NAXOS 2018 «Η αεριοποίηση ως μια πιθανή λύση για αποκεντρωμένη συμπαραγωγή θερμότητας και ηλ. ενέργειας» Στέργιος Βακάλης, Κωνσταντίνος Μουστάκας, Δημήτρης Μαλαμής, Μαρία Λοϊζίδου Τετάρτη, 13 Ιουνίου 2018
Τι είναι η αεριοποίηση;
Πως καίγεται ένα κερί;
Έννοια της αεριοποίησης Ενδόθερμη διεργασία Υπο στοιχειομετρική παρουσία οξυγόνου "Πακετάρει" την ενέργεια σε χημικούς δεσμούς Έχει κυρίως αέρια προϊόντα 200 500 C 550 900 C T > 1000 C Πυρόλυση Αεριοποίηση Καύση Αυξανόμενο Οξυγόνο
Κύριο προϊόν της αεριοποίησης Συνθετικό αέριο (syngas) CO, H2 Αέριο παραγωγής (Producer gas) CO, H2, CO2, CH4 και υψηλή περιεκτικότητα σε N2
Πως ξεκίνησαν οι εμπορικές εφαρμογές;
Αεριοποίηση Ιστορική αναδρομή Υπάρχει η αντίληψη ότι η αεριοποίηση Είναι μια καινούργια τεχνολογια Με περιορισμένες εφαρμογές Σε αντίθεση με την κοινή πεποίθηση, η αεριοποίηση ήταν η κύρια πηγή φωτός και θερμότητας πριν από τη διάδοση της ηλεκτρικής ενέργειας
Εργοστάσια αεριοποίησης στις περισσότερες πόλεις με μεγάλο πληθυσμό (δεκαετία 1850). Paris London 8
Το συνθετικό αέριο μεταφερόταν μέσω δικτύου σωληνώσεων κατευθείαν στις περιοχές ενδιαφέροντος (σπίτια, βιομηχανίες) Η διαμονή στις περιοχές που υπήρχε δίκτυο παροχής συνθετικού αερίου ήταν σύμβολο ευημερείας. Μέχρι και το μεσοπόλεμο η έκφραση I am cooking with gas χρησιμοποιούταν με σκοπό να δείξει ο ομιλητής την καλή του οικονομική κατάσταση.
Όλα δούλευαν με συνθετικό αέριο Κουζίνα Σόμπα Λάμπτηρας δρόμου
Εργοστάσιο αεριοποίησης στην Αθήνα Το εργοστάσιο της Αθήνας ιδρύθηκε το 1857 με βασιλικό διάταγμα του Όθωνα και την ομόφωνη απόφαση του Δημοτικού Συμβουλίου. Ο Γάλλος επιχειρηματίας François Feraldi ανέλαβε το έργο της κατασκευής. Το 1887, ανατέθηκε στη γαλλική εταιρεία Foulon der Vol να επεκτείνει το εργοστάσιο.
Λάμπτηρες δρόμου στο Παρίσι (1899) Παγκόσμια έκθεση, Παρίσι 1899 Πολυάριθμες λάμπες δρόμου με αέριο εγκαταστάθηκαν στο πλαίσιο της έκθεσης. Το αποτέλεσμα ήταν εντυπωσιακό και οι επισκέπτες άρχισαν να αποκαλλούν το Παρίσι «Πόλη του Φωτός»
Βιομηχανική παραγωγή της αμμωνίας Αντίδραση Haber Bosch N 2 +3H 2 2NH 3 (ΔH = 91.8 kj), (150 250 bar/ 400 500 C) Λόγω της επίδρασης στην καλλιέργεια τροφίμων, η διαδικασία Haber χρησίμευσε ως «πυροκροτητής της πληθυσμιακής έκρηξης", που επέτρεψε τον παγκόσμιο πληθυσμό να αυξηθεί από 1,6 δισεκατομμύρια το 1900 σε 7. Μέσω της αντίδρασης Haber σήμερα παράγονται 450 εκατομμύρια τόνοι λιπάσματος αζώτου ανά έτος. Χρησιμοποιεί το 5% της παραγωγής φυσικού αερίου και το 2% του ετήσιας παραγωγής ενέργειας παγκοσμίως.
Ύφεση της αεριοποίησης μεγάλης κλίμακας Στη δεκαετία του 1890, φτιάχονται αγωγοί για τη μεταφορά φυσικού αερίου. Το φυσικό αέριο άρχιζε σταδιακά να εκτοπίζει το συνθετικό αέριο στις βιομηχανικές εφαρμογές. Η αεριοποίηση αντικαταστάθηκε σταδιακά από την ηλεκτρική ενέργεια που παραγόταν πιο αποτελεσματικά και είχε σημαντικά χαμηλότερο κόστος μεταφοράς. Η παραγωγή συνθετικού αερίου σταμάτησε στη Βόρεια Αμερική το 1966 και στην Ευρώπη τις αρχές της δεκαετίας του 1980.
Μετάβαση σε αεριοποιητές μικρής κλίμακας Αεριοποιητές τον Β ΠΠ > 1 εκ. μικροί αεριοποιητές Περίπου οι 700.000 δούλευαν με βιομάζα ------------------ Μετά το τέλος του πολέμου οι εφαρμογές αεριοποίησης σταμάτησαν λόγω της αφθονίας του πετρελαίου 15
Φορήτες μονάδες αεριοποίησης Mercedes, 1946
Χαρακτηριστικά μοντέρνων αεριοποιητών Νέοι πατενταρισμένοι αντιδραστήρες Αρθρωτός σχεδιασμός Αυτοματοποίηση Επίσης: Αναβαθμισμένοι κινητήρες εσωτερικής καύσης με υψηλότερη αναλογία συμπίεσης και βελτιστοποιημένο έλεγχο του αέρα εισαγωγής.
