Генераторът на биогаз, като пълен набор от оборудване, което преобразува биогаз, произведен от анаеробна ферментация на биомаса, в електрическа енергия, има структурен дизайн, който пряко влияе върху неговата оперативна ефективност, стабилност и екологичност. Като цяло се състои от блок за подготовка и пречистване на газ, система за подаване на газ, блок за генериране на електроенергия, устройство за възстановяване на отпадна топлина, електрически и контролен блок и система за безопасност. Тези компоненти работят заедно, за да постигнат целия процес на преобразуване от суров газ в квалифицирана електрическа енергия.
Блокът за подготовка и пречистване на газ е предният-край на цялата система. Това устройство включва основно анаеробно биореактор, устройство за разбъркване, устройство за нагряване и контрол на температурата и тръбопроводи за събиране на газ. Анаеробният биореактор обикновено използва затворена стоманена или бетонна конструкция, като вътрешно поддържа средна-температура (35–38 градуса) или висока-температура (55–58 градуса), за да улесни ефективната метаногенеза от микроорганизми. Устройството за разбъркване осигурява достатъчен контакт между материала и микроорганизмите, докато устройството за нагряване и контрол на температурата поддържа стабилна реакционна температура. Генерираният суров биогаз се транспортира през тръбопроводи до пречиствателната единица за отстраняване на вредни примеси като сероводород, влага, прахови частици и силоксани. Оборудването за пречистване обикновено включва кула за десулфуризация (сух или мокър процес), сепаратор за кондензат, филтър за частици и устройство за адсорбция с активен въглен, за да се гарантира, че съставът и чистотата на газа, влизащ в блока за производство на електроенергия, отговарят на изискванията на блока.
Системата за подаване на газ е отговорна за стабилното подаване на пречистения биогаз към горивната камера. Тази система се състои от газов компресор или вентилатор, клапан за регулиране на налягането, устройство за измерване на потока и предпазен спирателен-вентил. Вентилът за регулиране на налягането автоматично регулира налягането на подаването на газ според промените в натоварването на единица и налягането на газа, за да осигури стабилно горене; устройството за измерване на потока следи подаването на газ в реално време, осигурявайки основа за съгласуване и контрол на товара; предпазният спирателен-вентил може бързо да прекъсне подаването на газ, когато открие изтичане на газ, необичайно налягане или гасене на пламък, за да предотврати ескалация на аварията.
Генераторът на електроенергия е ядрото на генератора за биогаз. Понастоящем основният подход е да се използва генераторен комплект с газови двигатели с вътрешно горене, като в няколко случая се използват газови турбини или двигатели на Стърлинг. Газовият двигател с вътрешно горене се състои от цилиндър, бутало, мотовилен механизъм, клапанен механизъм и система за запалване. Конструкцията на горивната камера трябва да бъде адаптирана към ниската калоричност и променливите характеристики на състава на биогазовото гориво. Системата за запалване използва основно високо-енергийно електронно запалване, за да осигури надеждно запалване дори при промени в концентрацията на газ. Коляновият вал на двигателя с вътрешно горене е свързан към ротора на генератора чрез съединител, преобразуващ възвратно-постъпателното движение в ротационна механична енергия, която след това се преобразува в електрическа енергия от генератора. Някои модели са оборудвани с турбокомпресори за изгорели газове за увеличаване на плътността на входящия въздух и изходната мощност.
Устройството за оползотворяване на отпадна топлина използва топлината, пренасяна от високо{0}}температурния отработен газ от двигателя с вътрешно горене и охлаждащата вода на цилиндровата втулка, като я преобразува в използваема топлинна енергия чрез топлообменници. Топлообменникът на отработените газове възстановява по-голямата част от чувствителната топлина от отработените газове за отопление и изолация на анаеробни биореактори или централно отопление; водният топлообменник на втулката на цилиндъра отстранява топлината от охлаждащата вода за използване като гореща вода за битово производство или технологично отопление, като по този начин значително подобрява цялостната енергийна ефективност на системата.
Електрическият и управляващият блок включва разпределителното устройство на изхода на генератора, автоматичен регулатор на напрежението, устройство за контрол на свързването към мрежата и централна система за наблюдение. Автоматичният регулатор на напрежението поддържа стабилно изходно напрежение, а устройството за контрол на свързването към мрежата осигурява синхронизация и безопасно свързване с електрическата мрежа или независими товари. Централната система за наблюдение, базирана на PLC или индустриален компютър, събира и показва-данни в реално време за налягането на газа, температурата, дебита, скоростта на единицата, изходната мощност и индикаторите за емисии. Освен това разполага с аларми за повреда, автоматично изключване и възможности за отдалечена комуникация.
Във всеки блок е интегрирана система за безопасност, оборудвана с детектори за изтичане на горими газове, детектори за пламък, температурни сензори, устройства за защита от налягане и бутони за аварийно спиране. При откриване на опасно състояние системата незабавно прилага аварийни мерки, като спиране-на газ, изключване и вентилация, за да гарантира безопасността на персонала и оборудването.
Като цяло дизайнът на генератора за биогаз отразява интегрирането на множество дисциплини: от биохимични реакции до топлинна енергия и след това до електрическа автоматизация и защита на безопасността, всички аспекти са тясно свързани. Научно проектираната структура не само осигурява ефективна и стабилна мощност, но също така осигурява надеждна техническа поддръжка за оползотворяване на ресурсите и чисто производство на органични отпадъци.