Α.Τ.Ε.Ι. ΠΕΙΡΑΙΑΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΑΣ

“ΜΙΚΡΕΣ ΜΟΝΑΔΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗΣ ΑΞΙΟΠΟΙΗΣΗΣ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ ΚΑΙ ΕΝΤΑΞΗ ΤΟΥΣ ΣΤΑ ΕΞΥΠΝΑ ΔΙΚΤΥΑ

ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ”

Σπουδαστής : ΚΩΤΣΙΡΑΣ ΔΗΜΗΤΡΗΣ Α.Μ. : 35122Επιβλέπων Καθηγητής : ΨΩΜΟΠΟΥΛΟΣ ΚΩΝ/ΝΟΣ

• Σύμφωνα με την Ευρωπαϊκή Επιτροπή τα έξυπνα δίκτυα ενέργειας θα πρέπει να μειώσουν τις εκπομπές CO2 κατά 9% των νοικοκυριών και την κατανάλωση ενέργειας κατά 10%.

• Τα έξυπνα δίκτυα συνεπώς θα διαδραματίσουν ζωτικό ρόλο για να μπορέσει η Ευρωπαϊκή Ένωση να επιτύχει τους στόχους , το 2020, της ολοκληρωμένης ενέργειας αποκαλούμενη “20 – 20 – 20”

Τι είναι το “20 – 20 – 20”;;;

20% λιγότερες εκπομπές αερίων 20% από Α.Π.Ε. 20% εξοικονόμηση ενέργειας

“ΜΙΚΡΕΣ ΜΟΝΑΔΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗΣ ΑΞΙΟΠΟΙΗΣΗΣ Α.Σ.Α.”

Χ.Υ.Τ.Α. – Συλλογή και διαχείριση παραγόμενου βιοαερίου

• Στις περιοχές των Χ.Υ.Τ.Α. υπάρχουν χώροι ελέγχου και εκμετάλλευσης του βιοαερίου.

• Η διαδικασία παραγωγής εξαρτάται από πολλές παραμέτρους γι αυτό και καθίσταται δύσκολη η πρόβλεψη του ρυθμού παραγωγής του, της ποσότητας (όγκου) του καθώς και της σύστασης του.

ΙΣΟΖΥΓΙΑ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ

Αναερόβια Μηχανική Βιολογική Επεξεργασία

• Η αναερόβια επεξεργασία του Οργανικού Κλάσματος των ΑΣΑ γίνεται σε κλειστούς βιοαντιδραστήρες κάτω από ελεγχόμενες συνθήκες με στόχο την ανάκτηση ενέργειας σε μορφή μεθανίου, την μείωση του όγκου των ΑΣΑ και τη βιολογική σταθεροποίηση τους.

.Ισοζύγιο μάζας

ΑΠΟΤΕΦΡΩΣΗ – ΚΑΥΣΗ ΑΣΤΙΚΩΝ ΣΤΕΡΕΩΝ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ

• Υπάρχουν 2 τύποι συμβατικών μονάδων αποτέφρωσης : οι μονάδες τύπου mass-fired που δεν απαιτούν προεπεξεργασία των απορριμμάτων και οι μονάδες που λειτουργούν με επεξεργασμένο RDF (refuse-derived fuel).

ΙΣΟΖΥΓΙΟ ΜΑΖΑΣ

ΙΣΟΖΥΓΙΟ ΡΥΠΩΝ

ΙΣΟΖΥΓΙΟ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ

ΠΥΡΟΛΥΣΗ

Η πυρόλυση (pyrolisis) ορίζεται ως θερμική αποσύνθεση των οργανικών ενώσεων σε θερμοκρασίες που κυμαίνονται από 400 ως 1000ο C σε συνθήκες απουσίας οξειδωτικού μέσου (π.χ. αέρα ή οξυγόνου) ή αναερόβιες.

Το τελικό προϊόν είναι ένα μείγμα στερεών καυσίμων, υγρών καυσίμων και αερίων (το λεγόμενο “syngas”).

ΙΣΟΖΥΓΙΟ ΜΑΖΑΣ

ΙΣΟΖΥΓΙΟ ΡΥΠΩΝ

Στον παρακάτω πίνακα δίνονται οι αέριες εκπομπές από την καύση και την αεριοποίηση απορριμμάτων (σε κιλά ρύπων ετησίως) και γίνεται σύγκριση μεταξύ τους.

