Ιδρυματικό Αποθετήριο
Πολυτεχνείο Κρήτης
EN  |  EL

Αναζήτηση

Πλοήγηση

Ο Χώρος μου

Τεχνοοικονομική αξιολόγηση τεχνολογιών ενεργειακής αξιοποίησης βιοαερίου στο ΧΥΤΑ Πέρα Γαλήνων Ηρακλείου Κρήτης

Tsafantakis Konstantinos

Πλήρης Εγγραφή


URI: http://purl.tuc.gr/dl/dias/D5439B78-A4AB-4563-850A-A689225F98F0
Έτος 2017
Τύπος Διπλωματική Εργασία
Άδεια Χρήσης
Λεπτομέρειες
Εμφανίζεται στις Συλλογές

Περίληψη

Το βιοαέριο θεωρείται πολύτιμη πηγή ανανεώσιμης ενέργειας. Η ποιότητα και ο ρυθμός παραγωγής του συνιστούν καθοριστικούς παράγοντες για την επιλογή της βέλτιστης τεχνολογίας για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Ταυτόχρονα όμως, θα πρέπει να λαμβάνεται υπόψη η περιβαλλοντική νομοθεσία, σχετικά με την εκπομπή καυσαερίων, το αποτύπωμα άνθρακα και την ωριμότητα της εκάστοτε τεχνολογίας. Η πιο κοινή και ευρέως διαδεδομένη διαδικασία παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας από βιοαέριο είναι η χρήση της Μηχανής Εσωτερικής Καύσης, η οποία μπορεί να λειτουργήσει εάν η συγκέντρωση του μεθανίου είναι περίπου πάνω από 40%. Από την άλλη πλευρά, μία καινοτόμος τεχνολογία, ο καταλυτικός Gradual Oxidizer (τεχνολογία που προσφέρεται από πολύ μικρό αριθμό κατασκευαστών), ο οποίος βασίζεται στη διαδικασία σταδιακής οξείδωσης του εισερχόμενου αερίου καυσίμου, μπορεί να λειτουργήσει σε χαμηλή συγκέντρωση μεθανίου έως και 1,5%.Η παρούσα διπλωματική εργασία εξετάζει, με την χρήση μοντέλων προσομοιωσης, την τεχνοοικονομική εφαρμογή των παραπάνω ενεργειακών τεχνολογιών για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από βιοαέριο στο ΧΥΤΑ Πέρα Γαλήνων, Ηρακλείου Κρήτης. Ο ΧΥΤΑ αποτελείται από 4 κύρια τμήματα, δύο παλιά και δύο νέα. Το 1ο τμήμα (ΧΑΔΑ Α’) άρχισε να λειτουργεί το 1992 και έκλεισε το 1997. Η διάθεση απορριμμάτων στο 2ο τμήμα (ΧΑΔΑ Β’) ξεκίνησε το 1998 και έκλεισε το 2008. Το 3ο τμήμα (κύτταρο Α’ του ΧΥΤΑ), είναι υπερκείμενο του ΧΑΔΑ Β’ και δέχθηκε τις αποθέσεις από το 2009 έως και το 2012 και το 4ο τμήμα (κύτταρο Β’ του ΧΥΤΑ) είναι υπερκείμενο τμήμα του ΧΑΔΑ Α’ και υποδέχθηκε απορρίμματα από το 2012 έως τις αρχές του 2016. Ήδη από το καλοκαίρι του 2016 έχει κατασκευαστεί το κύτταρο Γ’, το οποίο δέχεται τις ποσότητες των απορριμμάτων από τα τέλη του 2016.