рис. 3.
Ключевые слова: биогаз, биометаногенез, электрическое
поле, лабораторная установка, биогазовая установка
REFERENCES
1. Kachan Yu.G., Kovalenko V.L., Lapikova O.I. (2015)
Analiz efektyvnosti ta perspektyv rozvytku biohazovoyi
enerhetyky [Analysis of efficiency and prospects of biogas
energy development]. Zbirnyk Mizhnarodnoyi konferentsiyi
"Vidnovlyuvana enerhetyka 21 stolittya" [Collection of the
International Conference "Renewable Energy of the 21st
Century"], 1, 353-355 [in Ukr].
2. Kachan Yu.G., Kovalenko V.L., Lapikova O.I. (2016)
Shchodo vplyvu elektrychnykh poliv ta mikrokhvyl'ovoho
БІОЕНЕРГЕТИКА ISSN 1819-8058
Відновлювана енергетика. 2018. № 1 90
vyprominyuvannya na mikroorhanizmy, zadiyani v
biometanohenezi [Concerning the influence of electric fields and
microwave radiation on microorganisms involved in
biomethanogenesis]. Enerhetyka: ekonomika, tekhnolohiyi,
ekolohiya [Energy: Economics, Technology, Ecology], 4, 38-43
[in Ukr].
3. Hunt R.W., Zavalin A., Bhatnagar A., Chinnasamy S.,
Das K.C. (2009) Electromagnetic Biostimulation of Living
Cultures for Biotechnology, Biofuel and Bioenergy
Applications. International Journal of Molecular Sciences, Int. J.
Mol. Sci.
4. Kachan Yu.G., Kovalenko V.L., Lapikova O.I. (2016)
Fizychna model' biohazovoyi ustanovky z prystroyem vplyvu na
substrat elektrychnymy i mahnitnymy polyamy [Physical model
of biogas plant with a device for influencing on substrate by
electric and magnetic fields]. Zbirnyk XVIIMizhnarodnoyi
konferentsiyi "Vidnovlyuvana enerhetyka ta enerhoefektyvnist' u
KhKhI stolittya" [Collection of the XVII International
Conference "Renewable Energy and Energy Efficiency in the
21st Century"], 1, 509-512 [in Ukr].
SYNOPSES
Biogas production is a promising branch of alternative
power engineering. For its further expansion, it is necessary to
develop new methods for increasing the energy efficiency of
bioreactors. The analysis of experimental data obtained by
scientists around the world defined that it is possible to intensify
the biomethanogenesis and increase an amount of gas received
per cycle by electric field influence on substrate. However, due
to inconsistency of conducted research, discrepancy between the
stages of actual process and selective approach to individual
groups of bacteria it is impossible the determine an optimal
range of exposure intensity.
Due to the unsystematic pre-research data and the
importance of raised topic, it is necessary, at the first stage, to
develop a concept and stages of experiment. The second is to
create a physical model of biogas plant, which will allow to
investigate the biometagonenesis cycle in different modes of
heating, mixing and influence by electric field on substrate to
determine optimal values of field strength and quantitative
indicators of biogas output.
The article presents results of experimental researches on
determination of biomethanogenesis intensification possibility
and establishment of quantitative parameters of biogas
production under conditions of optimal values of electric field
intensity. The laboratory installation for conducting experiments
on influence of electric field on substrate and the work of
bioreactor is described. The energy characteristics for
thermophilic temperature regime are presented: the total volume
of allocated biogas and the dynamics of its output, depending on
electric field intensity.
As a result of analysis, the range of electric field strength
was determined, which makes it possible to stimulate activity of
bacteria involved in biogas production, and increase its
allocation to 20% under thermophilic regime of bioreactor work.
РЕФЕРАТ
У статті приведено результати експериментальних до-
сліджень щодо визначення можливості інтенсифікації біо-
метаногенезу і встановлення кількісних показників роботи
біореактора за умови оптимальних величин напруженості
електричного поля. Описано лабораторну установку, розро-
блену для проведення зазначених дослідів щодо впливу еле-
ктричного поля на субстрат та роботу біореактора. Предста-
влено енергетичні характеристики для термофільного тем-
пературного режиму: загальний обсяг виділеного біогазу та
динаміку його виходу в залежності від напруженості елект-
ричного поля.
В результаті аналізу отриманих даних виявлено діапа-
зон величини напруженості електричного поля, що дає мож-
ливість стимулювати життєдіяльність бактерій, задіяних у
виробництві біогазу, і підвищити обсяги його виділення до
20% в умовах термофільного режиму роботи біореактора.
