ΣΥΓΚΡΙΤΙΚΗ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗΣ ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΗΣ ΚΑΙ ΕΚΠΟΜΠΩΝ ΑΕΡΙΩΝ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΟΥ ΣΕ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ ΛΥΜΑΤΩΝ (Ε.Ε.Λ.).) Αργυρή ηµοπούλου Επιβλέπων Καθηγητής:. ΜΑΜΑΗΣ ΑΘΗΝΑ, ΙΟΥΝΙΟΣ 2011 1
ΣΤΟΧΟΙ ΤΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ Ανάπτυξη ευέλικτου µοντέλου υπολογισµού της ενεργειακής κατανάλωσης στο σύστηµα αερισµού και στη µονάδα επεξεργασίας ιλύος, µε δυνατότητα εφαρµογής σε πλήθος εγκαταστάσεων. Συσχέτιση της πραγµατικής ενεργειακής κατανάλωσης και του ενεργειακού κόστους µε το οργανικό και υδραυλικό φορτίο εισόδου και τον εξυπηρετούµενο ισοδύναµο πληθυσµό στιςεξεταζόµενες ΕΕΛ. Συγκριτική αξιολόγηση της θεωρητικής και της πραγµατικής ενεργειακής κατανάλωσης στις εξεταζόµενες ΕΕΛ. Ανάπτυξη µεθοδολογίας και µοντέλου υπολογισµού για την εκτίµηση των εκποµπών αερίων θερµοκηπίου (ΑΘ) από ΕΕΛ και συσχέτιση των εκποµπών ΑΘ µε τον εξυπηρετούµενο ισοδύναµο πληθυσµό. 2
ΙΑΡΘΡΩΣΗ ΕΡΓΑΣΙΑΣ Ανάπτυξη θεωρητικού µοντέλου υπολογισµού της ενεργειακής κατανάλωσης στο σύστηµα αερισµού και στη µονάδα επεξεργασίας ιλύος σε πρότυπη θεωρητική Εγκατάσταση Επεξεργασίας Λυµάτων (ΕΕΛ) µε δυναµικότητα λειτουργίας 100.000 ισοδύναµους κατοίκους (ικ) Παρουσίαση αναλυτικών στοιχείων λειτουργίας, κατανάλωσης και κόστους ενέργειας από 10 ΕΕΛ Ελληνικών πόλεων, ανάλογου µεγέθους µε την πρότυπη ΕΕΛ και επί πλέον του ΚΕΛ Ψυττάλειας. Σύγκριση των πραγµατικών στοιχείων ενεργειακής κατανάλωσης των εξεταζόµενων ΕΕΛ µε αντίστοιχα δεδοµένα ΕΕΛ άλλων χωρών της Ε.Ε. Εφαρµογή του θεωρητικού µοντέλου για τον υπολογισµό της ενεργειακής κατανάλωσης στις εξεταζόµενες ΕΕΛ µε βάση τις πραγµατικές παραµέτρους λειτουργίας τους. Σύγκριση θεωρητικών αποτελεσµάτων υπολογισµού ενεργειακής κατανάλωσης µε τα αντίστοιχα πραγµατικά δεδοµένα των εξεταζόµενων ΕΕΛ. Βιβλιογραφική επισκόπηση µεθοδολογίας καταγραφής και υπολογισµού εκποµπών αερίων θερµοκηπίου (ΑΘ) από ΕΕΛ. Υπολογισµός εκποµπών αερίων θερµοκηπίου (ΑΘ) στις εξεταζόµενες ΕΕΛ. Συµπεράσµατα και προτάσεις. 3
ΟΜΗΣΗ ΘΕΩΡΗΤΙΚΟΥ ΜΟΝΤΕΛΟΥ Είκοσι δύο (22) σενάρια υπολογισµού µε βάση το σύστηµα επεξεργασίας, το εφαρµοζόµενο σύστηµα αερισµού και τον κύριο εξοπλισµό τηνµονάδας επεξεργασίας ιλύος. 6 σενάρια παρατεταµένου αερισµού χωρίς πρωτοβάθµια καθίζηση (Σενάρια Α). 12 σενάρια συµβατικού συστήµατος µε πρωτοβάθµια καθίζηση (Σενάρια Β). 4 σενάρια παρατεταµένου αερισµού τύπου MBR χωρίς πρωτοβάθµια καθίζηση (Σενάρια Γ). 4
ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΘΕΩΡΗΤΙΚΟΥ ΜΟΝΤΕΛΟΥ ΚΑΙ ΣΧΟΛΙΑΣΜΟΣ (1) Συνολική ηµερήσια κατανάλωση ενέργειας ανά ι.κ. Για τα σενάρια παρατεταµένου αερισµού χωρίς πρωτοβάθµια καθίζηση (σενάρια Α): 0,064-0,088kWh/κατ-d Για τα σενάρια συµβατικού συστήµατος (σενάρια Β) χωρίς συµπαραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας: 0,059-0,077kWh/κατ-d Για τα σενάρια συµβατικού συστήµατος (σενάρια Β) µε συµπαραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας: 0,016-0,044kWh/κατ-d Για τα σενάρια παρατεταµένου αερισµού τύπου MBR (σενάρια Γ) χωρίς πρωτοβάθµια καθίζηση: 0,076-0,088kWh/κατ-d Σηµείωση: Υπολογίζεται αποκλειστικά η κατανάλωση ενάργειας από το εφαρµοζόµενο σύστηµα αερισµού και τον κύριο Η/Μ εξοπλισµό της µονάδας επεξεργασίας ιλύος, δηλαδή τις διατάξεις πάχυνσης και αφυδάτωσης. εν λαµβάνεται υπόψιν η δεξαµενή καθίζησης. Για το σύστηµα MBR στον υπολογισµό της κατανάλωσης ενέργειας δεν έχει συµπεριληφθεί η ενέργεια για την άντληση των λυµάτων µέσω των µεµβρανών. 5
ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΘΕΩΡΗΤΙΚΟΥ ΜΟΝΤΕΛΟΥ ΚΑΙ ΣΧΟΛΙΑΣΜΟΣ(2) 1. Το σύστηµα αερισµού µε υποβρύχια διάχυση έχει µικρότερη ενεργειακή κατανάλωση από τα δύο συστήµατα µηχανικών επιφανειακών αεριστήρων. 8%-15 % µικρότερη από τους επιφανειακούς αεριστήρες κατακόρυφου άξονα και 22%-28% από τους επιφανειακούς αεριστήρες οριζόντιου άξονα. 2. Το σύστηµα MBR έχει µεγαλύτερη ενεργειακή κατανάλωση κατά µέσον όρο 15 % από το κλασικό σύστηµα ενεργού ιλύος παρατεταµένου αερισµού χωρίς να λαµβάνεται υπόψηηκατανάλωσηενέργειαςγιατηνάντλησητωνλυµάτων µέσω των µεµβρανών. 3. Το σύστηµα µηχανικής αφυδάτωσης µε φυγόκεντρο καταναλώνει περισσότερη ενέργεια συγκριτικά µε ταινιοφιλτρόπρεσσα αντίστοιχης δυναµικότητας. 4. Το συµβατικό σύστηµα ενεργού ιλύος(χωρίς µονάδα συµπαραγωγής) έχει µικρότερη ενεργειακή κατανάλωση από το σύστηµα ενεργού ιλύος παρατεταµένου αερισµού για όλατασυστήµατα αερισµού κατά 8%-19 %. Η αύξηση στην κατανάλωση ενέργειας λόγω του συστήµατος επεξεργασίας ιλύος είναι µικρότερη από τη µείωση της κατανάλωσης στο σύστηµα αερισµού. 5. Στο συµβατικό σύστηµα ενεργού ιλύος µε µονάδα συµπαραγωγής, ποσοστό κατά µέσον όρο 60 % της συνολικής ενεργειακής κατανάλωσης καλύπτεται από την παραγόµενη ενέργεια. 6
ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΚΑΙ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗΣ ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΗΣ ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΩΝ Ε.Ε.Λ. Επιλέχθηκαν έντεκα (11) ΕΕΛ ελληνικών πόλεων µε δυναµικότητα λειτουργίας (εξυπηρετούµενο ισοδύναµο πληθυσµό) 6.000 ι.κ. έως 4.000.000 ι.