Αναφορικά, λοιπόν, με τα μοντέλα προσομοίωσης, η συγκεκριμένη μελέτη συνυπολογίζει το ρυθμό παραγωγής μεθανίου και την μακροπρόθεσμη συγκέντρωση του κλάσματος του βιοαερίου, μοντελοποίηση της οποίας πραγματοποιήθηκε με τη βοήθεια του υπολογιστικού μοντέλου LandGEM (εισάγοντας τις διαθεέσιμες ποσότητες ΑΣΑ ανά τμήμα του ΧΥΤΑ και των παραμέτρων L0 δυναμικού παραγωγής του βιοαερίου και της σταθεράς k της κινητικής παραγωγής του), που τροποποιήθηκε κατάλληλα για να λαμβάνει υπόψη τη μείωση του μεθανίου με το χρόνο, κυρίως λόγω της εισχώρησης αέρα στο σώμα του ΧΥΤΑ. Με την εκτίμηση, λοιπόν, της ανακτώμενης ποσότητας του μεθανίου στο κλάσμα του βιοαερίου, πραγματοποιήθηκαν υπολογισμοί της ηλεκτρικής απόδοσης του βιοαερίου, και σε συνάρτηση με τα κόστη (εξοπλισμού, λειτουργίας, συντήρησης και αποκατάστασης), την ετήσια λειτουργική διαθεσιμότητα και τη συνολική εγκατεστημένη ισχύ της εκάστοτε εξεταζόμενης τεχνολογίας, τον κύκλο εργασιών και το σύνολο της αρχικής επένδυσης, προέκυε ο χρόνος απόσβεσης και οι οικονομικοί δείκτες (ΚΠΑ και Εσωτερικός Συντελεστής Απόδοσης) για τα παρακάτω εξεταζόμενα σενάρια.Καθώς ο χώρος υγειονομικής ταφής αποτελείται από κύτταρα και τμήματα απόρριψης αποβλήτων που έχουν κλείσει σε διαφορετικές χρονικές στιγμές, τόσο η ποσότητα όσο και η ποιότητα του βιοαερίου πρέπει να αξιολογούνται για τον προσδιορισμό της βέλτιστης τεχνολογίας για ηλεκτροπαραγωγή. Εξετάσθηκαν 5 διαφορετικά σενάρια ενεργειακής αξιοποίησης του παραγόμενου βιοαερίου, για τους ΧΑΔΑ Ά και Β’ και για τα κύτταρα Α’, Β’ και Γ’, με τους παρακάτω συνδυασμούς, αναζητώντας την προσφορότερη οικονομική και ενεργειακή απόδοση. Σενάρια 1 & 2: Χρήση 3 και 2 Μηχανών Εσωτερικής Καύσης, αντιστοίχως, 500 kW έκαστη, για τους ΧΑΔΑ Α’ & Β’ και τα Κύτταρα Α’, Β’ & Γ’ (Σύνολο ΧΥΤΑ). Σενάρια 3 & 4: Χρήση 4 και 3 Gradual Oxidizers, αντιστοίχως, 250 kW έκαστος, για το σύνολο του ανακτώμενου βιοαερίου από τον ΧΥΤΑ και 5. Συνδυαστικό Σενάριο: Χρήση 1 Gradual Oxidizer για τους ΧΑΔΑ Α’ & Β’ και 2 ΜΕΚ για τα Κύτταρα Α’, Β’ & Γ’. Η μοντελοποίηση έδειξε ότι η χρήση τριών μηχανών εσωτερικής καύσης, χωρητικότητας 500kW η καθεμία, αποδίδει την υψηλότερη Καθαρή Παρούσα Αξία ΚΠΑ =4,16 εκ.€ και Εσωτερικό Συντελεστή Απόδοσης IRR =19% , ακολουθούμενη από το συνδυαστικό σενάριο με τη χρήση 1 Gradual Oxidizer και 2 Μηχανών Εσωτερικής Καύσης, με οικονομικούς δείκτες: ΚΠΑ =4,06 εκ.€ και IRR =19%.Για καλύτερη αξιολόγηση των αποτελεσμάτων της μοντελοποίησης, απαιτείται να γίνουν μετρήσεις στο πεδίο σε σχέση με την ποσότητα και ποιότητα του παραγόμενου βιοαερίου, από τη στιγμή που όλα τα αποτελέσματα της εργασίας στηρίζονται στην εφαρμογή των υπολογιστικών μοντέλων. Με αυτό τον τρόπο, μπορούν να εξαχθούν ασφαλέστερα συμπεράσματα μετά από επαλήθευση και ρύθμιση των μοντέλων με τις εν λόγω μετρήσεις.

Διαθέσιμα αρχεία

Υπηρεσίες

Στατιστικά