Ανάπτυξη πολυπαραμετρικού μαθηματικού μοντελου για τη βελτιστοποίηση του ενεργειακού σχεδιασμού σε Ορεινές περιοχέσ ΑΕΝΑΟΣ

Transcript

1 Ανάπτυξη πολυπαραμετρικού μαθηματικού μοντελου για τη βελτιστοποίηση του ενεργειακού σχεδιασμού σε Ορεινές περιοχέσ ΑΕΝΑΟΣ ΗΜΕΡΙΔΑ ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗΣ ΠΡΟΟΔΟΥ ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΟΥ ΕΡΓΟΥ, ΜΕΤΣΟΒΟ 29/5/2015 Ενεργειακή αξιοποίηση κτηνοτροφικών αποβλήτων στο δήμο Μετσόβου: Eυρήματα από εργαστηριακές αναλύσεις Γιάννης Μιχαλόπουλος, Χημικός Μηχανικός ΕΜΠ, ΜΔΕ «Περιβάλλον και Ανάπτυξη», Υποψήφιος Διδάκτωρ ΕΜΠ

2 Χαρακτηριστικά αποβλήτων Κτηνοτροφικά απόβλητα κοπριές o Υψηλό οργανικό φορτίο o Υψηλή συγκέντρωση στερεών o Υψηλή περιεκτικότητα σε άζωτο o Ουδέτερο ph Τυρόγαλα o Υψηλό οργανικό φορτίο o Υψηλή συγκέντρωση υδατανθράκων o Χαμηλή συγκέντρωση στερεών o Χαμηλό ph (<6) λόγω γαλακτικού οξέος

3 Επιπτώσεις ανεξέλεγκτης διάθεσης Περιβαλλοντικές o Ρύπανση υδροφόρου ορίζοντα/οικοσυστήματος o Δημόσια υγεία o Οχλήσεις Κοινωνικές o Υποβάθμιση περιοχών o Δημόσια υγεία Οικονομικές o Τουρισμός o Περιορισμός ανάπτυξης γεωργικών μονάδων

4 Τα κτηνοτροφικά απόβλητα του Μετσόβου Είδος Αριθμός ζώων Ποσότητα αποβλήτου (tn/year) Βουστάσια γαλακτοπαραγωγής Βουστάσια κρεατοπαραγωγής Χοιροστάσια Αιγοπρόβατα (εντατική κτηνοτροφία) Πτηνοτροφεία Σύνολο Υπολείμματα τυροκομείου 873tn/year

5 Aναερόβια χώνευση Χαμηλή παραγωγή κυτταρικής μάζας (3-20 φορές λιγότερη από την αερόβια επεξεργασία) Παραγωγή ενέργειας υπό τη μορφή μεθανίου Χαμηλό λειτουργικό κόστος Κατάλληλη για ισχυρά αγροτοβιομηχανικά απόβλητα Υψηλή απομάκρυνση οργανικού φορτίου Εξουδετέρωση παθογόνων μικροοργανισμών

6 Κομποστοποίηση Βιολογική αποδόμηση και σταθεροποίηση οργανικών ουσιών και μικροβίων με τελικό προϊόν αρκούντως σταθεροποιημένο για αποθήκευση και χρήση ως εδαφοβελτιωτικό χωρίς περιβαλλοντικές επιπτώσεις Αποτελεί μορφή σταθεροποίησης της οργανικής ύλης, που απαιτεί ειδικές συνθήκες υγρασίας και αερισμού, ούτως ώστε να εξασφαλιστούν θερμοφιλικές θερμοκρασίες (50-60 ο C)

7 Συνδυασμός αναερόβιας χώνευσης - κομποστοποίησης Πλήρης καθετοποιημένη αξιοποίηση οργανικών αποβλήτων o Ενέργεια από το βιοέριο o Κομπόστ Μηδενική παραγωγή αποβλήτων

8 Διάγραμμα ροής Βιοαέριο Υγρό κλάσμα Υγρό Μίγμα Αναερόβια χώνευση Διήθηση ή Φυγοκέντρηση Στερεό Αερόβια Σταθεροποίηση Κομπόστ Στερεό υπόλειμμα