ΙΣΟΖΥΓΙΟ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ

ΑΕΡΙΟΠΟΙΗΣΗ

Η διεργασία λαμβάνει χώρα σε υψηλές θερμοκρασίες, από 900-1.100ο C με αέρα, σε 1.000-1.400ο C με οξυγόνο και μπορεί να αποτελέσει είτε τμήμα (σε συνδυασμό με τη διεργασία της αποτέφρωσης), είτε το σύνολο της θερμικής επεξεργασίας ΑΣΑ.

Τα τελικά προϊόντα αεριοποίησης συνοψίζονται στα εξής :

• Αέριο (αέριο σύνθεσης – syngas που μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως καύσιμο)

• Στερεό υπόλειμμα

• Συμπυκνωμένο υγρό υπόλειμμα

ΙΣΟΖΥΓΙΟ ΜΑΖΑΣ

ΑΕΡΙΟΠΟΙΗΣΗ ΠΛΑΣΜΑΤΟΣ

Το πλάσμα αναφέρεται ως η τέταρτη φάση της ύλης και δημιουργείται συνήθως με παροχή ηλεκτρικού ρεύματος σε δυο αντίθετα φορτισμένους πόλους – ηλεκτρόδια.

Η κατάσταση αυτή του θερμού ιονισμένου αερίου ονομάζεται πλάσμα.

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΕΣ ΜΙΚΡΩΝ ΜΟΝΑΔΩΝ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗΣ ΑΞΙΟΠΟΙΗΣΗΣ

ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ

• Καύση – εσχάρα καύσης

• Παραγωγή δευτερογενών καυσίμων από απόβλητα (RDF)

• Αναερόβια Μηχανική Βιολογική Επεξεργασία

• Αεριοποίηση

• Αεριοποίηση Πλάσματος

ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΑ ΚΡΙΤΗΡΙΑ

ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΑ ΚΡΙΤΗΡΙΑ

• Στην Ελλάδα σε μια έρευνα που πραγματοποιήθηκε το 2001 προκύπτει ότι το συνολικό κόστος διαχείρισης κυμαίνεται από 21€/τόνο έως 155€/τόνο.

• Το κόστος συλλογής και μεταφοράς αποτελεί το 91% του συνολικού κόστους και το κόστος διάθεσης αποτελεί κατά μέσο όρο το 9% του συνολικού κόστους διαχείρισης

Πληθυσμός Κόστος συλλογής (€/τόνο)

5.000 67

20.000 40

30.000-90.000 26-36.5

> 100.000 25.2

“ΕΞΥΠΝΑ ΔΙΚΤΥΑ ΔΙΑΝΕΜΗΜΕΝΗΣ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ”

Στο σημερινό ηλεκτρικό δίκτυο, η επικοινωνία είναι μονόπλευρη – μόνο από τους καταναλωτές προς τις επιχειρήσεις παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας.

Το έξυπνο δίκτυο επιτρέπει την αποδοτικότερη χρήση της υπάρχουσας εγκατεστημένης ισχύος και της υποδομής μεταφοράς και διανομής ενέργειας, με μείωση των απωλειών στις ηλεκτρικές γραμμές μέσω της χρήσης της τοπικής, αποκεντρωμένης ηλεκτροπαραγωγής σε μεγαλύτερο βαθμό.

Μπορούν να βοηθήσουν στη μεταφορά φορτίων σε περιόδους χαμηλής ζήτησης, όταν οι απώλειες των ηλεκτρικών γραμμών είναι μικρότερες και δεν λειτουργούν τα περισσότερα ρυπογόνα και λιγότερο αποδοτικά εργοστάσια.

Για τον εκσυγχρονισμό ενός συμβατικού δικτύου και την εξέλιξη του ώστε να αποκτήσει ευφυΐα απαιτείται η υιοθέτηση κάποιων τεχνολογιών. Οι τεχνολογίες αυτές είναι :

• Γενική παρακολούθηση και έλεγχος

• Information Communication Technology

• Α.Π.Ε. και διανεμημένη παραγωγή

• Διαχείριση του δικτύου διανομής

• Εξελιγμένη υποδομή μέτρησης (Advanced Metering Infrastructure, AMI)

Η Διαχείριση Ζήτησης (Demand Side Management – DSM) που αποσκοπεί στην αλλαγή των προτύπων στην κατανάλωση ενέργειας των τελικών καταναλωτών βελτιώνοντας την κατανομή της ηλεκτρικής ισχύος.

