Energy generation potential in Greece from agricultural residues and livestock manure

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "Energy generation potential in Greece from agricultural residues and livestock manure"

Μιλτιάδης Ταρσούλη
8 χρόνια πριν
Προβολές:

1 National Technical University of Athens School of Chemical Engineering Laboratory of Organic Chemical Technology Energy generation potential in Greece from agricultural residues and livestock manure A. Vlyssides, S. Mai and E.M. Barampouti*

Energy generation potential in Greece from agricultural

2 GREEK ENERGY MAP Total electricity consumption (2012): 55TWh 39% national energy sources Lignite (77%) RES (22%) Hydro-power Wind Solar energy Biomass 61% imported energy sources Petroleum products Natural gas

3 GREEK ENERGY MAP changes Liberalization of the electricity and natural gas markets Increased competitiveness Extension of the domestic and cross-border networks Increased share of energy from Renewable Energy Sources Reduced share of fossil-fuel generated electricity Improved energy efficiency, energy saving and protection of the environment Substitution of imported energy sources by national resources

Renewable Energy Sources Reduced share of fossil-fuel generated electricity Improved energy

4 AGRO-INDUSTRIAL RESIDUES Greece: agricultural country crop residues livestock manure major component of renewable energy

5 ANAEROBIC DIGESTION ANAEROBIC DIGESTION GOALS Energy production from biomass Organic waste stabilization PRODUCTS Biogas - Energy Fertilizer Stabilized sludge

6 AIM The estimation of the energy generation potential in Greece through anaerobic digestion from agricultural residues and livestock manure

7 THEORITICAL POTENTIAL OF BIOMASS Agro-industrial wastes Cultivation species Production (tn) Residues (tn) Type of residue Wheat for crop Soft and semi-soft wheat Straw, husk, bran Hard wheat Straw, husk, bran Barley Straw, bran Oat Straw, bran Rye Straw, bran Maize Cobs, stover Rice Straw, husk Industrial plants Tobacco Stems Cotton Stalk, lint, hull Sugarbeet Leaves, bagasse Potatoes Stems and leaves

855 135.768 Straw, bran Rye 35.616 110.410 Straw, bran Maize 2.369.387 1.712.913 Cobs, stover Rice 185.243 314.913 Straw, husk Industrial plants 1.935.257 2.

8 THEORITICAL POTENTIAL OF BIOMASS Agro-industrial wastes Cultivation species Production (tn) Residues (tn) Type of residue Vegetables Stems, foliage and leaves Tomatoes Eggplants Okra Red onions Cabbage and cauliflower Leek Viticulture products Sarments Must Table grapes Corinthian raisin Sultanas raisin Cheese

480 Okra 13.525 Red onions 166.809 Cabbage and cauliflower 254.019 Leek 43.621 Viticulture products 221.

9 Agro-industrial wastes Cultivation species Production (tn) Residues (tn) Type of residue Citrus fruits Pruning Oranges Lemons Tangerines Fruits Pruning, peels, seed Apples Pears Peaches Apricots Cherries Nuts Almonds Walnuts Pruning, shell, stalk, leaves Olives Pruning, olive stone Edible Oil producing

856 Pruning, peels, seed Apples 260.081 Pears 75.249 Peaches 783.693 Apricots 79.188 Cherries 62.763 Nuts 68.245 129.

10 THEORITICAL POTENTIAL OF BIOMASS Agro-industrial wastes Wheat Industrial plants 17% 0% 18% 16% 13% 10% 1% 2% 2% 21% Potatoes Vegetables Viticulture products Citrus fruits Fruits Nuts Olives Cheese

11 THEORITICAL POTENTIAL OF BIOMASS Livestock manure Animal species Number of animals Residues (tn) Cattle Pigs Poultry Goats and sheeps

684.019 7.633.622 Pigs 1.055.029 1.413.739 Poultry 32.

12 THEORITICAL POTENTIAL OF BIOMASS Livestock manure % Cattle Pigs % % % Poultry Goats and sheeps

13 THEORITICAL POTENTIAL OF BIOMASS Agro-industrial residues: tn/y Livestock manure: tn/y TOTAL: tn/y

14 ASSUMPTIONS Carbon content in residuals: 25% w.b. Anaerobic digestion efficiency: 60% Biomass production coefficient Y: 0,05 Biogas composition: Methane 60% and Carbon Dioxide 40% Biogas behaves as ideal gas The energy content of biogas with 60% methane is 6kWh/m 3 The overall efficiency of the co-generation of electrical and thermal energy is 80% The efficiency of thermal energy generation of cogeneration is 65% while that of electricity is 35%

Anaerobic digestion efficiency: 60% Biomass production coefficient Y: 0,05 Biogas composition: Methane 60% and

15 UTILIZATION OF RESIDUES by ANAEROBIC DIGESTION Biogas 1,35*10 10 m 3 /y Electrical energy 21,9 ΤWh/y Thermal energy 27,0 ΤWh/y Soil conditioner tn/y Residues tn/y

16 UTILIZATION OF BIOMASS by ANAEROBIC DIGESTION Total energy consumption in Greece (2012): 55 ΤWh Potential substitution rate: 39% Thermal energy utilization: Consumption in the digesters