Стаття надійшла до редакції 24.06.17
Остаточна версія 21.03.2018
|
| id | veorgua-article-14 |
| institution | Vidnovluvana energetika |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-07-19T01:01:54Z |
| publishDate | 2018 |
| publisher | Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | veorgua/bb/8f66c99992aca89e4da4b0938f7a96bb.pdf |
| spelling | veorgua-article-142026-07-18T06:32:06Z EFFICIENCY OF ELECTRIC FIELD IMPACT ON INTENSIFICATION OF BIOGAS RELEASE IN HERMOPHILIC MODE О ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ ДЛЯ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ВЫХОДА БИОГАЗА ПРИ ТЕРМОФИЛЬНОМ РЕЖИМЕ ЩОДО МОЖЛИВОСТІ ЗАСТОСУВАННЯ ЕЛЕКТРИЧНОГО ПОЛЯ ДЛЯ ІНТЕНСИФІКАЦІЇ ВИДІЛЕННЯ БІОГАЗУ ПРИ ТЕРМОФІЛЬНОМУ РЕЖИМІ Kachan, Yu. G. Kovalenko, V. L. Lapikova, O. I. biogas biomethanogenesis electric field aboratory equipment biogasplant біогаз біометаногенез електричне поле лабораторна установка біогазова установка биогаз биометаногенез электрическое поле лабораторная установка биогазовая установка Biogas production is a promising branch of alternative power engineering. For its further expansion, it is necessary to develop new methods for increasing the energy efficiency of bioreactors. The analysis of experimental data obtained by scientists around the world defined that it is possible to intensify the biomethanogenesis and increase an amount of gas received per cycle by electric field influence on a substrate. However, due to the inconsistency of conducted research, a discrepancy between the stages of the actual process and selective approach to individual groups of bacteria it is impossible the determine an optimal range of exposure intensity. Due to the unsystematic pre-research data and the importance of the raised topic, it is necessary, at the first stage, to develop a concept and stages of the experiment. The second is to create a physical model of biogas plant, which will allow investigating the biometagonenesis cycle in different modes of heating, mixing and influence by an electric field on a substrate to determine optimal values of field strength and quantitative indicators of biogas output. The article presents results of experimental researches on the determination of biomethanogenesis intensification possibility and establishment of quantitative parameters of biogas production under conditions of optimal values of electric field intensity. The laboratory installation for conducting experiments on the influence of electric field on the substrate and the work of bioreactor is described. The energy characteristics for thermophilic temperature regime are presented: the total volume of allocated biogas and the dynamics of its output, depending on electric field intensity. As a result of the analysis, the range of electric field strength was determined, which makes it possible to stimulate the activity of bacteria involved in biogas production and increase its allocation to 20% under the thermophilic regime of bioreactor work. Biogas production is a promising branch of alternative power engineering. For its further expansion, it is necessary to develop new methods for increasing the energy efficiency of bioreactors. The analysis of experimental data obtained by scientists around the world defined that it is possible to intensify the biomethanogenesis and increase an amount of gas received per cycle by electric field influence on a substrate. However, due to the inconsistency of conducted research, a discrepancy between the stages of the actual process and selective approach to individual groups of bacteria it is impossible the determine an optimal range of exposure intensity. Due to the unsystematic pre-research data and the importance of the raised topic, it is necessary, at the first stage, to develop a concept and stages of the experiment. The second is to create a physical model of biogas plant, which will allow investigating the biometagonenesis cycle in different modes of heating, mixing and influence by an electric field on a substrate to determine optimal values of field strength and quantitative indicators of biogas output. The article presents results of experimental researches on the determination of biomethanogenesis intensification possibility and establishment of quantitative parameters of biogas production under conditions of optimal values of electric field intensity. The laboratory installation for conducting experiments on the influence of electric field on the substrate and the work of bioreactor is