Η απόκριση ζήτησης (Demand Response – DR) αναφέρεται σε βραχυχρόνιες αλλαγές από τη μεριά των καταναλωτών ως προς την κατανάλωση ενέργειας, μειώνοντας ή μετατοπίζοντας το ηλεκτρικό τους φορτίο.

“ΠΛΕΝΕΚΤΗΜΑΤΑ, ΜΕΙΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ ΚΑΙ ΠΡΟΥΠΟΘΕΣΕΙΣ ΓΙΑ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΜΙΚΡΩΝ ΜΟΝΑΔΩΝ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗΣ ΑΞΙΟΠΟΙΗΣΗΣ

Α.Σ.Α. ΣΤΑ ΕΞΥΠΝΑ ΔΙΚΤΥΑ”

Καύση (RDF – εσχάρα καύσης)Πλεονεκτήματα

• Μείωση του όγκου Α.Σ.Α.• Δυνατότητα επεξεργασίας μεγάλου εύρους υλικών• Ανάκτηση ενέργειας• Αποδεδειγμένη εφαρμογή, δοκιμασμένη και αξιόπιστη

τεχνολογία

Μειονεκτήματα

• Εξάρτηση από την σύνθεση/χαρακτηριστικά των Α.Σ.Α.• Υψηλό επενδυτικό και λειτουργικό κόστος• Περιορισμένη κοινωνική αποδοχή• Μη εξελίξιμη τεχνολογία

Αναερόβια Μηχανική Βιολογική Επεξεργασία (ΜΒΕ)

Πλεονεκτήματα

• Παραγωγή βιοαερίου που αποτελεί Α.Π.Ε.• Σε περίπτωση διαλογής στην πηγή του οργανικού κλάσματος μπορεί να γίνει

παραγωγή εδαφοβελτιωτικού• Δραστική μείωση των παθογενών βακτηριδίων• Σχετικά μικρή απαίτηση της μονάδας σε έκταση• Δεν δημιουργούνται προβλήματα οσμών• Το πάγιο κόστος των μονάδων, σε σχέση με την διάρκεια ζωής τους, είναι

χαμηλό

Μειονεκτήματα

• Είναι αργή διαδικασία• Το αποτεφρώσιμο κλάσμα των Α.Σ.Α. που δεν αποικοδομείται

πρέπει να αφαιρεθεί και να ακολουθήσει άλλη επεξεργασία• Η ποσότητα της ανακτώμενης ηλεκτρικής ενέργειας από την

αναερόβια ζύμωση είναι 2 – 2.5 φορές μικρότερη απ’ ότι οι μονάδες αποτέφρωσης

ΑΕΡΙΟΠΟΙΗΣΗ

Πλεονεκτήματα

• Πολύ καλή περιβαλλοντική επίδοση• Δυνατότητα αυξημένων βαθμών ηλεκτρικής απόδοσης λόγω

συνδυασμένου κύκλου και λόγω παραγωγής αέριου προϊόντος με υψηλή θερμογόνο δύναμη

• Πληθώρα δυνατοτήτων αξιοποίησης παραγόμενου καυσίμου αερίου• Τα υγρά και στερεά απόβλητα που προέρχονται από την αεριοποίηση

μπορούν να αξιοποιηθούν ενεργειακά σε αντίθεση με τα απόβλητα καύσηςΜειονεκτήματα

• Μικρή εμπειρία εφαρμογών• Αυξημένη επικινδυνότητα λόγω διακίνησης του καυσίμου αερίου• Συγκριτικά μεγαλύτερα κόστη εγκατάστασης και λειτουργίας

(πιλοτικός χαρακτήρας εφαρμογών)

ΑΕΡΙΟΠΟΙΗΣΗ ΠΛΑΣΜΑΤΟΣ

Πλεονεκτήματα

• Φιλική προς το περιβάλλον• Καλή ανάκτηση ενέργειας• Δυνατότητα διάθεσης κίνησης του αερίου σύνθεσης• Κατάλληλη για μεγάλη ποικιλία απορριμμάτων πλούσιων σε