17 Euro/kWh COST ESTIMATION 1,00 0,90 (1, 2508 MW) 0,80 0,70 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0,00 (5, 501,6 MW) (10, 250,8 MW) (15, 167,2 MW) (25, 100,3 MW) (50, 50,2 MW) (200,12,5 MW) (300, 8,4 MW) (100, 25,1 MW) (250, 10 MW) Plants (500, 5 MW)

18 COST ESTIMATION Cost number of plants their installed power capacity Cost limiting value: 0.09 /kwh for 250 plants of 10MW capacity

19 CONCLUSIONS DECISION-MAKING FOR APPLICATION Technological problems Cost

20 National Technical University of Athens School of Chemical Engineering Laboratory of Organic Chemical Technology Energy generation potential in Greece from agricultural residues and livestock manure A. Vlyssides, S. Mai and E.M. Barampouti*

21 ΑΝΑΕΡΟΒΙΑ ΧΩΝΕΥΣΗ Τεχνολογικά προβλήματα εφαρμογής 1.Αστάθεια βιολογικού συστήματος Το έντονα ανταγωνιστικό περιβάλλον λόγω απουσίας οξυγόνου μεταξύ των βακτηρίων αποτελεί παράγοντα αστάθειας των αναερόβιων βιολογικών συστημάτων. 2.Ευαισθησία σε τοξικές ενώσεις Παρεμπόδιση της προόδου των δράσεων από τοξικότητες που τυχόν υπάρχουν στην τροφοδοσία ή από συσσώρευση ενδιαμέσων προϊόντων θείου και αμμωνίας. 3.Αδυναμία απομείωσης αζώτου Το άζωτο καταναλώνεται μόνο κατά την παραγωγή της βιομάζας. 4.In-situ αξιοποίηση του βιοαερίου Δυστυχώς το παραγόμενο μεθάνιο δεν μπορεί να αποθηκευτεί και πρέπει να χρησιμοποιείται άμα τη παραγωγή του.

22 ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΟΧΤ Προσπάθεια αντιμετώπισης των τεχνολογικών προβλημάτων εφαρμογής της αναερόβιας χώνευσης 1. Προσθήκη μεταλλοκατιόντων με στόχο τη σταθεροποίηση αναερόβιων συστημάτων 2. Αναερόβια Οξείδωση αζώτου

23 ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ Αξιοποίηση του CO 2 του βιοαερίου, με προσθήκη CaΟ, στη λειτουργία ενός αναερόβιου χωνευτήρα τύπου UASB 1. Πρόταση νέου αντιδραστήρα (UASB/CO 2 -stripper) 2. Σταθερότητα στη λειτουργία του συστήματος σε υψηλές φορτίσεις και υψηλές συγκεντρώσεις του υποστρώματος 3. Δεν αποτελεί προϋπόθεση η αποτελεσματική αποδόμηση των υποστρωμάτων 4. Υψηλή περιεκτικότητα του παραγόμενου βιοαερίου σε μεθάνιο

24 ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ Επίδραση ιόντων δισθενούς σιδήρου στην λειτουργία ενός αναερόβιου χωνευτήρα τύπου UASB αναερόβιας χώνευσης υγρών βιομηχανικών αποβλήτων 1. Επιβεβαιώθηκε ποιοτικά και ποσοτικά ο θετικός ρόλος του δισθενούς σιδήρου στην βελτίωση της κοκκώδους υφής της λάσπης σ έναν αντιδραστήρα UASB μέσω δημιουργίας αδρανών πυρήνων FeS. 2. Με την πρόσθεση ιόντων σιδήρου παρατηρήθηκαν τα εξής φαινόμενα : αύξηση της βιολογικής ενεργότητας της μικροβιακής μάζας πολύ μεγάλη απομείωση του εισερχόμενου COD (99%)

25 ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ 1. Έχουν αναπτυχθεί μέθοδοι υδρόλυσης υποστρωμάτων για τη μεγιστοποίηση της παραγόμενης ενέργειας από αναερόβια χώνευση. 2. Έχει αναπτυχθεί θεωρία ανάπτυξης κοκκώδους λάσπης. 3. Έχουν οικοδομηθεί μαθηματικά μοντέλα προσομοίωσης των αναερόβιων διεργασιών.

26 ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΕΣ ΜΟΝΑΔΕΣ UASB αναερόβιος χωνευτήρας επεξεργασίας αποβλήτων βιομηχανίας προϊόντων πατάτας (TASTY SA - Αττική) UASB αναερόβιος χωνευτήρας επεξεργασίας αποβλήτων τυροκομείου (Λ. Λούκας Βοιωτία)

Σχετικά έγγραφα

LIFE08 ENV/GR/000578. Μ. Κορνάρος & Κ. Βαβουράκη, Μ. Δαρειώτη. Eργ. Μηχανικής Περιβαλλοντικών Διεργασιών, Τμήμα Χημικών Μηχανικών

LIFE08 ENV/GR/000578. Μ. Κορνάρος & Κ. Βαβουράκη, Μ. Δαρειώτη. Eργ. Μηχανικής Περιβαλλοντικών Διεργασιών, Τμήμα Χημικών Μηχανικών LIFE08 ENV/GR/000578 «Ανάπτυξη ολοκληρωμένης πολιτικής για τη διαχείριση αγροτοβιομηχανικών αποβλήτων με στόχο τη μεγιστοποίηση της ανάκτησης υλικών και ενέργειας» Μ. Κορνάρος & Κ. Βαβουράκη, Μ. Δαρειώτη