Биогас генератор, као комплетан сет опреме који претвара биогас произведен анаеробном ферментацијом биомасе у електричну енергију, има конструкцијски дизајн који директно утиче на његову оперативну ефикасност, стабилност и еколошке перформансе. Све у свему, састоји се од јединице за припрему и пречишћавање гаса, система за снабдевање гасом, јединице за производњу електричне енергије, уређаја за рекуперацију отпадне топлоте, електричне и контролне јединице и сигурносног система заштите. Ове компоненте раде заједно да би се постигао цео процес конверзије из сировог гаса у квалификовану електричну енергију.
Јединица за припрему и пречишћавање гаса је предњи-крај целог система. Ова јединица углавном укључује анаеробни дигестор, уређај за мешање, уређај за грејање и контролу температуре и цевоводе за сакупљање гаса. Анаеробни дигестор обично користи затворену челичну или бетонску конструкцију, одржавајући унутрашњу средину средње{3}}температуре (35–38 степени) или високе{6}}температуре (55–58 степени) како би се омогућила ефикасна метаногенеза микроорганизама. Уређај за мешање обезбеђује довољан контакт између материјала и микроорганизама, док уређај за загревање и контролу температуре одржава стабилну температуру реакције. Генерисани сирови биогас се транспортује кроз цевоводе до јединице за пречишћавање како би се уклониле штетне нечистоће као што су водоник сулфид, влага, честице и силоксани. Опрема за пречишћавање обично укључује торањ за одсумпоравање (суви или мокри процес), сепаратор кондензата, филтер честица и уређај за адсорпцију активног угља како би се осигурало да састав и чистоћа гаса који улази у јединицу за производњу електричне енергије испуњавају захтеве јединице.
Систем за снабдевање гасом је одговоран за стабилно испоруку пречишћеног биогаса у комору за сагоревање. Овај систем се састоји од гасног компресора или вентилатора, вентила за регулацију притиска, уређаја за мерење протока и сигурносног запорног-вентила. Вентил за регулацију притиска аутоматски подешава притисак довода гаса у складу са променама оптерећења јединице и притиска гаса како би се обезбедило стабилно сагоревање; уређај за мерење протока прати снабдевање гасом у реалном времену, пружајући основу за усклађивање и контролу оптерећења; сигурносни{3}}вентил за затварање може брзо да прекине довод гаса када открије цурење гаса, ненормалан притисак или гашење пламена како би спречио ескалацију несреће.
Јединица за производњу енергије је језгро генератора биогаса. Тренутно, главни приступ је употреба генератора мотора са унутрашњим сагоревањем на гас, са гасним турбинама или Стирлинговим моторима који се користе у неколико случајева. Гасни мотор са унутрашњим сагоревањем састоји се од цилиндра, клипа, клипњаче, механизма вентила и система за паљење. Дизајн коморе за сагоревање мора бити прилагођен ниској калоричној вредности и променљивим карактеристикама састава биогасног горива. Систем паљења првенствено користи високо{4}}електронско паљење да би се обезбедило поуздано паљење чак и са променама концентрације гаса. Радилица мотора са унутрашњим сагоревањем је повезана са ротором генератора преко спојнице, претварајући повратно кретање у обртну механичку енергију, коју затим генератор претвара у електричну енергију. Неки модели су опремљени турбо пуњачима издувних гасова за повећање густине усисног ваздуха и излазне снаге.
Уређај за рекуперацију отпадне топлоте користи топлоту коју преносе високо{0}}издувни гасови из мотора са унутрашњим сагоревањем и расхладне воде из цилиндра, претварајући је у употребљиву топлотну енергију преко измењивача топлоте. Измјењивач топлоте издувних гасова враћа већину осетљиве топлоте из издувног гаса за грејање и изолацију анаеробних дигестора или даљинског грејања; Водени измењивач топлоте у цилиндричном слоју уклања топлоту из расхладне воде за употребу као топла вода за кућну производњу или процесно грејање, чиме се значајно побољшава укупна енергетска ефикасност система.
Електрична и контролна јединица укључује излазну расклопну опрему генератора, аутоматски регулатор напона, уређај за контролу прикључка на мрежу и централни систем за надзор. Аутоматски регулатор напона одржава стабилан излазни напон, а уређај за контролу прикључка на мрежу обезбеђује синхронизацију и безбедну везу са електричном мрежом или независним оптерећењима. Централни систем за надзор, заснован на ПЛЦ-у или индустријском рачунару, прикупља и приказује-податке у реалном времену о притиску гаса, температури, протоку, брзини јединице, излазној снази и индикаторима емисије. Такође има аларме за грешке, аутоматско искључивање и могућности даљинске комуникације.
Сигурносни заштитни систем је интегрисан у свакој јединици, опремљен детекторима цурења запаљивог гаса, детекторима пламена, температурним сензорима, уређајима за заштиту од притиска и дугмадима за заустављање у нужди. Након откривања опасног стања, систем одмах примењује хитне мере као што су гашење-гаса, гашење и вентилација како би се обезбедила безбедност особља и опреме.
Све у свему, дизајн генератора биогаса одражава интеграцију више дисциплина: од биохемијских реакција до топлотне енергије, а затим до електричне аутоматизације и сигурносне заштите, сви аспекти су блиско повезани. Научно дизајнирана структура не само да обезбеђује ефикасну и стабилну излазну снагу, већ такође пружа поуздану техничку подршку за коришћење ресурса и чисту производњу органског отпада.