Typical small scale gasification plant Βιομάζα kwe αέριο Καθαρό αεριο ΕΝΑΛΛΑΚΤΗΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ κρύο αέριο ΦΙΛΤΡΑ θερμότητα Νερό, Πίσσα Πίσσα kwth Char 19
Η σύνθεση του αερίου Τεχνολογίες αεριοποίησης Στοιχείο/ Ένωση Έυρος* Spanner Burkhardt Kuntschar H2 12 15 17 19 15 CO 17 20 22 28 20 N2 50 54 52 40 49 CO2 9 18 7.5 11 15 CH4 1 3 2 1 1 LHV in MJ/ m 3 4.8 5.4 4.5 *Στις περισσότερες τεχνολογίες η θερμογόνος δύναμη του παραγόμενου αερίου δεν υπερβαίνει τα 4 MJ/ m 3
Ενεργειακή ανάλυση Τεχνολογίας Spanner Για 1 kg wood chips ~ 1 kwhe & 2 kwhth 1 τόνος wood chips/ μέρα 1 MWhe & 2 MWhth / μέρα Απόδοση Ηλεκτρική (kwe) 42.8 (45) Θερμική (kwth) 90 (120) Αποδοτικότητα Cold gas efficiency 61 % Hλεκτρική απόδοση CHP 21.75 % Θερμική απόδοση CHP 50.0% Μεικτή απόδοση CHP 71.75% Καθαρή ηλεκτρική CHP 18.3% Καθάρή απόδοση CHP 68.3 %
Ενεργειακή απόδοση Απόδοση Spanner Burkhardt Kuntschar Ηλεκτρική (kwe) 42.8 (45) 183 (190) 109 (125) Θερμική (kwth) 90 (120) 231 (240) 238 (250) Αποδοτικότητα Hλεκτρική απόδοση CHP 21.75 % 31.5 % 20.28 % Θερμική απόδοση CHP 50.0% 44.5 % 52.5% Μεικτή απόδοση CHP 71.75% 75.5 % 72.7 % Καθαρή ηλεκτρική CHP 18.3% 25.3 % 16.8% Καθάρή απόδοση CHP 68.3 % 69.8 % 69.3 %
Οικονομικό ισοζύγιο Τεχνολογίας A Τιμή ανά μονάδα Συνολικό ισοζύγιο ανα έτος Αγορά αεριοποιητή 4100-4500 / kwe (- 200.000 ) Αγορά wood chips 100 / τόνο - 3.650 Συντήρηση μονάδας 0.03 / kwhe - 10.950 Πώληση kwhe 0.18 / kwhe 65.700 Πώληση kwhth 0.037 / kwhth 27.000 Μισθοί 1 επιστάτης - 20.000 Σύνολο 31.100-58.100
Προϋποθέσεις για ενίσχυση Ο επενδυτής πρέπει να είναι ιδιοκτήτης του ακινήτου, Το ακίνητο δεν πρέπει να βρίσκεται σε περιοχή αμιγούς κατοικίας ζώνης Α Η μονάδα είναι χαρακτηρισμένη σαν βιοτεχνική χαμηλής όχλησης. Βάση του νόμου 4414/2016 έχετε την δυνατότητα να κάνετε μια σύμβαση για την πώληση της ανανεώσιμης ηλεκτρικής ενέργειας που θα παράγετε. Το συμβόλαιο θα είναι 20ετούς διάρκειας και η τιμή πώλησης 0,184 λεπτά ανά κιλοβατώρα.
Πιθανότητα αξιοποίησης αγροτικών αποβλήτων στην Ελλάδα
Ετήσιες ποσότητες βιομάζας στην Ελλάδα (σε τόνους) 2.000.000 1.800.000 1.600.000 1.400.000 1.200.000 1.000.000 800.000 600.000 400.000 200.000 0 1.853.235 1.086.840 459.546 231.236 95.567 Πηγή βιομάζας Σημειακές πηγές βιομάζας Αροτραίες καλλιέργειες Θερμοκηπιακά Δενδρώδεις καλλιέργειες Άμπελοι Δάση 814.210
Συνολική βιομάζα από δενδρώδεις καλλιέργεις (σε τόνους) 463.849 Θεσσαλίας Κρήτης Ανατολικής Μακεδονίας και Θράκης 214.599 234.741 214.069 219.595 Κεντρικής Μακεδονίας Πελοποννήσου
Αεριοποίηση στην Ελλάδα δυνατότητες Τα εργοστάσια πολύ μικρής κλίμακας έχουν καλή προοπτική ανάπτυξης στην Ελλάδα. Το νομοθετικό πλαίσιο είναι αρκετά θετικό στην αδειοδότηση και στην πώληση της κιλοβατώρας. Υπάρχουν πλέον τεχνολογίες που μπορούν να δουλέψουν αξιόπιστα. Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζει η δυνατότητα χρήσης αγροτικών αποβλήτων ως καύσιμο αεριοποίησης.
Ευχαριστώ πολύ για την προσοχή σας! email: stergios.vakalis@outlook.com