ποσοστό ανόργανων συστατικών και φτωχών σε θερμική αξία• Απαιτείται μικρός χώρος εγκατάστασης• Παράγονται λιγότερα καυσαέρια και ρυπογόνες ουσίες• Δεν παράγει στάχτη αλλά ένα στερεόΜειονεκτήματα

• Δεν είναι δοκιμασμένη τεχνολογία, βρίσκεται σε πειραματικό στάδιο

• Δεν έχουν χρησιμοποιηθεί σε σύμμεικτα ΑΣΑ• Υπάρχουν λίγες και μικρές δυναμικότητας μονάδες σε

λειτουργία σήμερα• Κόστος κατασκευής και βιωσιμότητας πολύ υψηλό

Η ποιοτική σύσταση των απορριμμάτων είναι παράμετρος δυναμική, τόσο τοπικά όσο και χρονικά. Έτσι, τοπικά, η σύσταση των απορριμμάτων μπορεί να διαφοροποιείται έντονα από χώρα σε χώρα, αλλά και μέσα στην ίδια χώρα .

“ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΤΗΣ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ ΣΤΟ ΝΗΣΙΩΤΙΚΟ ΧΩΡΟ ΚΑΙ ΣΕ ΠΕΡΙΟΧΕΣ ΜΕ

ΕΝΤΟΝΟ ΓΕΩΓΡΑΦΙΚΟ ΑΝΑΓΛΥΦΟ”

Θα θα παρουσιάσουμε ένα παράδειγμα για το Ιόνιο (Επτάνησα) από μια προμελέτη που έχει γίνει για πιθανό τρόπο ανάκτησης ενέργειας στα ελληνικά νησιά.

  Ετήσια Παραγωγή απορριμμάτων (tn/yr)

ΝΟΜΟΙ

Πραγματικ

ός

Πληθυσμός

(225.676)

Εποχιακός Πληθυσμός

(6.893.172 διανυκτερεύσεις)

Ζάκυνθος 13.994 2.581

Κέρκυρας 41.476 4.312

Κεφαλληνίας 13.912 522

Λευκάδας 7.935 167

Σύνολο 77.317 7.582

Γενικό

Συνολο 84.899

Προτείνεται η δημιουργία μιας WTE μονάδας αεριοποίησης στην Κέρκυρα.

Για τα υπόλοιπα νησιά προτείνεται η δημιουργία μονάδων RDF και MBE.

Μεταφορά δευτερογενών προϊόντων στην κεντρική μονάδα WTE.

Παράμετροι

Όρια Ε.Ε.

Mg/NM3 Energos

αιωρούμενα σωματίδια 10 0.24

Hg 0.05 0.00327

Cd + Ti 0.05 0.00002

Μέταλλα 0.5 0.00256

CO 50 2

HF 1 0.02

HCI 10 3.6

TOC 10 0.2

Nox 200 42

NH3 10 0.3

SO2 50 19.8

Διοξίνες, ng/ΝΜ3 TEQ 0.1 0.001

Θα εξετάσουμε την τεχνολογία ENERGOS η οποία έχει χρησιμοποιηθεί στην Ευρώπη.

Η επεξεργασία τόνων Α.Σ.Α. κυμαίνεται από 10.000 – 78.000/χρόνο.

Το αέριο που παράγεται χρησιμοποιείται για την παραγωγή ηλεκτρισμού ή τηλεθέρμανσης.

“ΜΙΚΡΕΣ ΜΟΝΑΔΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗΣ ΑΞΙΟΠΟΙΗΣΗΣ ΑΠΟΒΛΗΤΩΝ ΚΑΙ ΕΝΤΑΞΗ ΤΟΥΣ ΣΤΑ ΕΞΥΠΝΑ ΔΙΚΤΥΑ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ”

Σπουδαστής : ΚΩΤΣΙΡΑΣ ΔΗΜΗΤΡΗΣ Α.Μ. : 35122Επιβλέπων Καθηγητής : ΨΩΜΟΠΟΥΛΟΣ ΚΩΝ/ΝΟΣ

Ευχαριστώ για την προσοχή σας!!!!