9 Πειραματική διαδικασία Καινοτόμος ταχύρρυθμος βιοαντιδραστήρας Υψηλοί ρυθμοί οργανικής φόρτισης Ευελιξία στη λειτουργία Χαμηλοί χρόνοι παραμονής (έως και 4 ημέρες)

10 Δειγματοληψία Επίσκεψη σε ντόπιους παραγωγούς Συμπλήρωση ερωτηματολογίου για προσδιορισμό παραμέτρων όπως: Ποσότητες αποβλήτων Εποχικότητα Τρόπος και κόστος διαχείρισης αποβλήτων Προβλήματα διαχείρισης Διαθεσιμότητα Συλλογή κατάλληλων δειγμάτων για χαρακτηρισμό στο εργαστήριο Οργανικής Χημικής Τεχνολογίας του Ε.Μ.Π. σε συνεργασία με το εργαστήριο Μεταλλευτικής Τεχνολογίας και Περιβαλλοντικής Μεταλλευτικής του Ε.Μ.Π.

11 Χαρακτηρισμός αποβλήτων Δείγμα Υγρασία % TS (g/g αρχ) VS (g/gαρχ) ph tcod (g/gts) Δυναμικό βιοαερίου/ tn αποβλήτου Βουστάσιο κρεατοπαραγωγής 74,74 0,2526 0,1998 8,47 (20,5 o C) 0,748 48,7m 3 Πτηνοτροφείο (Μπούμπας Δημήτρης) 61,94 0,3806 0,337 7,45 (20,1 o C) 0,697 95,5m 3 Αιγοπρόβατα (Μπούμπας Κώστας) 74,15 0,2585 0,2281 7,44 (20,5 o C) 0,834 76,5m 3 Βουστάσιο γαλακτοπαραγωγής (Βαδεβούλης) 87,8 0,122 0,097 8,68 (20,5 o C) 1,18 48,7m 3 Χοιροστάσιο (Παππάς) 86,3 0,137 0,0875 7,3 (16,7 o C) 1,02 43,7m 3 Τυρόγαλα (Τυροκομείο Ιδρύματος Τοσίτσα) 93,02 0,0698 0,05 6,03 (16 o C) 2,185 36,9m 3

12 Προετοιμασία μίγματος προς συγχώνευση (1) Η σύσταση του μίγματος προς συγχώνευση στηρίχθηκε στην ετήσια παραγωγή αποβλήτων από κάθε δραστηριότητα Δείγμα Συνολική ετήσια παραγωγή (tn/year) Αναλογίες (%) Βουστάσιο (κρεατοπαραγωγής) ,93 Πτηνοτροφείο ,71 Αιγοπρόβατα ,17 Βουστάσιο (γάλακτοπαραγωγής) ,03 Χοιροστάσιο ,25 Τυρόγαλα 873 1,91 Σύνολο

13 Προετοιμασία μίγματος προς συγχώνευση (2) Ο αντιδραστήρας τύπου PABR απαιτεί τροφοδοσίες με χαμηλές περιεκτικότητες σε στερεά Για το λόγο αυτό, πραγματοποιήθηκε σειρά πειραμάτων με σκοπό την ανάκτηση υγρού κλάσματος από το μίγμα με όσο το δυνατό μεγαλύτερο οργανικό φορτίο Με χρήση φιλτρόπρεσσας ανακτήθηκε περίπου το 85% του οργανικού φορτίου από το στερεό μίγμα Το στερεό υπόλειμμα προορίζεται για κομποστοποίηση

14 Εκτίμηση δυναμικότητας-κόστους μονάδας Εγκατεστημένη ισχύς ηλεκτρικής ενέργειας 0,43-0,72 ΜWe Παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας 3,7-6,2 GWh/έτος Παραγωγή θερμότητας 8,9 GWh/έτος Εκτιμώμενο κόστος επένδυσης 1,5 2 εκατ. Χρόνος απόσβεσης τυπικής μονάδας 7 έτη*

15 Σας ευχαριστώ