κ., οι εξής: Σέρρες, Αλµυρός, Λαµία, Άργος-Ναύπλιο, Αµαλιάδα, Καρδίτσα, Βόλος, Χανιά, Λάρισα, Πάτρα και Αθήνα. Για τη χρονική περίοδο 2009-2010 συγκεντρώθηκαν στοιχεία α) λειτουργίας, β) ενεργειακής κατανάλωσης και ενεργειακού κόστους (από λογαριασµούς ΕΗ), γ) εγκατεστηµένου Η/Μ εξοπλισµού µε τις ώρες λειτουργίας του (Παράρτηµα ΙΙ). Σηµείωση: Η ενέργεια αναφέρεται στο σύνολο της καταναλισκόµενης ενέργειας ανεξάρτητα αν η ΕΕΛ διαθέτει ή όχι µονάδα συµπαραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Το κόστος αναφέρεται στο «καθαρό» κόστος, δηλαδή στις ΕΕΛ που διαθέτουν µονάδα συµπαραγωγής έχει αφαιρεθεί το τυχόν κέρδος από την πώληση ηλεκτρικής ενέργειας. 7
ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΚΑΙ ΚΟΣΤΟΣ ΑΝΑ ΟΡΓΑΝΙΚΟ ΦΟΡΤΙΟ ΕΙΣΟ ΟΥ Συµπεράσµατα: 1. Η κατανάλωση ενέργειας και το ενεργειακό κόστος ανά εισερχόµενο οργανικό φορτίο είναι ελαφρά µεγαλύτερα κατά τη θερινή περίοδο (εκτός ΕΕΛ Αλµυρού και Καρδίτσας) λόγω: αυξηµένης ενδογενούς αναπνοής στις υψηλότερες θερµοκρασίες (αυξηµένες απαιτήσεις αερισµού. λειτουργίας σχεδόν όλων των ΕΕΛ µε τον ίδιο χρόνο παραµονής στερεών και για τις δύο περιόδους. 2. Η κατανάλωση ενέργειας ανά εισερχόµενοοργανικόφορτίοκυµαίνεται από 1,24 KWh/kg BOD 5, in -d έως 2,57 KWh/kg BOD 5, in -d (εκτός ΕΕΛ Αλµυρού). 8
ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΚΑΙ ΚΟΣΤΟΣ ΑΝΑ Υ ΡΑΥΛΙΚΟ ΦΟΡΤΙΟ ΕΙΣΟ ΟΥ Συµπεράσµατα: 1.Η κατανάλωση ενέργειας και το ενεργειακό κόστος ανά εισερχόµενο υδραυλικό φορτίο για όλες τις ΕΕΛ είναι ελαφρά µεγαλύτερα κατά την θερινή περίοδο. 2.Η ΕΕΛ Καρδίτσας παρουσιάζει τις µικρότερες τιµές (0,12KWh/m 3 -d και 0,13 /m 3 -d το χειµώνα, 0,18 KWh/m 3 -d και 0,19 /m 3 -d το καλοκαίρι). 3.Τη µεγαλύτερη κατανάλωση ενέργειας ανά υδραυλικό φορτίο εισόδου παρουσιάζει η ΕΕΛ Αλµυρού µε αντίστοιχες τιµές 2,17 KWh/m 3 -d το χειµώνα και 2,19 KWh/m 3 -d το καλοκαίρι.. 4.Το ΚΕΛ Ψυττάλειας παρουσιάζει ελαφρά υψηλότερο ενεργειακό κόστος ανά εισερχόµενο υδραυλικό φορτίο το χειµώνα όπως και για το οργανικό φορτίο εισόδου. 9
ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΑΝΑ ΙΣΟ ΥΝΑΜΟ ΚΑΤΟΙΚΟ ΚΑΙ ΗΜΕΡΑ 10
ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΟ ΚΟΣΤΟΣ ΑΝΑ ΙΣΟ ΥΝΑΜΟ ΚΑΤΟΙΚΟ ΚΑΙ ΗΜΕΡΑ 11
ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΚΑΙ ΚΟΣΤΟΣ ΑΝΑ ΙΣΟ ΥΝΑΜΟ ΚΑΤΟΙΚΟ ΚΑΙ ΗΜΕΡΑ - ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ 1. Η κατανάλωση ενέργειας και το ενεργειακό κόστος ανά ισοδύναµο κάτοικο και ηµέρα είναι ελαφρά µεγαλύτερα κατά την θερινή περίοδο σε σχέση µε την χειµερινή (εκτός ΕΕΛ Αλµυρού και Καρδίτσας) για τους λόγους που έχουν προαναφερθεί. 2. Τη µικρότερη κατανάλωση ενέργειας ανά ισοδύναµο κάτοικο σε ετήσια βάση παρουσιάζει η ΕΕΛ Καρδίτσας µε τιµή 0,075 KWh/κατ-d 3. Ηεπόµενη καλύτερη ενεργειακή κατανάλωση είναι της ΕΕΛ Βόλου 0,08 KWh/κατd και του ΚΕΛ Ψυττάλειας 0,08 KWh/κατ-d χωρίς την ξήρανση (0,082 KWh/κατ-d µε την ξήρανση). 4. Τη µεγαλύτερη κατανάλωση ενέργειας ανά ισοδύναµο κάτοικο παρουσιάζει η ΕΕΛ Αλµυρού µε αντίστοιχες τιµές 0,37 KWh/κατ.