Ε Θ Ν Ι Κ Ο Μ Ε Σ Ο Β Ι Ο Π Ο ΛΤ Σ Ε Χ Ν Ε Ι Ο ΜΕΣΟΒΙΟ ΚΕΝΣΡΟ ΔΙΕΠΙΣΗΜΟΝΙΚΗ ΕΡΕΤΝΑ (ΜΕΚΔΕ)

Transcript

1 Ε Θ Ν Ι Κ Ο Μ Ε Σ Ο Β Ι Ο Π Ο ΛΤ Σ Ε Χ Ν Ε Ι Ο ΜΕΣΟΒΙΟ ΚΕΝΣΡΟ ΔΙΕΠΙΣΗΜΟΝΙΚΗ ΕΡΕΤΝΑ (ΜΕΚΔΕ) Μετατρζποντασ ζναν περιβαλλοντικό κίνδυνο ςε πράςινθ ενζργεια: Η περίπτωςθ τθσ παραγωγισ βιοαερίου από αγροτοκτθνοτροφικά απόβλθτα ςτο Διμο Μετςόβου Δ. Καλιαμπάκοσ, Κακθγθτισ Ε.Μ.Π.

2 Η ενεργειακι ταυτότθτα των ορεινϊν περιοχϊν Το ορεινό κλίμα, λόγω τθσ επίδραςθσ του υψομζτρου, χαρακτθρίηεται από χαμθλζσ κερμοκραςίεσ Τα ενεργειακά φορτία των ορεινϊν οικιςμϊν είναι ιδιαίτερα αυξθμζνα ςε ςχζςθ με τισ περιοχζσ χαμθλότερου υψομζτρου

3 Η ενεργειακι ταυτότθτα των ορεινϊν περιοχϊν Μια κατοικία ςτα 1000m υψόμετρο ζχει ςχεδόν τριπλάςιεσ κερμικζσ ανάγκεσ και διπλάςια ςυνολικι ενεργειακι κατανάλωςθ απ ότι ςτο επίπεδο τθσ κάλαςςασ

4 Σο πρόβλθμα τθσ ενεργειακισ φτϊχειασ Ζνα νοικοκυριό κεωρείται ενεργειακά φτωχό όταν διακζτει πάνω από 10% του ειςοδιματόσ του για ενεργειακζσ δαπάνεσ Τα αυξθμζνα κερμικά φορτία Το παλιό κτιριακό δυναμικό Θ αδφναμθ παραγωγικι βάςθ εντείνουν τον κίνδυνο τθσ ενεργειακισ φτϊχειασ ςτα ορεινά Ο ςυνδυαςμόσ οικονομικισ κρίςθσ και των αυξιςεων ςτισ τιμζσ του πετρελαίου κζρμανςθσ ςυνιςτά εξοντωτικό πλιγμα ςτισ ορεινζσ περιοχζσ τθν ορεινι Ελλάδα πάνω από το 85% των νοικοκυριϊν είναι ενεργειακά φτωχό

5 Πλιρθσ αςτοχία τθσ επιδοματικισ πολιτικισ όςον αφορά ςτισ ορεινζσ περιοχζσ Λανκαςμζνοσ χωριςμόσ ςε κλιματικζσ ηϊνεσ Η ορεινι Φωκίδα ςτθν ίδια ηώνθ με τθν Αττικι Χαμθλά όρια επιδοτοφμενθσ ποςότθτασ πετρελαίου κζρμανςθσ Στθ Βυτίνα και ςτο Μζτςοβο, κατά μζςο όρο, επιδοτείται θ μιςι πραγματικι κατανάλωςθ πετρελαίου Το ποςό τθσ επιδότθςθσ αποδεικνφεται ανεπαρκζσ Στο Μζτςοβο θ επιδότθςθ μειώνει τα ζξοδα κζρμανςθσ μόλισ 10%, ενώ το κόςτοσ πετρελαίου αυξικθκε κατά 50%

