Αντικείμενο επένδυσης

Το SmartMethane (Έξυπνη τεχνολογία για την βελτιστοποίηση και αυτοματοποίηση της τροφοδοσίας των μονάδων βιοαερίου) στοχεύει στο να αναπτύξει μία καινοτόμα και αποτελεσματική ολοκληρωμένη τεχνολογία για την βελτίωση της αποτελεσματικότητας της τροφοδοσίας των μονάδων βιοαερίου με αυτοματοποιημένο τρόπο που θα οδηγήσει σε αύξηση της παραγωγής του μεθανίου από τα υποστρώματα έως και κατά 30%, βελτιώνοντας την ανταγωνιστικότητα των μονάδων βιοαερίου με έναν βιώσιμο και περιβαλλοντικά αποτελεσματικό τρόπο.

Η τάση εγκατάστασης νέων μονάδων βιοαερίου προβλέπεται να είναι αυξητική τα επόμενα χρόνια και επομένως όλα τα διαθέσιμα οργανικά απόβλητα-υποστρώματα είναι απαραίτητα για να διασφαλισθεί η απρόσκοπτη λειτουργία τους.

Κάθε διαχειριστής μονάδας βιοαερίου θέλει η μονάδα παραγωγής να λειτουργεί στην μέγιστη ισχύ της, καθώς με αυτόν τον τρόπο αυξάνει την κερδοφορία της και μειώνει τον χρόνο απόσβεσης. Δηλαδή μία μονάδα ισχύος 1 MWe πρέπει να τροφοδοτεί το σύστημα συμπαραγωγής ηλεκτρισμού και θερμότητας με το βιοαέριο (μεθάνιο) που απαιτείται προκειμένου να παρέχει στο δίκτυο 1 MWe.

Το SmartMethane στοχεύει να αναπτύξει ένα έξυπνο σύστημα ελέγχου-λήψης απόφασης της τροφοδοσίας των μονάδων βιοαερίου σε πραγματικό χρόνο, με τη χρήση αισθητήρων και τεχνητής νοημοσύνης (ΑΙ), βελτιώνοντας την οικονομική και περιβαλλοντική απόδοση των μονάδων βιοαερίου. Ταυτόχρονα δε με την έξυπνη τροφοδοσία θα είναι σε θέση να αποκαταστήσει την βιοχημική ισορροπία εντός του βιοαντιδραστήρα σε περίπτωση αποσταθεροποίησης.

Η υφιστάμενη κατάσταση

Στην πράξη τί γίνεται; Ο διαχειριστής της μονάδας βιοαερίου συχνά υπερτροφοδοτεί τον αντιδραστήρα προκειμένου να φτάσει η μονάδα στη μέγιστη ισχύ της. Γιατί συμβαίνει αυτό; Διότι δεν εκμεταλλεύεται η μονάδα του βιοαερίου το μέγιστο δυναμικό παραγωγής σε μεθάνιο του οργανικού υποστρώματος που εισέρχεται στον βιοαντιδραστήρα, καθώς ο βιοαντιδραστήρας δεν λειτουργεί στις ιδανικές εξατομικευμένες συνθήκες τροφοδοσίας του.

Δηλαδή η απόδοση του οργανικού υποστρώματος σε μεθάνιο είναι χαμηλότερη από αυτή που θα είχε η μονάδα βιοαερίου εάν ρύθμιζε ορθά την τροφοδοσία της. Αποτέλεσμα αυτής της πρακτικής: Nα χρησιμοποιούνται περισσότερα οργανικά υποστρώματα (απόβλητα) από ότι πραγματικά χρειάζεται η μονάδα, το οποίο αφενός αυξάνει το κόστος λειτουργίας της μονάδας και αφετέρου δημιουργεί αρνητικές επιπτώσεις στο περιβάλλον καθώς δεν αποικοδομείται πλήρως η οργανική ουσία που εισέρχεται στον βιοαντιδραστήρα.

Υπάρχουν περίοδοι όπου για να επιτευχθεί το 1 MWe, η τροφοδοσία της μονάδας βιοαερίου σε οργανική ουσία να πρέπει να αυξηθεί έως και κατά 20%, επιβαρύνοντας κατά αυτό τον τρόπο το κόστος λειτουργίας της. Δυστυχώς είναι αδύνατον να υπάρξει κάποια  μαγική συνταγή (καθορισμός του μίγματος τροφοδοσίας) η οποία να ταιριάζει σε όλες τις μονάδες βιοαερίου.