-d το χειµώνα και 0,35 KWh/κατ.-d το καλοκαίρι. 5. Το µικρότερο ενεργειακό κόστος παρουσιάζει το ΚΕΛ Ψυττάλειας, 0,045 /κατ-d λόγω της µονάδας συµπαραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας συνεχούς λειτουργίας. Το γεγονός αυτό εξηγεί το υψηλότερο κόστος ενέργειας κατά τη χειµερινή περίοδο. Από τις ΕΕΛ χωρίς συµπαραγωγή το µικρότερο ενεργειακό κόστος εµφανίζουν η ΕΕΛ Βόλου και η ΕΕΛ Σερρών µε µέση ετήσια τιµή 0,0075 /κατ.-d 12
ΣΥΣΧΕΤΙΣΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗΣ ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΟΥ ΚΟΣΤΟΥΣ ΑΝΑ Ι.Κ. ΚΑΙ ΥΝΑΜΙΚΟΤΗΤΑΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ Ισοδύναµος πληθυσµός 0-10.000 κάτοικοι: ΕΕΛ Αλµυρού. Μέση κατανάλωση ενέργειας και µέσο κόστος ανά ισοδύναµο κάτοικο και ηµέρα για όλο το έτος 0,36KWh/κατ-d και 0,032 /κατ-d αντίστοιχα. Ισοδύναµος πληθυσµός 10.001-50.000 κάτοικοι: ΕΕΛ Καρδίτσας, η ΕΕΛΑµαλιάδας και η ΕΕΛ Άργους-Ναυπλίου µόνο για τη θερινή περίοδο. Μέση κατανάλωση ενέργειας και µέσο κόστος ανά ισοδύναµο κάτοικο και ηµέρα για όλο το έτος 0,13KWh/κατ-d και 0,014 /κατ-d αντίστοιχα. Ισοδύναµος πληθυσµός 50.001-150.000 κάτοικοι: ΕΕΛ Σερρών, η ΕΕΛΛαµίας, η ΕΕΛ Χανίων, η ΕΕΛ Λάρισας και η ΕΕΛ Πάτρας µόνο για τη θερινή περίοδο. Μέση κατανάλωση ενέργειας και µέσο κόστος ανά ισοδύναµο κάτοικο και ηµέρα για όλο το έτος 0,11KWh/κατ-d και 0,0095 /κατ-d αντίστοιχα. Ισοδύναµος πληθυσµός 150.001-300.000 κάτοικοι: ΕΕΛ Άργους-Ναυπλίου µόνο για τη χειµερινή περίοδο, η ΕΕΛ Βόλου και η ΕΕΛ Πάτρας µόνο για τη χειµερινή περίοδο. Μέση κατανάλωση ενέργειας και µέσο κόστος ανά ισοδύναµο κάτοικο και ηµέρα για όλο το έτος 0,085KWh/κατ-d και 0,008 /κατ-d αντίστοιχα. Ισοδύναµος πληθυσµός 300.001-4.000.000 κάτοικοι: ΚΕΛ Ψυττάλειας. Μέση κατανάλωση ενέργειας και µέσο κόστος ανά ισοδύναµο κάτοικο και ηµέρα για όλο το έτος 0,08KWh/κατ-d και 0,0045 /κατ-d αντίστοιχα. ΑΥΞΗΣΗ ΥΝΑΜΙΚΟΤΗΤΑΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΜΕΙΩΣΗ ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΚΑΙ ΚΟΣΤΟΥΣ ΑΝΑ Ι.Κ. 13
ΣΥΣΧΕΤΙΣΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗΣ ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΗΣ ΚΑΙ ΥΝΑΜΙΚΟΤΗΤΑΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ Η κατανάλωση ενέργειας ακολουθεί µία παραβολική αύξηση σε σχέση µε τον ισοδύναµο εξυπηρετούµενο πληθυσµό από τις εξεταζόµενες ΕΕΛ. Η µείωση της κατανάλωσης ενεργείας ανά ι.κ. όταν αυξάνεται ο εξυπηρετούµενος ισοδύναµος πληθυσµός απεικονίζεται από τη µείωση της κλίσης της καµπύλης του ανωτέρω διαγράµµατος. 14