6 Κι όμωσ, οι ορεινζσ περιοχζσ διακζτουν ζναν ενεργειακό κθςαυρό Θ ορεινι γεωγραφία και το ορεινό κλίμα οδθγοφν ςτθ διαμόρφωςθ μιασ εςωτερικισ ςχζςθσ μεταξφ των ορεινϊν περιοχϊν και του δυναμικοφ ανανεϊςιμων πθγϊν ενζργειασ

7 Αιολικό δυναμικό Συναρτιςει του υψομζτρου παρατθρείται αφξθςθ τθσ ταχφτθτασ του ανζμου Οι περιοχζσ αιολικισ προτεραιότθτασ (Π.Α.Π.) καταλαμβάνουν κυρίωσ ορεινζσ περιοχζσ

8 Ηλιακό δυναμικό Θ θλιακι ακτινοβολία αυξάνεται ςτα μεγαλφτερα υψόμετρα, λόγω μείωςθσ τθσ υγραςίασ και των φαινομζνων ςκζδαςθσ Οι χαμθλότερεσ κερμοκραςίεσ ευνοοφν τθν απόδοςθ των φωτοβολταϊκϊν

9 Τδροθλεκτρικό δυναμικό Οι κλίςεισ και οι αυξθμζνεσ βροχοπτϊςεισ των ορεινϊν περιοχϊν δθμιουργοφν ευνοϊκζσ ςυνκικεσ για τθν υδροθλεκτρικι παραγωγι Το 80% των μικρϊν υδροθλεκτρικϊν ζργων ςτθν Ελλάδα λειτουργοφν ςε ορεινζσ περιοχζσ Τα μεγάλα υδροθλεκτρικά ζργα τθσ χϊρασ τροφοδοτοφνται από ποταμοφσ που πθγάηουν από τα βουνά

10 Δυναμικό βιομάηασ Σχεδόν το ςφνολο των παραγωγικϊν δαςϊν τθσ Ελλάδασ βρίςκεται ςτα βουνά Το δυναμικό δαςικισ βιομάηασ ςτθν Περιφζρεια Θπείρου μπορεί να καλφψει τισ κερμικζσ ανάγκεσ κατοίκων Διμοσ υνολικι ζκταςθ (km 2 ) Δάςθ (km2) Ποςοςτό δαςοκάλυψθσ (%) Ακαμανίασ 306,7 234,0 76% Ανατολικοφ Ηαγορίου 269,6 231,2 86% Ανατολικοφ Ολφμπου 153,0 100,0 65% Αποδοτίασ 256,2 201,7 79% Δθμθτςάνασ 111,3 79,7 72%

11 Σο πρόγραμμα «ΑΕΝΑΟ»: Σο πρϊτο βιμα ςε ζνα φιλόδοξο ςχζδιο Θ αντιμετϊπιςθ του ηθτιματοσ τθσ ενεργειακισ φτϊχειασ περνά από τθ βελτιςτοποίθςθ τθσ χριςθσ των ενεργειακϊν πόρων των ορεινϊν περιοχϊν προσ όφελοσ των τοπικϊν κοινωνιϊν Στο πλαίςιο τθσ δράςθσ «Νζα Γνϊςθ», με το ερευνθτικό πρόγραμμα «ΑΕΝΑΟΣ» κα διερευνθκεί ο βζλτιςτοσ τρόποσ αξιοποίθςθσ του ενεργειακοφ δυναμικοφ και του δυναμικοφ εξοικονόμθςθσ ενζργειασ του Μετςόβου με ςτόχο τθν ενεργειακι αυτονομία του οικιςμοφ