Κάθε μονάδα βιοαερίου θέλει εξατομικευμένη προσέγγιση, το οποίο είναι δύσκολο καθώς υπάρχει εποχιακή διακύμανση των διαθέσιμων οργανικών υποστρωμάτων – αποβλήτων. Την  μαγική συνταγή  κάθε φορά καλείται άμεσα να την βρει ο διαχειριστής της μονάδας βιοαερίου χωρίς όμως θετικό αποτέλεσμα, τις περισσότερες φορές επιβαρύνοντας τις μονάδες βιοαερίου οικονομικά και προκαλώντας και δυσμενείς επιπτώσεις στο περιβάλλον.

Οι κατασκευαστές των μονάδων βιοαερίου παρέχουν κάποιου είδους οδηγία σχετικά με την τροφοδοσία των μονάδων έναντι κόστους (3% επί των ακαθάριστων εσόδων της μονάδας). Ο απομακρυσμένος έλεγχος της μονάδας στηρίζεται σε χημικές αναλύσεις των υποστρωμάτων όσο και του υλικού από μέσα από τον βιοαντιδραστήρα (pH, TS, VS, FOS/TAC,
N-NH4 κ.ά) και σε μετρήσεις της παραγωγής του μεθανίου.

Η λύση αυτή δεν λαμβάνει υπόψη της τις ιδιαιτερότητες της κάθε μονάδας βιοαερίου και δεν μπορεί να γίνεται σε καθημερινή βάση και ως αποτέλεσμα δεν καλύπτει τις ανάγκες της μονάδας για άμεση και εξατομικευμένη λύση στο θέμα της τροφοδοσίας τους. Επομένως, τόσο από περιβαλλοντικής όσο και από οικονομικής σκοπιάς, ανακύπτει μια υπαρκτή ανάγκη για εύρεση λύσης όσον αφορά το θέμα της τροφοδοσίας των μονάδων βιοαερίου.

Μεθοδολογία υλοποίησης

Εργασιακή ενότητα 1

Στην Ενότητα εργασίας 1 θα καταγραφούν τα διαθέσιμα υποστρώματα που χρησιμοποιούν ως τροφοδοσία οι εγκατεστημένες μονάδες βιοαερίου στην περιφέρεια της Κ. Μακεδονίας και θα πραγματοποιηθεί χαρακτηρισμός των φυσικοχημικών τους ιδιοτήτων.

Εργασική ενότητα 2

Το ΑΠΘ θα συγκεντρώσει πλήθος δεδομένων που αφορούν κυρίως τις παραμέτρους: Υδραυλικός χρόνος συγκράτησης, ρυθμός οργανικής φόρτισης, πρώτες ύλες, τιμές pH, παραγωγή μεθανίου, συγκέντρωση αμμωνίας, από πειράματα που έχουν διεξαχθεί σε αντιδραστήρες συνεχούς έργου από το ΑΠΘ, από δεδομένα λειτουργίας που θα δοθούν από την Βιοαέριο Λαγκαδά καθώς και από βιβλιογραφικά δεδομένα.

Εργασιακή ενότητα 3

Σκοπός της τρίτης εργασιακής ενότητας αυτής είναι η ανάπτυξη του συστήματος αυτοματισμού, ο καθορισμός και η αξιολόγηση των σημείων ελέγχου σε πιλοτική μονάδα βιοαερίου, από όπου θα λαμβάνει δεδομένα το λογισμικό ώστε να δίνει σε πραγματικό χρόνο αποτελέσματα σχετικά με την πορεία του αντιδραστήρα, να προβλέπει πιθανές αστοχίες και να προτείνει λύσεις.

Εργασιακή ενότητα 4

Τεχνοοικονομική μελέτη θα εκπονηθεί λαμβάνοντας υπόψη όλα τα διαφορετικά στάδια αναλύοντας την βιωσιμότητα, από το μηχανολογικό μέρος της διαδικασίας, έως τον προγραμματισμό και τις οικονομικές παραμέτρους.

Γνωρίστε την ερευνητική μας ομάδα

Θα θέλατε να μάθετε περισσότερες λεπτομέρειες για το έργο SmartMethane;
Μετάβαση στο περιεχόμενο