ΣΥΓΚΡΙΣΗ ΤΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗΣ ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΗΣ ΜΕ ΑΝΤΙΣΤΟΙΧΕΣ ΕΕΛ ΤΗΣ ΕΥΡΩΠΗΣ Οι εξεταζόµενες ΕΕΛ µε δυναµικότητα λειτουργίας περίπου 100.000 ι.κ. και µεγαλύτερη, ευρίσκονται στα όρια των µέσων τιµών ενεργειακής κατανάλωσης των χωρών της Ευρωπαϊκής Ένωσης. Η ΕΕΛ Βιέννης µε ισοδύναµο πληθυσµό 4.000.000 ι.κ. έχει ηµερήσια κατανάλωση 0,049 KWh /κατ.-d. Η µέση τιµή της ενεργειακής κατανάλωσης στις ΕΕΛ της Αυστρίας είναι 23 KWh /κατ.-έτος ή 0,063 KWh /κατ.-d. Η µέση τιµή της ενεργειακής κατανάλωσης στη Σουηδία είναι 42 KWh /κατ.-έτος ή 0,115 KWh /κατ.-d και η βέλτιστη τιµή 22 KWh /κατ.-έτος ή 0,06 KWh /κατ.-d. Στη Γερµανία η µέση τιµή της ενεργειακής κατανάλωσης είναι 30 KWh /κατ.-έτος ή 0,082 KWh /κατ.-d και η βέλτιστη τιµή 23 KWh /κατ.-έτος ή 0,063 KWh /κατ.-d. Το ΚΕΛ Ψυττάλειας µε µέση δυναµικότητα λειτουργίας περίπου 4.000.000 ι.κ. έχει συνολική (µε τηνξήρανση) µέση ηµερήσια κατανάλωση 0,082 KWh /κατ.-d, δηλαδή ίση µε την µέση τιµή της Γερµανίας και λιγότερη από τη µέση τιµή της Σουηδίας. Λόγω συµπαραγωγής η µέση ηµερήσια ενέργεια που αγοράζεται είναι 0,041 KWh /κατ.-d. 15
ΕΠΙΜΕΡΙΣΜΟΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗΣ ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΗΣ ΣΤΙΣ ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΕΣ ΕΕΛ Κατανάλωση ενέργειας στη βιολογική βαθµίδα: 53% - 82%. Κατανάλωση ενέργειας από το σύστηµα αερισµού: 45% - 75%. Κατανάλωση ενέργειας στη µονάδα επεξεργασίας ιλύος: 2% - 18%. 16
ΣΥΓΚΡΙΣΗ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΥ ΤΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗΣ ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΗΣ ΜΕ ΤΗΝ ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΗ (1) α/α ΕΕΛ Θεωρητική ηµερήσια κατανάλωση ενέργειας ανά ι.κ. συστήµατος αερισµού & µονάδας επεξεργασίας ιλύος (KWh/κατ-d) Πραγµατική ηµερήσια συνολική κατανάλωση ενέργειας ανά ι.κ. (KWh/κατ-d) Ποσοστό ηµερήσιας κατανάλωσης ενέργειας συστήµατος αερισµού & µονάδας επεξεργασίας ιλύος στη συνολική πραγµατική κατανάλωση της ΕΕΛ Χειµώνας Καλοκαίρι Χειµώνας Καλοκαίρι Χειµώνας Καλοκαίρι Σύστηµα αερισµού 1 Σερρών 0,066 0,070 0,09 0,09 73,87% 78,00% Φυσητήρες 2 Αλµυρού 0,062 0,066 0,37 0,35 16,78% 18,83% Φυσητήρες 3 Λαµίας 0,081 0,084 0,12 0,13 67,31% 64,28% Ε.Α.Κ.Α. 4 Άργους- Ναυπλίου 0,056 0,069 0,10 0,24 55,76% 28,55% Ε.Α.Κ.Α. 5 Αµαλιάδας 0,089 0,087 0,15 0,15 59,28% 57,70% Ε.Α.Ο.Α. 6 Καρδίτσας 0,088 0,090 0,08 0,07 110,45% 128,35% Ε.Α.Ο.Α. 7 Βόλου 0,043 0,047 0,08 0,08 53,15% 59,17% Φυσητήρες 8 Χανίων 0,049 0,056 0,09 0,10 54,94% 55,52% Φυσητήρες 9 Λάρισας 0,048 0,051 0,12 0,14 40,05% 36,75% Φυσητήρες & Ε.Α.Κ.Α. 10 Πάτρας 0,083 0,083 0,08 0,10 103,52% 82,96% Ε.Α.Ο.Α. 11 Ψυττάλειας 0,080(0,045) 0,076(0,04) 0,07 0,09 114,29% 84,44% Φυσητήρες 17