described. The energy characteristics for thermophilic temperature regime are presented: the total volume of allocated biogas and the dynamics of its output, depending on electric field intensity. As a result of the analysis, the range of electric field strength was determined, which makes it possible to stimulate the activity of bacteria involved in biogas production and increase its allocation to 20% under the thermophilic regime of bioreactor work. У статті приведено результати експериментальних досліджень щодо визначення можливості інтенсифікації біометаногенезу і встановлення кількісних показників роботи біореактора за умови оптимальних величин напруженості електричного поля. Описано лабораторну установку, розроблену для проведення зазначених дослідів щодо впливу електричного поля на субстрат та роботу біореактора. Представлено енергетичні характеристики для термофільного температурного режиму: загальний обсяг виділеного біогазу та динаміку його виходу в залежності від напруженості електричного поля. В результаті аналізу отриманих даних виявлено діапазон величини напруженості електричного поля, що дає можливість стимулювати життєдіяльність бактерій, задіяних у виробництві біогазу, і підвищити обсяги його виділення до 20% в умовах термофільного режиму роботи біореактора. Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine 2018-04-30 Article Article application/pdf https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/14 Vidnovluvana energetika ; No. 1 (52) (2018): Scientific and Applied Journal Vidnovluvana energetika; 85-90 Возобновляемая энергетика; ##issue.no## 1 (52) (2018): Научно-прикладной журнал Возобновляемая энергетика; 85-90 Відновлювана енергетика; № 1 (52) (2018): Науково-прикладний журнал Відновлювана енергетика; 85-90 2664-8172 1819-8058 uk https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/14/9 Copyright (c) 2018 Yu. G. Kachan, V. L. Kovalenko, O. I. Lapikova https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0 |
| spellingShingle | biogas biomethanogenesis electric field aboratory equipment biogasplant Kachan, Yu. G. Kovalenko, V. L. Lapikova, O. I. EFFICIENCY OF ELECTRIC FIELD IMPACT ON INTENSIFICATION OF BIOGAS RELEASE IN HERMOPHILIC MODE |
| title | EFFICIENCY OF ELECTRIC FIELD IMPACT ON INTENSIFICATION OF BIOGAS RELEASE IN HERMOPHILIC MODE |
| title_alt | О ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ ДЛЯ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ВЫХОДА БИОГАЗА ПРИ ТЕРМОФИЛЬНОМ РЕЖИМЕ ЩОДО МОЖЛИВОСТІ ЗАСТОСУВАННЯ ЕЛЕКТРИЧНОГО ПОЛЯ ДЛЯ ІНТЕНСИФІКАЦІЇ ВИДІЛЕННЯ БІОГАЗУ ПРИ ТЕРМОФІЛЬНОМУ РЕЖИМІ |
| title_full | EFFICIENCY OF ELECTRIC FIELD IMPACT ON INTENSIFICATION OF BIOGAS RELEASE IN HERMOPHILIC MODE |
| title_fullStr | EFFICIENCY OF ELECTRIC FIELD IMPACT ON INTENSIFICATION OF BIOGAS RELEASE IN HERMOPHILIC MODE |
| title_full_unstemmed | EFFICIENCY OF ELECTRIC FIELD IMPACT ON INTENSIFICATION OF BIOGAS RELEASE IN HERMOPHILIC MODE |
| title_short | EFFICIENCY OF ELECTRIC FIELD IMPACT ON INTENSIFICATION OF BIOGAS RELEASE IN HERMOPHILIC MODE |
| title_sort | efficiency of electric field impact on intensification of biogas release in hermophilic mode |
| topic | biogas biomethanogenesis electric field aboratory equipment biogasplant |
| topic_facet | biogas biomethanogenesis electric field aboratory equipment biogasplant біогаз біометаногенез електричне поле лабораторна установка біогазова установка биогаз биометаногенез электрическое поле лабораторная установка биогазовая установка |
| url | https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/14 |
| work_keys_str_mv | AT kachanyug efficiencyofelectricfieldimpactonintensificationofbiogasreleaseinhermophilicmode AT kovalenkovl efficiencyofelectricfieldimpactonintensificationofbiogasreleaseinhermophilicmode AT lapikovaoi efficiencyofelectricfieldimpactonintensificationofbiogasreleaseinhermophilicmode AT kachanyug ovozmožnostiprimeneniâélektričeskogopolâdlâintensifikaciivyhodabiogazapritermofilʹnomrežime AT kovalenkovl ovozmožnostiprimeneniâélektričeskogopolâdlâintensifikaciivyhodabiogazapritermofilʹnomrežime AT lapikovaoi ovozmožnostiprimeneniâélektričeskogopolâdlâintensifikaciivyhodabiogazapritermofilʹnomrežime AT kachanyug ŝodomožlivostízastosuvannâelektričnogopolâdlâíntensifíkacíívidílennâbíogazupritermofílʹnomurežimí AT kovalenkovl ŝodomožlivostízastosuvannâelektričnogopolâdlâíntensifíkacíívidílennâbíogazupritermofílʹnomurežimí AT lapikovaoi ŝodomožlivostízastosuvannâelektričnogopolâdlâíntensifíkacíívidílennâbíogazupritermofílʹnomurežimí |