Μελέτη σκοπιμότητας θερμικά αυτόνομης συνδυασμένης διεργασίας, πυρόλυσης, αεριοποίησης και κυψέλης καυσίμου για την αποδοτική μετατροπή ελαιοπυρήνα προς παραγωγή βιο-ελαίου και ηλεκτρικής ενέργειας

Abstract

Η παρούσα εργασία παρουσιάζει και αναλύει την προσομοίωση και την τεχνοοικονομική μελέτη ενός προτεινόμενου υβριδικού συστήματος σε κλίμακα MW που επιτρέπει την παραγωγή διαφορετικών εμπορεύσιμων προϊόντων (δηλαδή ηλεκτρική ενέργεια και βιοέλαιο) από τη θερμοχημική εκμετάλλευση της υπολειμματικής βιομάζας του ελαιοπυρήνα(olivekernel,OK). Από την άποψη αυτή, πραγματοποιήθηκαν λεπτομερείς υπολογισμοί για τα ισοζύγια μάζας και ενέργειας, και διεξήχθη προσομοίωση διεργασιών με τη χρήση του λογισμικού ASPEN Plus και οικονομική ανάλυση με συμπληρωματικά σενάρια ευαισθησίας, που ως στόχο έχουν τη μοντελοποίηση και αξιολόγηση της σκοπιμότητας μιας ολοκληρωμένης διαδικασίας για τη συμπαραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας και αργού βιο-πετρελαίου, μέσω επακόλουθων σταδίων πυρόλυσης βιομάζας, αεριοποίησης βιο-εξανθρακώματος, και κυψέλης καυσίμου στερεών οξειδίων SOFC που τροφοδοτείται με αέριο σύνθεσης, και ατμοστροβίλου. Συγκεκριμένα, αποδείχθηκε ότι η παροχή 20 tn/ημέρα ακατέργαστου ελαιοπυρήνα(OK), είχε ως αποτέλεσμα καθαρή παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας 1685 kWel καθώς και παραγωγή 3.4 tn/ημέρα βιο-ελαίου, χωρίς την ανάγκη εξωτερικής θέρμανσης. Εξίσου σημαντικό, αποτελεί το γεγονός ότι η συνολική ηλεκτρική απόδοση και η συνδυασμένη απόδοση συμπαραγωγής βιοελαίου/ηλεκτρικής ενέργειας της ολοκληρωμένης διαδικασίας ήταν ίση με 46.8% και 77.0%, αντίστοιχα, μεταξύ των υψηλότερων τιμών που αναφέρθηκαν σε σχετικές εργασίες. Επιπλέον, η οικονομική ανάλυση αποκάλυψε ότι οι μονάδες καθαρισμού του αερίου σύνθεσης και της κυψέλης καυσίμου SOFC αντιπροσωπεύουν το 75% της συνολικής επένδυσης του παγίου κεφαλαίου, καθώς και το 62% του ετήσιου κόστους λειτουργίας. Ωστόσο, το αυξημένο μοναδιαίο κόστος αντισταθμίζεται σε μεγάλο βαθμό από το γεγονός ότι η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας αντιπροσωπεύει το ~85% των συνολικών κερδών. Επίσης, διαπιστώθηκε ότι το προτεινόμενο εγχείρημα δεν είναι κερδοφόρο λαμβάνοντας υπόψη τις τρέχουσες τιμές της αγοράς για την ηλεκτρική ενέργεια και το βιο-έλαιο. Παρόλα αυτά, η ανάλυση ευαισθησίας αποκάλυψε ότι η μείωση του κύριου κόστους εξοπλισμού κατά 70% αποτελεί προϋπόθεση για την επίτευξη της τιμής του νεκρού σημείου της ηλεκτρικής ενέργειας στις τρέχουσες αξίες της αγοράς. Επιπλέον, η κερδοφορία του εγχειρήματος μπορεί να βελτιωθεί περαιτέρω, αν ληφθεί υπόψη μια κρατική επιδότηση άνω του μισού της αρχικής επένδυσης καθώς και μια αύξηση της τιμής του αργού βιο-πετρελαίου στα 700 €/tn.