Động cơ biogas (Biogas engine / Biogas-fueled internal combustion engine) là thiết bị chuyển đổi nhiệt - cơ năng vận hành bằng hỗn hợp khí methane sinh học, được ứng dụng rộng rãi trong các hệ thống máy phát điện nông thôn và nhà máy xử lý rác thải. Biogas được sản xuất từ quá trình phân hủy hữu cơ tự nhiên trong môi trường không oxi, trong đó vi khuẩn phân hủy các chất hữu cơ sinh ra khí methane (CH4) và khí carbon dioxide (CO2). Động cơ biogas chuyển đổi năng lượng từ khí methane thành làm việc, sinh ra năng lượng cơ học hoặc điện. Loại động cơ này được sử dụng phổ biến trong các hệ thống xử lý chất thải hữu cơ, nhà máy xử lý nước thải, và trang trại gia súc. Động cơ biogas là một loại động cơ đốt trong thực hiện quá trình chuyển đổi năng lượng từ biogas thành năng lượng cơ học hoặc điện. Biogas là một hỗn hợp khí tự nhiên được sản xuất từ các quá trình phân hủy hữu cơ trong môi trường không oxi.
Quá trình sản xuất biogas thường xảy ra trong các bể phân hủy hữu cơ hoặc hệ thống xử lý chất thải. Trong quá trình này, chất hữu cơ như phân trâu bò, rơm, phế phẩm nông nghiệp hoặc chất thải hữu cơ từ nhà máy xử lý nước thải được cho vào một bể phân hủy. Trong môi trường không oxi, các vi khuẩn phân hủy chất hữu cơ tạo ra quá trình trục trặc và sản xuất biogas. Biogas chủ yếu bao gồm methane (CH4) và carbon dioxide (CO2), cùng với một số lượng nhỏ các khí khác như nitơ, hidro, và sulfur.
Động cơ biogas thường được chia thành hai loại chính là động cơ đốt trong (internal combustion engine) và động cơ turbine (turbine engine).
- Động cơ đốt trong: Động cơ đốt trong sử dụng nguyên lý đốt cháy nội địa để chuyển đổi năng lượng biogas thành năng lượng cơ học. Biogas được đưa vào buồng đốt trong và hỗn hợp khí được châm chứa từng xi-lanh trong động cơ. Sau đó, xảy ra quá trình nén và cháy khí trong buồng đốt, tạo ra áp suất và nhiệt độ, từ đó tạo ra lực đẩy và làm xoay trục quay. Động cơ đốt trong biogas thường được sử dụng để sản xuất năng lượng điện hoặc làm máy biogas để đáp ứng nhu cầu năng lượng của các hộ gia đình hay nhà máy.
- Động cơ turbine: Động cơ turbine sử dụng biogas làm nhiên liệu để làm xoay các bánh turbine, từ đó sản xuất năng lượng cơ học. Biogas trong động cơ turbine được đưa vào bánh turbine và cháy, từ đó tạo ra lực xoay trục quay. Lực xoay này thường được sử dụng để làm xoay các bộ phận trong máy phát điện hoặc các thiết bị công nghiệp khác.
Động cơ biogas có nhiều ưu điểm như giảm phát thải khí nhà kính, tận dụng chất thải hữu cơ, giảm sử dụng nguồn năng lượng hóa thạch và tạo ra năng lượng tái tạo. Hiện nay, động cơ biogas đang được áp dụng rộng rãi trên toàn cầu và đóng góp đáng kể vào việc xây dựng một nền kinh tế xanh và bền vững.