ΣΥΓΚΡΙΣΗ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΥ ΤΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗΣ ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΗΣ ΜΕ ΤΗΝ ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΗ (2) Συνολικά: Στις περισσότερες ΕΕΛ (Σέρρες, Λαµία, Αµαλιάδα, Βόλος, Χανιά, Πάτρα, Ψυττάλεια), το ποσοστό της συνολικής ενέργειας που υπολογίζεται θεωρητικά ότι αντιστοιχεί στο σύστηµα αερισµού και στον κύριο Η/Μ εξοπλισµό των µονάδων επεξεργασίας ιλύος είναι πάνω από το 53% της συνολικής πραγµατικής κατανάλωσης για όλο το έτος Γενικό Συµπέρασµα: το θεωρητικό µοντέλο υπολογισµού της ενεργειακής κατανάλωσης στο σύστηµα αερισµού και τη µονάδα επεξεργασίας λάσπης δίνει αξιόπιστα αποτελέσµατα σε σύγκριση µε τα αντίστοιχα πραγµατικά δεδοµένα. ένα επόµενο βήµα είναι να χρησιµοποιηθεί για να διερευνηθούν οι επιπτώσεις στην ενεργειακή κατανάλωση λειτουργικών επεµβάσεων είτε στο σύστηµααερισµού ή σε ορισµένες λειτουργικές παραµέτρους όπως πχ. το θc. 18
ΑΕΡΙΑ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΟΥ ΥΝΑΜΙΚΟ ΣΥΜΒΟΛΗΣ ΣΤΟ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ ΤΟΥ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΟΥ Αέρια Θερµοκηπίου (ΑΘ) από την λειτουργία των ΕΕΛ: διοξείδιο του άνθρακα (CO 2 ): παράγεται από την οξείδωση του οργανικού φορτίου µεθάνιο (CH 4 ): κύριο συστατικό του βιοαερίου, οξείδιο του αζώτου (Ν 2 Ο): παράγεται κυρίως από την διεργασία της απονιτροποίησης. Αέριο Θερµοκηπίου Χηµική Ονοµασία 2001 IPCC GWP ιοξείδιο του άνθρακα CO 2 1 Μεθάνιο CH 4 23 Οξείδιο του αζώτου N 2 O 296 υναµικό συµβολής στο φαινόµενο θερµοκηπίου (Global Warming Potential, GWP) ενός ΑΘ είναι ο λόγος της θερµότητας που παγιδεύεται στη µονάδα µάζας του εν λόγω ΑΘ συγκρινόµενη µε την θερµότητα που παγιδεύεται στη µονάδα µάζας του CO 2 για χρονική περίοδο συνήθως 100 έτη. 19
ΚΑΤΑΓΡΑΦΗ ΕΚΠΟΜΠΩΝ ΑΘ ΣΕ ΕΕΛ Άµεσες εκποµπές ΑΘ: CO 2 : από τις διεργασίες στην δεξαµενή αερισµού, από την καύση του βιοαερίου (CO 2 βιογενούς προέλευσης ) Ν 2 Ο: από τη διεργασία της απονιτροποίησης στην ανοξική δεξαµενή CH 4 : από διαφυγή του βιοαερίου στην ατµόσφαιρα λόγω ατελούς καύσης Έµµεσες εκποµπές ΑΘ: CO 2 : από την καύση καυσίµων υλών για παραγωγή ενέργειας, από κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας που παράγεται εκτός ΕΕΛ CO 2 : από την αερόβια και αναερόβια αποσύνθεση της παραγόµενης ιλύος στο τόπο διάθεσης (CO 2 βιογενούς προέλευσης) CH 4 : από την αναερόβια αποσύνθεση της παραγόµενης ιλύος στο τόπο διάθεσης (βιογενούς προέλευσης) 20
