ΣΥΜΠΑΡΑΓΩΓΗ ΑΠΟ ΒΙΟΑΕΡΙΟ Βασικές γνώσεις - Παραδείγματα

Transcript

1 ΣΥΜΠΑΡΑΓΩΓΗ ΑΠΟ ΒΙΟΑΕΡΙΟ Βασικές γνώσεις - Παραδείγματα Dr. Stefan Junne Chair of Bioprocess Engineering, TU Berlin Seite 1

2 Γιατί βιοαέριο? Α)Είναι η μόνη Ανανεώσιμη Πηγή Ενέργειας που είναι ανεξάρτητη των καιρικών συνθηκών, Β) Με νέο νομοσχέδιο, η τιμήπώλησηςτηςηλεκτρικής kwh από μονάδες συμπαραγωγής από βιοαέριο για παραγωγή ηλεκτρισμού και θερμού μέσου για τηλεθέρμανση είναι τουλάχιστον 0,47 / kwh

3 Γιατί χρειαζόμαστε μικρής κλίμακας και πολλές διεσπαρμένες μονάδες βιοαερίου (στη Γερμανία ήδη) Μικρή κλίμακα σημαίνει «προσαρμοσμένη στις εκάστοτε συνθήκες κλίμακα» ( kw) Μικρές αποστάσεις για μεταφορά πρώτης ύλης Α) Ανεξάρτητες από την τοπική παραγωγή βιολογικών αποβλήτων (για την ηπειρωτική Ελλάδα) Β) Ενσωμάτωση σε τοπικούς κλειστούς κύκλους (πχ. νησιά)

4 Πηγές Ενέργειας στη Γερμανία 2012 (Source: Ministerium für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft, Baden-Württemberg) Seite 4

5 Αξίζει να βασιστούμε στη Βιοενέργεια? (Κόστος τώρα τουλάχιστον 0,47 / kwh) - Η ενέργεια που παράγεται από βιομάζα θα αποτελεί σημαντικό κομμάτι του ενεργειακού μείγματος στο μέλλον!

6 Όρολογία ΟΡΟΣ Αναερόβιος Αερόβιος Αναερόβια διαδικασία / επεξεργασία / αποσύνθεση Υπόλειμμα επεξεργασίας / αποσύνθεσης Βιοαέριο Αναερόβιος αντιδραστήρας ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ Χωρίς οξυγόνο Με οξυγόνο (σε ΧΥΤΑ ή σε δεξαμενές βιολογικών καθαρισμών) Αποσύνθεση οργανικής ύλης Το υγρό προϊόν της αναερόβιας διαδικασίας Το αέριο που παράγεται από μικροοργανισμούς κατά την αναερόβια διαδικασία (περίπου 66 % μεθάνιο) Κλειστό δοχείο-δεξαμενήαντιδραστήρας όπου γίνεται η αναερόβια διαδικασία Seite 6

7 Σχετικά με το μεθάνιο Είναι το βασικό συστατικό του Φυσικού Αερίου (ΦΑ) (97 % περίπου). Σε θερμοκρασία δωματίου και κανονική πίεση είναι άοσμο και άχρωμο αέριο (η χαρακτηριστική μυρωδιά από το δίκτυο ΦΑ προέρχεται από την προσθήκη τεχνητού αρωματικού, για προστασία). Υγροποιείται στους -162 ο C, στη 1 Atm. Είναι εύφλεκτό ως αέριο μόνο σε περιπτώσεις που εμφανίζεται σε μείγμα αέρα με περιεκτικότητα 5-15 % σε μεθάνιο (μικρές πιθανότητες). Η θερμογόνος δύναμη είναι 10 kwh / Nm 3 ή kjoule / Nm 3. Άρα το βιοαέριο με 65 % περιεκτικότητα σε μεθάνιο έχει θερμογόνο δύναμη 6,5 kwh / Nm 3 ή kjoule / Nm 3 Seite 7

