Generátor bioplynu ako kompletný súbor zariadení, ktoré premieňa bioplyn vyrobený anaeróbnou fermentáciou biomasy na elektrickú energiu, má konštrukčné riešenie, ktoré priamo ovplyvňuje jeho prevádzkovú účinnosť, stabilitu a environmentálne vlastnosti. Celkovo pozostáva z jednotky prípravy a čistenia plynu, systému dodávky plynu, jednotky na výrobu elektrickej energie, zariadenia na spätné získavanie odpadového tepla, elektrickej a riadiacej jednotky a systému bezpečnostnej ochrany. Tieto komponenty spolupracujú na dosiahnutí celého procesu premeny surového plynu na kvalifikovanú elektrickú energiu.
Jednotka na prípravu a čistenie plynu je prednou časťou-celého systému. Táto jednotka obsahuje hlavne anaeróbny digestor, miešacie zariadenie, zariadenie na reguláciu vykurovania a teploty a potrubia na zber plynu. Anaeróbny digestor zvyčajne používa uzavretú oceľovú alebo betónovú konštrukciu, ktorá interne udržiava strednú-teplotu (35 – 38 stupňov) alebo vysokú-teplotu (55 – 58 stupňov), aby sa uľahčila efektívna metanogenéza mikroorganizmami. Miešacie zariadenie zabezpečuje dostatočný kontakt medzi materiálom a mikroorganizmami, zatiaľ čo zariadenie na ohrev a reguláciu teploty udržiava stabilnú reakčnú teplotu. Generovaný surový bioplyn sa prepravuje potrubím do čistiacej jednotky, aby sa odstránili škodlivé nečistoty, ako je sírovodík, vlhkosť, pevné častice a siloxány. Čistiace zariadenie zvyčajne zahŕňa odsírovaciu vežu (suchý alebo mokrý proces), separátor kondenzátu, filter pevných častíc a zariadenie na adsorpciu aktívneho uhlia, aby sa zabezpečilo, že zloženie a čistota plynu vstupujúceho do jednotky na výrobu elektrickej energie spĺňa požiadavky jednotky.
Systém dodávky plynu je zodpovedný za stabilné dodávanie vyčisteného bioplynu do spaľovacej komory. Tento systém pozostáva z plynového kompresora alebo dúchadla, tlakového regulačného ventilu, zariadenia na meranie prietoku a bezpečnostného uzatváracieho-ventilu. Tlakový regulačný ventil automaticky nastavuje tlak prívodu plynu podľa zmien zaťaženia jednotky a tlaku plynu, aby sa zabezpečilo stabilné spaľovanie; zariadenie na meranie prietoku monitoruje dodávku plynu v reálnom čase, čím poskytuje základ pre prispôsobenie a riadenie záťaže; bezpečnostný uzatvárací-ventil môže rýchlo prerušiť prívod plynu, keď zistí únik plynu, abnormálny tlak alebo zhasnutie plameňa, aby sa zabránilo eskalácii nehody.
Elektrická jednotka je jadrom generátora bioplynu. V súčasnosti je hlavným prístupom použitie plynového generátora s vnútorným spaľovaním, pričom v niekoľkých prípadoch sa používajú plynové turbíny alebo Stirlingove motory. Plynový spaľovací motor pozostáva z valca, piestu, mechanizmu ojnice, ventilového rozvodu a zapaľovacieho systému. Konštrukcia spaľovacej komory musí byť prispôsobená nízkej výhrevnosti a kolísavým charakteristikám zloženia bioplynového paliva. Systém zapaľovania primárne využíva-elektrické zapaľovanie s vysokou energiou, aby sa zaistilo spoľahlivé zapaľovanie aj pri zmenách koncentrácie plynu. Kľukový hriadeľ motora s vnútorným spaľovaním je spojený s rotorom generátora pomocou spojky, ktorá premieňa vratný pohyb na rotačnú mechanickú energiu, ktorá sa potom generátorom premieňa na elektrickú energiu. Niektoré modely sú vybavené turbodúchadlami výfukových plynov na zvýšenie hustoty nasávaného vzduchu a výkonu.
Zariadenie na rekuperáciu odpadového tepla využíva teplo prenášané -výfukovými plynmi zo spaľovacieho motora a chladiacej vody vo vložke valcov a premieňa ho na využiteľnú tepelnú energiu prostredníctvom výmenníkov tepla. Výmenník tepla výfukových plynov získava väčšinu citeľného tepla z výfukových plynov na vykurovanie a izoláciu anaeróbnych digestorov alebo diaľkového vykurovania; vodný výmenník tepla s valcovou vložkou odoberá teplo z chladiacej vody na použitie ako horúca voda pre domácu výrobu alebo procesné vykurovanie, čím výrazne zlepšuje celkovú energetickú účinnosť systému.
Elektrická a riadiaca jednotka obsahuje výstupný rozvádzač generátora, automatický regulátor napätia, zariadenie na riadenie pripojenia k sieti a centrálny monitorovací systém. Automatický regulátor napätia udržuje stabilné výstupné napätie a zariadenie na riadenie pripojenia k sieti zaisťuje synchronizáciu a bezpečné pripojenie k elektrickej sieti alebo nezávislým záťažiam. Centrálny monitorovací systém založený na PLC alebo priemyselnom počítači zhromažďuje a zobrazuje v reálnom čase-údaje o tlaku plynu, teplote, prietoku, rýchlosti jednotky, výkone a emisiách. Obsahuje tiež alarmy porúch, automatické vypnutie a možnosti vzdialenej komunikácie.
V každej jednotke je integrovaný bezpečnostný ochranný systém vybavený detektormi úniku horľavých plynov, detektormi plameňa, teplotnými senzormi, zariadeniami na ochranu tlaku a tlačidlami núdzového zastavenia. Po zistení nebezpečného stavu systém okamžite implementuje núdzové opatrenia, ako je-uzavretie plynu, odstavenie a vetranie, aby zaistil bezpečnosť personálu a vybavenia.
Celkovo dizajn generátora bioplynu odráža integráciu viacerých disciplín: od biochemických reakcií po tepelnú energiu a potom po elektrickú automatizáciu a bezpečnostnú ochranu, všetky aspekty sú úzko prepojené. Vedecky navrhnutá štruktúra zaisťuje nielen efektívny a stabilný výkon, ale poskytuje aj spoľahlivú technickú podporu pre využitie zdrojov a čistú produkciu organického odpadu.