ΠΑΡΑ ΟΧΕΣ ΓΙΑ ΤΟΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟ ΕΚΠΟΜΠΩΝ ΑΘ ΣΕ ΕΕΛ Από τις έµµεσες εκποµπές ΑΘ εκτιµώνται µόνο αυτές που οφείλονται στην κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας που παράγεται εκτός ΕΕΛ και αυτές που οφείλονται στη διάθεση της παραγόµενης ιλύος. Για το ΚΕΛ Ψυττάλειας λαµβάνεται ότι γίνεται στοιχειοµετρική καύση της παραγόµενης ιλύος ενώ για τις υπόλοιπες 10 ΕΕΛ γίνεται η παραδοχή διάθεσης σε ΧΥΤΑ όπου το παραγόµενοβιοαέριοκαίγεται. Έµµεσες εκποµπές ΑΘ από τα µέσα µεταφοράς, τη χρήση χηµικών ουσιών και την αποσύνθεση των συστατικών της εκροής δεν λαµβάνονται υπόψιν στο πλαίσιο της παρούσας εργασίας. 21
ΜΕΘΟ ΟΛΟΓΙΑ ΓΙΑ ΤΟΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟ ΕΚΠΟΜΠΩΝ ΑΘ ΣΕ ΕΕΛ Προσοµοίωση των διεργασιών στη βιολογική βαθµίδα και τη µονάδα επεξεργασίας ιλύος ανάλογη µε το θεωρητικό µοντέλο υπολογισµού της ενεργειακής κατανάλωσης στις εξεταζόµενες ΕΕΛ Προσδιορισµός κατάλληλων συντελεστών µετατροπής που προκύπτουν από την στοιχειοµετρία των αντιδράσεων και την απόδοση των διεργασιών αποµάκρυνσης του οργανικού φορτίου. Ποσοτικοποίηση των άµεσων εκποµπών αερίων θερµοκηπίου για τις βασικές διεργασίες, µε βάση το οργανικό φορτίο και το φορτίο ολικού αζώτου εισόδου και εξόδου, τη περίσσεια ιλύος και το παραγόµενο βιοαέριο. Ποσοτικοποίηση των έµµεσων εκποµπών αερίων θερµοκηπίου από την κατανάλωση εισαγόµενης ηλεκτρικής ενέργειας και την βιοαποικοδόµηση της ιλύος στο χώρο τελικής διάθεσης. 22
ΣΥΝΟΛΙΚΕΣ ΕΚΠΟΜΠΕΣ ΑΘ ΑΝΑ ΙΣΟ ΥΝΑΜΟ ΚΑΤΟΙΚΟ ΚΑΙ ΗΜΕΡΑ ΓΙΑ ΤΙΣ ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΕΣ ΕΕΛ 23
ΣΥΣΧΕΤΙΣΗ ΣΥΝΟΛΙΚΩΝ ΕΚΠΟΜΠΩΝ ΑΘ ΚΑΙ ΥΝΑΜΙΚΟΤΗΤΑΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ Ισοδύναµος πληθυσµός 0-10.000 κάτοικοι: ΕΕΛ Αλµυρού. Μέση τιµή εκποµπών ΑΘ ανά ισοδύναµο κάτοικο και ηµέρα για όλο το έτος 0,482kg CO 2 /κατ-d. Ισοδύναµος πληθυσµός 10.001-50.000 κάτοικοι: ΕΕΛ Καρδίτσας, η ΕΕΛΑµαλιάδας και η ΕΕΛ Άργους-Ναυπλίου µόνο για τη θερινή περίοδο. Μέση τιµή εκποµπών ΑΘ ανά ισοδύναµο κάτοικο και ηµέρα για όλο το έτος 0,347kgCO 2 /κατ-d. Ισοδύναµος πληθυσµός 50.001-150.000 κάτοικοι: ΕΕΛ Σερρών, η ΕΕΛΛαµίας, η ΕΕΛ Χανίων, η ΕΕΛ Λάρισας και η ΕΕΛ Πάτρας µόνο για τη θερινή περίοδο. Μέση τιµή εκποµπών ΑΘ ανά ισοδύναµο κάτοικο και ηµέρα για όλο το έτος 0,246kgCO 2 /κατ-d. Ισοδύναµος πληθυσµός 150.001-300.000 κάτοικοι: ΕΕΛ Άργους-Ναυπλίου µόνο για τη χειµερινή περίοδο, η ΕΕΛ Βόλου και η ΕΕΛ Πάτρας µόνο για τη χειµερινή περίοδο. Μέση τιµή εκποµπών ΑΘ ανά ισοδύναµο κάτοικο και ηµέρα για όλο το έτος 0,222kgCO 2 /κατ-d. Ισοδύναµος πληθυσµός 300.001-4.000.000 κάτοικοι: ΚΕΛ Ψυττάλειας. Μέση τιµή εκποµπών ΑΘ ανά ισοδύναµο κάτοικο και ηµέρα για όλο το έτος 0,173kgCO 2 /κατ-d. 24
ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΓΙΑ ΤΙΣ ΕΚΠΟΜΠΕΣ ΑΘ ΑΠΟ ΤΙΣ ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΕΣ ΕΕΛ Η συνολική παραγωγή ΑΘ ανά ι.κ. µειώνεται όσο αυξάνεται ο ισοδύναµος πληθυσµός που εξυπηρετεί η εγκατάσταση. Σε ΕΕΛ µε µικρή δυναµικότητα λειτουργίας (<10.000 ισοδύναµοι κάτοικοι) η παραγωγή των ΑΘ είναι πολλαπλάσια από την αντίστοιχη των µεσαίων και µεγάλων εγκαταστάσεων. ΚΕΛ Ψυττάλειας: παρουσιάζει τις λιγότερες εκποµπές ΑΘ γιατί µειώνονται οι έµµεσες εκποµπές ηλεκτρικής ενέργειας από µονάδες της ΕΗ. Η καύση βιοαερίου στη µονάδα συµπαραγωγής παράγει λιγότερες εκµποµπές ΑΘ σε σχέση µε τιςεκποµπές από καύση λιγνίτη, πετρελαίου ή φυσικού αερίου στις αντίστοιχες µονάδες παραγωγής της ΕΗ. Σε ΕΕΛ µε σύστηµα παρετεταµένου αερισµού η συνολική εκποµπή ΑΘ ισούται µε 0,328 kgco 2 /κατ.-d ενώ σε ΕΕΛ µε συµβατικό σύστηµα ενεργού ιλύος η συνολική εκποµπή ΑΘ είναι 0,221 kgco 2 /κατ.-d. Οι αυξηµένες εκποµπές ΑΘ για το σύστηµα παρατεταµένου αερισµού έναντι του συµβατικού συστήµατος οφείλονται: στην υψηλότερη κατανάλωση ενέργειας λόγω αυξηµένων απαιτήσεων αερισµού (έµµεσες εκποµπές ΑΘ). στην υψηλότερη παραγωγή άµεσων (βιογενών) εκποµπών ΑΘ (52,05% των συνολικών εκποµπών έναντι 45,29% για το συµβατικό σύστηµα). 25
ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΤΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ (1) Ενεργειακή κατανάλωση: Το θεωρητικό µοντέλο υπολογισµού ενεργειακής κατανάλωσης στο σύστηµα αερισµού και τη µονάδα επεξεργασίας λάσπης δίνει αξιόπιστα αποτελέσµατα σε σύγκριση µε τα αντίστοιχα πραγµατικά δεδοµένα. Το σύστηµα αερισµού µε υποβρύχια διάχυση έχει µικρότερη ενεργειακή κατανάλωση από τα δύο συστήµατα µηχανικών επιφανειακών αεριστήρων. Το συµβατικό σύστηµα ενεργούιλύος(χωρίς µονάδα συµπαραγωγής) έχει µικρότερη ενεργειακή κατανάλωση από το σύστηµαενεργούιλύοςπαρατεταµένου αερισµού για όλατασυστήµατα αερισµού. Η κατανάλωση ενέργειας στη µονάδα επεξεργασίας ιλύος είναι µικρότερη στο σύστηµα παρατεταµένου αερισµού από το συµβατικό σύστηµα. Η τελική όµως ενεργειακή κατανάλωση για το συµβατικό σύστηµαείναι µικρότερη από το σύστηµα παρατεταµένου αερισµού ακόµα καιχωρίς συµπαραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Η κατανάλωση ενέργειας ανά ισοδύναµο κάτοικο και το αντίστοιχο κόστος ανά ισοδύναµο κάτοικο µειώνονται όσο αυξάνεται ο ισοδύναµος πληθυσµός που εξυπηρετεί η εγκατάσταση. 26
ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΤΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ (2) Εκποµπές ΑΘ ανά ι.κ. : Μειώνονται όσο αυξάνεται ο εξυπηρετούµενος ισοδύναµος πληθυσµός (δυναµικότητα λειτουργίας). Είναι µικρότερες στο συµβατικό σύστηµα ενεργούιλύοςαπότο σύστηµα παρατεταµένου αερισµού Μειώνονται όταν υπάρχει µονάδα συµπαραγωγής ενέργειας στην ΕΕΛ 27
ΕΥΧΑΡΙΣΤΩ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΡΟΣΟΧΗ ΣΑΣ! 28