12 Ο κρίςιμοσ ρόλοσ τθσ βιομάηασ Οι ζρευνεσ που ζχουν ιδθ πραγματοποιθκεί αποδεικνφουν ότι δεν μπορεί να υπάρξει βελτιςτοποίθςθ του ενεργειακοφ ςυςτιματοσ του Μετςόβου χωρίσ ςθμαντικι ςυμμετοχι τθσ βιομάηασ Βζλτιςτθ κατανομι πθγϊν για παραγωγι κερμότθτασ 3% κερμικά θλιακά 14% υφιςτάμενοι λζβθτεσ ξφλων 38% νζοι λζβθτεσ ξφλων 7% 38% ςυμπαραγωγι βιοαζριο εξοικονόμθςθ Θ ςυμμετοχι τθσ βιομάηασ ςτο βζλτιςτο μίγμα παραγωγισ κερμικισ ενζργειασ φτάνει το 60% Τα ςυμπεράςματα ζχουν γενικότερθ ιςχφ ςτθν ορεινι Ελλάδα

13 Σεχνολογίεσ αξιοποίθςθσ βιομάηασ Καφςθ / πυρόλυςθ / αεριοποίθςθ ξυλϊδουσ βιομάηασ Χθμικι επεξεργαςία υπολειμμάτων ενεργειακϊν καλλιεργειϊν (Βιοντίηελ) Χϊνευςθ / ηφμωςθ / αεριοποίθςθ αγροτοκτθνοτροφικϊν και αςτικϊν υπολειμμάτων (Βιοαζριο)

14 Δθμιουργία μονάδασ βιοαερίου ςτο Μζτςοβο Ενεργειακι αξιοποίθςθ υπολειμμάτων καλλιεργειϊν, κτθνοτροφικϊν μονάδων και βιοτεχνιϊν τροφίμων (τυροκομείο και οινοποιείο) Θ μονάδα βιοαερίου δίνει λφςεισ ςε ςθμαντικά περιβαλλοντικά προβλιματα μετατρζποντασ τα τελικά ςε πλεονεκτιματα Αντιμετϊπιςθ ρφπανςθσ εδαφϊν και υδάτων από κτθνοτροφικά απόβλθτα Τροφοδοςία παραγωγϊν με καλισ ποιότθτασ εδαφοβελτιωτικό / λίπαςμα Θ χριςθ κοπριάσ για λίπανςθ εδαφϊν εγκυμονεί κινδφνουσ και ιδθ ςτθν ευρφτερθ περιοχι του Μετςόβου ζχουν εντοπιςτεί ςθμαντικά προβλιματα (π.χ. νιτρορφπανςθ ςτο οροπζδιο Χρυςοβίτςασ)

15 Θερμικό περιεχόμενο βιοαερίου Θ κερμογόνοσ ικανότθτα του βιοαερίου ανζρχεται ςε 6,8kWh/m 3 1 tn υπολειμμάτων ποςότθτα πετρελαίου = 200 lit = 300 lit = 500 lit

16 Η ςυμβολι του ΕΜΠ Θ ιδζα γεννικθκε από διπλωματικι εργαςία του ΔΠΜΣ «Περιβάλλον και Ανάπτυξθ των Ορεινϊν Περιοχϊν» Συςτθματικι αντιμετϊπιςθ του προβλιματοσ τθσ ενεργειακισ φτϊχειασ ςτο Μζτςοβο Περίπλοκα τεχνικά προβλιματα πρζπει να επιλυκοφν ϊςτε να φτάςουμε ςε μια επιτυχι υλοποίθςθ τθσ πρόταςθσ. Το ςτοίχθμα δεν είναι να ςχεδιαςτεί αλλά να υλοποιθκεί το ζργο Θ ανεξαρτθςία του ΕΜΠ, ωσ φορζα, είναι εγγφθςθ για τθν ομαλι εκτζλεςθ του ζργου