8 Σχετικά με τις μικροβιακές διαδικασίες Σε αναερόβιες συνθήκες, οι οργανικές ουσίες δεν καίγονται (οξειδώνονται), αλλά ζυμώνονται (μειώνονται = απορροφούν ηλεκτρόνια) Τα Ενεργειακά-πλούσιαοργανικάυπο-προϊόντα όπως οι αλκοόλες και τα οργανικά οξέα, είναι δέκτες ηλεκτρονίων. Είναι σχετικά αργές διαδικασίες σε σύγκριση με τις αερόβιες απαιτούνται μεγάλοι χρόνοι παραμονής των λυμάτων στον αντιδραστήρα. Όπως όλες οι βιολογικές διαδικασίες, εξαρτάται από τη θερμοκρασία (υψηλότεροι ρυθμοί μετατροπής σε υψηλές θερμοκρασίες), που σημαίνει ότι οι αντιδραστήρες απαιτούν συστήματα θέρμανσης, μόνωσης ή είναι κάτω από τη γη. Είναι διαδικασία τεσσάρων σταδίων Seite 8

9 Τέσσερα στάδια Seite 9

10 Τα τέσσερα στάδια Seite 10

11 Γενική εικόνα Η διαδικασία του βιοαερίου Seite 11

12 Σύνθεση βιοαερίου Το ποσοστό του μεθανίου στο βιοαέριο εξαρτάται από τις πρώτες ύλες: Υδατάνθρακες 50 % σε μεθάνιο. Λίπη 70 % σε μεθάνιο Πρωτεϊνες 84 % σε μεθάνιο. Συστατικό Ποσοστό του όγκου Μεθάνιο (CH 4 ) % ιοξείδιο του Άνθρακα (CO 2 ) % Άζωτο < 7 % Οξυγόνο < 2 % Seite 12

13 ιαδικασία βιοαερίου Seite 13

14 ιαδικασία βιοαερίου Seite 14

15 ιαδικασία βιοαερίου Seite 15

16 Πρώτη Ύλη Υγρά οργανικά υλικά Στερεά οργανικά υλικά: Λυματολάσπη. Οικιακά οργανικά απόβλητα Τα υπολείμματα της διαδικασίας μπορεί να είναι παθογόνα αλλά συνήθως έχουν και άλλη χρήση. Seite 16

17 Πρώτη Ύλη (Παραγωγή βιοαερίου ανά κατηγορία και περιεκτικότητα σε μεθάνιο) Seite 17

18 Πρώτη Ύλη (Παραγωγή βιοαερίου ανά κατηγορία και περιεκτικότητα σε μεθάνιο) Seite 18

19 Προεργασία στην Πρώτη Ύλη Υδρόλυση οδηγεί σε υλικό με 2 % περιεκτικότητα σε νερό. Μηχανική κατεργασία (ΜΥΛΟΙ) οδηγεί σε αύξηση της επιφάνειας που θα αποσυντεθεί. Προεργασία με υπέρηχο για αύξηση διαλυτότητας. Χημική κατεργασία με προσθήκη οξέος ή βάσης. Θερμική κατεργασία. Seite 19

