ΣΥΜΠΑΡΑΓΩΓΗ ΑΠΟ ΒΙΟΑΕΡΙΟ Βασικές γνώσεις - Παραδείγματα Dr. Stefan Junne Chair of Bioprocess Engineering, TU Berlin Seite 1
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
Γιατί χρειαζόμαστε μικρής κλίμακας και πολλές διεσπαρμένες μονάδες βιοαερίου (στη Γερμανία 8.500 ήδη) Μικρή κλίμακα σημαίνει «προσαρμοσμένη στις εκάστοτε συνθήκες κλίμακα» (50-500 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)
Πηγές Ενέργειας στη Γερμανία 2012 (Source: Ministerium für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft, Baden-Württemberg) Seite 4
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!
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
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 35.900 kjoule / Nm 3. Άρα το βιοαέριο με 65 % περιεκτικότητα σε μεθάνιο έχει θερμογόνο δύναμη 6,5 kwh / Nm 3 ή 23.300 kjoule / Nm 3 Seite 7
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
Τέσσερα στάδια Seite 9
Τα τέσσερα στάδια Seite 10
Γενική εικόνα Η διαδικασία του βιοαερίου Seite 11
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 ) 50-75 % ιοξείδιο του Άνθρακα (CO 2 ) 25-50 % Άζωτο < 7 % Οξυγόνο < 2 % Seite 12
ιαδικασία βιοαερίου Seite 13
ιαδικασία βιοαερίου Seite 14
ιαδικασία βιοαερίου Seite 15
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
Πρώτη Ύλη (Παραγωγή βιοαερίου ανά κατηγορία και περιεκτικότητα σε μεθάνιο) Seite 17
Πρώτη Ύλη (Παραγωγή βιοαερίου ανά κατηγορία και περιεκτικότητα σε μεθάνιο) Seite 18
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
Προεργασία στην Πρώτη Ύλη (Μύλος και Υδρόλυση) Seite 20
Προεργασία στην Πρώτη Ύλη (Μύλος) Seite 21
Προεργασία στην Πρώτη Ύλη (Υπέρηχος) Seite 22
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
Το μελλοντικό έξυπνο δίκτυο βιοπαραγωγής Seite 24
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
ΙΑ ΥΜΑ Seite 26
ΙΑ ΥΜΑ Α ΕΙΑ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΗΛΕΚ. ΕΝΕΡ. ΑΠΟ ΒΙΟΑΕΡΙΟ Seite 27
Εγκεκριμένο έργο BioFoss Ελλάδα-πΓ Μ 2007-2013 (Προϋπ: 509.000 ): 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
Έργο που συνδυάζει όλα τα παραπάνω SmartEnvTech Horizon2020 (Προϋπ: 2.000.000 ): 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
Ευχαριστούμε για την προσοχή σας!