17 Γενικι δομι μονάδασ βιοαερίου

18 Μονάδεσ βιοαερίου ςτθν Ελλάδα Υπάρχουν εν λειτουργία 11 μονάδεσ βιοαερίου (Δεκζμβριοσ 2012) Συνολικι εγκατεςτθμζνθ ιςχφσ: 45 MW Θ πλειονότθτα των μονάδων αξιοποιεί το βιοαζριο που παράγεται ςε ΧΥΤΑ και ΕΕΛ 3 μονάδεσ με ςυνολικι ιςχφ 1,5MW αξιοποιοφν κτθνοτροφικά απόβλθτα Δεν ζχει προχωριςει ςθμαντικά θ ενεργειακι αξιοποίθςθ του βιοαερίου, ειδικά από αγροτικά και κτθνοτροφικά υπολείμματα, παρά το αυξθμζνο επενδυτικό ενδιαφζρον (176 αιτιματα που αντιςτοιχοφν ςε ιςχφ 234 MW μόνο 7 μονάδεσ ιςχφοσ 35MW είναι ςε ϊριμο αδειοδοτικά ςτάδιο)

19 Η διεκνισ εμπειρία Υπάρχουν μονάδεσ ςτθν Ευρϊπθ, από τισ οποίεσ οι βαςίηονται ςε αγροτοκτθνοτροφικά απόβλθτα Στισ Θ.Π.Α. λειτουργοφν 130 μονάδεσ παραγωγισ βιοαερίου από υπολείμματα του πρωτογενοφσ τομζα Στθ Γερμανία, τθν Ιταλία και τθν Τςεχία θ παραγωγι βιοαερίου, κυρίωσ, βαςίηεται ςε αγροτοκτθνοτροφικό υπόςτρωμα Πάνω από το 80% των μονάδων βιοαερίου είναι εγκατεςτθμζνεσ ςε Γερμανία, Ελβετία, Ιταλία και Γαλλία Στθν Ευρϊπθ, ςτισ μονάδεσ βιοερίου ζχουν δθμιουργθκεί περίπου κζςεισ εργαςίασ

20 Covington NY Ιςχφσ 1,4MW Απόβλθτα από 2000 αγελάδεσ γαλακτ/γισ Χωνευτιρασ 480m 3 Θερμότθτα ςε 1000 νοικοκυριά

21 Shropshire Wales Ιςχφσ 160kWe Απόβλθτα από 400 αγελάδεσ και υπολείμματα τροφίμων (25.500tn) Τροφοδοςία πανεπιςτθμιοφπολθσ Χωνευτιρασ 2 Αποκικθ υπολειμμάτων Χωνευτιρασ 1 Αποκικθ βιοαερίου

22 φςτθμα ςυμπαραγωγισ θλεκτριςμοφ κερμότθτασ

23 Δυναμικό υπολειμμάτων ςτο Διμο Μετςόβου Πραγματοποιικθκε επικαιροποίθςθ των ςτοιχείων ςε ςχζςθ με τισ εκτιμιςεισ που πραγματοποιικθκαν από το ΜΕΚΔΕ το 2010 Θεωρθτικό Διακζςιμο Τεχνικό Οικονομικό

24 Γεωργικά υπολείμματα Συνολικι ποςότθτα γεωργικϊν υπολειμμάτων: 1740 tn/ζτοσ Γεωργικά υπολείμματα Δ.Μετςόβου 10% 5% 7% 3% 75% Δενδρϊδεισ καλλιζργειεσ Σιτθρά Κτθνοτροφικά φυτά Οπωροκθπευτικά Άμπελοι

25 Τπολείμματα κτθνοτροφίασ και βιοτεχνιϊν τροφίμων Είδοσ ηϊου Αρικμόσ ηϊων Βοοειδι Αιγοπρόβατα Χοίροι 850 Κοτόπουλα Συνολικι ποςότθτα ηωικϊν αποβλιτων: tn/ζτοσ Μονάδα Παραγόμενο υπόλειμμα (tn/ζτοσ) Τυροκομείο ιδρφματοσ Τοςίτςα 870 Οινοποιείο Αβζρωφ 60 ΤΝΟΛΟ 930