20 Προεργασία στην Πρώτη Ύλη (Μύλος και Υδρόλυση) Seite 20

21 Προεργασία στην Πρώτη Ύλη (Μύλος) Seite 21

22 Προεργασία στην Πρώτη Ύλη (Υπέρηχος) Seite 22

23 Θετικά και αρνητικά του βιοαερίου + Είναι μια Ανανεώσιμη Πηγή Ενέργειας Η παραγωγή ενέργειας από βιοαέριο είναι ανεξάρτητη από τις καιρικές συνθήκες Χρήσηδιαφόρωνπρώτωνυλώνγιατηνπαραγωγήτου. Σταθερό εισόδημα για αγρότες και κτηνοτρόφους Τα υπολείμματα μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως βιολογικό λίπασμα, συνεισφέροντας στον κλειστό κύκλο φωσφόρου. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί στην αυτοκίνηση, να τροφοδοτηθεί στο δίκτυο φυσικού αερίου και να συσκευαστεί. _ Το κόστος και η καταναλισκόμενη ενέργεια λειτουργίας είναι σχετικά υψηλά Η μείωση των εκπομπών CO 2 δεν είναι τόσο μεγάλη (εμπόριο ρύπων) Στη Γερμανία, υπάρχει έντονη κριτική, επειδή αυξάνονται οι ενεργειακές καλλιέργειες εν έχει γίνει ακόμα σωστός συντονισμός με το διαχειριστή του ηλεκτρικού δικτύου ή διαχειριστές τηλεθέρμανσης. Seite 23

24 Το μελλοντικό έξυπνο δίκτυο βιοπαραγωγής Seite 24

25 Υιοθέτηση του βιοαερίου στην Ελλάδα εκμεταλλευόμενοι την Γερμανική εμπερία ΓΙΑ ΒΙΩΣΙΜΟΤΗΤΑ ΝΕΩΝ ΜΟΝΑ ΩΝ ΣΤΗΝ ΕΛΛΑ Α: Πρόβλεψη για παραγωγή, συσκευασία και προώθηση των υπολειμμάτων της παραγωγής βιοαερίου ως βιολογικό λίπασμα. Πρόβλεψη για εγκαταστάσεις χρήσης του βιοαερίου στην αυτοκίνηση και στο εμπόριο υγραερίου. Αποφυγή παραγωγής βιοαερίου από ενεργειακές καλλιέργειες και αξιοποίηση των τοπικών βιολογικών αποβλήτων. Συνεννόηση με προμηθευτές βιολογικών αποβλήτων (π.χ. ΙΑ ΥΜΑ, κτηνοτροφικές μονάδες). Σωστός συντονισμός με το διαχειριστή του ηλεκτρικού δικτύου και επέκταση δικτύων τηλεθέρμανσης. Seite 25

26 ΙΑ ΥΜΑ Seite 26

27 ΙΑ ΥΜΑ Α ΕΙΑ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΗΛΕΚ. ΕΝΕΡ. ΑΠΟ ΒΙΟΑΕΡΙΟ Seite 27

28 Εγκεκριμένο έργο BioFoss Ελλάδα-πΓ Μ (Προϋπ: ): ημοτική Επιχείρηση Τηλεθέρμανσης Ευρύτερης Περιοχής Αμυνταίου ( ΕΤΕΠΑ ΕΠΙΚΕΦΑΛΗΣ). ήμος Μπίτολα. ΤΕΙ υτικής Μακεδονίας Πιλοτικές Μονάδες συμπαραγωγής από βιοαέριο στο Λέχοβο. Μελέτη για μεγάλη μονάδα συμπαραγωγής από βιοαέριο για αυξημένη συμβολή στο δίκτυο τηλεθέρμανσης (μικρή ΕΗ) για έσοδα στο ήμο από την πώληση της Ηλεκτρικής Ενέργειας σε εξαιρετική τιμή Seite 28

29 Έργο που συνδυάζει όλα τα παραπάνω SmartEnvTech Horizon2020 (Προϋπ: ): ΤΕΙ υτικής Μακεδονίας (Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών ΕΠΙΚΕΦΑΛΗΣ). Πολυτεχνείο του Βερολίνου (Τμήμα Μηχανικής Βιοδιεργασιών). Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο (Τμ. Ηλεκτρ και Χημ. Μηχανικών). Πολυτεχνείο Κωνσταντινούπολης (Τμήμα Ηλεκτρ. Μηχανικών). ΙΑ ΥΜΑ ARCHAM Bitola (FYROM) Ευρωσύμβουλοι ΑΕ - Θεσσαλονίκη Περισσότερα το Σεπτέμβριο. Seite 29

30 Ευχαριστούμε για την προσοχή σας!