26 υνολικό αξιοποιιςιμο δυναμικό υπολειμμάτων και παραγόμενο βιοαζριο Κατθγορία υπολειμμάτων Ποςότθτα (tn/ζτοσ) Παραγόμενο βιοαζριο (m 3 /ζτοσ) Γεωργικά Κτθνοτροφικά Τυροκομείου και Οινοποιείου ΤΝΟΛΟ Το ςυνολικό δυναμικό βιοαερίου του Διμου Μετςόβου μπορεί να τροφοδοτιςει μια μονάδα ιςχφοσ 400 kw el

27 Πρϊτεσ φλεσ και ιςχφσ τθσ υπό μελζτθ μονάδασ Κατθγορία υπολειμμάτων Ποςότθτα (tn/ζτοσ) Παραγόμενο βιοαζριο (m 3 /ζτοσ) Γεωργικά Πουλερικϊν Χοίρων Τυροκομείου και Οινοποιείου ΤΝΟΛΟ Θ ιςχφσ τθσ μονάδασ κα είναι 150 kw el Θ κερμικι ιςχφσ που μπορεί να ανακτθκεί κα είναι ςυνολικά 250 kw th

28 Ο κφκλοσ του αηϊτου ΑΣΜΟΦΑΙΡΙΚΟ ΑΖΩΣΟ ΦΤΣΙΚΟΙ ΟΡΓΑΝΙΜΟΙ Αηωτοδεςμευτικά βακτιρια ΖΩΙΚΟΙ ΟΡΓΑΝΙΜΟΙ: Καταναλϊνουν αηωτοφχεσ ενϊςεισ από τα φυτά και αποβάλλουν άηωτο μζςω των περιττωμάτων τουσ Απονιτροποιθτικά βακτιρια ΝΙΣΡΩΔΗ ΚΑΙ ΝΙΣΡΙΚΑ ΑΛΑΣΑ Αφξθςθ ςυγκζντρωςθσ αηωτοφχων ενϊςεων ΔΙΑΣΑΡΑΧΗ ΚΤΚΛΟΤ ΑΖΩΣΟΤ Υπερβολικι χριςθ αηωτοφχων λιπαςμάτων Ανεξζλεγκτθ διάκεςθ ηωικϊν αποβλιτων

29 Βελτίωςθ λίπανςθσ εδαφϊν με το χωνευμζνο υπόλειμμα Θ χριςθ του χωνευμζνου υπολείμματοσ (υγροφ και ςτερεοφ) ςυμβάλλει ςτθν καλφτερθ λίπανςθ των εδαφϊν, ςε ςχζςθ με τθν ανεπεξζργαςτθ κοπριά: Θ περιεκτικότθτα ςε κρεπτικά (αηωτοφχεσ και φωςφοροφχεσ ενϊςεισ) αυξάνεται κατά περίπου 15% Θ απορροφθτικότθτα του αηϊτου αυξάνεται κατά 40% Μειϊνεται θ ποςότθτα αηϊτου που διαφεφγει και διαταράςςει τον κφκλο του αηϊτου

30 Μείωςθ πακογόνων μικροοργανιςμϊν και ηιηανίων Μζςω τθσ αναερόβιασ χϊνευςθσ επιτυγχάνεται πολφ μεγάλθ μείωςθ του μικροβιακοφ φορτίου των ηωικϊν υπολειμμάτων. Οι χαμθλζσ κερμοκραςίεσ ςτα ορεινά ευνοοφν τθν επιβίωςθ των μικροβίων ΕΙΔΟ ΠΑΘΟΓΟΝΟΤ ΜΙΚΡΟΟΡΓΑΝΙΜΟΤ ΧΡΟΝΟ ΕΠΙΒΙΩΗ ΣΗ ΝΩΠΗ ΚΟΠΡΙΑ (εβδομάδεσ) ΧΡΟΝΟ ΕΠΙΒΙΩΗ ΣΟ ΧΩΝΕΤΜΕΝΟ ΤΠΟΛΕΙΜΜΑ (ϊρεσ) Σαλμονζλα 2 ζωσ 6 1 Κολοβακτθρίδια 2 ζωσ 9 0,6 Σταφυλόκοκκοσ 1 ζωσ 7 0,5 Επιπλζον, δεν αναπτφςςονται ηιηάνια εάν χρθςιμοποιθκεί ωσ εδαφοβελτιωτικό το υπόλειμμα τθσ αναερόβιασ χϊνευςθσ, ςε αντίκεςθ με τθν περίπτωςθ τθσ νωπισ κοπριάσ Η χριςθ ανεπεξζργαςτων ηωικϊν υπολειμμάτων για λίπανςθ αποτελεί, εν δυνάμει, κίνδυνο για τισ αγροτικζσ καλλιζργειεσ

31 Αποφυγι οςμϊν Στισ χθμικζσ ενϊςεισ που ευκφνονται για τθ δθμιουργία οςμϊν παρατθρείται μείωςθ τουλάχιςτον 80% ςτο χωνεμζνο υπόλειμμα ςε ςχζςθ με τθ νωπι κοπριά Πθγι: AUTEV Engineering

32 Οφζλθ από τθ μονάδα βιοαερίου ςτο Μζτςοβο ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΣΙΚΑ Αποφυγι ανεξζλεγκτθσ διάκεςθσ tn κοπριάσ με ςθμαντικά οφζλθ για τα εδάφθ και τουσ υδροφορείσ Από τθν εξοικονόμθςθ ορυκτϊν καυςίμων και τθν αποτροπι ζκλυςθσ CH 4 και Ν 2 Ο αποφεφγεται θ ζκλυςθ περίπου ιςοδφναμων τόνων CO 2 /ζτοσ ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΑ Εξοικονόμθςθ /ζτοσ από τθν τροφοδοςία με θλεκτρικι ενζργεια του βιολογικοφ κακαριςμοφ Εξοικονόμθςθ /ζτοσ από τθ κζρμανςθ των ςχολικϊν ςυγκροτθμάτων

33 Διαςταςιολόγθςθ εγκατάςταςθσ ΣΜΗΜΑ ΕΓΚΑΣΑΣΑΗ ΕΛΑΧΙΣΗ ΑΠΑΙΣΟΤΜΕΝΗ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑ (m 2 ) Δεξαμενι αποκικευςθσ ενςιρϊματοσ 465 Δεξαμενι αποκικευςθσ κοπριάσ 30 Δεξαμενι αποκικευςθσ τυρόγαλου 10 Χωνευτιρασ 120 Μονάδα ςυμπαραγωγισ 20 Δεξαμενι αποκικευςθσ βιοαερίου 140 Δεξαμενι αποκικευςθσ υπολείμματοσ 130 ΤΝΟΛΙΚΑ ΑΠΑΙΣΟΤΜΕΝΗ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑ ΜΑΖΙ ΜΕ ΣΙ ΒΟΗΘΗΣΙΚΕ ΤΚΕΤΕ 950 Συνυπολογίηοντασ τον απαιτοφμενο χϊρο πρόςβαςθσ και φορτοεκφόρτωςθσ πρϊτων υλϊν, ο ςυνολικόσ απαιτοφμενοσ χϊροσ για τθν εγκατάςταςθ ανζρχεται ςε 2 ςτρζμματα

34 Αξιολόγθςθ διακζςιμων εκτάςεων (1)

35 Αξιολόγθςθ διακζςιμων εκτάςεων (2) τόχοσ: εφρεςθ καταλλθλότερθσ κζςθσ Οικονομία Περιβάλλον Λειτουργικότθτα Μικοσ αγωγϊν κζρμανςθσ Οπτικι όχλθςθ Πρόςβαςθ Μικοσ αγωγϊν θλεκτριςμοφ Συμβατότθτα με υφιςτάμενεσ χριςεισ γθσ Διακζςιμθ ζκταςθ Κλίςθ αγωγϊν κζρμανςθσ Γεωτεχνικι καταλλθλότθτα